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Appunti completi di genetica

Appunti di genetica basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Ciampolini dell’università degli Studi di Pisa - Unipi, facoltà di Medicina veterinaria, Corso di laurea magistrale in medicina veterinaria. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Genetica docente Prof. R. Ciampolini

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-STRUTTURA ED ESPRESSIONE DI UN GENE-

La sequenza codificante è costituita da esoni ed introni. Quindi viene prima sintetizzato un trascritto

primario che comprende la trascrizione di esoni ed introni. La maturazione è la fase successiva in cui gli

L’mRNA

introni vengono eliminati. maturo è a questo punto trasportato nel citoplasma dove si lega ai

mediante l’azione dell’tRNA,

ribosomi (rRNA), il codice genetico viene tradotto per sintetizzare la proteina

corrispondente.

-RNA- l’uracile

Il ribosio è al posto del deossiribosio, al posto della timina e la catena è a singola elica

•RNA codificante: composto unicamente da mRNA cioè il trascritto del gene che codifica per una proteina.

mRNA: 4% dell’RNA totale, emivita breve.

•RNA non codificante:

-rRNA: 80%. È parte integrante del ribosoma, la particella addetta alla sintesi proteica.

piccola molecola che trasporta aa al ribosoma per permettere che vengano uniti nell’ordine

-tRNA:

specificato dalla sequenza nucleotidica dell’mRNA.

-TRASCRIZIONE E TRADUZIONE-

↔RNA→Proteine

DNA l’informazione

Principio centrale della biologia: fluisce in modo unidirezionale dal DNA alle proteine.

viene letto e copiato dall’RNA Polimerasi.

Al momento della trascrizione soltanto uno dei due filamenti

Il Filamento di RNA che si ottiene è dunque complementare al filamento di DNA matrice che è servito da

viene chiamato ANTISENSO, l’altro filamento che

stampo. Per definizione, tale filamento di DNA matrice

ha la stessa sequenza dell’mRNA L’

è detto filamento SENSO. mRNA viene in seguito letto e tradotto in

Proteina.

Quest’ultimo processo avviene in 3 fasi, inizio, allungamento e terminazione e alla base di questa traduzione

abbiamo il codice genetico.

Il codice genetico è un “vocabolario” basato su triplette, universale, degenerato e non ambiguo, contenente

d’inizio

segnali e di fine.

Inizio: AUG sull’mRNA

Il codone d'inizio codifica

per metionina. Un fattore d'inizio riconosce e

lega il cap in 5’, si lega la subunità

ribosomiale 30s complessata con il met-tRNA

e migra lungo l’mRNA in cerca del codone di

inizio che si trova all’interno di una corta

sequenza consenso. Poi si lega la subunità 50s

e formano il complesso d’inizio 80s.

Allungamento:

Si lega il tRNA carico al ribosoma, si forma il legame peptidico e si sposta il ribosoma.

all’AUG in un sito attivo del

Il legame del complesso in quel punto lascia esposto il codone successivo

ribosoma. Nei due siti del ribosoma sono legati due diversi aminoacil tRNA. Il primo aa viene staccato dal

suo aminoacil tRNA e poi la peptidil trasferasi forma un legame con il secondo aa. Il ribosoma si sposta di

codone in direzione 3’ l’aminoaciltRNA con l’aa giusto può legarsi.

un liberando il sito A dove

Terminazione:

Esistono tre codoni di stop: UAG, UAA, UGA che non codificano per nessun aa. Il ribosoma li riconosce

tramite fattori di terminazione che mediano il rilascio del polipeptide dal tRNA al sito P del ribosoma

(peptidil trasferasi), rilascio del tRNA dal ribosoma e dissociazione delle due subunità.

8

-LE MUTAZIONI GENICHE-

La mutazione è un processo attraverso il quale si produce un cambiamento in una coppia di basi del DNA o

un cambiamento nel cromosoma. Possono essere spontanee o indotte sperimentalmente.

Le conseguenze sull’organismo dipendono da diversi fattori, in particolare da quanto è cambiata

l’informazione aminoacidica codificata. Gli effetti di una mutazione genica possono essere invertiti per

reversione o per mutazione in un sito diverso da quello della mutazione originaria (mutazione soppressore).

, , , )

Le mutazioni sono indotte da mutageni fisici (radiazioni UV o ionizzanti o chimici.

Una mutazione può essere trasmessa alle cellule figlie (mutazioni somatiche) e alle generazioni seguenti

(mutazione nella linea germinale) dando origine a cellule mutate o a individui mutati.

Mutazione soppressore

Mutazione in un secondo sito (chiamata anche mutazione secondaria) che non comporta la reversione della

mutazione originaria ma maschera o compensa gli effetti della prima mutazione. I soppressori sono:

• quelli che avvengono all’interno dello stesso gene in cui si trova la prima

Intragenici: mutazione ma in un

sito diverso;

• Intergenici: quelli che avvengono in un gene diverso.

La funzione può però essere ripristinata solo quando entrambe le mutazioni, l’originaria e la mutazione

soppressore, sono presenti insieme nella stessa cellula.

Mutazioni nelle sequenze codificanti di un gene

•Mutazioni silenti: non sono espresse in quanto non alterano la struttura primaria della proteina.

•Mutazioni di senso: sostituiscono un aminoacido con un altro.

•Mutazioni non senso: accorciano un polipeptide, sostituendo un codone per un aminoacido con uno per un

segnale di stop.

•Mutazioni alterano il registro di lettura a valle dell’inserzione o della delezione. Anche le

frameshift:

mutazioni in regioni esterne alla sequenza codificante possono alterare l’espressione genica.

-METODICHE DI ESTRAZIONE DEL DNA-

Il DNA può essere estratto da diversi tipi di campione: sangue, tessuto e liquidi organici sono solo alcuni dei

possibili substrati.

Sono disponibili diversi metodi e la scelta deve essere dettata dal tipo di materiale di partenza, dalla sua

quantità e dall’uso che si vuole fare del DNA estratto.

Il DNA si trova all’interno dei nuclei cellulari, è perciò necessario liberarlo dalla cellula e dalla membrana

nucleare e in seguito purificarlo dalle proteine a cui è associato che possono inibire le reazioni successive.

Estrazione con fenolo

Sfrutta la differente suscettibilità degli acidi nucleici e delle proteine agli effetti denaturanti dei solventi

organici come il fenolo e il cloroformio. Resa piuttosto alta e offre un prodotto pulito. Tuttavia è un metodo

un’incubazione

laborioso e richiede overnight.

Estrazione con chelex

Il chelex è una resina chelante con alta affinità per gli ioni metallici polivalenti. L’alcalinità del chelex (pH

10-11) e la bollitura rompono le membrane cellulari e denaturano il DNA. In seguito a centrifugazione si

ottiene un sovranatante che è una miscela di DNA a singola elica. Metodo rapido e semplice che procura

abbondante DNA anche se a singola elica e scarsamente puro.

Estrazione con kit industriali

Digeriscono il materiale di partenza sfruttando l’enzima proteinasi e poi purificano con una resina silicea che

per cromatografia trattiene il DNA. Purezza, rapidità e soprattutto riproducibilità. Il quantitativo di DNA

estratto risulta minore rispetto ad altri metodi ma può essere purificato a partire dai substrati più difficoltosi .

Estrazione con guanidina

Vantaggi: rapido, grosso quantitativo di DNA. 9

-TECNICHE DI MANIPOLAZIONE DEL MATERIALE GENETICO-

La maggior parte delle tecniche utilizzate in genetica molecolare, si basano sulle proprietà chimico-fisiche

degli acidi nucleici descritte precedentemente. Tali tecniche possono essere classificate a seconda degli

obiettivi che ci si prefigge di raggiungere nello studio del DNA

•Studiare attuali metodologie d’analisi non consentono di considerare globalmente

il DNA tratto per tratto: le

la totalità del genoma, diventa quindi necessario frammentare il DNA. Approfittare della condensazione del

DNA nei cromosomi metafasici è già un modo di lavorare su un genoma frammentato. Questa tecnica si

utilizza quando ad esempio si vogliono studiare mutazioni fisiche e cromosomi particolari. Grazie agli enzimi

di restrizione possiamo frammentare la molecola di DNA in frammenti le cui dimensioni siano compatibili

con le tecniche di laboratorio.

Gli enzimi di origine batterica tagliano il DNA a doppio filamento solo in corrispondenza di un sito specifico

composto da 4-8 nucleotidi. Permettono di ottenere, a partire da una molecola di DNA integra, frammenti di

DNA la cui lunghezza ed il numero dipendono dalla ripartizione dei siti di restrizione sulla molecola

originale. Le sequenze che costituiscono il sito di restrizione sono palindrome. Il taglio può determinare

estremità nette o coesive. Un modo di frammentare il DNA è anche quello di scegliere un solo tratto del

un “Target”.

genoma, A tale scopo la tecnica della PCR rientra in questo contesto.

•Separare i frammenti di DNA: una volta frammentato un genoma, dobbiamo separare i frammenti per

L’elettroforesi

visualizzarli individualmente, o per selezionare quelli che vogliamo studiare. è una delle

tecniche più utilizzate a questo scopo. Consiste in un movimento di molecole cariche in un campo elettrico.

Quelle (+) sono attratte verso il polo (-) e quelle (-) verso il polo (+). Consente la separazione di molecole in

base alla loro carica elettrica netta ed in funzione delle loro dimensioni. Trova ampia applicazione

nell’analisi delle dimensioni dei frammenti di DNA, e viene utilizzata anche nella separazione di molecole di

RNA. Il substrato può essere gel di agarosio o policrilamide.

•Evidenziare il DNA: la molecola del DNA è invisibile tranne che in due casi, quando in citogenetica si

visualizzano i cromosomi Metafasici e quando si precipita il DNA durante il protocollo di estrazione.

In tutte le altre condizioni di lavoro, per evidenziare il DNA, sono stati messi a punto dei metodi utilizzati

singolarmente oppure in combinazione tra loro:

d’etidio, nitrato d’argento;

-Colorazione: bromuro

-Marcatura: con elementi radioattivi, con sostanze fluorescenti;

•Moltiplicare il DNA:

-Clonaggio: permette di ottenere una grande quantità di copie di un tratto di DNA, clonato in una

colonia batterica. In questo modo un frammento di DNA da sequenziare, un DNAc o una sonda

specifica, vengono moltiplicati e conservati dai batteri grazie alla moltiplicazione cellulare;

l’amplificazione esponenziale di una determinata regione all’interno di

-PCR: reazione che permette

una molecola di DNA. Dopo 30 cicli di PCR si ottengono 1 milione di copie del DNA bersaglio.

l’uso di

A differenza del clonaggio, la PCR è una reazione che avviene in provetta che non comporta

cellule viventi. Uno dei limiti è che si deve conoscere la sequenza del DNA bersaglio al fine di

sintetizzare i primers che si ibrideranno nelle posizioni corrette. Si possono amplificare senza troppe

difficoltà frammenti fino a 5Kb ma non si possono ottenere frammenti> di 100Kb.

I punti di forza sono la facilità con cui si può ottenere un singolo segmento del genoma a partire da

un numero di campioni di DNA diversi e in quantità minime.

Si può applicare nello studio dei polimorfismi a livello genomico, nella stima della variabilità

nell’analisi

genetica delle popolazioni, di attribuzione di identità in campioni forensi, nella

tracciabilità individuale e razziale dei prodotti di origine animale, negli studi di associazione genica

tra marcatori e caratteri produttivi e di resistenza agli agenti patogeni (ricerca QTL).

•Leggere nel determinare l’ordine dei nucleotidi in una

il DNA: tramite sequenziamento che consiste

molecola di DNA. 10

-EREDITÀ MENDELIANA-

Fecondazione:

•Autofecondazione: il polline e la cellula uovo derivano dalla stessa pianta. I nuclei spermatici presenti nel

polline prodotto dalle antere di un fiore, fecondano le cellule uovo contenute nel carpello dello stesso fiore.

•Fecondazione incrociata: il polline e la cellula uovo derivano da piante che, per lo stesso carattere (es.

Colore del Fiore) , presentano varietà diverse (Piante con fiore porpora X piante con fiore bianco).

•Ibridazione: o accoppiamento tra due individui di varietà diverse.

l’incrocio

•Ibrido: la progenie che deriva da questo incrocio

Termini:

•Caratteri: caratteristiche morfologiche di un organismo dipendenti dai geni;

•Alleli: versioni diverse dello stesso gene;

•Omozigote: un individuo con due alleli identici;

•Eterozigote: un individuo con due alleli diversi;

•Genotipo: definisce la composizione allelica di un individuo;

•Fenotipo: si riferisce all’aspetto esteriore di un individuo;

•Linea pura: varietà che produce, a seguito di successive autofecondazioni, la stessa caratteristica;

Mendel postulò quanto segue:

Prima legge o legge della dominanza

Se incrociamo due individui di linea pura per un determinato carattere la prima

generazione sarà formata da ibridi tutti uguali. Quindi la prima generazione filiale

di soli eterozigoti esprimerà nel loro fenotipo solo uno dei due caratteri che verrà

mentre l’altro

chiamato dominante recessivo. Incrociando la prima generazione

otterremo una seconda generazione filiale in cui riapparirà il secondo carattere con

un rapporto ¼ recessivo e ¾ dominante

Seconda legge o legge della segregazione

Ciascun carattere è determinato da un gene formato da due forme alternative (alleli).

Se i due alleli sono uguali parliamo di omozigosi, se sono diversi di eterozigosi. La

legge afferma che gli alleli di un gene si separano, cioè segregano al momento della

formazione dei gameti.

o legge dell’assortimento indipendente

Terza legge

Mendel eseguì anche degli incroci diibridi incrociando cioè delle piante che

differivano per due caratteri del seme, colore (giallo o verde) e aspetto (liscio o

rugoso).

Incrociò linee pure a semi lisci e gialli RRYY e verdi e rugosi rryy. Per la

forma dei semi i genotipi RR e Rr corrispondono a semi lisci mentre il

genotipo rr a semi rugosi. L’allele R è dominante su r.

Per il colore del seme il giallo è dominante e quindi i genotipi YY e Yy

corrispondono a semi gialli, mentre il genotipo yy determina semi verdi. Il dati

erano vicini al rapporto 9:3:3:1. indipendentemente l’

Gli alleli che determinano 2 caratteri diversi segregano

uno dall’altro al momento della produzione dei gameti. La forma del seme R o

r che un gamete riceve al momento della sua formazione, non ha alcuna

influenza su quale tipo di allele per il colore del seme Y o y riceverà lo stesso

gamete e viceversa. 11

DEL PEDIGREE-

-L’ANALISI

Se si studiano caratteri umani non è possibile controllare gli incroci come aveva fatto Mendel con le piante di

sull’informazione di

pisello allora ci basiamo alberi genealogici o pedigree. Questa analisi del pedigree serve

a determinare la modalità di trasmissione di caratteri ereditari umani.

Le malattie possono seguire una modalità mendeliana semplice:

•Dominante prevede che:

-Un soggetto affetto avrà ereditato il gene da almeno un genitore affetto;

-In alternativa, la malattia può rappresentare la conseguenza di una nuova mutazione avvenuta

durante la formazione dei gameti;

•Recessiva ha valide due importanti predizioni:

-Due individui normali eterozigoti generano in media 25% di individui affetti nella loro progenie;

-Due individui affetti generano il 100% di progenie affetta.

DELL’ANALISI MENDELIANA-

-ESTENSIONE

L’eredità mendeliana descrive le modalità di trasmissione dei geni le cui forme alleliche segregano ed

assortiscono indipendentemente e che quindi obbediscono alle due leggi di Mendel. Questo schema di

trasmissione è chiamato eredità mendeliana semplice, perché i rapporti fenotipici della progenie dimostrano

chiaramente le leggi di Mendel. Seguono questo modello di trasmissione un singolo gene con due diversi

alleli e alleli che mostrano delle relazioni semplici di dominanza/recessività.

Nella maggior parte dei casi di dominanza si verifica che l’allele dominate anche se presente al 50%

sufficienti all’espressione di un fenotipo dominante.

(eterozigoti) basta per la sintesi di proteine

In tali casi l’ omozigote dominante o selvaggio o Wildtype, produce molta più proteina selvatica di quanto

non sia necessario, e quindi, se anche la quantità di proteina viene ridotta al 50%, come avviene negli

eterozigoti, l’individuo ha ancora sufficiente proteina per compiere qualunque funzione cellulare essa svolga.

perché nell’eterozigote l’allele

In altri casi però, un allele può essere dominante Wildtype produce

effettivamente più del 50% della quantità normale di proteina attiva. Questo aumento di produzione è dovuto

che prevede una regolazione positiva dell’allele Wildtype stimolato

ad un fenomeno di regolazione genica

mancanza della funzione nell’allele

per compensare la difettivo.

• l’eterozigote mostra un fenotipo intermedio a

Dominanza incompleta: quello dei due omozigoti.

(Fiore rosso x fiore bianco = fiore rosa)

• Penetrazione incompleta: si verifica quando il fenotipo dominante non viene espresso anche se un

individuo presenta l’ allele dominante. Es. polidattilia.

12

• o vantaggio dell’eterozigote:

Sovradominanza è il Fenomeno per il quale un eterozigote ha maggior

successo riproduttivo se confrontato con ciascuno degli omozigoti corrispondenti.

• Codominanza: il fenomeno per cui un singolo individuo esprime ambedue gli alleli di cui è portatore.

(Shorthorn rosso x shorthorn bianco = Ubero, mix di peli Bianchi e di peli Rossi presenti in egual misura).

• questa modalità coinvolge l’eredità di geni

X-linked: localizzati sul cromosoma X.

• modalità si riferisce all’ impatto

Eredità influenzata dal sesso: questa del genere maschile o femminile sul

dell’individuo.

fenotipo Alcuni alleli sono recessivi in un genere e dominanti nel genere opposto. Es. La

calvizie nel genere umano.

• Eredità limitata dal sesso: si riferisce ai caratteri che si manifestano in uno solo dei 2 sessi. Es.

deposizione delle uova per la gallina.

• Alleli letali: in grado di causare la morte di un organismo.

• Pleiotropia: fenomeno per il quale un singolo gene determina più effetti sul fenotipo di un organismo.

• l’interazione tra gli alleli di 2 o più geni che controllano un unico fenotipo. L’interazione

Epistasi: è’

implica l’azione di un gene che maschera o modifica l’espressione fenotipica di un altro gene.

maschera l’ espressione di un

Un Gene che altro gene è detto epistatico, ed il gene del quale viene

mascherata l’ espressione è detto ipostatico.

-FENOMENI DI ASSOCIAZIONE E SCAMBIO-

I geni segregano in modo indipendentemente durante la meiosi in quanto localizzati su cromosomi non

omologhi. In molti casi, tuttavia, alcuni geni (e quindi i caratteri fenotipici da essi controllati) vengono

ereditati insieme perché sono localizzati sullo stesso cromosoma. Un cromosoma contiene centinaia o

migliaia di geni. Quando 2 o più geni si trovano vicini sullo stesso cromosoma tendono ad essere trasmessi

dell’associazione)

insieme (fenomeno e sono chiamati geni concatenati o associati. Un gruppo di geni che

normalmente rimangono insieme durante la meiosi si chiama gruppo di concatenazione o di associazione.

•A, B, C: Geni non associati;

•D-E-F-G: Geni dello stesso gruppo di

associazione;

•H-I: Geni dello stesso gruppo di associazione;

Per identificare la presenza di geni concatenati ci si avvale di incroci tra individui che differiscono per

almeno 2 caratteri genetici. Analizzando la progenie di tali incroci si determina la frequenza con la quale

compaiono nuove combinazioni dei caratteri in esame, queste nuove combinazioni si formano attraverso un

processo chiamato ricombinazione genetica e le corrispondenti classi della progenie sono dette ricombinanti.

Le classi della progenie che presentano invece le combinazioni dei caratteri già presenti nei genitori sono

chiamate parentali.

Per identificare la concatenazione si usa il TEST CROSS:

Quando la frequenza di ricombinazione tra 2 geni è inferiore al 50% i due geni sono considerati concatenati.

Tramite il reincrocio di prova è possibile determinare quali geni sono concatenati tra loro e costruire una

mappa di concatenazione o mappa genica di ogni cromosoma.

-EREDITÀ NON MENDELIANA-

L’eredità mendeliana riguarda geni che: influenzano direttamente la manifestazione dei caratteri di un

organismo e obbediscono alle leggi di Mendel. La maggior parte dei geni delle specie eucariote segue questa

come l’associazione genica e parliamo allora di

modalità ereditaria, tuttavia alcuni fanno eccezione eredità

non mendeliana.

• Effetto materno: la modalità di trasmissione ereditaria di alcuni geni nucleari per i quali il genotipo

materno determina direttamente il fenotipo della progenie. Per i geni ad effetto materno, i genotipi paterno e

13

quello della progenie non influiscono affatto sul fenotipo della progenie stessa. Questo fenomeno si deve

all’accumulo di prodotti genici che la femmina fornisce agli oociti in via di sviluppo.

• Eredità epigenetica: è una modalità ereditaria nella quale si verifica una modificazione di un gene

un cromosoma che altera l’espressione genica durante il corso

nucleare o di della vita di un individuo, ma

Infatti la sequenza di nucleotidi del DNA dell’ individuo

che non è permanente nel corso delle generazioni.

resta invariata e quando questo individuo produce gameti, un gene che è stato disattivato può tornare attivo e

rimanere tale durante il corso della vita di chi lo ha ereditato.

l’oogenesi, la spermatogenesi, e le prime fasi dello

Le modificazioni epigenetiche possono avvenire durante

sviluppo embrionale.

Due esempi di eredità epigenetica sono:

-La compensazione del dosaggio genico

imprinting genomico: “etichettato” in un modo che

-L’ fenomeno in cui un segmento di DNA viene

ne influenza l’ espressione genica per tutta la vita dell’ individuo che ha ereditato quel DNA.

Può riguardare un gene singolo, una parte di un cromosoma, un cromosoma intero o perfino tutti i

I geni che subiscono l’ imprinting non seguono modalità

cromosomi ereditati da uno dei genitori.

perché l’ imprinting fa si che la progenie distingua gli alleli ereditati dal

mendeliane di trasmissione gene viene “etichettato” da

padre e dalla madre ed a seconda di come un particolare ognuno dei 2

genitori la progenie esprimerà l’ allele materno o quello paterno ma non tutti e 2. Questo è il

fenomeno dell’espressione monoallelica.

• Eredità extranucleare: è la trasmissione dei geni situati fuori dal nucleo cellulare. La segregazione dei geni

l’appaiamento e la segregazione dei cromosomi omologhi durante

situati sul genoma nucleare si spiega con

la meiosi. Geni che si trovano in localizzazioni diverse nella cellula non segregano nella stessa maniera.

I geni extranucleari manifestano generalmente il fenomeno dell’eredità uniparentale, ossia che tutta la

progenie, sia femminile che maschile, ha il fenotipo di un genitore soltanto. Negli eucarioti superiori il

fenotipo espresso in modo esclusivo è generalmnete quello della madre e questo dipende dal fatto che la

quantità di citoplasma del gamete femminile supera di gran lunga quella del gamente maschile.

importante ricordare che l’effetto materno è diverso dall’eredità extranucleare perché la prima non

È

coinvolge geni extranucleari ma dipende dal genotipo nucleare della madre prima della fecondazione, mentre

la seconda è dovuta al fatto che lo zigote riceve la maggior parte dei geni extranucleari dalla madre.

-VARIABILITÀ GENETICA-

La diversità degli organismi viventi è il risultato di cambiamenti successivi delle frequenze dei geni, tendenti

a consentire un continuo e progressivo adattamento degli organismi al loro ambiente di vita.

La variabilità genetica interessa anche gli individui che costituiscono una stessa popolazione e che subiscono

le stesse condizioni ambientali. All’interno di una popolazione, la variabilità genetica corrisponde al

corrisponde all’ esistenza all’interno di una popolazione, di due o

polimorfismo propriamente detto. Questo all’1%.

più alleli ad un determinato locus, ciascuno dei quali avente una frequenza apprezzabile maggiore

Il polimorfismo genetico era ed è alla base della selezione degli individui, ed ha permesso la creazione di

popolazioni (razze), più idonee alle diverse produzioni e meglio adattate a precisi ambienti pedoclimatici.

Può avere un applicazione

• Intuitiva:

-selezione naturale;

-addomesticamento;

-creazione delle razze;

• Mirata:

-selezione antropica (genetica quantitativa);

-geni ad effetto visivo;

-geni ad effetto maggiore; 14

• Basato su un’analisi fine”:

-identificazione dei vari geni;

-calcolo delle distanze genetiche;

-studi filogenetici;

-ricerca di geni marcatori

-costruzione di carte genetiche

-identificazione di individui (analisi di paternità, tracciabilità individuale e razziale);

I geni ad effetto visivo comprendono la dimensioni e taglia corporea oppure il colore del pelo.

All’inizio quest’approccio di analisi era adeguato, ma fu presto chiaro che il numero di fenotipi visibili, la

In molti casi l’analisi era resa più difficoltosa dal

cui ereditarietà potesse essere studiata era limitatissimo.

fatto che più di un gene regola un singolo fenotipo.

Biochimico

•Sierologia

•Proteine

Per disinguere i diversi fenotipi si passò alla Biochimica. Gli studi evidenziarono i diversi gruppi sanguigni,

e le varianti alleliche delle sieroproteine, nonché le proteine del sistema immunitario come gli antigeni

leucocitari. Molti di questi loci hanno alleli multipli.

-ANALISI DEL POLIMORFISMO A LIVELLO DEL DNA-

Sequenze Codificanti: solo una parte del numero totale dei geni è presente in forme alleliche che possano

essere distinte in modo semplice.

dell’analisi del polimorfismo genetico

Limiti a livello dei prodotti dei geni (fenotipi)

• Le proteine rappresentano una frazione limitata del prodotto dei geni circa il 10%.

• Non è possibile, a questo livello, individuare mutazioni silenziose, ne corte delezioni o inserzioni.

• Non sono individuabili mutazioni senza sostituzione di amminoacido. (degenerazione del codice genetico)

• Le tecniche utilizzate sono spesso specifiche del sistema genetico studiato.

Metodi di analisi:

Col progresso delle tecniche di biologia molecolare è stato possibile prendere come oggetto in studio

direttamente il DNA cioè la fonte primaria di variabilità. Per ottenere indicazioni sul patrimonio genetico

degli individui appartenenti ad una popolazione è utile utilizzare metodi indiretti es.studio di marcatori.

dell’analisi del polimorfismo genetico a livello del DNA:

Vantaggi

• Viene individuato il polimorfismo di parti codificanti e non del DNA.

• Si individuano mutazioni silenziose e senza sostituzione di un amminoacido.

• Tecnica di base identica per tutti i sistemi genetici studiati.

• dall’età, sesso, e dallo stadio fisiologico dell’individuo

Caratterizzazione di un genotipo indipendentemente

fino dalla sua vita embrionale.

genetici permettono di investigare direttamente l’elica di DNA che è la fonte primaria della

I marcatori

variabilità, senza che intervengano processi intermedi in grado di modificarne l’espressione. Un buon

marcatore deve essere : mendeliano, polimorfo e codominante.

I microsatelliti: si sono rivelati i marcatori migliori perchè presentano fino a 20-30 alleli per locus. Inoltre

permettono di esplorare il genoma in maniera sistematica perchè sono presenti in tutti i cromosomi,

nell’intera lunghezza del cromosoma. Sono sequenze di DNA costituite da un numero variabile di ripetizioni

Costituiscono la frazione del “DNA

di nucleotidi (STRs= Short Tandem Repeats). altamente ripetitivo”.

Sono abbondanti nei mammiferi, uniformemente distribuiti nel genoma e possiedono un alto grado di

polimorfismo, cioè una grande variabilità genetica, dovuta al differente numero di unità ripetute.

Sequenze non codificanti: Sequenze diverse da geni detti marcatori di DNA.

SSLP = Polimorfismi della lunghezza di sequenze semplici;

SNP = Polimorfismi di singoli nucleotidi; 15

-LA GENOMICA-

La genomica è la disciplina che ha per obiettivo la conoscenza della struttura di un genoma nella sua

integralità, localizzare ed identificare i suoi geni, caratterizzare la funzione di ciascuno di essi;

Le conoscenze attuali, al fine di reperire ed identificare o analizzare geni di interesse, ci permettono di

utilizzare 4 diversi livelli di investigazione:

• Studio del Genoma;

• Studio del Trascrittoma;

• Studio del Proteoma;

• Studio di fuzione;

della sequenza di un genoma, dovremo aver ben chiaro che all’ interno di ciascuna specie ne

Nel parlare

esistono versioni diverse. Ad esempio, in una specie ciascun soggetto, (a parte i gemelli identici), ha una

propria versione individuale del genoma. Le differenze tra i singoli genomi individuali sono causate in

maggioranza dagli SNPs, ne sono stati identificati oltre 1,4 milioni, in media uno ogni 2Kb di sequenza.

In media ogni 2Kb, sono anche presenti i microsatelliti, detti brevi ripetizioni in tandem. Tale numero di

ripetizioni cambia nel genoma di ciascun individuo.

Molti di questi SNP e microsatelliti non hanno alcun effetto sulla funzione del genoma, altri invece si.

Anche in questo modo si producono quelle variazioni responsabili delle caratteristiche biologiche tipiche di

ciascun individuo.

Analisi degli STR prevede le seguenti fasi di lavoro:

1.Estrazione del DNA da matrice biologica;

2.Amplificazione delle sequenze di interesse tramite Multiplex PCR;

3.Corsa elettroforetica su gel di poliacrilamide o in Capillare al sequenziatore automatico al fine di ottenere

la taglia allelica (bp) dei frammenti amplificati;

4.Analisi del dato molecolare;

L’analisi degli STR si può applicare per ricerche di

paternità ed identità individuale.

Applicazioni:

• Medicina legale (paternità, identificazione

vittime/criminali);

• Produzioni animali (tracciabilità carni);

• Animal breeding (conferma dei pedigree);

Presupposti:

• Il materiale genetico viene ereditato da entrambi i

genitori biologici;

• Ogni individuo ha un profilo genetico unico; 16


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fra.b4

PUBBLICATO

6 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Genetica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina veterinaria
SSD:
Università: Pisa - Unipi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher fra.b4 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Genetica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Ciampolini Roberta.

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