Biologia applicata - Appunti

LE MUTAZIONI

Sono errori casuali e non prevedibili che portano a modificare il materiale genetico e portano a delle

“novità” nell’evoluzione biologica, sia in senso negativo (perché possono causare danni anche gravi un

individuo) sia in senso positivo (hanno consentito l’adattamento e la variabilità tra le specie, infatti anche se

è casuale è stabile e quindi trasmissibile ai posteri), quindi definiscono la variabilità degli ess viventi.

Le mutazioni possono insorgere nelle cell somatiche o in quelle germinali: una mutazione somatica

interessa una cell somatica e quindi saranno mutate solo le cell che derivano da quella mutata, questa

mutazione è ristretta all’individuo in cui è insorta e non verrà trasmessa; una mutazione germinale invece è

trasmissibile perciò tutte le cell del nuovo organismo presenteranno tale mutazione.

Ci sono 2 tipi di mutazioni, quelle “puntiformi” (del nucleotide) o “cromosomiche” (del DNA):

Le mutazioni puntiformi sono mutazioni di sequenze nucleotidiche (sia codificanti che non) che possono

avvenire o per sostituzione o per inserzione o per delezione di nucleotide:

- Le mutazioni di Sostituzione sono di 2 tipi = Transizione (sostituzione di una purina A-G con una purina e di

una piramidina con una piramidina C-T) e Transversione (sostituzione di una purina con una piramidina e

viceversa).

Queste mutazioni possono ess classificate anche in base all’effetto fenotipico che producono: la mutazione

“di senso” ha come conseguenza il cambiamento di un codone sul mRNA e quindi l’inserimento di un

aminoacido nella catena polipeptidica non presente prima della mutazione (l’effetto cambia in base al tipo

di aminoacido introdotto e dalla posizione della sostituzione); la mutazione è “non senso” quando la

sostituzione determina la formazione sul messaggero di un codone di stop al posto di una tripletta

codificante terminando prematuramente la catena polipeptidica, causa conseguenze spesso gravi (tanto più

gravi quanto più è corto il polipeptide); ma c’è anche la mutazione “neutra” dove si sostituiscono una

tripletta con un’altra che però codifica un aminoacido con le stesse caratteristiche della precedente per cui

non viene alterata la struttura della proteina che continua a funzionare correttamente, per questo è detta

anche “mutazione silente” in quanto non causa effetti sul fenotipo.

- Le mutazioni per Inserzione (aggiunta base) o per Delezione (eliminazione base) causano le mutazioni

frameshift (scivolamento) chiamate così perché in seguito al semplice inserimento o eliminazione di un

nucleotide c’è una sfasatura della lettura del mRNA nel ribosoma, uno “spostamento della griglia di lettura”,

dunque ciò porta alla formazione di una proteina non funzionante.

Le mutazioni possono essere “spontanee” (cambiamenti permanenti che si verificano senza influenze

esterne) o “indotte” (causate da agenti esterni chiamati “mutageni”).

- Le mutazioni spontanee possono derivare dunque da errori durante la replicazione del DNA a causa del

mal funzionamento del macchinario molecolare (meiosi) che porta ad errori casuali che dipendono anche

dalla costituzione genetica di ogni individuo (infatti ci sono parti del genoma “mobili”).

L’apparato replicativo non è solo impegnato nella polimerizzazione di nucleotidi ma anche nel controllo

qualitativo dell’intero processo; in questo sistema ci sono due forme di base: una normale che si appaia alla

complementare, e una tautomerica , rara e soprattutto transitoria che non si appaia convenzionalmente

portando a mutazioni.

Alcune mutazioni possono ess causate da danni al DNA come la “depurinazione” (perdita di una purina) e la

“deaminazione” (eliminazione gruppo amminico da parte della citosina che diventa uracile o della 5-

metilcitosina che diventa timina): il primo danneggiamento se non viene riparato porta a mutazioni

genetiche perché mancando una base azotata nella replicazione poi verrà inserito un aminoacido qualsiasi,

il secondo viene riconosciuto e riparato nel caso dell’uracile, ma nel caso della timina no.

La frequenza di mutazione è il num di volte in cui una mutazione si verifica in una data popolazione

di cell o individui.

Il tasso di mutazione è invece la probabilità che una particolare mutazione si verifichi nel tempo.

- Le mutazioni indotte sono causate da agenti esterni definiti mutageni ; la “frequenza di variazione”

rappresenta un compromesso tra evoluzione biol e le novità delle mutazioni che vengono stabilizzate solo

dopo il controllo di forze selezionatrici, portando alla variabilità genetica utile all’adattamento.

Gli agenti mutageni alzano il “tasso di mutazione” spontanea e possono ess chimici o fisici:

I mutageni “chimici” hanno un discreto grado di specificità (riconoscono il gene da mutare) anche se alcuni

riescono a selezionare molto bene il bersaglio, agiscono in vari modi interagendo con le molecole di DNA e

danneggiando la catena stampo; gli agenti achilanti fanno in modo che le basi si comportino diversamente

favorendo accoppiamenti non canonici, gli agenti intercalanti si inseriscono nella sequenza nucleotidica in

quanto molecole a 3 anelli. I mutageni “fisici” hanno sempre un ampio spettro d’azione per agire dirett o

indirett sulle basi azotate e riescono anche a modificare la struttura dei cromosomi e la divisione cell; sono

più difficili da identificare per es la luce ultravioletta (UV) che porta a produrre dimeri di timina che se non

riparati bloccano la replicazione (più è alta la dose maggiore è il danno) ed è la causa principale di mutazioni

insieme a depurinazione e deaminazione.

Sistemi di riparazione DNA: sono sistemi per evitare danni causati dalle mutazioni, alcuni correggono le

mutazioni agendo durante la replicazione, altri dopo; quando si invecchia questi sistemi rallentano (ma

anche le malattie procedono più piano).

Dopo una mutazione la cell ha 3 possibilità di reazione:

1) stato di quiescenza (senescenza) dove la cell rimane inattiva

2) apoptosi (morte cellulare) dove la cell si suicida

3) carcinogenesi dove la cell diventa cancerosa.

Un sistema di riparazione è la fotoliasi che rompe il dimero formato in seguito a radiazioni UV. Se si

danneggia un solo filamento dei 2 c’è un meccanismo di escissione di base che sostituisce quella

danneggiata in 3 fasi: rimozione base azotata, riempimento dell’interruzione con nucleotide corretto e

formazione di un nuovo legame mediante DNA ligasi; se questo sistema ha problemi ci son 3 malattie:

xeroderma pigmentoso, sindrome di Cockaine e tricotiodistrofia (lentiggini).

Le mutazioni cromosomiche sono modifiche più drammatiche del materiale genetico in quanto si tratta di

rotture, riunioni e scambi di grandi sequenze di info genica; sono causate da agenti mutageni o da gravi

errori durante la duplicazione dei cromosomi e sono di 4 tipi:

- le delezioni provocano rimozione di una parte del materiale genetico a causa di una rottura su due punti

del filamento, infatti il tratto tagliato viene estromesso dopo il ricongiungimento dei due capi

dell’interruzione

- le duplicazioni avvengono di solito insieme alle delezioni perché consistono in un’aggiunta di un tratto

eliso in un altro cromosoma omologo rotto in diversi punti così che un cromosoma si ritrova senza un tratto,

l’altro conterrà due tratti uguali (il suo e quello dell’omologo)

- le inversioni risultano dalla rottura e dalla riunione di tratti di cromosomi che si riattaccano al punto di

interruzione in senso invertito (ne nascerà una proteina priva di funzione biologica)

- le traslocazioni sono scambi di tratti tra cromosomi non omologhi (reciproche) o il passaggio di un solo

tratto rotto in un altro cromosoma non omologo (non reciproche).

L’Aploidia è la presenza di un unico set cromosomico negli ess viventi, cioè nel DNA è presente un solo

cromosoma per tipo. Ci possono ess però delle anomalie genomiche che riguardano la presenza di questi

cromosomi nel corredo genico di un ess vivente: l’ aneuploidia che è la presenza di cromosomi in quantità

diversa da un multiplo di n (tipo di cromosomi) e può manifestarsi attraverso una monosomia, una disomia

e una trisomia.

- la “monosomia” è la presenza di un solo cromosoma per tipo quando dovrebbero essercene di più

- la “disomia” è la presenza di una coppia di cromosomi per ogni tipo (normalità per gli uomini)

- La “trisomia” è la presenza di 3 cromosomi al posto di una coppia: se avviene ciò c’è incompatibilità di vita

tranne nel caso di tre sindromi, quella di Dawn (trisomia nella coppia 21), di Edwards (18) e di Patau (13).

Le aneuploidie dei cromosomi sessuali (XeY) comportano differenze fenotipiche meno gravi che portano a

sterilità: un es di sindrome è quello di Klinefelter (XXY) presente solo in uomini con apparato genitale

ridotto, alti, con tratti femminili e lieve deficit mentale; un altro è la trisomia XYY dove i maschi sono

normali ma un po’ più alti del normale; infine la sindrome di Turner (XO) porta le femmine a ritardo mentale

e sterilità.

__________________________ Seminario=non in esame

BIOLOGIA DELLO SVILUPPO |

Le cell sono come gli organismi,hanno organi interni, una struttura, respirano, si nutrono e si riproducono.

La biologia dello sviluppo delle cell mostra come esse sopravvivono, proliferano, si differenziano e muoiono

(in questo caso è programmata per lasciare posto a nuove cell più attive). I comportamenti di una cell che

risponde ai segnali sono sempre gli stessi, cambiano i tempi […]

Le cell dunque comunicano tra loro attraverso segnali, segnali induttivi che si trasmettono tra cell adiacenti

le quali trasmettono altri segnali; questi segnali “determinano” cosa quella cell farà e formerà, la sua

funzione, perciò la segnalazione è precisa nel tempo e nello spazio. Per questo gli esperimenti con le cell

staminali si eseguono con cell non ancora determinate che possono ess influenzate da segnali artificiali e

diventare l’organo da sostituire.

Dunque l’induzione è la trasmissione del segnale che porta ad un cambiamento di un gruppo di cell. La

morfogenesi è l’acquisizione di specifiche forme in base all’induzione del segnale. Il pattering è […]

La Drosophila (insetto usato per molti studi sulle cell) ha permesso di capire come le cell si differenziano per

funzioni già in fase embrionale: qui ci sono “programmi” che definiscono le varie zone dell’embrione che

contengono le varie cell di