Genetica

Genetica

04/10/2021

La genetica è la disciplina che studia l’ereditarietà dei caratteri, in generale questa

(la data di nascita si fa risalire ai primi studi di Mendel

disciplina è molto giovane

1860s).

All’inizio il povero Mendel viene molto criticato perché le sue teorie funzionano solo

per caratteristiche che variano in maniera dicotomica. cioè nei

Verso il 1920 si capisce che i geni hanno una precisa localizzazione (

cromosomi) a questo punto si inizia con gli studi sull’ereditarietà fino ad arrivare nel

(Whatzon e Kreek)

1950 a scoprire la struttura del DNA

Negli ultimi anni si sono sviluppati meccanismi per sequenziare genomi a sempre un

più basso costo

La genetica ha quattro branche principali:

Genetica della trasmissione,

 (come sono organizzati i geni

Genetica molecolare ),

 Genetica di popolazione,

 (contenuto, evoluzione e funzione del genoma

Genomica ).



Tutti gli studi della genetica sono fatti su organismi modello per via delle loro

caratteristiche peculiari

alto numero di progenie,

 brevi tempi generazionali,

 bassi costi

 spazi limitati per l’allevamento



Esempi: Escherichia coli, Saccaromices ceraviseae, Drosofila, Arabidopsis taliana, Mus

musculus, Cantorobis elegants, Homo sapiens.

Le biotecnologie

Si basano su principi genetici per integrare le specie naturali nei processi industriali,

singenici o transgenici).

uno degli aspetti più controversi è la produzione di OGM (

Esempi. Vantaggi e svantaggi, (l’insulina)

Il primo farmaco approvato è il Humulin per curare il diabete, questo

 farmaco serve per curare il diabete di tipo 1. Prima della sintesi il farmaco

veniva estratto dal pancreas di suini e bovini.

Per la prima volta sono stati ingegnerizzati gli zebrafish che codificano per una

 (uso condannato dalla comunità scientifica

proteina fluorescente ).

Le piante modificate possono produrre vitamine o sostanze resistenti ai

 patogeni.

Oggi in tutta Europa è bandita la produzione la commercializzazione di organismi OGM,

(esempio della vacca ogm che non può prendere la mastite ) pag. 1

06/10/2021 (eccetto globuli rossi e le cellule del fegato)

Tutte le cellule dell’organismo hanno tutta

l’informazione genetica in grado di specificare tutti l’organismo.

(Dolly)

La prova è il primo organismo colonato questo primo organismo era sano alla

(anche se dopo invecchiava più velocemente

nascita e è arrivato fino in età adulta ).

Il genoma è l’insieme del materiale ereditario che caratterizza ciascun organismo.

Il materiale genetico è contenuto:

Nei procarioti in un unico cerchio di DNA senza un nucleo,

 Negli eucarioti ci sono diverse molecole di DNA lineare concentrate e

 (alcuni eucarioti hanno un contenuto aploide altri, più

impacchettate nel nucleo

complessi e la maggior parte sono diploidi (soprattutto nel mondo vegetale gli

)

eucarioti possono essere esaploidi, x-ploidi mannaggia (fragole commerciali

)

sono ottoploidi, banane tripoidi)

(autosomici)

Due cromosomi si dicono omologhi se hanno gli stessi gene e nello stesso

punto.

Una molecola di DNA a doppia elica è un cromatidio, dopo la replicazione abbiamo un

cromosoma dicomatidico, i prodotti della replicazione sono identici per sequenza e

uniti dal centromero

All’interno delle cellule eucarioti ci sono DNA fuori dal nucleo come, ad esempio, i DNA

mitocondriali o i genomi circolari dei cloroplasti.

Il genoma, quindi, è l’insieme del materiale ereditario costituito da due o più

(le dimensioni dei genomi variano molto: virus

cromosomi tipici di un organismo

decine di micron, batteri circa un millimetro, cromosomi umani sono di 2m sticazzi )

Per replicare il DNA ci sono gli appunti della Reddi:

Si parla di scissione binaria nei procarioti.

 Nei lieviti c’è gemmazione quando la divisione è asimmetrica a livello del

 citoplasma.

Nei procarioti la divisione dell’anello coincide un una introflessione della

 membrana e la divisione del citoplasma

Negli eucarioti ci sono meiosi e mitosi:

Le mitosi è la divisione asessuata e avviene negli organismi unicellulari e nelle

 cellule somatiche degli organismi pluricellulari.

La meiosi produce cellule con la metà corredo cromosomico materno e metà

 paterno durante la fecondazione si ricostruisce la situazione diploide

(caratterizzata da 2 divisioni successive separate da un’interfase senza

replicazione del DNA)

Quando i cromosomi sono poliploidi ci sono più combinazioni e quindi modi diversi di

separazione che sono generalmente equiprobabili (quindi con 2n = 4 si hanno 4

diverse possibilità) questo processo prende il nome di assortimento casuale degli

(con 23 coppie si hanno 8 milioni di possibilità

omologhi durante la meiosi ). pag. 2

Oltre all’assortimento casuale c’è la ricombinazione, questo meccanismo ci garantisce

un aumento della variabilità che quindi è un vantaggio a livello ambientale.

08/10/2021

La meiosi si divide in tre modelli:

gametica, la meiosi animale più nota dove solo i gameti sono aploidi.

 sporofitica, nelle felci metà della vita è aploide con una struttura intermedia

 capace di foto sintetizzare.

zigotica, tipico dei lieviti e delle muffe, passano la maggior parte della loro vita

 quindi non hanno

allo stadio aploide e sono diploidi soltanto nella riproduzione (

sesso).

Relazione che esiste tra geni e organismo

A seconda del carattere il fenotipo viene condizionato in misura diversa dai geni e

(la capacità di produrre pigmento è solo genetica mentre nei fenicotteri,

dall’ambiente

ad esempio, prendono il colore rosa solo perché mangiano dei gamberi (nel gatto

)

siamese una mutazione è dipendente dall’ambiente specialmente dalla temperatura

del corpo quindi le zone più calde sono bianche mentre le più fredde sono scure )

La costituzione genetica di un organismo viene detta genotipo mentre il fenotipo sono

le caratteristiche visibili determinate dall’interazione tra genotipo e ambiente.

Principi dell’ereditarietà

L’uomo ha cercato sempre di ottenere le caratteristiche che più gli piacevano dal un

mondo naturale facendo selezioni artificiali senza sapere bene cosa stava facendo (

metodo molto utilitaristico)

Mendel riesce a comprendere attraverso il metodo scientifico che i caratteri sono

ereditabili grazie anche alla statistica. Prende la pianta di pisello con varietà

facilmente identificabile, tempo di generazione brave, progenie numerosa, possibilità

(puoi prelevare il polline da un fiore per fecondare un oocita

di programmare gli incroci

di un’altra).

I caratteri alternativi sono cose come la forma del seme, il colore del seme, colore del

fiore, forma del baccello… tutti caratteri dicotomici

Prima di iniziare gli esperimenti Mendel creò linee pure così da stabilizzare li carattere

fisso dopodiché passò all’esperimento vero e proprio quindi incrociò la piante con le

due linee pure “opposte” così da vedere i risultati nella prole.

(P)= parentale (F1)= prima generazione (F2)= seconda generazione

Negli esperimenti la F1 aveva sempre un fenotipo del genitore che prevarica quello

dell’altro.

Nella F2 il fenotipo recessivo si presentava in 1 a 4 indipendentemente dai due sessi

(incrocio reciproco), Da qui definì il termine dominante e recessivo.

Mendel quindi ipotizzo che dovevano esserci dei fattori presenti in coppie che nelle

liee erano identici. pag. 3

Introduce il concetto di dominanza e recessività. Alla gametogenesi i fattori si dividono

in modo casuale e si genera una progenie con i rapporti fenotipici che abbiamo

osservato.

Gli individui omozigoti portano una coppia di alleli identici: dominante AA invece il

(anche se la terminologia non è universale

recessivo è aa ) gli individui eterozigoti sono

individui che portano alleli distinti (ibridi) quindi in totale possiamo avere AA, aa, Aa,

aA.

Quindi secondo le leggi di Mendel posso prevedere i caratteri dei singoli incroci con lo

schema apposito (quadrato di Pannet).

Si può determinare il genotipo se il fenotipo è dominante? Si può fare con un reincrocio

o test-cross, un incrocio con un omozigote recessivo quindi alla fine avrò 50% e 50%

se il genitore era davvero eterozigote.

Negli anni 90 si è spiegato il perché di molte varianti dicotomiche che aveva

(es i piselli sono composti da amido che si forma per effetto di un

considerato Mendel

enzima che nel seme liscio è attivo mentre nel seme rugoso l’enzima non funziona e

questo a si che si disidrati. Nel 2000 hanno capito il motivo dei fiori rosa e bianchi

creando dei transgenici con fiori bianche un po’ colorati grazi alla fucilazione con oro e

geni funzionante).

11/10/2021

Genotipo = costituzione genetica di un organismo

 Fenotipo = viene determinato dall’interazione genotipo ambiente

 tipico degli

Aploide = situazione cromosomica con un solo cromosoma (

 eucarioti semplici) poliploidi)

Diploide = due copie per ciascun cromosoma (

 Locus = il sito specifico in un cromosoma in cui è localizzato un gene

 Gene = regione del genoma che specifica per una particolare proteina e viene

 riconosciuta dalle varianti alleliche

Allele = una, due o più varianti per un singolo gene distinguibili per il loro

 fenotipo

Omozigote = due varianti alleliche identiche

 Eterozigote = due varianti alleliche diverse



Regola del prodotto, la probabilità che due eventi indipendenti si verifichino è data dal

prodotto delle probabilità dei singoli eventi

Regola della somma, la probabilità che si verifichino 2 eventi che si escludono a

vicenda è data dalla somma delle loro singole probabilità.

In un incrocio diibrido si considerano due caratteri provenienti da 2 linee pure, la F1

ovviamente si avranno solo i caratteri dominanti per la F2 i fa una griglia più grande e

le proporzioni di un quarto, un quarto, un quarto e un quarto. durante

Quindi significa che la trasmissione di caratteri è indipendente una dall’altra (

la formazione di gameti la segregazione di una coppia di alleli è indipendente da

quella di altre coppie) ovviamente i geni che andiamo a considerare devono essere

presenti in cromosomi diversi.

13/10/2021 pag. 4

Sutton e Boveri)

Nel 1902 venne proposta la teoria cromosomica della eredità ( e dice

sostanzialmente che i geni sono localizzati sui cromosomi. Si è capito grazie

(alleli in coppie e cromosomi in coppie, sia

all’analogia tra meiosi e la gametogenesi

alleli che cromosomi segregano in meiosi, segregazione indipendente nei cromosomi

omologhi).

Le prove a favore di questa teoria: in alcune specie una variazione del numero di

cromosomi determina il sesso dell’individuo.

Drosofila e Morgan (insetto dotato di dimorfismo sessuale)

Morgan isola un maschio con l’occhio bianco e inizia a fare degli incroci con femmine

dall’occhio rosso. Si ottiene F1 con occhio rosso, accoppia individui fra loro e

ricompare in proporzione ¼ l’occhio bianco ma la cosa strana è che non ci sono

femmine a occhio bianco. Quindi dopo altri esperimenti incrocia una femmina occhi

eredità

bianchi con un maschio occhi rossi e tutti i figli maschi hanno occhi bianchi (

crociata).

Quindi dopo molti esperimenti Morgan capisce che il gene che condiziona il carattere

“colore dell’occhio” è presente sull’X e quindi nei maschi eterozigoti veniva lasciato

libero di esprimersi.

A X e Y non si applica il termine omozigoti perché il maschio in mancanza del gene

omologo sull’Y manifesta immediatamente il gene che c’è sull’X. I cromosomi sessuali

(il genotipo determina direttamente il fenotipo)

si dicono quindi emizigoti

In molti animali il sesso eterogametico è quello femminile al contrario dell’uomo

(lepidotteri, uccelli e serpenti che non sono temperatura dipendenti )

???????Il signor Bridge studente non laureato inizia a studiare la drosofila, vuole capire

perché non c’è eredità crociata, studia la progenie eccezionale e dimostra che questa

progenie è legata al numero super di cromosomi (guarda le slide e soprattutto il libro).

Morgan essendo un inglese ha dei problemi con le cose normali e quindi indica le

mutazioni con una lettera secondo il fenotipo e un – se invece una mutazione è

dominante si indica con la lettera e un + ??????? guarda la slide ????????

Determinazione del sesso nei vari organismi: in alcuni organismi sono importanti le

condizioni ambientali in altri sono importanti i geni. Nella determinazione del sesso

(che è diffusa in tutti i taxa)

ambientale il sesso viene definito dopo il concepimento,

(temperatura, fotoperiodo, disponibilità di cibo).

gli stimoli ambientali sono

Es: nella Crepidula formicata (una specie di gasteropode) gli animali sono impilati con

le conchiglie l’uno sopra l’altro e i maschi sono solo i più in alto nella pila di conchiglie

così ogni volta che arriva nuova gente i più bassi sono femmine. Tra i vertebrati la

tartarughe con alta T

determinazione del sesso avviene spesso per temperatura (

femmine mentre il contrario maschi, la temperatura controlla l’attività di enzimi

coinvolti nel metabolismo del testosterone).

Il dimorfismo sessuale a base genetica:

gli scarafaggi e le cavallette hanno il maschio con un solo gene sessuale e la

 femmina con due

gli uccelli hanno il gene più piccolo (W) nella femmina

 in Drosofila e nei mammiferi il maschio ha il gene più piccolo (Y)

 pag. 5

nelle api e vespe le regine hanno il corredo cromosomico completo, le operaie

 sono uova non fecondate, i maschi idem mentre se la regina feconda con gli

spermi le cellule uovo può generare un’altra regina.

15/10/2021

In drosofila la determinazione del sesso gli individui con XX sono femmine (anche XXY)

se invece XY (o anche X0) sono maschi.

????Da questo la teoria del bilanciamento numero di X diviso il numero di complementi

aploidi autosomici.????

I geni determinanti per la distinzione del sesso sono attivati in modo differenziale e a

cascata, i geni coinvolti nella distinzione del sesso sono sia nei cromosomi sessuali che

(codifica quindi per un fattore di splicing coinvolto nella

su quelli autosomici

maturazione di specifici RNA).

(sta cosa non la sto capendo quindi boh)

Determinazione del sesso nei mammiferi

Si è confermato l’effetto dominante della Y, se c’è Y l’individuo è un maschio.

Le varianti sono: (sindrome di Klinefelter)

con 47 cromosomi e XXY maschi alla nascita

 generalmente sterili e caratteristiche sessuali secondarie di tipo femminile.

(sindrome di Tarner)

X0 femmine alla nascita 45 cromosomi e X. È probabile che

 questo tipo di aberrazione porta a una morte in utero immediata. Anche questi

(possibili disturbi cognitivi)

soggetti sono sterili (fatti in modi diverso),

In tutti i mammiferi X e Y sono eteromorfi con Y generalmente

povero di geni. X e Y hanno regioni esclusive mentre verso i telomeri hanno regioni

(ci ricorda ancora una volta che il maschio è emizigote quindi si becca tutte

omologhe

le sfighe).

Nei mammiferi il cromosoma Y codifica per un gene l’SRY che stimola le gonadi

embrionali a differenziarsi in testicoli mentre se questo gene non c’è le gonadi si

(si è capito perché ci sono femmine che però sono XY con il gene

distinguono in ovario

mancante)

Compensazione di dosaggio dei geni associati al cromosoma X

E un meccanismo che viene messo in atto per eguagliare il tasso medio di trascrizione

dei geni autosomici rispetto a quello dei geni che si trovano nei cromosomi sessuali.

Nei maschi di Drosofila viene trascritto per due il contenuto dei geni sessuali, è stato

isolato un fattore proteico chiamato male specific lethal (MSL) (???) mentre nei

mammiferi si inibisce un X e quindi viene letteralmente condensato e non verrà mai

(si chiama corpo di Barr si può notare al microscopio

trascritto ).

L’inattivazione dell’X avviene già il sedicesimo giorno, può riguardare sia l’X di origine

(quindi nell’adulto le regioni con un X o l’altro

paterna che quello di origine materna

sono a mosaico)

In che modo avviene? Riguarda tutti i geni X? pag. 6

Un X produce un RNA non codificante che andrà a super condensare l’altro

cromosoma. quindi tanta tanto roba il corpo

Poi durante l’oogenesi tutti e due gli X sono riattivati (

umano)

Non si sa eh ma forse dei geni dell’X condensato vengono comunque espressi perché

certe malattie genetiche ci sono anche se la malattia è sul gene condensato

18/10/2021 (due varianti alternative una di queste

Parleremo solo di caratteri mendeliani

responsabile di patologie chiare) (facciamo questo perché è più semplice).

completo

La genetica patologica si fa risalire agli studi di Garrod sull’alacaptonuria (

catabolismo della tirosina).

I soggetti sono affetti da dolori articolari e urine nere, all’interno di questa famiglia

c’erano soggetti con la stessa patologia, oggi sappiamo che questa patologia è

autosomica recessiva.

Gli alleli dominanti per le malattie sono rari perché si esprimono sempre e su di essi

agisce la selezione naturale quindi i portatori sono più probabilmente eterozigoti.

Solitamente le patologie dominanti sono dal punto di vista genetico sono meno gravi

(spesso queste patologie si manifestano nell’età adulta

delle patologie recessive

quindi dopo aver pr