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Genetica generale

File al pc contenente gli appunti presi a lezioni. Comprensivo di esempi di esercizi svolti e teoria sufficiente per il superamento dell'esame sia scritto che orale. Si tratta di riproduzione sessuata e asessuata, sporificazione e creazione di aschi, riproduzione di lieviti e probabilità statistica. Previsione di malattie genetiche ereditarie, Mendel, regole base della genetica, Linneo e Darwin. Vedi di più

Esame di Genetica generale docente Prof. F. Restivo

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ESTRATTO DOCUMENTO

I lati obliqui del triangolo sono formati da tanti 1, mentre ogni coefficiente interno è la somma dei

due coefficienti della riga precedente che sono alla sua destra e alla sua sinistra.

(a+b) =1a +5a b+10a b +10a b +5ab +5b .

5 5 4 3 2 2 3 4 5

In base alla domanda guardo gli esponenti e scelgo il coefficiente: 10a b =3 normali e 2 albini

3 2

dunque 10 x a(probabilità figlio normale =3/4) x b(probabilità figlio albino= 1/4)

3 2

= 10 x (27/64) x 1/16 =270/1024 = 0,26. La probabilità di avere due figli albini su 5 è del 26%.

Bisogna verificare se i dati osservati sono in accordo con l'ipotesi formulata

Con il test statistico si verifica la corrispondenza tra i dati reali e quelli previsti in base all'ipotesi; se

i dati ottenuti dalla verifica sono in accordo con l'ipotesi allora li accetto, in caso contrario li rigetto

e ricorro ad un test statistico che mi dà la corrispondenza tra i dati reali ottenuti ed i dati attesi

(quelli che mi in base all'ipotesi). Per stabilire di quanto questi si discostino si utilizza il test del χ 2

chi-quadro. Dunque se faccio un test cross Aa x aa su 20 individui attesi, me ne aspetto 10:10, ma

gli osservati rispecchieranno delle oscillazioni stocastiche, variazioni dovute all'effetto del caso.

Se i risultati sono totalmente sbilanciati, significa che si sta verificando l'effetto di una variabile non

considerata in precedenza.

Se la progenie ottenuta è poco numerosa si avrà una deviazione maggiore rispetto all'attesa, si

utilizza quindi il test del χ per valutare il peso della deviazione.

2 Dove O sono gli osservati ed E gli attesi

Questo test fornisce un valore critico oltre il quale le differenze non sono dovute al caso,

solitamente è il 5%.

I gradi di libertà (GdL) sono le classi fenotipiche -1: se le classi sono 2 (fiori porpora e fiori bianchi)

allora → 2-1=1 → il valore di x tabellare per 2 GdL è 3,841.

Questo valore va messo a confronto con il risultato calcolato → X = 2 <3,841; dunque l'ipotesi H0,

2

secondo la quale le variazioni sono dovute al caso, non viene rigettata. I dati sono a favore di un

gene con due alleli, uno dominante e uno recessivo.

Il test del chi-quadro è un test statistico quindi non dice se l'esperimento è stato condotto in modo

corretto o se l'ipotesi formulata è quella giusta; indica solamente la probabilità che la differenza tra

i valori osservati e attesi sia dovuta al caso. È dunque possibile che qualcosa di diversa dol caso

abbia prodotto questa deviazione rispetto al rapporto atteso e ciò avviene se il risultato del chi-

quadro è > del valore critico.

La teoria cromosomica dell'eredità e l'eredità legata al sesso

Gli studiosi di citologia, embriologia sperimentale e genetica hanno portato alla scoperta del luogo

in cui è situato il materiale genetico ereditario. Hanno affermato che i gameti sono l'unico legame

tra le due generazioni; hanno dimensioni diverse, ma contribuiscono in maniera equivalente alla

caratterizzazione della prole. Inoltre hanno constatato che i cromosomi alla mitosi e alla meiosi

hanno un comportamento che presenta delle analogie con quello dei fattori Mendeliani (1902

W.Sutton-T.Boveri).

Gli oppositori, tuttavia, affermano che i cromosomi sono tutti uguale e dunque probabilmente

sono equivalenti, ovvero contengono tutti lo stesso materiale genetico. Come fa notare

E.Carothers con un esperimento del 1913 su una cavalletta, le coppie dei cromosomi segregano in

maniera indipendente.

Nel 1922 A.Blackslee nota che la specie Datura stramonium presenta 12 variazioni possibili nel

cromosoma: 1 cromosoma=trisomia 2n+1 ovvero un cromosoma è uguale ad un altro che è già

contenuto nel corredo cromosomico. Perciò sospetta che i geni si trovino sui cromosomi, tuttavia

potrebbe essere un'evidenza correlativa cioè due fenomeni che si verificano insieme, ma non uno

a causa dell'altro; occorre quindi un'evidenza definitiva incontrovertibile.

La prima evidenza genetica deriva dall'eredità legata al sesso; la premessa è stata fatta da Nettie

Stevens nel 1905 che confronta il maschio (tenebrio) e la femmina (drosophila) della stessa specie,

ha notato che questi hanno lo stesso numero di cromosomi, ma nei maschi una coppia è

eteromorfa (X;Y). Mendel aveva detto che gli incroci reciprochi danno lo stesso risultato; però

Raynor nel 1906 lavora sulle falene che nella progenie F1 non presentano uniformità degli ibridi. Lo

stesso carattere viene ottenuto da Bateson nei polli, però non riescono ad andare oltre. Per questo

bisogna attendere Thomas H.Morgan (1866-1945).

Thomas H.Morgan studia il moscerino della frutta: Drosoohila melanogaster perché è facile da

allevare (mentre i Pisum sativum di Mendel dipendevano dalla stagione) e ha una riproduzione

veloce dal momento che in un mese si ha una nuova generazione. La progenie ottenuta è molto

numerosa quindi è più facele trovare esemplari rari, le coppie cromosomiche sono solamente 4, 3

autosomiche e 1 sessuale, ed infine hanno caratteri morfologici molto evidenti quindi facilmente

distinguibili.

Morgan individua un moscerino maschio con occhi bianchi e costituisce le linee pure per

convalidare i caratteri mendeliani prestabiliti. Da questi incroci compare dunque un moscerino

dagli occhi bianchi che viene poi incrociato con una femmina occhi rossi. Per capire se è un fattore

mendeliano se è stato un fenomeno dovuto ad altro, ritenta l'esperimento molte volte fino ad

affermare che tutta la F1 risulta con gli occhi rossi, come previsto da Mendel. Il carattere

dominante è quindi il rosso, ma Morgan non si ferma a ciò; incrocia, infatti, gli individui della F1

ottenendo 3470rossi:782 bianchi.

Morgan conta la F2 e la divide per sesso scoprendo che gli individui con gli occhi bianchi sono tutti

maschi. Si chiede dunque se l'ereditarietà sia legata al sesso.

Incrocia quindi una femmina con occhi rossi ed un maschio con occhi bianchi ottenendo 50%

femmine (metà occhi rossi e metà occhi bianchi) e 50% maschi (metà occhi rossi e metà occhi

bianchi). Si scopre che anche le femmine possono avere occhi bianchi.

Facendo l'incrocio reciproco femmina occhi bianchi e maschio occhi rossi, si ottiene una F1

composta da femmine con occhi rossi e maschi con occhi bianchi.

Si ha dunque un risultato diverso sia nella F1 che nella F2.

L'ipotesi per spiegare i risultati sono che i gameti maschili del moscerino (P) con occhi bianchi

portano il fattore white (W) che determina il carattere “occhio bianco”; inoltre metà dei gameti

porta il fattore X che determina il sasso mentre l'altra metà ne è priva. Per quanto riguarda i gameti

femminili del moscerino (P) con occhi rossi, portano il fattore red (W+) che determina il carattere

“occhio rosso” e tutti i gameti portano il fattore X.

Morgan afferma soprattutto che al fine di ottenere questo risultato occorre assumere che quando

si formano le due classi di gameti nei maschi F1 con occhi rossi, R e x vanno assieme → sono

associati allo stesso cromosoma. SIMBOLOGIA

Omozigote per allele selvatico Il moscerino maschio ha un solo cromosoma X,

portatore del gene "colore degli occhi". Manca

l'allele corrispondente.

Il risultato è Mendeliano (rapporto 3:1), ma solo i maschi hanno occhi bianchi.

Solamente facendo un incrocio reciproco posso ottenere delle femmine con occhi bianchi:

Con l'incrocio reciproco si dovrebbe avere lo stesso risultato nel caso di cellule autosomiche e

risultato differente con cellule legate al sesso, ma questa è un'ipotesi ancora da verificare.

A questo pensa Calvin Bridges, studente di Morgan, che fa un incrocio reciproco:

Egli nota un'eccezione (1/2000): ovvero femmine occhi bianchi e maschi occhi rossi.

Solo i cromosomi materni possono aver dato una femmina F1 con occhi bianchi: due alleli Xw.

Bridges ipotizza che ci sia stato un comportamento anomalo dei cromosomi durante la meiosi.

Solo i cromosomi materni possono aver dato alla femmina F1, occhi bianchi, due alleli Xw;

• Solo il cromosoma materno può aver dato al maschio F1, occhi rossi, l'allele W+.

Si arriva a pensare che non sia avvenuta la disgiunzione dei cromosomi durante la meiosi; è un

evento molto raro.

Per verificare la sua ipotesi, Morgan osserva al microscopio i cromosomi della progenie eccezionale

e scopre che la femmina occhi bianchi era XXY, mentre il maschio occhi rossi era X0.

Dunque la segregazione dei geni segue il comportamento dei cromosomi alla meiosi quindi il

principio della segregazione degli alleli di Mendel rispecchia il comportamento dei cromosomi alla

meiosi.

The mechanism of Mendelian Heredity (1915)

Con il suo esperimento, Morgan fornisce la prima evidenza che i geni sono oggetti reali, aventi una

natura fisica, localizzati sui cromosomi e pone le fondamenta su cui verrà costruita la moderna

teoria del gene. Nel 1913 Sturtevant costruisce la prima mappa di associazione con sei caratteri

legati al sesso, avvenimento storico molto importante.

La determinazione cromosomica del sesso dell'uomo è data dal 50% dalle femmine e dal 50% dai

maschi; le femmine sono di sesso omogametico XX, mentre i maschi sono di sesso eterogametico

XY.

Nei cromosomi sessuali è presente solo una regione pseudoautosomica nelle regioni esterne dei

cromosomi X e Y. Essendo X e Y due omologhi, si penserebbe che si dovrebbero trovare tutte le

zone di un cromosoma rispecchiate nell'altro omologo; questo però avviene solo nei cromosomi

somatici, quelli sessuali trovano riscontro l'uno nell'altro solo nelle regioni pseudoautosomiche,

mentre le regioni vicino al centromero non trovano riscontro l'uno nell'altro.

Effetti di traslocazione di SRY

SRY è il gene che determina il fenotipo maschile, è soprannominato “master game”.

Nel caso questo gene sia presente in un individuo XX, questo è fenotipicamente maschio, ma

genotipicamente femmina se non per quel gene; al contrario se SRY è assente in XY l'individuo è

femmina.

In Drosophila è importante il bilanciamento tra il numero di cromosomi sessuali ed autosomi; da

3X sono mutazioni. Il cromosoma Y condiziona solo la fertilità.

Cariotipo Rapporto Sesso

1X 2AA 0,5 maschio

2X 2AA 1 femmina

3X 2AA 1,5 metafemmina

3X 3AA 1 Femmina triploide

3X 4AA 0,75 intersesso

2X 4AA 0,5 Maschio tetraploide

1X 3AA 0,33 metamaschio

Nelle api c'è partenogenesi facoltativa; se l'uovo non viene fecondato si avrà un maschio aploide,

nel caso avvenga fecondazione si avrà una femmina diploide. Invece, negli uccelli, il sesso

eterogametico è quello femminile.

Inattivazione del cromosoma X:

Il maschio ha una dose del gene X (X,Y), la femmina ne ha due (X,X) dunque avviene la

compensazione del dosaggio dei geni legati ad X: un cromosoma X della femmina si spegne, si

inattiva in modo casuale per compensare la mancata X maschile. Può inattivarsi casualmente la X

data dal madre o quella data dalla madre; questo processo è importante per gli eterozigoti perché

il fenotipo dipende dal cromosoma non spento che può avere sia il dominante che il recessivo a

livello di alleli. Il colore dei due cromosomi X indica quale dei due è attivato e quale è inattivato.

Sex-linked = associato al sesso non vuol dire che influenzi la decisione del sesso.

Quando è il sesso dell'individuo ad influenzare il fenotipo

-Eredità limitata al sesso -Eredità influenzata dal sesso

I responsabili sono i geni autosomici che ad esempio producono il latte nelle mucche o la calvizia

nell'uomo. Attenzione quindi: se un gene è sex-linked non vuol dire che sia determinante per il

sesso, allo stesso tempo, un gene che determina un fenotipo caratteristico di un sesso non è

necessariamente sex-linked.

Malattie come la distrofia muscolare di Duchenne, l'emofilia o il daltonismo saltano generalmente

una generazione e si manifestano molto più frequentemente nei maschi che nelle femmine, queste

sono generalmente portatrici sane. Perchè si trovi una femmina affetta è necessario che venga

trasmesso il carattere recessivo della madre portatrice sana e del padre affetto.

L'ipofosfatemia, ovvero il rechitismo, è dominante e si presenta in egual misura sia nei maschi che

nelle femmine. Se invece un gene si trova sul cromosoma Y viene trasmesso solo al figlio maschio.

Esercizio1:

Nei pomodori il colore rosso del frutto è dominante sul giallo. Supponete che una pianta

omozigote per rosso venga incrociata con una omozigote per giallo.

Determinate il fenotipo:

Della F1 → tutti rossi Rr

• Della F2 → tre rossi (RR + 2Rr) e uno giallo rr

• Dei figli di un incrocio di una pianta della F1 con il genitore rosso → 50% RR e 50% Rr

• Dei figli di un incrocio di una pianta della F1 con il genitore giallo → 50% Rr e 50% gialli rr

Esercizio2:

Nello stramonio il fiore purpureo (P) è dominante sul bianco (p) e i baccelli spinosi (S) sono

dominanti sui lisci (s). In un incrocio tra una pianta omozigote per fiori bianchi e baccelli spinosi ed

una omozigote per fiori purpurei e baccelli lisci, determinate il fenotipo di:

ppSS x Ppss

F1 → Tutta PpSs purpurei spinosi

• F2 → PpSs x PpSs si avrebbe un rapporto 9:3:3:1

• La progenie dell'incrocio di una pianta F1 con genitore bianco spinoso

• 1:1 purpureo spinoso : bianco spinoso

Prole possibile pS

PS PpSS

Ps PpSs

pS ppSS

ps ppSs

La progenie dell'incrocio di una pianta F1 con un genitore purpureo liscio

• Prole possibile Ps

PS PPSs

Ps PPss

pS PpSs

ps Ppss

Esercizio 3:

Il pelo corto dei conigli è determinato da un allele dominante (L) e il pelo lungo da un allele

recessivo (l). Il pelo nero risulta dall'azione di un genotipo dominante (B) e quello marrone da un

allele recessivo (b).

Quale rapporto fenotipico è atteso dalla progenie che risulta dagli incroci di LlBb x LlBb?

• Il rapporto è 9:3:3:1 → 9L-B-; 3llB-; 3L-bb; 1llbb

Quale percentuale di genotipi della F1 di cui si parla è pura?

• Essendo eventi indipendenti: P(LL o ll) = ½ e P(BB o bb) = ½ → ½ x ½ = ¼ = 25%

Quale percentuale di genitori della F1 è eterozigote per un paio di alleli soltanto?

• LL-Bb + ll-Bb + Ll-BB + Ll-bb → ¼ x 2/4 + ¼ x 2/4 + 2/4 x ¼ + 2/4 x ¼ = 50%

Quale percentuale di genotipi della F1 è eterozigote per entrambi i loci? 25%

• Quale percentuale di genotipi della F1 potrebbe essere usata per un incrocio di prova?

• Llbb = 6,25%

Quale percentuale di individui della F1 con pelo corto si attende che sia anche marrone?

• L- + bb = 25%

Quale percentuale di individui neri della F1 è pura sia per il pelo nero che per il pelo corto?

• BB (1/3) – LL (¼) = 1/12 = 8,33%

Principi del mendelismo in genetica umana

Si presentano alcuni problemi durante lo studio dell'uomo: gli incroci non sono controllati, la

progenie è poco numerosa, è soggetto all'effetto ambiente (l'ambiente non può essere climatizzato

in modo costante), i fenotipi hanno uno sviluppo indipendente ovvero alcuni caratteri cambiano

nel corso del tempo e più sono complessi più è complesso il fenotipo.

Alberi genealogici e analisi del Pedigree

Dagli alberi genealogici si può vedere il fenotipo e dedurre il genotipo

In un albero genealogico ci sono molti individui, per identificarne uno in particolare si indica per

prima cosa la generazione con il numero romano e poi il numero del figlio contando da sinistra a

destra (es: IV-4). Variazioni ed estensioni rispetto a Mendel

Secondo Mendel i geni esistono in due forme alternative: A dominante e a recessivo dove AA e Aa

hanno lo stesso fenotipo.

Dominanza incompleta: Avviene quando nella F1 non si presentano i due fenotipi parentali. Una

possibile spiegazione è che sia importante la quantità di materiale genetico presente. L'allele

produttivo del carattere si dice che è semidominante.

Codominanza: Si verifica quando l'eterozigote mostra caratteristiche di entrambi gli omozigoti,

entrambi gli omozigoti forniscono i caratteri del fenotipo.

Ci sono poi gli alleli multipli: ci sono dei “loci” che presentano due o più alleli come accade ad

esempio per il colore della pelliccia dei conigli → Serie allelica → C > C > C > C

+ ch h

Terminologia- simbologia

Allele selvatico:è il più frequente in natura e si indica con + o A+.

Allele mutato: cambia rispetto al selvatico per effetto di una mutazione e si indica con C > C > C >

+ ch h

etc. Generalmente è recessivo rispetto al non mutato.

Un esempio di codominanza sono i gruppi sanguigni (A,B,0) che sono 3 alleli dello stesso gene I:

i,I .I

A B

Fenotipo Genotipo

A I I /I i

A A A

B I I /I i

B B B

AB I I

A B

0 ii

I è ipomorfo cioè con attività qualitativamente normale, ma quantitativamente ridotta.

I I sono codominanti e determinano un fenotipo differente da quello dei geni singoli.

A B

Con l'antigene A la cellula è dotata di anticorpi che non accettano B; con l'antigene B la cellula è

dotata di anticorpi che non accettano A; AB non ha anticorpi quindi è ricevente universale, mentre

zero ha anticorpi sia per A che per B quindi può ricevere solo da zero. Non avendo Zero 0 nessun

antigene, è donatore universale.

Interazioni Geniche = avvengono quando i geni segregano in maniera differente, ma, a seconda di

come i geni si esprimono, possono influenzare altri geni. Quando l'espressione di un gene dipende

da quella dei geni che lo circondano allora si dice che risente del Background.

Esistono due tipi di interazioni geniche:

1) Le interazioni che producono nuovi fenotipi

2) Le epistasi

Nelle interazioni che producono nuovi fenotipi si hanno due o più geni che vanno a modificare

l'espressione fenotipica l'uno dell'altro. Ad esempio, nei peperoni R è il pigmento rosso, rr è senza

colore, cb determinano la decomposizione della clorofilla che fa in modo che il peperone non

assuma il colore verde, cc è la mancata decomposizione di questa che rende il peperone verde.

Incrociando la F1 (RrCc → marrone) si otterrà un rapporto di 9:3:3:1 con R-C- si ha colore rosso

senza clorofilla, R-cc- rosso come clorofilla, rr-c senza colore (giallo) con clorofilla e rrcc senza

colore e con clorofilla ovvero verde.

Nel secondo caso le epistasi avvengono quando ci sono dei geni il cui effetto è quello di

mascherare altri geni presenti in loci diversi.

Definizioni:

Epistatico: gene che maschera

Ipostatico: gene che viene mascherato da quello epistatico; stanno su due loci differenti.

1). Epistasi recessiva: Se si incrociano due Labrador omozigoti (uno nero ed uno bianco) la F1 è

nera eterozigote. Se si reincrocia la F1 la F1 ha un rapporto 9:3:4 invece che 9:3:3:1. Se gli alleli B

ed E sono responsabili del colore del pelo, la spiegazione più plausibile è che l'allele e (recessivo)

sia epistatico rispetto a B/b ovvero che nasconda il loro effetto. B-E- = 9 neri. BbE- = 3 marroni.

B-ee + bbee =4 gialli

Se il gene è presente allora è presente anche l'enzima che permette la produzione della proteina;

se però il gene è mutato allora l'enzima non viene prodotto determinando l'assenza della proteina

responsabile del cambiamento del colore del pelo. Il pelo, quindi, non cambia in nero (com'è di

solito quando il gene non è mutato), ma resta giallo. Per passare da giallo a marrone è necessario

un enzima e lo stesso vale da marrone a nero, quindi il pelo passa da giallo a marrone solo se è

presente questo enzima che produce la proteina corrispondente. La mutazione è necessaria se si

vuole ottenere un pigmento diverso, infatti, se non avvenisse non ci sarebbe il gene ee recessivo

mancante dell'enzima che produce la proteina che ha il compito di cambiare il colore che i

pigmenti possono assorbire.

E- → Enzima I → B- Enzima II

ee Assenza Enzima I → B- o bb Enzima II

Se si verifica una mutazione sull'enzima II, il colore sarà marrone, ma non ritorna al fenotipo

parentale come nell'epistasi doppia. L'enzima I è necessario per produrre l'Enzima II.

2). Epistasi dominante: il gene C- codifica per una proteina che blocca il funzionamento

dell'enzima, dunque il gene dominante è anche epistatico; perché compaiano gli altri due fenotipi

è necessario che questo gene sia omozigote recessivo. 12:3:1

è necessario che l'enzima non ci sia perché funzioni l'altro enzima: se c'è Enzima I, non c'è Enzima

II e viceversa.

3). Epistasi recessiva doppia: Prendendo in esempio due varietà di Pisum sativum a fiore bianco e

incrociandole, ottengo una F1 tutta con fiore purpureo. Reincrociando la F1 ottengo una F2

purpurea e bianca nel rapporto di 9:7.

L'ipotesi è che ci siano due geni (C-,P-) ciascuno con un allele recessivo che inibisce la sintesi del

pigmento. C'è una prima reazione che però non distingue il precursore dall'intermedio, e poi

l'intermedio origina, con un'altra reazione biochimica, un pigmento differente. Per avere un

fenotipo originario basta bloccare una delle due reazioni.

Precursore (bianco) → (enzima I) → Intermedio (bianco) → Enzima II → pigmento viola

Perchè si ottenga una F1 viola è necessario che avvenga una mutazione per ogni enzima, se la

mutazione è singola si ottiene sempre un fiore bianco.

Il test di complementazione è uno strumento importante che serve per stabilire se due mutazioni

che danno lo stesso fenotipo sono alleliche, ovvero se avvengono sullo stesso gene e comportano il

cambiamento di un allele.

Locus: posizione del gene sul cromosoma.

4). Epistasi dominante doppia : Espressa nella pianta Bursa-bursa pastoris la cui F2 si presenta nel

rapporto di 15:1 ; avviene una doppia mutazione. Dunque basta solamente un allele dominante

perché si verifichi la mutazione.

A-B- → fiore normale di forma ovale

aa-bb → fiore triangolare a causa della mutazione

In una morfogenesi ci sono più percorsi, mai uno solo così che la specie non venga messa a rischio.

C'è una ridondanza di percorsi che devono essere bloccati tutti perché la mutazione si manifesti

nel fenotipo.

5). Interazione doppia: Quando nella F2 si ottiene un rapporto 9:6:1 significa che basta un

omozigote recessivo per un gene perché si blocchi la catena e si ottenga un fenotipo differente dai

parentali. Quando sono presenti gli omozigoti recessivi per entrambi i geni si ha un fenotipo ancora

differente.

6). Epistasi dominante e recessiva: SI ottiene un rapporto di 13:3. Uno dei due geni deve essere

omozigote recessivo e l'altro gene necessita di almeno un allele dominante. Questo può avvenire

sia per A-bb che per aaB-, ma in due casi differenti.

La sostanziale differenza tra dominanza ed epistasi consiste nel fatto che la dominanza e la

recessività sono l'esito di un “conflitto” tra una coppia di alleli appartenenti allo stesso locus,

mentre l'epistasi riguarda sempre due o più coppie di alleli che risiedono in loci diversi.

Gli alleli letali da un lato possono determinare il colore del fenotipo però sono importanti perché

nel caso si presenti un omozigote recessivo l'animale muore prima della nascita (cavalli bianchi o

topi).

La pleiotropia è un fenomeno genetico per il quale un unico gene è in grado di influenzare aspetti

multipli del fenotipo di un individuo. Un esempio è la fenilchtonuria nell'uomo causata da una

mutazione recessiva sul cromosoma 12; determina l'assenza di fenilalanina idrossilasi. Questo

impedisce la conversione dell'amminoacido fenilalanina in tirosina e questo causa danni nella

sintesi proteica e/o degli ormoni tiroxina e adrenalina. Per questo si ha una forte carenza di

melanina, gli esempi più estremi sono gli albini.

Penetranza ed espressività

Penetranza incompleta: non tutti gli individui mostrano il carattere che dovrebbero avere in base

al loro genotipo; non basta avere il genotipo corretto perché la malattia si manifesti.

Espressività variabile: La manifestazione del fenotipo, l'intensità dell'espressione, varia da un

individuo all'altro.

Le cause della penetranza incompleta e dell'espressività variabile possono essere:

-Fattori ambientali -Background genetico

Dunque la strada che porta dal genotipo al fenotipo è lunga. Quando si fanno degli esperimenti

bisogna controllare con estrema attenzione le condizioni in cui vengono svolti gli esperimenti

(condizioni Standard) così che un altro possa fare gli stessi esperimenti e ottenere gli stessi

risultati. La mappatura dei geni negli eucarioti

Gli organismi possono essere diploidi (2n) o aploidi (n).

Morgan e Bridges sviluppano la teoria cromosomica dell'ereditarietà secondo cui la segregazione

dei geni segue il comportamento dei cromosomi alla meiosi. Nel 1915 trovano il laboratorio 85

mutanti di Drosophila secondo colore, forma, dimensione delle ali, degli occhi e delle setole. Da

queste osservazione affermano che ci sono più geni che cromosomi e che non sempre si possono

ricondurre i risultati delle segregazioni dei caratteri degli incroci diibridi alla predizione della

seconda legge formulata da Mendel.

Facendo un esperimento:

Colore dell'occhio: porpora/rosso (pr/pr+)

• Lunghezza delle ali: vestigiali/normali (vg/vg+)

P pr/pr -vg/vg x pr+/pr+-vg+/vg+

(porpora/vestigiali) (rosso-normali)

F1 pr/pr+-vg/vg+ (rosso-normali)

F2 osservati 650 100 98 152

rapporto atteso 9 3 3 1

attesi 562,5 187,5 187,5 62,5

Parentali: 650 (rosso-normali) + 152 (porpora-vestigiali)

Ricombinanti: 100 (rosso-vestigiali) + 98 (porpora-normali).

Notano che sono rappresentate maggiormente le classi fenotipiche parentali; applicando il chi-

quadro si ottiene 7,8 dunque un valore maggiore rispetto al valore tabellare: non è il caso che

porta all'errore.

L'ipotesi di due fattori indipendenti non è validata dal test statistico. Fanno quindi un test cross per

analizzare il modo più semplice i risultati, un genitore infatti fornisce un solo tipo di gamete (alleli

recessivi). Il rapporto atteso è di 1:1:1:1, tuttavia, in entrambi i casi, ottengono due individui

parentali e due ricombinanti. Allora non dipende dalla natura degli alleli, ma dal loro rapporto nei

genitori. Gli alleli più presenti nella generazione parentale sono quelli più frequenti nella

generazione F1.

La spiegazione: i geni che si trovano sullo stesso cromosoma si muovono insieme durante la

segregazione del cromosoma alla meiosi, sono geni associati. Il problema era quindi spiegare la

comparsa di classi ricombinanti con frequenze diverse a seconda delle coppie geniche considerate.

Nasce, dunque, l'ipotesi del crossing-over, ipotesi poi confermata dall'osservazione citologia chei

chiasmi.

Due anni prima, nel 1913, Sturtevan aveva ipotizzato che la probabilità di x-over tra due geni

dipendesse dalla loro distanza sul cromosoma. Si propone quindi di verificare se la frequenza di X-

over può essere usata come misura della distanza tra i geni stessi sul cromosoma; per fare ciò si

considerano 6 caratteri legati al sesso. Prendendo il totale degli individui ricombinanti osservati e

dividendoli per il totale degli individui (sia ricombinanti che parentali) ottengo la percentuale che

mi indica la probabilità che avvenga x-over.

Quel numero viene anche usato come distanza tra i due geni presi in considerazione.

Ad esempio: 151+154 = 305 ricombinanti 305/2839 (tot) = 11,8% in 11,8 meiosi su 100 c'è

stato x-over ed i due geni considerati distano da loro di 11,8 cM (centiMorgan).

Definizioni

Unità di mappa genetica: Distanza tra due geni per i quali un prodotto meiotico su 100 è

ricombinante.

Frequenza di ricombinazione dell'1%: Una unità di mappa = 1cM

Locus genico: posizione di un gene sulla mappa.

I geni associati (o concatenati) possono presentarsi in due modi:

→ in CIS o coupling (accoppiamento) stesso lato

→ in TRANS o repulsion (retulsione) lato opposto

Importante conseguenza di questa scoperta è che se l'ordine dei geni sul cromosoma è lineare, le

distanze devono essere additive e quindi è possibile costruire delle mappe.

Le misure sono accurate se l'associazione tra i geni è “forte”; se invece i geni sono molto distanti,

aumenta la probabilità che avvenga più di un x-over nella regione compresa tra i due geni. Nel caso

avvenisse un oppio x-over alla meiosi, si avrebbe il 100% dei gameti parentali, ma in tal caso si

rischia una perdita di informazione se sottostimiamo la distanza di mappa. La frequenza di

ricombinazione raggiunge asintoticamente il 50% perché, se il 100% delle meiosi facesse x-over, si

avrebbe il 50% di parentali e il 50% di ricombinati. La relazione è affidabile per le distanze tra i 5-7

cM, ovvero i geni devono essere molto vicini tra loro.

Ripasso del test di complementazione:

Incrocio due individui omozigoti dominante e recessivo (parentali) ed ottengo una F1 diibrida.

La F1 la reincrocio con un parentale omozigote recessivo, faccio un test cross ed ottengo 4 classi

diverse da cui posso dedurre come gli alleli sono disposti nei parentali e quali siano i geni associati,

ovvero quelli che sono sullo stesso cromosoma. Calcolo quindi il rapporto tra i ricombinanti ed il

totale; la % ottenuta mi dà i centiMorgan.

Una possibile soluzione per individuare gli eventi di doppio x-over, nel caso i geni presi in

considerazione siano molto distanti e sembrino non associati, invece di fare incroci a 2 loci, si

fanno incroci a 3 loci o “a tre punti”: si usano 3 loci detti marcatori. Si posiziona un marcatore in

mezza ad altri due così, sapendo che si ha un x-over tra A e B, se in mezzo c'è c (marcatore), questo

permette di individuare un eventuale doppi x-over. Con solo due geni si sarebbe scambiata la

coppia risultante come una normale parentale.

Esempio:

P ABC/ABC x abc/abc

F1 ABC/abc x abc/abc (individuo tester dove abc produce un solo tipo di gameti)

Si fanno 2n per capire quante solo le combinazioni possibili dove n = n° geni considerati, In questo

caso sono 8 combinazioni possibili.

(ABC, abc, Abc, aBc, abC, Abc,aBC, AbC)

N.B. Se i geni sono su cromosomi diversi c'è la stessa probabilità per ognuno (1/8 testa); ma se i

geni sono associati ci sono più probabilità che la progenie sia simile ai parentali.

Se non avviene x-over si avranno solamente fenotipi parentali; se avviene un x-over singolo tra A e

B si avrà il 50% di ricombinanti divisi tra ricombinanti per A-B e ricombinanti per B-C, infatti non è

avvenuto un x-over tra B-C, è avvenuto solo nella prima regione.

La metà dei gameti prodotti da quelle meiosi in cui c'è stato x-over è ricombinante; la frequenza

totale dei gameti ricombinanti dipende, invece, dalla frequenza di meiosi in cui si verifica il x-over e

quindi la distanza tra i geni.

Lo stesso avviene quando si verifica x-over nella seconda regione tra B-C, solamente che i

ricombinanti sono o per B-C o per A-C. Qualora avvenga un doppio x-over i ricombinanti sono tali

per A-B o per B-C. Esempio di intreccio a 3 punti:

v: occhi vermigli (rosso) cv: assenza di venature crociate ct: estremità ali tronche

P: v/v-cv+/cv+-ct+/ct+ x v+/v+-cv/cv-ct/ct

F1: triibrido v+/v-cv+/cv-ct+/ct x v/v-cv/cv-ct/ct (individuo tester)

Ricombinanti per due loci: v-cv v-ct cv-ct

Gameti della F1:

v cv+ ct+ 580 parentali parentali parentali

v+ cv ct 592 parentali parentali parentali

v cv ct+ 45 R R

v+ cv+ ct 40 R R

v cv ct 899 R R

v+ cv+ ct+ 94 R R

v cv+ ct 3 R R

v+ cv ct+ 5 R R

Tot: 1448 268 191 93

Le due classi che emergono sono quelle parentali in cui non è avvenuto x-over, le altre sono tutte

ricombinante per la prima, la seconda o la terza regione.

Distanza tra: v-cv = 268/1448= 18,5%

v-ct = 191/1448= 13,4%

cv-ct= 93/1448= 6,4%

La somma delle percentuali è < 50% dunque i loci sono tutti associati.

Le distanze devono essere additive, l'unico ordine di mappatura si basa sulle distanze inferiori: è

sempre meglio guardare valori <10 cM se no si rischia di incontrare errori di mappatura e definire

così la loro associazione nella F1 e nei parentali.

Si può tuttavia notare che 13,2+6,4=19,6 non a 18,5. Questa differenza è dovuta alla mancata

conta dei doppi ricombinanti che appunto valgono doppio, quindi i risultati prodotti vanno

moltiplicati per due.

V/ct/cv+ (3) e v+/ct+/cv (5) valgono per due, occorre modificare il calcolo aggiungendo

2x(3+5)/1448.

Dobbiamo confrontare le classi parentali con quelle ricombinanti doppie, in questo modo si può

capire quale allele ha cambiato posizione. Il doppio x-over fa cambiare posizione solamente

all'allele centrale.

Ammettiamo di avere a disposizione solo i dati della progenie dell'incrocio tra la F1 e l'individuo

tester, bisogna fare attenzione alle classi fenotipiche più numerose così da poter derivare la fase di

associazione dei geni nei parentali, ma non la loro posizione reciproca ovvero quale dei tre geni si

trovi al centro. Queste devono poi essere confrontate con le classi meno numerose dei

ricombinanti.

Riassunto della procedura:

Individuiamo:

1. Le classi parentali (più numerose)

2. Le classi dei doppi ricombinanti (meno numerose)

3. Confrontiamo 1 e 2 per stabilire l'ordine dei geni

4. Calcoliamo separatamente la frequenza dei due geni esterni e quello interno

5. Fare la mappa

6. Se richiesto possiamo dare il genotipo di F1 e dei parentali con rispettiva disposizione degli

alleli sui cromosomi

Come caso particolare si ha il maschio di Drosophila dove non avviene x-over, dunque per il calcolo

della frequenza dei ricombinanti si calcola solo il 50% della progenie (Ab+aB)/50%.

Osservando il fenotipo di ciascun individuo della progenie dell'incrocio con l'individuo tester,

possiamo conoscere il genotipo del gamete del triibrido che ha contribuito a produrre

quell'individuo. Possiamo quindi sapere se quel gamete del triibrido ha subito o meno crossing

over e in quale regione. INTERFERENZA

Nella maggior parte degli organismi superiori, la formazione di un chiasma riduce la probabilità che

un altro chiasma si formi in una regione adiacente. Il risultato netto di questa interferenza consiste

nella formazione di un minor numero di doppi ricombinanti di quelli che si attendevano rispetto

alla distanza di mappa.

Secondo la regola del prodotto, il prodotto delle frequenze dei ricombinanti nelle regioni adiacenti

dovrebbe essere uguale alla frequenza dei doppi ricombinanti.

[F(ricA-B) x F(ricB-C)].

Stima dell'interferenza I: 1-C.O.C =

= 1- (frequenza doppi ricombinanti osservata/frequenza doppi ricombinanti attesa);

dove il rapporto tra le due frequenze è chiamato coefficiente di coincidenza.

Esempio: il cromosoma 3 del mais contiene 3 loci che possono portare gli alleli b/b+; v/v+; lg/lg+.

Un incrocio di tripli recessivi con triplo eterozigote della F1 per i tre geni, dà origine alla progenie

F2 indicata in tabella. Dire qual è la sequenza dei geni sul cromosoma e calcolare la distanza di

mappa tra i geni ed il coefficiente di coincidenza.

+ v lg 305 Parentale

b + + 275 Parentale

b + lg 128

+ v + 112

+ + lg 74

b v + 66

+++ 22 Doppio x-over

b v lg 18 Doppio x-over

Tot: 1000 F2

Confrontando +/v/lg-b/+/+ con b/v/lg-+/+/+ ottengo che b cambia in entrambe le associazioni

quindi b è il gene centrale; il genitore F1 triplo eterozigote sarà: x/b/+-v/+/lg.

Riordino le coppie per capire le due regioni:

V/+/lg 305 Parentali

+/b/+ 275

+/b/lg 128 II-regione

v/+/+ 112

+/+/lg 74 I-regione

v/b/+ 66

+/+/+ 22 2 x-over

v/b/lg 18

I-R= 180/1000= 18 cM = 18% II-R=280/1000= 28cM= 28%

C.O.C= (22+18)/(0,18x0,28)x 1000 = 40/50,4 = 0,79

Interferenza I= 1-0,79 = 0,21 = 21% → interferenza positiva.

Previsione risultati di un incrocio

La mappa genetica aiuta a prevedere il risultato di un incrocio ed è quindi utile per il

miglioramento genetico. La distanza dei geni in cM mi indica la frequenza di ricombinazione in

percentuale. Noi ricaviamo i diibridi in base alle frequenze di accoppiamento dei geni sui

cromosomi; se per esempio sappiamo che la ricombinazione è del 10%, sottraggo questo a 100 e i

restanti 90 li divido per le possibili combinazioni non ricombinanti. Avrò dunque 450 Ab, 450 aB,

50AB e 50ab.

La frequenza con cui avviene il x-over è data dal prodotto tra la probabilità che un x-over avvenga

in prima regione e la probabilità che avvenga in seconda; c'è però un'interferenza del 40% =0,4.

Da questo dato deduco il coefficiente di coincidenza (1-0,4=0,6) → solo il 60% degli x-over attesi si

verificherà. Moltiplico gli x-over attesi per il coefficiente di coincidenza per ottenere la percentuale

sul totale di genotipi con 2x-over.

0,1 x 0,2 x 0,6 = 0,012 =1,2% → percentuale delle classi genotipiche con 2x-over.

Visto che le classi sono due, divido per due il risultato ottenuto = 0,6%.

Si toglie la frequenza dei doppi ricombinanti in regione 1 e in regione 2:

10%-1,2%=8,8%/2 = 4,4% 20%-1,2% =18,8%/2 = 9,4%

Per trovare le frequenze dei parentali: trovo tutte le frequenze, le sommo e poi le sottraggo a 100;

il risultato lo divido per 2: 100-(1,2+18,8+8,8) = 71,2/2 = 35,6

Parentali 71,20% AbC 35,6%

aBc 35,6%

R-I 10%-1,2% Abc 4,4%

abC 4,4%

R-II 20%-1,2% Abc 9,40%

aBc 9,40%

2-R 1,20% ABC 0,6%

abc 0,6%

MAPPATURA DEGLI EUCARIOTI

Il lievito Saccharomyces cerevisiae, o lievito di birra, si può riprodurre in due modi: per

gemmazione asessuale o per via sessuale incrociando due cellule aploidi di tipo sessuale opposto

(α-β). Grazie a questo processo si forma uno zigote diploide che va in contro a meiosi altresì detta

sporulazione o sporificazione perché genera un asco con, al suo interno, 4 spore.

Asco: sacca cellulare contenente le 4 spore che sono i prodotti della meiosi; quando questo si apre,

rilascia le spore. Il comportamento del lievito è una risposta di tipo adattativo dal momento che le

spore possono sopravvivere in condizioni estreme.

Nel caso del lievito di birra si ha un'analisi delle tetradi non ordinate; se due cellule di mating type

opposto si uniscono, si ha la formazione di un individuo 2n. In seguito avviene la replicazione del

cromosoma (meiosi I e II); il tutto all'interno di un asco. Ogni spora darà origine ad una colonia.

Nel caso i geni siano indipendenti, si otterranno tre tipi di aschi: PD (parental ditype); NPD (non

parental ditype) e TT (tetratipo). Le spore che nasceranno avranno un genotipo diverso a seconda

dell'accoppiamento avvenuto in meiosi secondo la legge dell'assortimento indipendente dei

cromosomi. Le classi parentali (PD) saranno genotipicamente uguali ai genitori, le non parentali

(NPD) avranno 50% di uno e 50% dell'altro; se invece avviene il x-over si avranno 4 spore con

genotipi tutti diversi l'uno dall'altro.

Se i geni sono associati, ovvero sullo stesso cromosoma, se non avviene x-over, c'è un PD, se c'è un

x-over le spore avranno l'ordine del TT; nel caso avvenga un 2x-over tra i due filamenti allora si

ritorna al PD. Se i filamenti coinvolti sono 3, l'asco sarà TT ed infine, se sono coinvolti tutti e 4 i

filamenti (2-3/1-4) si otterrà un NPD che è rarissimo.

Per sapere se i geni sono associati o indipendenti si guarda il numero dei PD e dei NPD:

Se PD = NPD → geni indipendenti → stessa % di presenza

• Se PD> NPD → geni assciati → NPD è molto raro.

Per calcolare la distanza di mappa tra i due geni:

Frequenza di ricombinazione: (NPD+1/2TT)/tot. Aschi.

SI usa ½ TT perché solo metà dei cromatidi è geneticamente ricombinante.

Un'importante osservazione: se un gene (a) è molto vicino al centromero è difficile che avvenga un

x-over quindi la frequenza dei TT permette anche una stima della distanza del gene (B) dal suo

centromero.

Esercizi:

Due dei 3 geni (s,t,u) sono associati, il terzo ha un assortimento indipendente ed è strettamente

associato al suo centromero (i geni che etichettano il centromero sono detti marcatori). Si

analizzano le tetradi non ordinate prodotte dall'incrocio stu x +++ dove + indica wild type mentre le

lettere indicano i geni mutati.

59 stu stu +++ +++ PD

53 s+u s+u +tt +t+ NPD

26 st+ +t+ s+u ++u TT

30 s++ +++ stu +tu TT

32 stu +t+ s+u +++ TT

Dobbiamo vedere quali veni sono indipendenti e quali associati:

considero s-t

59 st st ++ ++ PD

53 s+ s+ +t +t NPD

26 st +t s+ ++ TT

30 s+ ++ st +t TT

32 st +t s+ ++ TT

PD=NPD sono gei indipendenti. Considero t-u

59 tu tu ++ ++ PD

53 +u +u t+ t+ NPD

26 t+ t+ +u +u NPD

30 ++ ++ tu tu PD

32 tu t+ +u ++ TT

PD=NPD sono gei indipendenti. Considero s-u

59 su su ++ ++ PD

53 su su ++ ++ PD

26 s+ ++ su +u TT

30 s+ ++ su +u TT

32 su ++ su ++ PD

PD>NPD. Se s e u sono i due geni associati, allora t è il gene strettamente vicino al centromero.

Per vedere la distanza di mappa tra s e u si usa la formula = 14 cM.

Ricorda che il gene t è marcatore de centromero quindi può essere utilizzato per mappare la

posizione degli altri due geni che risiedono su un altro cromosoma rispetto al loro centromero. I TT

si formano per effetto dei x.over tra gene e centromero, infatti vediamo che la frequenza dei TT è

tale perché sono dovuti a x-over tra s-centromero e u-centromero.

TT (t-u) = 32/200 = 0,6 TT (t-s) = 88/200 = 0,14

NEUROSPORA CRASSA

Neurospora crassa, che è la muffa del pane, in meiosi produce 4 spore ordinate che in mitosi

diventano 8. Dopo la formazione dello zigote si hanno divisione meiotica I e II seguite da divisione

mitotica con cui ogni nucleo aploide si divide in due gemelli; le spore si separano in modo ordinato

e nell'asco rimangono nell'ordine in cui sono state prodotte.

Mappare la posizione del gene rispetto al centromero

Se durante la meiosi non avviene x-over, le spore sono ordinate 4 a 4; gli aschi che mostrano le

spore ordinate2,2,2,2 vuol dire che hanno subito x-over. Questo si vede subito aprendo l'asco e

tirando fuori le spore in modo ordinato. È avvenuto, allo stesso modo, un x-over anche quando le

spore si trovano in ordine2,4,2; cambiano solo i filamenti presi in considerazione: nel primo caso 1-

4, nel secondo 1-3/2-4.

SI dicono aschi di I divisione meiotica quelli non ricombinanti, mentre si dicono aschi di II

divisione meiotica quelli ricombinanti.

Attenzione: solo metà delle spore in un asco ricombinante ha subito x-over tra gene e centromero.

Frequenza di ricombinazione: (½ aschi ricombinanti)/ totale aschi.

FINE PROGRAMMA SCRITTO

Il DNA come materiale genetico

Una domanda frequente che ha assalito i genetisti nella prima metà del secolo scorso è stata: “di

che cosa sono fatti i geni?”.

Si comincia così una lunga storia che porta ad alcuni esperimenti importantissimi:

1910: Levene propone la teoria dei tetranucleotidi

1928: Griffith dimostra il principio trasformante

1944: Avery dimostra che il DNA è il principio trasformante (bomba di Avery)

1947: Ashbury inizia gli studi di diffrazione a raggi X sul DNA

1948: Chargaff e colleghi scoprono che i rapporti tra basi di DNA sono costanti

1952: Hershey e Chase provano che il DNA costituisce il materiale genetico dei batteriofagi

1953: Whatson e Crick ricavano la struttura secondaria del DNA.

Nell'analisi classica si lavora sui geni anche se non si sa di cosa siano fatti; arriva però a

comprendere attraverso Morgan e Bridges che i geni sono sui cromosomi, quindi la domanda che

sorge spontanea è: “di cosa sono fatti i cromosomi?”.

Attraverso varie tecniche di analisi, tra cui la citochimica, si arriva ad escludere tutto tranne l'acido

nucleico (DNA) e le proteine. Il candidato costituente dei geni deve avere la proprietà di esistere in

innumerevoli forme per poter fornire la variabilità necessaria a determinare i caratteri di cui i geni

(migliaia in ogni cellula) sono responsabili.

Inizialmente il DNA non sembra rispondere a questa richiesta perché viene interpretato come una

sequenza ripetitiva di tetranucleotidi tutti uguali. Ci si sposta quindi sulle proteine che risultano più

complesse perché composte da 20 amminoacidi differenti che possono creare svariate

combinazioni differenti.

Tuttavia, in una seconda fase, si scopre che il DNA non è un'unità ripetitiva, ma un lungo polimero

che può assumere infinite forme, come le proteine.

Ciò divide gli studiosi in 2 fazioni: quelli che sostenevano il DNA come portatore dei geni e dunque

come costituente dei cromosomi, e quelli che attribuivano alle proteine queste funzioni.

Si effettuano dunque tre esperimenti che dimostrano la natura del materiale genetico:

1. il principio trasformante di Griffith (1928)

2. La bomba di Avey (1944)

3. I geni dei batteriofagi sono fatti di DNA: Hershey e Chase (1952)

 PRINCIPIO TRASFORMANTE DI GRIFFITH (1928):

Nel 1928 Griffith propone l’esistenza di un “Principio trasformante” capace di trasformare un

ceppo batterico da non virulento a virulento. Essendo un medico studiò lo Streptococcus

pneumoniae, causa della polmonite, presente in due diversi ceppi: R (ceppo benigno), avirulenti

privi di capsula, e S (ceppo virulento) con capsula polisaccaridica. Griffith nota che dai pazienti che

superano la polmonite si recuperavano batteri dal ceppo R e viceversa; dunque conduce una serie

di esperimenti per cercare di capire cosa ci sia alla base di questo fenomeno: non capisce come

accada il cambiamento ovvero la reversione del fenotipo da colonia ruvida a liscia. Conduce quindi

degli esperimenti eleganti.

Esperimento elegante: esperimento semplicissimo con un risultato importantissimo.

Griffit scoprì con sorpresa che, iniettando nei topi Pneumococchi di tipo 3S uccisi dal calore

insieme a Pneumococchi 2R, molti topi morivano di polmonite e dalle carcasse si isolavano cellule

vive 3S.

 BOMBA DI AVERY (1944):

Nel 1944 Avey annuncia che il principio genetico trasformante è il DNA. Lui ed i suoi colleghi

ripropongono l’esperimento di Griffith in vitro, aggiungono però un passaggio all’esperimento

componendo un siero contenente cellule 3S morte 2R vive e anticorpo contro le cellule 2R; da

questo siero si originano comunque colonie 3S. Dopo di ciò si sottopone lo stesso siero all’azione

di 3 enzimi diversi: Proteasi, RNasi e DNasi; nei primi due casi ottengo ugualmente colonie mentre

nell’ultimo caso non ottengo nulla. L’attività trasformante veniva distrutta dall’aggiunta di una

desossiribonucleasi dunque il DNA è il principio trasformante.

 I GENI BATTERIOFAGI SONO FATTI DI DNA (HARSHEY E CHASE) (1952):

L’ultimo esperimento che conferma il DNA come principio trasformante nel 1952 è stato eseguito

da Hershey-Chase. Il loro obiettivo, essendo dei virus batteriofagi, ovvero che hanno come ospiti

dei batteri, era vedere in che modo il virus si riproduceva nel batterio. Questo esperimento è

basato sul fatto che il DNA contiene P (fosforo) ma non S (zolfo) e viceversa le proteine. Furono

così in grado di marcare il DNA del fago crescendolo in un terreno ricco di P³², isotopo radiativo del

P³¹; lo stesso fanno per le proteine i cui rivestimenti vengono fatti crescere in un terreno ricco di

S³⁵, isotopo radioattivo dello S³². P³² e S³⁵ sono detti traccianti radioattivi. In questo periodo,

infatti, si sa già la componente delle proteina (amminoacidi composti da C,H,N,O e S) e del DNA

(formato da C,H,N,O e P come elementi principali); gli unici elementi che si differenziano sono S e

P. Hershey-Chase utilizzano degli isotopi (atomi con diversa massa molecolare) radioattivi così da

poter distinguere DNA da proteine. Le proteine del fago T2 vengono mescolate con cellule di E.

Coli, le cellule infettate vengono poi sottoposte ad agitazione in un frullatore Waring (Pellettare:

centrifugare per dividere in base alla massa) ed infine si ottiene che gran parte della radioattività

era eliminata dalle cellule batteriche senza che venisse impedita la moltiplicazione fagica. Tuttavia,

quando lo stesso esperimento fu eseguito usando il fago T2 con DNA marcato P³² la radioattività fu

ritrovata nelle cellule batteriche. Questi risultati indicano che il DNA del virus entra nel batterio

mentre il rivestimento proteico rimane fuori. Inoltre, se consideriamo la riproduzione del fago T2

con P³², possiamo dire che: il fago con DNA radioattivo si attacca ad E.Coli iniettando al sui interno

il suo cromosoma, il cromosoma batterico viene frammentato mentre quello fagico si replica

rimanendo sempre radioattivo. Il fago T2 usato come organismo modello perché ha solo due

componenti: DNA e capsula proteica; è la struttura minima per trasferire l’informazione da una

popolazione fagica ad una successiva. L’espressione dei geni del fago genera le sue componenti

strutturali, le particelle della progenie fagica si assemblano e la parte batterica va in contro a lisi

rilasciando la discendenza fagica con DNA radioattivo.

Quando avviene la replicazione del DNA

fagico, questo usa il DNA batterico per produrre qualcosa di utile al virus come le capsule

proteiche. Il trattamento con il frullatore non influenza la produzione di fagi, rimuove l’80% di

proteine reattive contenute nelle teste fagiche che sono il 20% del DNA. Il materiale genetico è

quindi il DNA e le proteine costituiscono il veicolo per trasformare il DNA da un batterio all’altro.

Conclusione: il DNA ha l’informazione necessaria per produrre nuove particelle fagiche; hanno

indirettamente dimostrano che nel DNA è contenuta l’informazione per una nuova generazione.


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DESCRIZIONE APPUNTO

File al pc contenente gli appunti presi a lezioni. Comprensivo di esempi di esercizi svolti e teoria sufficiente per il superamento dell'esame sia scritto che orale. Si tratta di riproduzione sessuata e asessuata, sporificazione e creazione di aschi, riproduzione di lieviti e probabilità statistica. Previsione di malattie genetiche ereditarie, Mendel, regole base della genetica, Linneo e Darwin.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in biologia
SSD:
Università: Parma - Unipr
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ari_kokoro di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Genetica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Parma - Unipr o del prof Restivo Francesco Maria.

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