Domande Genetica

DOMANDE GENETICA

COSA È LA REPLICA SEMI-CONSERVATIVA? È IMPORTANTE PER L’EVOLUZIONE?

Nella replicazione semi-conservativa un filamento di DNA originale funge da stampo

per creare la sua controparte, così la nuova elica di DNA sarà formata da un filamento

“vecchio” e uno nuovo appena stampato grazie all’originale. È importante (anche per

l’evoluzione) perché, siccome il nuovo filamento deriva da quello vecchio, ogni cellula

figlia avrà lo stesso genoma originale conservando le sequenze geniche.

COSA SONO I MARCATORI MOLECOLARI?

Sono sequenze di DNA o proteine facili da identificare e monitorare la lora posizione.

Vengono utilizzati per tenere traccia, appunto, della posizione dei geni o sequenze che

influenzano dei tratti particolari, o anche per identificare delle variazioni genetiche per

sviluppare una cura per una malattia; esistono di varie lunghezze e usati anche per

scopi diversi. Nella ricerca biologica sono molto importanti perché consentono di

creare le mappe genetiche, che contengono le informazioni genetiche di un

organismo.

CHE TIPO DI CLONAGGIO SI HA NEL CASO INTRAGENICO?

Il clonaggio è un metodo per amplificare il DNA, ovvero creare più copie di un

frammento di DNA di interesse. Nel caso del clonaggio intragenico, i geni sono

manipolati con molecole ricombinanti e una serie di tecniche per ottenere più copie di

una determinata sequenza di nucleotidi all’interno dello stesso organismo. In questo

caso, il gene di interesse viene inserito in un vettore (come i plasmidi) che verrà

introdotto in una cellula ospite. All’interno dell’ospite, il vettore verrà replicato,

producendo così molte più copie del gene di interesse all’interno del vettore. Questo

processo è importante per la creazione di numerosi geni ricombinanti o per lo studio

della funzione dei geni nell’organismo.

COSA È UN TESTCROSS? QUANDO LO USÒ MENDEL?

Un testcross è un incrocio tra un individuo con un fenotipo dominante e un genotipo

sconosciuto, e un individuo omozigote recessivo. L’obiettivo è determinare il genotipo

dell’individuo dominante. Se l’individuo dominante è eterozigote, l’incrocio produrrà

una distribuzione 1:1 di fenotipi dominanti e recessivi. Se l’individuo dominante è

omozigote, tutti i discendenti avranno fenotipi dominanti. Mendel ha utilizzato per la

prima volta il testcross incrociando piante con fiori viola (Pp) e fiori bianchi (pp),

ottenendo come previsto il 50% di fiori viola e il 50% di fiori bianchi.

COSA È IL LINKAGE GENICO?

Il linkage genico è un fenomeno in cui i geni localizzati sullo stesso cromosoma

vengono ereditati insieme più frequentemente di quanto ci si aspetterebbe per caso,

contrariamente al principio di segregazione indipendente di Mendel. I geni che

vengono ereditati insieme sono noti come geni associati. Bateson e Punnett furono i

primi a osservare questo fenomeno studiando l’ereditarietà di due caratteri in piselli

odorosi. Notarono che nella generazione F2 c’erano più fenotipi parentali (dominanti)

che ricombinanti, suggerendo un legame tra gli alleli dominanti dei due geni. Questo

portò alla definizione di due stati genetici: lo stato cis, in cui gli alleli dominanti

tendono a rimanere uniti e segregare insieme, e lo stato trans, in cui l’allele dominante

tende a segregare con l’allele recessivo. Morgan definì meglio il concetto di linkage

genico attraverso i suoi esperimenti con la mosca della frutta. Incrociò mosche con

occhi rossi e ali normali (fenotipo normale) con mosche con occhi porpora e ali

vestigiali (fenotipo recessivo). Nella generazione F1 ottenne tutti moscerini con

fenotipo normale, come previsto da Mendel. Tuttavia, quando fece un testcross tra la

F1 e il fenotipo recessivo, ottenne più fenotipi parentali che ricombinanti, suggerendo

che la causa potesse essere il linkage genico. Il grado di linkage genico è determinato

dalla frequenza di ricombinazione o crossing-over, che è correlata alla distanza tra i

geni. Più i geni sono vicini, maggiore è la probabilità di linkage genico e quindi sono

considerati geni associati; più i geni sono lontani, più tendono a ricombinarsi.

Attraverso la mappatura genetica, si può determinare se due geni sono associati se

hanno una frequenza di ricombinazione simile con un gene intermedio.

COSA È LO SPLICING E A COSA SERVE?

Lo splicing è un processo che avviene durante la maturazione dell’RNA messaggero

(pre-traduzione). Dopo la trascrizione da parte dell’RNA polimerasi, il trascritto

primario subisce delle modificazioni perché non è ancora pronto per la traduzione. Il

trascritto è composto da regioni codificanti, gli esoni, e regioni non codificanti, gli

introni. Se gli introni non venissero rimossi tramite lo splicing, la traduzione dell’RNA in

proteina potrebbe non avvenire correttamente. Lo splicing avviene grazie a un

complesso di proteine e RNA chiamato spliceosoma, di dimensioni simili ai ribosomi.

L’RNA del complesso spliceosoma è in grado di riconoscere i confini tra esoni e introni,

e gli snRNA si legano agli introni, ripiegandoli in modo da facilitare lo splicing. Dopo lo

splicing, gli introni vengono rilasciati e degradati. Questo processo è fondamentale per

garantire che l’RNA messaggero sia correttamente formato e pronto per la traduzione

in proteina.

COSA È LO SPLICING ALTERNATIVO?

Lo splicing alternativo è un processo di maturazione dell’mRNA in cui gli introni

vengono rimossi e gli esoni vengono uniti. A differenza dello splicing canonico, nello

splicing alternativo possono essere selezionati esoni diversi e non necessariamente

adiacenti. Questo processo consente di generare diverse varianti di mRNA a partire da

un singolo gene, aumentando così la diversità proteica. Questa diversità può

permettere all’organismo di adattarsi a diverse condizioni ambientali. Tuttavia, in

alcuni casi, la combinazione di esoni diversi può portare alla produzione di proteine

non funzionali o difettose. È importante notare che lo splicing, sia canonico che

alternativo, è un fenomeno tipico degli eucarioti. Nei procarioti, infatti, non avviene lo

splicing poiché, dopo la trascrizione, l’mRNA è già maturo per essere tradotto in

proteina.

COSA È LA PCR?

La PCR è una tecnica che permette di amplificare specifiche sequenze di DNA. La

reazione di PCR include una serie di componenti: il DNA bersaglio che contiene la

sequenza da amplificare, una coppia di primer di DNA che sono complementari alle

estremità della sequenza bersaglio, quattro tipi di nucleotidi trifosfato che sono i

precursori per la sintesi del DNA, e la TAQ polimerasi, un enzima resistente al calore

che sintetizza il nuovo DNA.

Il processo di PCR si svolge in tre fasi principali:

1. Denaturazione: la miscela di reazione viene riscaldata a 90-95 gradi Celsius per

rompere i legami a idrogeno tra le basi azotate, separando così i due filamenti

complementari del DNA.

2. Appaiamento: la temperatura viene abbassata a 55-60 gradi Celsius per

permettere ai primer di appaiarsi alle loro sequenze complementari sul DNA

bersaglio.

3. Estensione: la temperatura viene nuovamente alzata a 72 gradi Celsius, la

temperatura ottimale per la TAQ polimerasi, che inizia a sintetizzare il nuovo

DNA a partire dall’estremità 3’OH- libera dei primer, aggiungendo nucleotidi

secondo la regola di complementarità delle basi.

Queste fasi vengono ripetute per molti cicli per ottenere un grande numero di copie

del frammento di DNA di interesse. Al termine del primo ciclo si ottengono due copie

del DNA bersaglio, al secondo ciclo quattro, e così via. Per verificare che la PCR sia

stata eseguita correttamente, si può utilizzare l’elettroforesi su gel, che separa le

molecole di DNA in base alla loro dimensione. Il gel di agarosio viene immerso in una

soluzione tampone e il campione di DNA viene caricato nel gel. Poiché il DNA ha una

carica negativa, i frammenti di DNA migrano verso l’elettrodo positivo quando viene

applicata una corrente elettrica. I frammenti più piccoli migrano più velocemente di

quelli più grandi. Alla fine della corsa, i frammenti di DNA di uguale lunghezza formano

delle bande che possono essere visualizzate con un colorante specifico per il DNA.

Questo permette di identificare e quantificare i frammenti di DNA di interesse.

COSA È IL CROSSING OVER?

Il crossing over è un evento di ricombinazione genica che avviene durante la profase I

della meiosi, coinvolgendo i cromatidi dei cromosomi omologhi. Durante questo

processo, i cromosomi omologhi si appaiano e scambiano segmenti di materiale

genetico. Questi segmenti possono essere identici o diversi. Lo scambio di alleli è

casuale, ma la frequenza con cui avviene la ricombinazione tra due alleli dipende dalla

loro distanza sul cromosoma. Il crossing over contribuisce alla variabilità genetica e

alla diversità tra gli organismi. Questo processo è fondamentale per l’evoluzione e

l’adattamento degli organismi alle varie condizioni ambientali.

CHE COSA È L’INBREEDING?

L’inbreeding, o accoppiamento consanguineo, è un accoppiamento tra individui

strettamente imparentati. Non necessariamente limitato a tre o quattro generazioni di

differenza, può coinvolgere individui con un grado di parentela anche più stretto. La

progenie di tali incroci può ereditare due copie identiche dello stesso allele, portando a

un aumento dei loci omozigoti. Questo può portare all’espressione di rari geni

recessivi, come quelli responsabili di malattie ereditarie. Tuttavia, l’inbreeding non

cambia la frequenza allelica nella popolazione. In alcuni casi, l’inbreeding può avere

effetti positivi. Ad esempio, nelle piante autogame, che si autoimpollinano,

l’inbreeding può aiutare a mantenere caratteristiche favorevoli stabilmente attraverso

le generazioni. Questo non accadrebbe se fossero impollinate da polline proveniente

da piante geneticamente diverse.

DIFFERENZE GENI EUCARIOTI E PROCARIOTI?

I genomi dei procarioti tendono ad essere più piccoli rispetto a quelli degli eucarioti.

Tuttavia, ci sono molte altre differenze importanti tra i geni procariotici ed eucariotici:

1. Organizzazione del genoma: Nei procarioti, il genoma è solitamente un singolo

cromosoma circolare, mentre negli eucarioti, il genoma è composto da diversi

cromosomi lineari.

2. Introni ed esoni: I geni eucariotici contengono regioni non codificanti chiamate

introni, che devono essere rimosse attraverso un processo chiamato