Riassunto di Genetica agraria

GENETICA

Che cos’è la Genetica?

1. La Genetica è la scienza che studia la biodiversità, le biotecnologie e l’eredità dei caratteri

- EREDITA’: i viventi generano una discendenza a loro simile, ciò avviene mediante la

riproduzione che può essere asessuata (riproduzione agamica, si originano dei cloni che sono

organismi identici alla pianta madre) o sessuata (2 cellule specializzate che si uniscono creando

uno zigote, simili tra loro e assomigliano ai genitori, ma non sono mai uguali tra di loro

(VARIABILITA’))

- BIODIVERSITA’: può essere intraspecifica variabilità genetica tra membri della stessa

specie (individui simili tra loro che creano progenie fertile) interspecifica (variabilità genetica tra

specie diverse) degli ecosistemi (comprende le comunità biologiche che interagiscono tra di loro e

con l’ambiente circostante)

Cellula

2. La cellula è l’entità su cui si basa la vita, può essere eucariotica più complessa poiché vi è un

nucleo ben definito e procariotica senza il nucleo. Nelle cellule procariotiche notiamo la classe

dei batteri che hanno una struttura semplice e un breve ciclo colturale, inoltre possono essere

unicellulari o pluricellulari, effettuano riproduzione mediante scissione cellulare che consiste nel

raddoppio del materiale genetico e la successiva divisione in 2 nucleotidi infine abbiamo la

creazione del clone vero e proprio identico alla cellula madre. Nelle cellule ritroviamo gli che sono

molecole che contengono l’informazione genetica, cioè l’insieme delle costituzioni per creare le

proteine. Abbiamo due tipi principali che sono DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido

ribonucleico) entrambi sono costituiti da acido fosforico, zuccheri, e basi azotate purine (G e A)

piramidine (C e T) (la T viene sostituita da U nel RNA) i legami idrogeno si creano tra una purina e

una pirimidina (AT con 2 legami) e (GC con 3 legami)

DNA

3. (Acido Desossiribonucleico)

Quando descriviamo graficamente il Dna ci dobbiamo immaginare una doppia elica costituita dallo

scheletro, ovvero il filamento esterno (costituito da zucchero e gruppi fosforici, ma non contiene

l’informazione genica) e degli scalini (costituiti dalle base azotate e l’informazione genica) La

molecola di DNA è una delle molecole più grandi conosciute, in particolare si può misurare in

DALTON che corrispondono alla massa di un tomo di H, se questi legami ad idrogeno si rompono e

possiamo avere la Replicazione del DNA che può essere: SEMICONSERVATIVA (metodo di sintesi

del DNA studiato da Whatson e Chrick permette di spiegare l’esaltazione di nuove molecole di

DNA, e ogni nastro serve come stampo per il completamento creando doppie eliche che si legano)

CONSERVATIVO (i due filamenti di DNA si riaggregano) DISPERSIVO (i nastri si rompono in più

punti, quindi abbiamo la separazione, per poi ricostruire le due eliche nelle quali sono disposte

casualmente pezzi di sintesi. DNA polimerasi proteina che favorisce l’attacco di nucleotide e

capace d’indirizzare la sintesi del DNA in un’ unica direzione due tipi filamento veloce (modo

continuo) filamento guida (discontinuo)

Cromosomi

4. Il DNA è organizzato in cromosomi composti da fasce di cromatina, ogni specie ha un numero

cromosomico caratteristico si indica con N (cellula genetica o aploide) 2N (cellula somatica o

diploide) mediante esso identifichiamo il cariotipo (presentazione ordinata del corredo

cromosomico) e il genoma ( insieme materiale ereditario)

Cromatina: complesso di macromolecole che si trovano nel nucleo in strutture complesse DNA +

Proteine, inoltre abbiamo degli istoni che sono proteine che formano la nucleasi, varie funzioni tra

cui rafforzare la macromolecola durante MEIOSI e MITOSI, previene danni del DNA e serve per

controllare l’espressione genica durante la sua replicazione.

Studio del DNA

5. Per studiare il DNA dobbiamo effettuare estrazione e purificazione. 1. ESTRAZIONE cellule devono

essere disgregate mediante una soluzione detergente, Sali e magnesio. DENTURAZIONE le

proteine vengono denaturate utilizzando il fenolo e successivamente vi è una CENTRIFUGAZIONE

che permette di dividere il DNA in parte pesante e leggera, successivamente con l’aiuto di alcol

che allontana le molecole di H2O abbiamo una PRECIPITAZIONI

Elettroforesi: processo che si basa sulla capacità delle molecole di essere dotate di

- una carica elettrica, questo permette il movimento di queste cariche dal catodo (-)

all’annodo (+) e i più piccoli più velocemente di quelli grandi.

1. Preparazione dell’ attrezzatura e posizione dei pettini nei rispettivi incastri basandosi sui

campioni che ho a disposizione

2. Preparazione di una soluzione acquosa con ioni che permettono il passaggio della corrente e

una soluzione gelatinosa chiamata MATRICE (solitamente viene utilizzato l’Agar)

successivamente si immette il liquido all’ interno del contenitore e si lascia raffreddare.

3. Preparazione dei campioni del DNA, ad essi verranno aggiunti dei marcatori che serviranno

per vedere più facilmente il DNA solitamente viene usato il BROMUO di ETIDIO

4. Si tolgono i pettini una volta che il liquido si sia solidificato e successivamente si inseriscono

i campioni di DNA con l’aggiunta di Saccarosio permettendo alla soluzione di essere più

densa

5. Viene fatta passare energia per il tempo necessario (dopo aver tolto il gel) successivamente

viene effettuata una fotografia e osservate le molecole.

Denaturazione:

- la stabilità dell’ elica è assicurata da un grande numero di legami che legano

le catene, se abbiamo la rottura di questi legami e quindi la separazione delle basi abbiamo la

separazione dei 2 filamenti, i più importanti agenti denaturanti sono la Temperatura e la Luce

Ultravioletta.

Restrizione e Ligazione

- Il DNA può essere manipolato mediante degli enzimi come la ligasi

(salda gli acidi nucleici) o la nucleasi (tagliano gli acidi nucleici) In paticolare quest’ ultima si

divide in esonucleasi (tagliano l’estremità della catena del DNA utilizzati per correggere la

duplicazione del DNA)e endonucleasi (compiono il taglia all’ interno della catena) in particolare

osserviamo l’ENDONUCLEASI DI RESTRIZIONE enzimi di origine batterica che tagliano il DNA

dopo una specifica sequenza di basi, il taglio può essere asimmetrico ( che letto sia da 5’-3’ che

da 3’- 5’ è uguale)

Ibridazione

- il DNA viene estratto e sottoposto ad elettroforesi con gel di Agar in modo da

separarne i frammenti in base al peso molecolare, successivamente si denaturano e si

trasferiscono su una membrana di nitrocellulosa dove ritroviamo le coppie denaturate da una

sequenza di DNA sonda, i filamenti della sonda portano ad ibridazione quelli complementari sulla

membrana, successivamente abbiamo il lavaggio e mediante l’utilizzo della lastra radiografica

vengono fissate le emissioni del radioisotopo nella sonda. Successivamente si possono osservare

le macchie corrispondenti ai frammenti di DNA che rappresentano la sequenza identica a quella

della sonda.

PCR

- consiste nell’i solare e amplificare il DNA di interesse tramite reazioni a catena della

POLIMERASI; quindi, siamo in grado di produrre modelli di DNA n volte in base ad una sequenza

target. La reazione si esegue mediante vari step a diversa temperatura e successivamente il

ciclo si può ripetere infinite volte, mediante un termociclatore. 1. DENATURAZIONE separazione

dei filamenti del DNA aumentando la Temperatura fino a 95° 2. APPAIAMENTO Temperatura

abbassata fino a 50° per permettere l’annidamento dei primer sulle regioni del DNA e quindi

abbiamo la presenza dell’ inizio della sequenza target 3. ALLUNGAMENTO i primer fanno in modo

che l’enzima TAC polimerasi crea un filamento complementare al filamento di base, in questo

modo solo le molecole di DNA target vengono duplicate e quindi abbiamo la formazione di

molecole di doppio di DNA. Successivamente abbiamo la riproduzione del ciclo, ottenendo

molecole solo formate da filamenti TARGET

Sequenziamento del Dna

- permette di studiare i nucleotidi presenti nella molecola di DNA,

come prima cosa effettuo la PCR, successivamente le coppie che formo vengono denaturati,

interviene la DNA polimerasi che mediante un primer creando un nuovo filamento

complementare con nucleotidi modificati (abbiamo la presenza un legame H invece del legame

OH) inoltre sono costituiti da dei marcatori, ma quando abbiamo l’unione di uno di questi

nucleotidi modificati abbiamo l’ARRESTO della sintesi. (metodo a terminazione di catena

SENGER) successivamente si denatura il DNA nuovamente e avviene un processo di elettroforesi

che permette ai frammenti di DNA migrano verso il polo positivo al termina della cora un laser

eccita i marcatori percependone il colore della base azotata di conseguenza possiamo decifrare

la sequenza completa che è complementare

RNA e tipi di RNA

6. RNA Acido Ribonucleico, è responsabile della trascrizione del materiale ereditario dal nucleo al

citoplasma e successiva produzione di proteine, ma se viene aggiunto un enzima degradante il

processo si blocca. A differenza del DNA è costituito da un solo filamento, e a livello di basi

azotate l’Uracile sostituisce la timina, l’unione tra le basi azotate viene regolata mediante la RNA

polimerasi ma il processo di trascrizione è regola