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“Rivoluzione Verde”. Con varietà si intende una serie di piante che riprodotte in via sessuale o

propagate per via vegetativa mantengono i loro caratteri.

2.PRINCIPI MENDELIANI E TEORIA CROMOSOMICHE

DELL'EREDITARIETA'

MATERIALE E METODO SPERIMENTALE

La scelta del Pisum (specie di pisello) fatta da Mendel è stata importante perché:

Aveva un ampia combinazione di incroci possibili

• Fecondazione controllabile perché ogni possibilità di inquinamento col polline estraneo

• poteva essere escluso

Avevano fiori relativamente grandi con una struttura che favorisce l'autofecondazione ma

• anche facilmente manipolabile permettendo fecondazioni incrociate (Mendel era in grado di

aprire i fiori e di asportare le antere prima che lasciassero fuoriuscire il polline e applicando

sullo stigma dei fiori incapaci di autofecondarsi).

Avevano dei caratteri ben distinti con 34 varietà diverse

• Importante fu l'autogamia che permetteva entro ogni varietà rinvenire piante pure capace di

• dare autofecondandosi, discendenze omogenee cioè linee pure.

PRINCIPI DI MENDEL ENUNCIATI

PRINCIPIO DELLA DOMINANZA: Incrociando due individui che differiscono per un solo

carattere avremo nella prima generazione il manifestarsi del solo carattere dominante con il

completo mascheramento del carattere recessivo.

PRINCIPIO DELLA SEGREGAZIONE: Autofecondando gli individui, avuti nella prima

generazione, si osserverà che il carattere dominante si manifesterà per i ¾ della generazione e il

carattere recessivo per ¼ , quindi si avrà il rapporto 3:1, degli individui che manifestano carattere

dominante, avremo 2/3 che presenterò fenotipo eterozigote (Aa) e 1/3 sarà omozigote (AA) .

PRINCIPIO DELL'ASSORTIMENTO INDIPENDENTE: Incrociando due individui che

differiscono per due coppie di caratteri si noterà che ciascun carattere verrà ereditato

indipendentemente. In rapporto numerico possiamo descriverlo 1:1:1:1.

Incrociando un diibrido dominante con un recessivo avremo un rapporto 9:3:3:1

I LEGGE AA x aa ---> F1 ---> Aa (tutti) DOMINANTI

II LEGGE Aa x Aa (F1) ----> F2 ---> AA Aa Aa aa (3 Dominanti , 1 Recessivo)

III LEGGE AaBb x aabb ----> AaBb Aabb aaBb aabb (1:1:1:1)

IPOTESI DELLE UNITA' EREDITARIE

Il gene può assumere due forme (alleli) , responsabili del modo in cui si manifesta un carattere,

quindi in un locus possiamo riscontrare due forme diverse dello stesso gene, cioè due alleli. Gli

individui con la stessa forma allelica , cioè AA , si dicono omozigoti, quelli con forma allelica

differente, Aa, si dicono eterozigoti.

RICOMBINAZIONE DEI GENI INDIPENDENTI

Con ricombinazione si intende la formazione di nuove combinazioni, questo fa si che nel caso del

diibrido si ottenga il 50% di gameti dello stesso tipo di quelli prodotti dai genitori (gameti parentali)

e il 50% di gameti con nuove ricombinazioni (gameti ricombinati)

ANALISI DELLE TETRADI NEGLI EUCARIOTI APLOIDI

In alcune specie di eucarioti, come lieviti, alghe e funghi, è possibile studiare le conseguenze delle

segregazione e della ricombinazione genetica. Questi organismi trascorrono tutta la loro vita a ciclo

aploide ma sono però capaci anche di riprodursi per via sessuale originando uno zigote diploide a

2n cromosomi attraverso la fusione di due cellule aploide , lo zigote così prodotto può svolgere

meiosi e formare 4 cellule aploidi (spore che daranno origine direttamente a un nuovo individuo).

Per questo motivo danno la possibilità di analizzare al microscopio le cellule e le caratteristiche che

derivano da una singola divisione meiotica. 2

TEST DEL CHI QUADRO ( X )

2

Il test del x è un analisi che ci permette di calcolare le probabilità che un evento ha di verificarsi,

considerando un numero di prove sufficientemente grandi. In genetica è basato sul confronto dei

rapporti osservati e quelli attesi fra i differenti fenotipi e genotipi.

Probabilità 0 = evento impossibile

Probabilità 1 = evento certo

() 2

Il risultato del x si fa a confrontare tenendo conto dei gradi di libertà (classi fenotipica – 1 ) con i

valori presenti in una tabella indicanti i veri valori probabili. Se il valore che abbiamo riscontrato è

inferiore al livello del 5% l'ipotesi è da rigettare , se il valore supera il 5% l'ipotesi è da accettare.

INTERAZIONI GENICHE E MODELLI DI SEGREGAZIONE

ATIPICI: DOMINANZA INCOMPLETA ED EPISTASIA

DOMINANZA INCOMPLETA: La dominanza presenta alcune eccezioni, per molti caratteri un

allele può non essere completamente dominante su un altro allele l'ibrido manifesterà un carattere

intermedio rispetto ai genitori, il fenotipo dell'eterozigote risulta intermedio tra quello degli

omozigoti per gli alleli interessati.

CODOMINANZA: In questo caso l'eterozigote manifesta entrambi i fenotipi degli omozigoti (gli

eterozigoti si presenteranno di colore rosso con punteggiatura bianca) (esempio gruppo sanguigno

AB)

EPISTASIA: Ci dice che la manifestazione fenotipica di un carattere è il risultato delle interazioni

alleliche di due o più geni. Il gene che maschera l'espressione fenotipica di un altro gene è detta

epistatica, mentre quella la cui espressione viene mascherata è detto ipostatico.

EPISTASIA RECESSIVA : La possiamo spiegare con un esempio aa è epistatico su Bb e il

rapporto fenotipico sarà 9:3:4

EPISTASIA DOMINANTE: A è epistatico su Bb. Il rapporto è 12:3:1

3. ASSOCIAZIONE (link-age) : CONCETTI FONDAMENTALI

In un organismo vi sono molto più geni che coppie di cromosomi, significa che un cromosoma può

essere considerato un insieme di geni (link-age), organizzato in successione lineare e tendono a

essere ereditati insieme. L'associazione è la tendenza di due o più caratteri ad essere trasmessi

insieme perché controllati da geni localizzati sullo stesso cromosoma ed essa provoca la mancanza

dell'assortimento indipendente dei caratteri. I geni possono essere associati in due diverse fasi:

ASSOCIAZIONE FASE CIS Un cromosoma può portare gli alleli

(coupling = accoppiamento) dominanti e l'omologo quello recessivi

ASSOCIAZIONE FASE TRANS Un allele dominante e uno recessivo

(repulsion = repulsione) per ciascun cromosoma

ECCEZIONI DELL'ASSORTIMENTO INDIPENDENTE:

ESPERIMENTI DI BATESON

Le prime eccezioni dell'assortimento indipendente si ebbero dopo gli esperimenti di Bateson

studiando l'eredità del colore del fiore e forma del polline del pisello odoroso.

Con questo esperimento si scoprì che il carattere del colore del fiore e la forma del polline si trova

sullo stesso cromosoma (associazione).

CALCOLO DELLE PRODUZIONE GAMETICHE: METODO

RADICE QUADRATA

Preso l'incrocio PPLL x ppll si ottenne una progenie PPLL (69,32 %) PPll (4,45 %) ppLL (6,32 %)

ppll (19,91 %). I fenotipi doppi recessivi corrispondo anche ai genotipi perché derivano

necessariamente dall'unione di gameti femminili e maschili dello stesso tipo (pl) e la loro frequenza

equivale alla frequenza dei gameti femminili per quelli maschili , questi due frequenze sono uguali

quindi il loro prodotto (ppll) equivale al quadrato dei gameti maschili e femminili prodotti dal

diibrido . La frequenza dei gameti pl può essere calcolata : vale a dire 46,6 %.

0,1991=0,446

Dal momento che i gameti PL si formano con la stessa frequenza dei gameti pl solo i gameti Pl si

formano con la stessa frequenza pL , quindi [100% - (44,6% + 44,6% ] / 2 = 5,4 % che è il risultato

della frequenza dei gameti Pl e pL.

SCOPERTA DELL'ASSOCIAZIONE IN DROSOPHILA :

ESPERIMENTI DI MORGAN

Facendo esperimenti in Drosophila (moscerino della frutta) Morgan scoprì che i geni che

controllavano il colore del corpo e la forma delle ali fossero localizzati sullo stesso cromosoma

l'uno dall'altro. Stimò la distanza determinandosi la frequenza di ricombinazione come rapporto

fra il numero di fenotipi ricombinati e la somma di tutti gli individui (180/1000 = 0,18 18% ).

Questo significava che 18 su 100 si erano ricombinati e che i loci dei geni delle ali e del colore

erano separati da 18 unità di mappa , che poi in onore di morgan vennero chiamati centimorgan,

dove 1 cM equivale alla distanza tra geni che ha una frequenza di ricombinazione dell'1%.

Fenotipo parentali = quegli individui che manifestano gli stessi due caratteri dei genitori (ali

lunghe- corpo grigio , ali corte – corpo nero)

Fenotipo ricombinanti = quegli individui che hanno fenotipi combinati fra quelli dei genitori ( ali

lunghe – corpo nero, ali corte- corpo grigio)

CROSSING OVER E RICOMBINAZIONE DEI GENI ASSOCIATI

Il crossing-over è un importante meccanismo di ricombinazione del materiale genetico proveniente

dai due genitori, ciò permette una maggiore variabilità. Essa avviene già dalla profase nella meiosi,

nelle fasi iniziali dove ogni cromosoma è formata da due cromatidi , prima che essi si separino

avviene uno scambio fra due cromatidi che appartengono a cromosomi omologhi diversi. Lo

scambio è molto importante perché genera nuove combinazioni .

MAPPATURA CROMOSOMICA

La mappatura dei geni in un cromosoma prevede il calcolo delle distanze genetiche fra i geni e il

loro posizionamento nel gruppo di associazione. La distanza tra due geni sul cromosoma si esprime

su unità di ricombinazione e sulla frequenza di ricombinazione. L'unità di ricombinazione è pari a

una distanza tra geni che fa alternare un gamete ricombinato ogni 100 prodotti di meiosi e quindi

ogni 25 meiosi .

Esperimenti

Date progenie alternate tramite (BC1 , beat- crossing) o autofecondazione (F2) calcolare la

probabilità che tra due loci di una coppia di cromosomi si possa verificare crossing-over. Più

numerosa è la progenie più la stima è precisa .

Mappatura di 2 geni ( 2 caratteri) Test a 2 punti

Mappatura di 3 geni (3 caratteri) Test a 3 punti

CALCOLO DELLA DISTANZA DI MAPPA NELLA

POPOLAZIONE F2

4. SCOPERTA DELLA TRASFORMAZIONE BATTERICA

Griffith condusse degli esperimenti su topi iniettando un batterio comunemente chiamato

Pneamococco (polmite uomo, letale per topi) . Presi due ceppi di questo batterio il primo

denominato ceppo S (virulento) che aveva cellule rivestite da una capsula di polisaccaridi e il ceppo

R che era sprovvisto di questa capsula. La capsula presente nel ceppo S impediva alle difese del

topo di inglobarli per fegogitosi da parte dei leucociti (globuli bianchi). Lo studioso iniettò in un

alcuni topi batteri vivi del ceppo S e in altri batteri vivi del ceppo R, i primi topi morirono mentre i

secondi no. In seguito trattò le cellule virulente con il calore in modo da ucciderli e in questo modo

non erano più letali. Iniettando cellule vive non virulente insieme a cellule morte virulente i topi

morivano , si notò quindi un costituente celluloso chiamato principio trasformante che passava

dalle cellule del ceppo S a quelle del ceppo R trasformandole da non virulente a virulente. Tale

processo venne chiamato trasformazione batterica.

NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE

Avery e collaboratori dimostrarono che la capacità di indurre una trasformazione dei batteri non era

connessa alle proteine ma agli acidi nucleici. Confrontarono la capacità trasformante di un estratto

integro con quello degli estratti acellulari di volta in volta , privati di proteine, lipidi , polisaccaridi o

acidi nucleici. Notarono che solo gli ultimi avevano la capacità di trasformare le cellule R in cellule

S. DNA COME MATERIALE GENETICO

Hershey e Chase dimostrarono che anche nei virus il materiale genetico ereditario era rappresentato

da acidi nucleici e non dalle proteine. I fagi (batteri) hanno struttura semplice detta capsiale

rappresentata da proteine mentre gli acidi nucleici (Dna) sono contenuti all'interno. L'esperimento

consisteva nel verificare l'ipotesi che il batteriofago T2 durante l'infezione inietti il proprio Dna e

non le proteine nel citoplasma batterico e che quindi siano gli acidi nucleici a funzionare come

materiale genetico ereditario virale. Vennero iniettate delle cellule batteriche per un tempo ritenuto

sufficiente (10 minuti) per l'infezione ma insufficiente perchè avvenisse la loro lisi (distruzione) . Le

cellule infettate dei fagi vennero prima posti a vibrazione per staccare le capsidi , poi a

centrifugazione per separare cellule batteriche da particelle fagiche. L'esperimento permise di

concludere che solo il Dna era entrato nel batterio e rappresentava pertanto il materiale ereditario

cercato.

ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO

Gierer e Schramm dimostrarono che anche nei virus il materiale ereditario era rappresentato da

acidi nucleici . Utilizzando il virus del mosaico del tabacco , un virus che causa lesioni fogliari,

venne provato che il suo materiale genetico era di Rna e non di Dna. Riuscirono a separare l'Rna del

virus dall'involucro di proteine, quando le piante di tabacco erano inoculate usando tale Rna

purificato, le foglie manifestavano le tipiche lesioni prodotte dal virus.

STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

Gli acidi nucleici sono costituiti da grosse molecole che per idrolisi producono unità più semplici

dette nucleotidi, queste ultime sono formate da 3 componenti : un gruppo fosfato, uno zucchero

pentoso e una base azotata.

Il gruppo fosfato deriva da una molecola di acido fosforico H3PO4 , gli zuccheri con cinque atomi

di carbonio sono il deossiribosio e il ribosio (Dna e Rna) , il primo con un atomo di ossigeno in

meno dell'altro (deossiribosio C5H10O4 , ribosio C5H10O5).

Le basi azotate sono cinque e si derivano in due categorie : purine (adenina e guanina) che hanno

una struttura a doppio anello detta biciclica e pirimidine (timina ,citosina, uracile) che hanno una

struttura a singolo anello detta monociclica.

La timina è presente solo nel Dna , al suo posto nell'Rna viene sostituita dall'uracile, il Dna è

localizzato nel nucleo ed è il costituente dei geni e quindi dei cromosomi, mentre l'Rna è

concentrato nel citoplasma e soprattutto in corrispondenza dei ribosomi. La combinazione dello

zucchero pentoso con la base azotata prende il nome di nucleoside la cui denominazione dipende

dalla basa azotata che includono e si ottiene aggiungendo la desinenza -osina per le purine , -idina

per le pirimidine.

Esempio

Adenina Purina Citosina Pirimidine

Deossiadenosina (DNA) Deossicitidina (DNA)

Adenosina (RNA) Citidina (Rna)

RICERCHE DI CHARGAFF , FRANKLIN E WILKINS

Fu il primo a evidenziare che i rapporti fra le basi azotate A/T e G/C erano sempre intorno all'unità.

Questi risultati suggerivano che il Dna avesse una struttura ad elica alternate ordinate , formate da

due filamenti con substrutture ripetute regolarmente lungo l'asse della molecola. Inoltre evidenziò

che il diametro dell'elica era di circa 2 nm , che la distanza era di 0,34 nm e completasse un giro

ogni 3,4 nm, implicando 10 nucleotidi per giro.

MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

Ogni filamento di Dna è un polinucleotide cioè contiene tanti nucleotidi tra di loro uniti da legami

covalenti. Le basi azotate dei due filamenti a doppia elica di Dna sono tenuti insieme da legami a

idrogeno. La timina è sempre unita all'adenina da legame a idrogeno (A = T) , mentre la guanina è

unita alla citosina da 3 legami a idrogeno (G ≡ C) .

A differenza del Dna l'Rna è costituito da un solo filamento di catena polinucleotidica che può

avere lunghezza di centinaia o migliaia di unità. Nel Dna zuccheri pentosi e gruppi fosfati formano

lo scheletro del filamento , mentre le basi azotate sono legate lateralmente ad esso, nell'RNA la

timina è sostituita dall'uracile. Alcune tipi di Rna possono originare strutture secondarie per via

dell'appaiamento tra basi azotate con legami a idrogeno così quando troviamo strutture secondarie si

possono formare brevi tratti a doppia elica intervallati da lunghi tratti con sequenza unica.

MODELLI DI REPLICAZIONE DEL DNA

La potenzialità del Dna è quello di replicarsi accuratamente in modo che nelle cellule figlie venga

trasmessa la stessa informazione genetica contenuta nella cellula madre. Si ipotizzò che la molecola

di Dna si potesse aprire in seguito alla rottura dei legami a idrogeno e che i due filamenti della

doppia elica potessero separarsi, in questo modo ogni filamento potesse servire come stampo per il

filamento complementare così che ciascuno delle due doppie eliche, risultanti della replicazione,

risultasse composta da un filamento vecchio e uno nuovo. Questo metodo è detto

semiconservativo. Furono ipotizzati altri metodi: conservativo , che prevedeva che i due filamenti

vecchi rimanessero sempre uniti insieme e potevano formare dei nuovi , un altro metodo ,

dispersivo, prevedeva che i filamenti della doppia elica originaria potevano rompersi in più punti e

duplicarsi così che le nuove eliche risultassero miscugli di porzioni nuove e vecchie disposte a caso.

Successivamente alcuni studiosi realizzarono che negli eucarioti la replicazione avviene secondo il

modello semiconservativo e questo fu dimostrato anche per i procarioti.

ESPERIMENTI DI TAYLOR, WOODS E HUGES

Essi impiegarono radici di fava per analizzare il meccanismo di replicazione dei cromosomi. Gli

apici radicali vennero prima fatti sviluppare per 8 ore in un terreno che aveva tritio, una sostanza

radioattiva allo scopo di marcare i cromosomi. Si vide che prima di avviare la duplicazione

ciascuno dei filamenti della doppia elica non era radioattiva, con la prima replicazione si notò che

ciascuno dei due fratelli era costituito da un filamento marcato (caldo) e uno non marcato (freddo).

Con la seconda replicazione il primo possiede entrambi i filamenti non marcati (freddi) mentre

l'altro è formato da uno marcato , cioè caldo e uno non marcato (freddo). Tuttavia in ogni

cromosoma un cromatida appare radioattivo , l'altro invece no , questo dice che il filamento

originario funge da stampo per il nuovo.

5.TIPI DI RNA E PROCESSO DI TRASCRIZIONE

Esistono 3 tipi di Rna :

mRna (Rna messaggero) rappresentante la molecola intermedia fra geni e proteine e serve a

• trasferire l'informazione per la sintesi proteica. mRNA contiene regioni di due o più geni nei

procarioti e sono detti mRNA multigenici , negli eucarioti contengono invece le parti

codificanti in un singolo gene (monogenici).

tRna (Rna di trasporto) hanno la funzione di trasferire gli amminoacidi fino al filamento di

• mRna durante la sintesi proteica , gli tRna sono dotati da un braccio accettatore situato

all'estremità 3' , al quale si attacca uno specifico amminoacido , a ciascun amminoacido

corrisponde a uno specifico tRna. La sua struttura è a trifoglio, a tre anse ciascuna delle

quali ha una funzione : quella verso il 3' costituisce il sito di legame con il ribosoma e quella

centrale include l'anticodone, sequenza di 3 nucleotidi che durante la traduzione si appaia

con la sequenza mRna codone. Quella verso il 5' catalizza l'unione con l'amminoacido.

rRna (Rna ribosomale) che insieme a numerose proteine forma i ribosomi , organelli a due

• subunità dove avviene la sintesi proteica. Le due subunità nei procarioti sono 30 S e 50 S

che insieme formano un 70 S m , negli eucarioti 40 S e 60 S formano un ribosoma 80 s .


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DETTAGLI
Esame: Genetica
Corso di laurea: Corso di laurea in produzioni agraria in ambiente mediterraneo (Lamezia Terme)
SSD:
A.A.: 2015-2016

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher riccardo.rizzo.5851 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 Mediterranea - Unirc o del prof Licciardello Concetta.

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