Appunti Genetica

G P

 In senso stretto: ereditabilità che contiene solo le differenze geniche attribuibili alle

azioni geniche additive. prevede la somiglianza della progenie ai genitori.

2N

h = V / V

A P

L’ereditabilità è una variabile (non è un valore assoluto) che vale per una data popolazione e

per un periodo di tempo definito. È un valore statistico, per qualsiasi carattere può variare

tra 0 e 1 (la variabile fenotipica è tutta data dei geni). L’ereditabilità non si riferisce

all’individuo ma al carattere. L’ereditabilità si calcola confrontando i diversi fenotipi in

individui con diversi gradi di parentela. 48

Gemelli –

Due tipologie di gemelli: monozigoti (gemelli identici) e dizigotici (gemelli fraterni).

I monozigoti si originano da un unico evento di fecondazione, lo spermatozoo che feconda

l’uovo è uno. I gemelli monozigoti hanno il 100% di identità genetica.

Entro il 14esimo giorno si ha una separazione embrionale e si formano due embrioni.

Se la separazione avviene nei primi 4 giorni, i gemelli monozigotici svilupperanno tutte le

loro membrane separate (gemelli biamniotici/bicoriali).

Se la separazione avviene tra il quinto e il nono/decimo giorno, i gemelli avranno un unico

corion (monocorionici), un’unica placenta ma due amnios (biamniotici).

I gemelli in parte condividono lo stesso ambiente, quindi i gemelli si fanno concorrenza tra

loro e quando nascono uno sarà più grande dell’altro.

Se la separazione avviene tra il

nono/dodicesimo giorno, i gemelli avranno lo

stesso corion (monocoriali) e anche la stessa

membrana amniotica (monoamniotici).

Se la separazione avviene dopo il 14esimo

giorno, i gemelli non si dividono più e quindi

saranno siamesi. Gli ambienti sono gli stessi.

Per i gemelli dizigoti, la fecondazione coinvolge due cellule uovo (fecondate da due

spermatozoi diversi). Hanno il 50% del patrimonio genetico condiviso.

Sono come due fratelli nati nello stesso momento.

Il parto gemellare è un fattore multifattoriale. Tra i fattori ambientali ci sono i trattamenti

farmacologici per combattere la sterilità, la fecondazione assistita, l’età (prima dei 39 anni

tende a partorire dizigoti, tra i 40 e i 44 anni vengono partoriti dizigoti) e la familiarità.

I dizigotici sono l’elemento di controllo dei monozigoti (100% patrimonio genetico in

comune). Più il carattere è controllato, più è probabile che i monozigoti che lo manifestano

entrambi siano di più. Il carattere è dovuto, almeno in parte, a fattori genetici.

La concordanza è la condivisione tra i gemelli di uno stesso fenotipo/carattere.

Sono concordanti se manifestano entrambi lo stesso fenotipo, sono discordanti se solo uno

lo manifesta.

Corrisponde alla % di coppie di gemelli con lo stesso fenotipo.

Se il carattere è sotto controllo genetico, il 100% dei gemelli monozigoti avrà il carattere,

mentre i dizigoti lo avranno al 50%.

Più è grande la differenza di concordanza tra le coppie di omozigoti e di dizigoti, maggiore

sarà l’ereditabilità che stiamo studiando. 2

Con la concordanza si calcola l’ereditarietà. h = (C - C ) / (100 – C )

MZ DZ DZ

C = percentuale di concordanza tra i gemelli monozigoti.

MZ

C = percentuale di concordanza tra i gemelli dizigoti.

DZ 49

Limiti degli studi sui gemelli:

1. Ipotesi degli ambienti equivalenti: sia per i monozigoti che per i dizigoti, l’influenza

ambientale sia la stessa. Nel periodo post-natale, i monozigoti possono condividere

l’ambiente molto di più rispetto ai dizigoti. Questo potrebbe portare a sovrastimare

la componente genetica. Nella vita prenatale, invece, il contesto ambientale diverso

potrebbe determinare differenze portando ad una sottostima della componente

genetica, poiché potrebbero essere fattori genici a determinare le differenze.

2. I gemelli fraterni (MZ) devono essere dello stesso sesso

3. I gemelli monozigoti sono geneticamente identici: potrebbero esserci mutazioni ma

per il resto i due individui monozigoti sono geneticamente uguali.

4. È possibile generalizzare gli esperimenti sui gemelli a tutta la popolazione? I gemelli

nascono 3 o 4 settimane prima, sviluppano più tardi la capacità di parlare e hanno

un’abilità minore nei test verbali, e sono più piccoli poiché le risorse della madre

vanno divise.

5. I gemelli monozigoti hanno esperienze simili poiché sono più simili geneticamente?

Struttura del DNA

La molecola che contiene l’informazione genica deve:

⬧ Conservarne il contenuto;

⬧ Replicare correttamente il contenuto;

⬧ Mantenere e garantire la variabilità genica.

Nel 1869 si parla per la prima volta di acido nucleico (carbonio, ossigeno, fosforo). Il fosforo

non è contenuto nelle proteine ma solo nel DNA/RNA. Questa sostanza viene chiamata

nucleina.

La TCE dice che l’informazione genica è contenuta nei cromosomi.

Nel 1928 Griffith fece gli esperimenti sui topi con i vari ceppi S ed R che si distinguevano in

base alla presenza della capsula saccaridica. I ceppi S potevano diventare R e viceversa.

Questo cambiamento avveniva poiché c’erano delle mutazioni.

Nel 1944 Avery, McCarty e Macleod ripartirono da Griffith e dal ceppo 3S virulento

inattivato al calore. Lisarono le cellule e le centrifugarono, per poi mettere l’estratto

centrifugato a contatto con il ceppo 2R. Il ceppo 2R diventa 3S.

Quindi, capirono che nell’estratto c’è il principio trasformante.

L’RNAsi digerisce il centrifugato ma la trasformazione avviene comunque.

Se a digerire il centrifugato è la DNAsi, la trasformazione non avviene.

Il principio trasformante è nel DNA.

Nel 1952 Marta Chase e Alfred Hershey studiano il batteriofago T4 perché è costituito da

DNA fagico e proteine. Loro prendono zolfo (non presente nel DNA) e fosforo.

Delle cellule di E. coli crescono poi in diversi terreni con questi elementi marcati.

Quando crescono nel fosforo, si marca il cromosoma fagico quando vengono infettate con

T4. Quando crescono nello zolfo, si marca il capside proteico.

Il capside è fuori dal batterio, all’interno ci viene iniettato il fago.

Da questa diversa marcatura capiscono che l’informazione genetica è contenuta nel DNA.

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L’acido nucleico (DNA) è composto da uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio o

desossiribosio), fosfato e basi azotate.

Le basi azotate sono di due tipi:

 Purine: hanno un doppio anello, sono Adenina (A) e Guanina (G).

 Pirimidine: hanno un singolo anello, sono Citosina (C), Timina (T) e Uracile (U).

L’Uracile si trova solo nell’RNA al posto della Timina.

Il legame tra lo zucchero e la base azotata è un legame glicosidico, si forma un nucleoside.

Quando lo zucchero a 5 atomi di carbonio, già legato alla base azotata, si lega

covalentemente con il gruppo fosfato si ha il nucleotide.

Nel 1953 Watson e Crick elaborarono un modello che si basa sui dati di Chargaff e Davidson

e anche sugli studi di Rosalind Franklin.

Chargaff e Davidson osservarono la costituzione in basi azotate del DNA.

La quantità di purine è sempre uguale alla quantità di pirimidine

(50% = 50%). A = T / G = C

La somma di A + T è diversa dalla somma di C + G.

Watson e Crick sviluppano il modello a doppia elica.

Il DNA è composto da due filamenti di nucleotidi che si avvolgono

elicoidalmente l'uno sull'altro in maniera destrorsa. Sono antiparalleli tra

loro. Sono costituiti da un'impalcatura esterna di zucchero e fosfato e

una interna di basi azotate.

Le basi sono impilate l'una sull'altra, legate tra loro attraverso dei legami

ad idrogeno, e fanno sì che l'elica si giri. L'informazione genetica è contenuta nella sequenza

di basi azotate che varia. I filamenti sono complementari tra loro.

Le basi azotate distano tra loro 3,4 nm e l'elica ha un diametro di 2 nm o di 20 Arm.

Il DNA ha la capacità di replicarsi in modo fedele.

C'è un solco maggiore e uno minore poiché le basi azotate hanno dimensioni diverse tra

loro. Questo serve a fare accedere al DNA delle proteine e degli elementi regolatori.

Il DNA ha varie forme:

 Forma B: fisiologica. Questa può diventare A per

agevolare delle funzioni.

 Forma A: disidratata, si trova negli etero duplex,

cioè gli ibridi DNA-RNA o DNA-proteine.

Ha un significato funzionale.

 Forma Z: sinistrorsa, ha un passo più lungo ma

un diametro minore.

L’RNA è un unico filamento che si può ripiegare. A seconda della necessità della cellula ci

sono RNA più o meno stabili. Quelli stabili sono essenziali per la vita.

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Il DNA si replica secondo 3 modelli disponibili:

1. Replicazione semiconservativa: ogni molecola di DNA viene convertita in due

molecole di DNA figlie.

2. Replicazione conservativa: quando si assemblano le molecole figlie, una è come il

filamento parentale, mentre l’altra è nuova.

3. Replicazione dispersiva

Nella 1958 Meselson e Stahl utilizzano l'azoto-15 per creare un DNA pesante ad E. coli.

L’ultracentrifugazione in cloruro di cesio è a velocità altissime e la soluzione, dopo 8/9 h, si

stratifica in base alla differenza di densità.

La concentrazione più alta è in basso e la concentrazione si deposita dove trova altro

materiale alla stessa concentrazione.

Allora mettono il batterio in un terreno normale e ne estraggono il DNA ad ogni

replicazione.

Dopo un ciclo si trova una banda a densità

intermedia, quindi, si esclude il sistema di

replicazione conservativa poiché ci sarebbero

dovute essere due bande.

Dopo il secondo ciclo ci sono due bande, una con

densità leggera e l'altra con densità intermedia.

Quindi si esclude la replicazione dispersiva poiché

ci dovrebbe essere una sola banda leggera.

Dopo il terzo ciclo abbiamo due bande, la banda leggera e più intensa di quella intermedia.

Taylor nel 1958 dimostra che la replicazione semi conservativa avviene anche negli

eucarioti. Usa una fava e gli apici radicali. Le piante crescono e dopo vari cicli tutte le piante

hanno la timidina e i cromosomi sono tutti marcati.

Dopo, le piante vengono fatte replicare in un terreno normale.

Al posto della timidina viene usata la BrdU (nucleoside sintetico simile all’uracilerilevato con

anticorpi specifici) in modo che il DNA venga marcato. I cromosomi sono costituiti da 1

cromosoma marcato e uno no.

In questo modo si vede il crossing-over mitotico tra i cromatidi fratelli. Questi cromosomi

vengono chiamati cromosomi arlecchino. Questi sono marcati solo in p