Genetica e genomica ambientale

Generazioni separate e sovrapposte

Le generazioni separate si verificano quando il ciclo riproduttivo tra i genitori e la discendenza non si sovrappone per periodi lunghi. Al contrario, le generazioni sovrapposte si verificano quando c'è sovrapposizione del ciclo tra i genitori e la discendenza per periodi lunghi.

Assumendo che il tasso di riproduzione sia costante, è possibile definire modelli di dinamica delle popolazioni a generazioni separate e sovrapposte. Il tasso di riproduzione, chiamato anche fitness (W), rappresenta il valore adattativo e la capacità riproduttiva di un individuo ed è misurato come il contributo di individui alla discendenza.

La fitness media può essere utilizzata per formulare ipotesi sulla discendenza:

• Se W è inferiore a 1, si ha l'estinzione della specie.
• Se W è superiore a 1, si ha la crescita esponenziale della specie.
• Se W è uguale a 1, il tasso di riproduzione è costante per generazioni separate (annuale).
• Se W è uguale a 0, il tasso di riproduzione è costante per generazioni sovrapposte (poliennale).

Un altro fattore che influisce sulla struttura genetica è il tipo di riproduzione. Se la riproduzione è autogama, la differenza non sarà importante tra generazioni sovrapposte o separate.

non, perché si autofecondano e basta, nel caso di piante allogame la differenza è consistente. Se sono popolazioni a generazione continue (gen. Sovrapposte) è possibile avere unioni tra le discendenze lontane e diversi, mentre se discontinue (non sovrapposte) avrò solo la stessa discendenza.

LEGGE DELL' EQUILIBRIO DI HARDY E WEINBERG

"In una popolazione panmittica, mendeliana, numericamente infinita in cui non è operante nessun fattore evolutivo, le frequenze alleliche e genotipiche si mantengono costanti di generazione in generazione"

Le frequenze alleliche e genotipiche restano costanti in generazione e generazione se non si hanno fattori evolutivi. (il pool genico resta in equilibrio). Viene usato per descrivere una popolazione non in evoluzione ma in equilibrio. Il mescolarsi degli alleli, dovuto a meiosi e ricombinazione, non influenza il pool genico complessivo. Non per forza le popolazioni naturali rispettano questo equilibrio della legge.

L'adeviazione da questo equilibrio identifica una variabilità, evoluzione. Studiare una popolazione in eq. Ci aiuta a capire come avviene l'evoluzione.

FATTORI EVOLUTIVI

MUTAZIONI: se gli alleli cambiano cambierà anche la frequenza degli alleli. Quella vera è quella definita sulla LINEA GERMINALE, che passa alla progenie, quella sulla LINEA SOMATICA, non passa, viene stabilizzata agamicamente. È un evento raro e casuale, dovuto alla colpa della DNA polimerasi si non trascrivere bene, sbagliare nucleotide che codificherà in altro modo, se si accorge in tempo può correggerla. Deleteria e recessiva su ESONE, che codifica per un'altra proteina, in alcuni casi si possono affermare con la selezione naturale favorendo l'individuo mutato e migliorandone la fitness a quelle determinate caratteristiche ambientali che sono dovute al cambiamento, essendo così in grado di riprodursi più frequentemente.

Possono essere:

• Chimiche: nitriti dette

mutazioni puntualiNATURALI O INDOTTE Fisiche/catastrofiche: radiazioni alfa betagamma e quelle UV (a, b, c) le B non bloccate

RICOMBINAZIONE GENETICA: crossing-over riassortimento indipendente

MIGRAZIONE/FUGA, GENE FLOW: gli immigrati possono cambiare la frequenza di un allele inserendosi in una nuovapopolazione, chi emigra allontana l'allele/i. Rappresenta uno scambio geneticodovuto alla migrazione di individui di una popolazione (si incrociano piùpopolazioni), aumenta la eterozigosi ma si riduce la differenza tra le popolazioni,effetto wahlund.

DERIVA GENETICA: le piccole popolazioni possono avere fluttuazioni casuali nelle frequenze alleliche (fecondità e mortalità). Posso perdere uno o più alleli, quello che rimane alla fine del processo di deriva genetica si dice allele fissato. Essendo una popolazione piccola non si avvera l'equilibrio di hardy e weinberg (non è panmittica, infinta) si ha cosi un simile "errore statistico" sulla

fisserà più velocemente l'allele. In questo caso per studiare la deriva genetica con un marcatore molecolare su un locus adattativo per capire perché c'è stata la deriva, guardando i fenotipi cercando di capire lo stress studiando i geni che possono aver causato quella variabilità serve per capire la causa. Nel caso di un locus neutrale basta invece per capire se c'è stata deriva. La deriva genetica può essere causata da due effetti differenti:

1. COLLO DI BOTTIGLIA: dove si ha una diminuzione della popolazione per disturbo (catastrofe) si può avere la mancanza dell'allele che si aveva nella popolazione prima del disturbo. Va così a ridurre la risposta genetica alla selezione naturale, minore adattamento, minore variabilità.
2. EFFETTO DEL FONDATORE: quando individui di una grande popolazione colonizzano un habitat isolato, fondano una nuova popolazione, portando solo parte del loro pool genico. Minor

molecolari, trattiquantitativi.

SELEZIONE NATURALE:

Gli individui che sopravvivono (detti selezionati) si riproducono più velocemente, la prole porterà i loro geni e la frequenza cambierà nella progenie (avrò più genotipi nel tempo).

Il passaggio degli alleli è influenzato dalla sopravvivenza e dalla fecondità.

LA SELEZIONE PROMUOVE L'ADATTAMENTO spiegando la variabilità, produzione di varianti alleliche alternative, alcune delle quali possono conferire una maggior capacità di sopravvivenza e alla riproduzione.

Il parametro che misura la selezione è la fitness darwiniana o fitness relativa: misura il tasso di riproduzione relativo, sta tra 0-1.

Possiamo avere tre tipi di selezione:

1. STABILIZZANTE: minor variabilità, non tocca la media
2. DIREZIONALE: cambia valore medio
3. DIVERSIFICANTE: favorisce il grande e piccolo.

Nucleo e DNA organizzazione generale

Il nucleo è avvolto dalla membrana che separa nucleoplasma,

Le proteine della membrana nucleare esterna hanno invece caratteristiche diverse. In particolare, le proteine tipo-spectrina, note come nesprine, appartenenti alla superfamiglia delle-actinine, hanno la funzione di connettere il nucleo con il citoscheletro mediante l'interazione con i filamenti di actina e di posizionare il nucleo rispetto alla cellula.

Evidenze sperimentali suggeriscono che analoghe proteine vegetali svolgono un ruolo nella migrazione del nucleo nella cellula vegetale.

A differenza della cellula animale, dove i centri di organizzazione del fuso mitotico sono costituiti dai centrosomi citoplasmatici, nella cellula vegetale è l'involucro nucleare a rappresentare il sito principale di assemblaggio dei microtubuli mediante la presenza di proteine associate ai microtubuli (MAPS) che regolano la formazione dei microtubuli da parte dell'involucro nucleare.

Scambi nucleo-citoplasma

A differenza di quanto accade nelle cellule procariotiche, in cui la trascrizione e

La traduzione avviene quasi contemporaneamente nelle cellule eucariotiche. La trascrizione avviene nel nucleo e la traduzione nel citoplasma. Si ha così il trasferimento del mRNA dal nucleo al citoplasma passando dai pori.

Nella cellula animale, il trasporto degli mRNA dal nucleo al citoplasma avviene ad opera di proteine dette esportine in cooperazione con proteine Ran GTP o GDP convertite tra di loro. Le GTP permettono il trasporto, le GDP nel nucleo trasformate in GTP.

Recentemente è stato evidenziato che nei vegetali, a differenza di quanto accade negli animali, il ciclo Ran è coinvolto anche nella divisione cellulare e nel controllo della risposta all'auxina.

Spostamenti bidirezionali, ad esempio: proteine isotoniche vanno dal citoplasma al nucleo.

DNA e cromosomi: Nei procarioti, il genoma è costituito da un'unica molecola di DNA circolare.