BIOLOGIA
Membrana -> proteine fosfolipidi e zuccheri
Cellule eucariotiche -> sistema di endomembrane. Confinare particolari attività.
Nucleo -> rivestito da doppia membrana.
Apparato del golgi, reticolo endoplasmatico liscio e ruvido
RER -> subito dopo il nucleo Golgi -> subito dopo il RER (tenute salde dal citoscheletro)
Inizialmente, nella cellula procariotica, la membrana si invagina a coprire il nucleo formando poi
anche il reticolo endoplasmatico.
Cloroplasti (cellule vegetali) mitocondri (cellula animale) -> batteri fagocitati e mai più digeriti
capaci di sfruttare l’ossigeno e produrre ATP. Il cloroplasto era un cianobatterio capace di sfruttare
la fotosintesi (sole acqua co2 -> zuccheri e ossigeno).
Tutti gli organelli della cellula eucariotica hanno una sola membrana ma il nucleo e il mitocondrio
hanno 2 membrane.
Organelli:
Reticolo Endoplasmatico -> in continuità dal nucleo. Insieme di invaginazioni di membrana più
appiattite nel ruvido e più tubulari nel liscio. Il RER presenta sulle invaginazioni dei ribosomi che il
REL non possiede. Il ruolo principale del RER è la sintesi e lo smistamento delle proteine.
Il RER raggiunge e perfeziona la struttura terziaria, possono essere aggiunti degli zuccheri
(glicosilazione). Viene etichettatta la proteina (un segnale, aggiunta di amminoacidi o zuccheri) per
indicarne la destinazione (membrana, lisosomi, endosomi, secrezione). Controllo qualità della
proteina
Il REL -> sintesi dei lipidi (steroidi), riserva di glucosio. Detossificazione dei farmaci, complessa
sostanze strane con gruppi polari, Immagazzina gli ioni calcio
Apparato di Golgi -> formato da cisterne appiattite. diviso in 3 parti: zona cis (in continuità con il
RE), Zona mediale, Zona Trans (più rivolta verso la membrana) da cui escono le vescicole per
essere spedite. Le proteine uscite dal RER entrano nel golgi tramite vescicole che si pongono alla
zona cis che attraversano dentro il lume e fuoriesce dalla zona trans una volta che la proteina è
pronta. Trasporto anterogrado (RER – vescicole - golgi) Trasporto retrogrado (Golgi – vescicole –
RER per recuperare materiali)
Lo smistamento delle proteine e dei lipidi avviene in base a segnali che forniscono l’indirizzo del
compartimento destinatario
Dal golgi escono i prodotti proteici diretti ai lisosomi. I lisosomi sono sacchetti digestivi. Pieni di
enzimi digestivi per demolire molecole per poterne digerire il contenuto
Le proteine che hanno l’etichetta mannosio 6 fosfato diventeranno idrolasi acide (idrolizzano i
legami dei polimeri di proteine, glucidi, lipidi e acidi nucleici). All’interno del lisosoma il ph è acido
e viene mantenuto da p… e le idrolasi acide possono funzionare solo in quel ph. Quando è
presente una mutazione nel gene che produce una idrolasi acida che non funziona e nel lisosoma
si accumula il materiale non demolito (sindrome di Tay sachs, autosomica recessiva).
L’esocitosi richiede la presenza di proteine di fusione.
Le vescicole che riversano all’esterno il contenuto hanno stessa composizione del plasmalemma.
L’esocitosi richiede proteine di fusione per il riconoscimento delle vescicole da parte della
membrana. Le proteine interne della vescicola diventano le esterne della membrana e quelle
esterne della vesicola diventano le interne della membrana e viceversa per l’endocitosi.
Quando un organello non funziona più viene circondato da una vescicola e portata al lisosoma che
lo digerisce ed espelle i prodotti di scarto per esocitosi.
Mitocondrio -> Centrale energetica della cellula. erano cellule procariotiche fagocitate. Il residuo
della fagocitosi è la doppia membrana (una dalla membrana del procariota e una della vescicola da
cui erano stati fagocitati).
All’interno presenta invaginazioni dette creste. La membrana interna possiede molte più proteine
utili alla funzione del mitocondrio. La porzione interna si chiama matrice mitocondriale e lo spazio
tra le due membrane spazio intermembrana. Il mitocondrio possiede un proprio piccolo dna
circolare all’interno della matrice, in circa 5 copie (origine evolutiva). La maggior parte dei geni è
migrata verso il dna. I peduncoli sporgono dalle creste e sono proteine deputate alla produzione di
ATP nella fase finale della fosforilazione ossidativa. Solo la madre fornisce i mitocondri. Quando il
mitocondrio
Perossisomi -> sacchetti a singola membrana che compiono reazione ossidative formando come
scarto perossido di idrogeno (H2O2) degradato dalla catalasi di cui sono molto ricchi
NUCLEO-> contiene tutto il dna nel nucleoplasma. Le funzioni del nucleo sono di contenere il DNA,
confinare e garantire maggior controllo ad attività come la duplicazione del DNA, dare luogo alla
trascrizione del DNA in RNA e nel nucleolo avviene l’assemblaggio dei ribosomi. Quando l’RNA
messaggiero esce dai pori nucleari incontra subito i ribosomi sulla superficie esterna del nucleo. I
pori nucleari sono forellini sulla superficie del nucleo (proteine a formare ottameri) presentano
delle fibre a formare un cesto nella parte interna. In uscita dal nucleo vi sono: il mRNA, il rRNA, il
tRNA. Devono entrare proteine che fungono da enzimi per la replicazione del DNA e la trascrizione
del DNA all’RNA. Il DNA è sottoforma di cromatina, complessato quindi da istoni formati nel
citoplasma e che entrano nel nucleo. Questo traffico deve essere quindi regolato. Tutto ciò che
entra deve essere etichettato da un segnale di localizzazione nucleare per accedere al’interno
Subito sotto abbiamo la lamina che tiene la forma rotondeggiante del nucleo.
Differenze tra Procariotica e eucariotica
La proc. È molto più piccola, l’eucariotica possiede il nucleo e gli organelli.
DNA
Il Dna può essere denaturato rompendo i legami idrogeno (ad esempio alzando la temperatura).
La riunione dei filamenti è stata studiata per calcolare la quantità delle varie basi azotate nel DNA.
Nell’uomo circa 2m di DNA stanno nel diametro di 5 micron. Nelle varie specie varia la quantità di
DNA.
Il Dna negli eucarioti è complessato con delle proteine a formare la cromatina.
Trattando la cromatina con nucleasi, sono state rimosse le proteine ed è rimasto il dna. Si è notato
che le bande andavano a multipli di 200 di paia basi. Dopo osservazioni al M.O. dimostrarono che
è disposto a collana di perle, dove le perle sono i nucleosomi.
Negli eucarioti il dna si aggroviglia intorno a delle proteine basiche (disposte a ottetto) dette istoni
formando il nucleosoma. Il filamento di dna che lega gli istoni si chiama DNA linker.
Rosalin Franklin fu la prima a descrivere il dna per come lo conosciamo adesso.
Diametro del cromatidio -> 700nm. Massimo livello di pacchettamento del dna -> 1500 nm (2
cromatidi = 1 cromosoma; durante la metafase)
La cromatina non raggiunge sempre il livello massimo di compattazione.
23 coppie di cromosomi, dalla più grande alla più piccola. La coppia 23 può comprendere due
cromosomi X o uno X e uno Y.
Centromero -> divede i bracci dei cromatidi
Metacentrico -> bracci uguali
Submetacentrico -> bracci piccoli e bracci grandi
Acrocentrico -> i bracci più corti sono eterocromatina
Il DNA denaturato può riassociare. Negli eucarioti riassociano in 3 gruppi di riassociazione: frazione
altamente ripetitiva; Frazione moderatamente ripetitiva; frazione non ripetitiva
Sequenze ripetute in tandem, sequenze intersperse nel genoma;
possiamo suddividere il genoma in 3 categorie principali: sequenze non ripetute (50%):
Sequenze moderatamente ripetute (30%): in tandem o disperse nel genoma
Sequenze intersperse: residui di elementi trasponibili: sequenze di dna mobile, alcune di queste
sequenze sono non attive, altri sono attivi. Le più frequenti sono le LINE, long interspersed
elements (17%), e le SINE (11%), short interspersed elements.
Sequenze altamente ripetute (10%): DNA satellite (centromero), minisatellite (10-100 paiabasi che
si ripetono 1000 volte circa; lunghezza variabile nella popolazione -> polimorfismi)
e microsatellite (1-10 paiabase; responsabile dell’insorgenza di alcune patologie.)
IL Flusso dell’informazione genetica:
1880 Zacharias: l’estrazione del dna fa sparire le colorabilità dei cromosomi
L’idea che il dna fosse il depositario dell’informazione genetica venne abbandonata presto:
il contenuto di dna appariva variabile .
1920: Griffith coltivava batteri e notava come avvenivano le colonie. Aveva colonie lisce e le
colonie ruvide, le colonie lisce se venivano iniettate in un topo esso moriva, invece quelle rugose
non facevano morire il topo. Allora provò ad uccidere i batteri della colonia liscia e iniettandoli il
topo non moriva. Iniettando i lisci morti e i rugosi vivi il topo moriva e nel sangue del topo c’erano
batteri lisci vivi. I batteri lisci morti avevano il dna frammentato dal calore, ma se il pezzettino di
dna finiva nel batterio rugoso esso diventava liscio e faceva morire il topo (principio trasformante).
Lo studio non venne considerato.
Avery e collaboratori cercarono il principio trasformante. Provarono a digerire i batteri con RNAsi,
proteasi e DNAsi. Trattando con proteasi o RNAsi il topo moriva. Trattando con DNAsi il topo
sopravviveva perché il principio trasportante veniva annullato visto che il dna veniva distrutto.
Anche questo studio non venne considerato.
Hershey e Chase nel 1952 dimostrarono che il DNA era responsabile dell’informazione genetica.
Vennero usati un batterio e il proprio virus (fagi). il virus nel momento in cui infetta il batterio esso
trasmette qualcosa. Allestirono 2 esperimenti. In uno hanno colorato le proteine del virus e
nell’altro hanno colorato il DNA. Hanno lasciato che i virus iniettassero il principio trasformante
nel batterio. Hanno levato i virus dai batteri e centrifugato virus e batteri, i batteri rimasero sotto
alla provetta e le proteione sopra. dove avevano colorato le proteine, il colore rimaneva sopra (la
parte dei virus). Dove avevano colorato il dna il colore era rimasto sotto (parte dei batteri). Con
questa prova si capì che il DNA fosse il principio trasformante.
ROSALIND FRANKLIN vs WILKINS
Franklin studiava la forma disidratata e Wilkins la forma idratata.
Franklin scoprì che il DNA era formato da una doppia elica con 10 nucleotidi ogni giro d’elica (3,4
nm) Essendo il diametro del DNA di 2nm lo scheletro di zuccheri e fosfato doveva trovarsi nella
parte esterna dell’elica.
Watson e Crick intuiscono la direzione antiparallela e, insieme a Wilkins, rubano il lavoro a franklin
Watson e Crick capiscono in base alla struttura come possa replicarsi.
Purine (2 anelli) – Adenina e Guanina
Piramidina (3 anelli) – Timina e Citosina
A–T
C–G
Polarità: 5’ -> 3’ (in 5’ sporge un gruppo fosfato e in 3’ un gruppo ossidrile)
La cromatina possiede vari livelli di impacchettamento durante il ciclo cellulare.
Il ciclo cellulare è la vita della cellula.
Scissione binaria -> divisione della cellula in due cellule identiche alla cellula madre. Negli eucarioti
la scissione binaria avviene in tutte le cellule somatiche.
Le cellule del corpo si dividono tramite Mitosi.
La durata del ciclo cellulare non è la stessa per tutte le cellule. Alcune cellule non si dividono
totalmente (es. neuroni).
Fasi del Ciclo cellulare.
- G1 -> fase di intervallo (gap) metabolicamente attiva
- S -> sintesi del DNA
- G2 -> fase di intervallo (gap) metabolicamente attiva
- M -> divisione (Mitosi)
Affinché una cellula possa duplicarsi deve raddoppiare il DNA, questo raddoppio avviene nella fase
S.
La mitosi fa si che per ogni cellula figlia ci sia lo stesso quantitativo di DNA e che qualitativamente
siano divisi equamente (geni divisi correttamente).
FASE S:
direzione 5’ -> 3’ (Watson e Crick)
se le basi sono accoppiate ognuna delle eliche può essere usata come stampo per formare un
filamento nuovo (replicazione semiconservativa).
Coloro che hanno dimostrato la replicazone semiconservativa, furono Meselson e Stahl che fecero
crescere dei batteri in due terreni diversi (azoto pesante e azoto leggero).
*scrivere esperimento
DNA pesante + DNA leggero = DNA ibrido -> Semiconservativa
L’enzima principale della replicazione del DNA è la DNA-polimerasi, mette insieme gli acidi nucleici
per formare il filamento di DNA. Funziona alla stessa maniera nei procarioti e negli eucarioti.
Nei procarioti hanno doppia elica di DNA circolare che ha un sito di origine di duplicazione, la
caratteristica del sito d’origine è di possedere tante coppie A-T (perche hanno solo 2 legami
idrogeno più facile da tagliare) e a livello di questo sito un elicasi va a tagliare i legami idrogeno in
modo tale che le eliche si srotolino, formando una bolla di replicazione dove la dna polimerasi
agisce in coppia (una a filamento) ad un’altra e forma infine due molecole circolari di DNA. La
DNA-polimerasi non inizia da sola a copiare nucleotidi, ha bisogno di un pezzetto di RNA detto
primer da cui comincia a polimerizzare. La polimerasi sa solo polimerizzare in direzione 5’ -> 3’.
Negli eucarioti il dna ha più siti di origine della duplicazione, dove si formano più bolle di
replicazione.
La polimerasi attinge al pool cellulare e prende le basi azotate e consente la formazione di legame
idrogeno delle due basi.
La DNA-polimerasi è aiutata da altri enzimi: Elicasi che srotolano la doppia elica; Primasi enzimi
che sintetizzano il primer di RNA; man mano che si apre la forcella replicativa per tenere ferme le
forcelle delle proteine che si legano ai filamenti singolo (SSBP). Durante la polimerizzazione si
trova un morsetto che idrata il filamento per farlo scorrere meglio. Per evitare aggrovigliamenti
durante l’apertura della doppia elica vi sono le topoisomerasi, enzimi che tagliano gli avvolgimenti
e li attaccano una volta disaggrovigliati.
Siccome la DNA-polimerasi ha bisogno di un 3’ per attaccarsi quindi nel filamento 3’ -> 5’
(filamento leader) riesce ad attaccarsi per polimerizzare il nuovo filamento in senso 5’->3’
partendo dal tratto di RNA primer. Ma nel filamento 5’->3’(filamento lento) non può attaccarsi al
5’ quindi fa un passo indietro e si attacca al 3’ più vicino e sintetizza un pezzetto nella direzione
opposta fino al 5’ sporgente, per polimezzare gli altri altri pezzi del nuovo filamento fa lo stesso:
torna indietro a un 3’ e polimerizza verso il 5’. Questi frammenti vengono detti frammenti di
Okazaki.
Enzimi:
Un’elicasi srotola la doppia elica e vengono formati gli inneschi di RNA primer, da cui la DNApolimerasi comincia a sintetizzare il nuovo filamento di DNA con stampo quello vecchio. Man
mano che si apre la forcella replicativa se si formano degli iper-avvolgimenti le topoisomerasi
tagliano i filamenti aggrovigliati e li riattaccano una volta non aggrovigliati. Alla fine i primer
verranno tolti e sostituiti, nel filamento lento i vari frammenti verrano uniti dalla ligasi.
Quando vengono eliminati i primer, si creano degli spazi vuoti, che in un filamento verranno
colmati e uno no, quindi un pezzo di filamento singolo verrà eliminato.
La parte finale dei cromosomi si chiama Telomero. I telomeri sono privi di geni importanti ma
andando avanti ad ogni ciclo di replicazione si va a perdere un pezzo di telomero fino ad arrivare
alla parte con i geni importanti, fino a portare alla morte della cellula.
Può intervenire un’enzima chiamato Telomerasi che riduce il degrado dei telomeri. Purtroppo la
telomerasi si può attivare anche in cellule tumorali e allungarne la vita.
La telomerasi è un ribozima, una proteina che contiene un pezzo di RNA che va a legarsi al
filamento.
La DNA-polimerasi talvolta commette errori e nella velocità di polimerizzazione può inserire basi
sbagliate. Però l’enzima Exonucleasi può tornare indietro e correggere la base sbagliata andando
in direzione 3’->5. Questo processo si chiama riparazione di bozze.
Telomeri: mantengono il genoma stabile. Quando si rompono i cromosomi si spargono tra loro.
Le uniche due cellule che possono riprodursi infinitamente: cellule staminali e gameti maschili.
La divisione di una cellula consta nella citodieresi del citoplasma (abbastanza casuale) e la
divisione del nucleo costituito da più fasi detto mitosi. Avviene nella fase M del ciclo cellulare.
La Meiosi è formata da una replicazione del DNA e DUE divisioni successive.
I cromosomi omologhi vengono divisi nella prima divisione e i cromatidi verranno separati nella
seconda divisione.
La diversità genetica avviene attraverso l’assortimento indipendente, che per ogni coppia di
omologhi ciascuno dei due omologhi si dirige indipendentemente da dove si dirigono gli altri
omologhi delle altre coppie, e per il crossing over, avviene prima che gli omologhi si dividono ed
essi si scambiano un pezzetto di DNA.
Nei cromosomi omologhi abbiamo la stessa informazione ripetuta due volte.
La gametogenesi maschile è la spermatogenesi e quella femminile oogenesi
Le bambine cominciano la meiosi nell’utero. Quando nasce una bambina a tutte le uova pronte,
invece un bambino ha un tessuto testicolare con cellule diploidi, poi nell’età preadolescenziale
cominciano le meiosi e non smetteranno fino alla morte. Le cellule uovo sono protette, mente gli
spermatozoi sono in un organo esterno. Mentre da un punto di vista genetico per ogni evento
meiotico da uno spermatocita iniziale diploide si formano 4 spermatozoi maturi. La cellula uovo
per ogni evento meiotico per ogni cellula iniziale nasce una cellula aploide e 3 decadono come
globuli polari. La cellula uovo è un investimento energetico molto più grande rispetto allo
spermatozoo. Nello zigote tutto il citoplasma deriva dalla cellula uovo. Lo spermatozoo che va a
fecondare l’uovo inietta all’interno il DNA e il resto rimane fuori. Lo spermatozoo deve essere
leggero quindi rimane solo un contenitore di DNA e un flagello che lo aiuta a muoversi, nel colletto
ha dei mitocondri che permettono il movimento.
Nella spermatogenesi vengono prodotti continuamente spermatozooi.
Al momento della nascita tutte le uova sono ferme alla profase 1 e ci rimangono fino alla pubertà
quando arriva il menarca (prime mestruazioni) quando un solo uovo si sblocca dalla profase 1 e
arriva alla metafase 2 e si arresta lì, dopodiche se viene fecondato completa la meiosi, sennò viene
espulso tramite le mestruazioni. La fecondazione garantisce la fine della meiosi delle uova.
Dopo il menarca ogni 28 giorni un uovo supera la profase 1 e va alla metafase 2 fino alla
menopausa, ma quando si sblocca un uovo almeno 10 uova provano a sbloccarsi.
Per la vita fertile della donna (dai 12-13 ai 50) è quando finisce la propria riserva ovaica. Più tardi si
feconda l’uovo, meno saranno funzionanti i microtubuli dell’uovo e lasciare indietro qualche
cromosoma.
Nella riproduzione sessuale, che si differenzia dalla asessuale, noi mescoliamo l’informazione
genetica portata da due individui e mescoliamo le due enormi variabilità, in ogni gamete aploide
invia solo una coppia di informzioni.
La composizione genetica di un organismo è detto genotipo, e il fenotipo è ciò che appare. Il
fenotipo cambia, il genotipo rimane lo stesso. Il fatto che il dna sia responsabile della variabilità fra
individui, l’ereditarietà l’ha quasi da sempre capito.
Mendel capì la meiosi senza sapere cosa fossero i cromosomi.
Introdusse il concetto di gene. Ebbe fortuna perché il modello che dovette scegliere (fiore di
pisello) era fortunato, perché aveva poche caratteristiche controllate da un solo gene, era
facilmente manipolabile e generazioni ravvicinate, gli organi riproduttori erano sulla stessa pianta
quindi lui ne toglieva quelli che non servivano ed eseguiva le impollinazioni. Vide che si
presentavano con due forme alternative, ad esempio fiore bianco e fiore viola.
Incrociando viola e bianco alla prima generazione i fiori erano tutti viola (quindi non valeva
l’ereditarietà intermedia) quindi formulò la teoria della dominanza, ogni carattere si presenta con
diverse forme (alleli). Alla seconda generazione prese i fiori della prima generazione e li lascio
autoimpollinarsi e andò a piantare i semi ottenuti per vedere cosa otteneva nella seconda
generazione, e vide che il carattere recessivo riappariva di nuovo e riappariva sempre con la stessa
percentuale (25%).
Le conclusioni di Mendel non furono comprese perché mancavano le conoscenze fisiche
(cromosomi e meiosi)
Gli esperimenti che prendono in considerazione due caratteri sono quelli che descrivono
l’assortimento indipendente.
1/16 doppio recessivo
9/16 doppio dominante
3/16 dominante/recessivo
2/16 recessivo/dominante
Questi caratteri ignorano quelli che fanno gli altri e il loro rapporto e sempre 3:1
Nell’uomo per studiare un gene si va a retroso formando un albero genealogico usando dei simboli
e riportando il fenotipo di ogni parente.
Gemello monozigote= stesso atto fecondativo in cui uno spermatozoo feconda una cellula uovo, lo
zigote parte come singolo, ad un certo punto la massa zigotica si divide in 2, quindi due organismi
con DNA identico
Gemelli Dizigoti = due cellule uovo, due spermatozoi, due zigoti. Caso particolare di ovulazione
multipla, la loro mamma ha portato a maturazione 2 cellule uovo.
Quando due monozigoti si differenziano un po’ vuol dire che la divisione degli organismi è venuta
prima, quando sono identici allora la divisione è stata più tardiva.
Nell’ambito dei caratteri autosomici, possiamo individuare 2 modalità di eredità, recessivo e
dominate.
Nel caso del recessivo si saltano generazioni (es. albinismo).
Nel caso del dominante non si saltano generazioni.
I geni non sono entità isolate, in realtà interagiscono con altri geni, con il prodotto di altri geni, o
fattori ambientali.
I fattori ambientali influiscono sul background genetico e al fenotipo.
Se ripetiamo l’esperimento di Mendel su altri fiori, il gene dominante potrebbe non vedersi nella
prima generazione ma potrebbe mescolarsi con l’altro gene recessivo (es. fiori rosa da genitori
rosso e bianco).
Dominanza intermedia -> fenotipo intermedio (fiori rosa).
Codominanza -> possiede tutte e due le caratteristiche dei genitori (gruppo sanguigno).
MN + MN = MM NN MN MN
Sia la dominanza intermedia che la codominanza sono prove che non tutte le frequenze
rispecchiano gli esperimenti di mendel.
Allelismo multiplo -> più di due alleli nella popolazione. Forme alleliche multiple (mutanti) del
gene. (gruppo sanguigno AB0)
Genotipo/gruppo sanguigno
AA/A
AB/B
A0/A*
BB/B
B0/B*
*Lo 0 è recessivo
00/0
Gruppo A -> anticorpi Anti-B
Gruppo B -> anticorpi Anti-A
Gruppo 0 -> anticorpi Anti-A e Anti-B
Gruppo AB -> nessun anticorpo.
Se i geni sono localizzati sullo stesso cromosoma non possono comportarsi indipendentemente a
meno che un crossing-over li rimescoli in altri cromosomi.
Oppure posso essere presenti sullo stesso cromosoma proprio grazie al crossing-over. La
frequenza di ricombinazione è proporzionale alla distanza dei geni sul cromosoma.
Talvolta i geni interagiscono tra loro, come l’epistasi che è un fenomeno secondo il quale un gene
(epostatico) maschera l’espressione fenotipica di un altro gene (anti-epostatico) quando vanno a
determinare un fenotipo.
A-BB -> topo grigio
A-Bb -> topo grigio
A-bb -> topo nero
aa-BB -> topo bianco
aa-Bb -> topo Bianco
aa-bb -> topo Bianco
il gene A (epistatico) copre il gene B
l’Albinismo ha effetti a cascata -> pleiotropia (effetti variegati in seguito ad un solo gene)
certi geni sono localizzati sul cromosoma X. I maschi sono emizigoti per il cromosoma X quindi un
gene presente su di esso anche se recessivo si presenta. Il cromosoma X non possiede solo geni
legati al sesso. Nelle donne nelle varie cellule uno dei due cromosomi X è disattivato per non far
produrre il doppio rispetto all’uomo. La donna possiede l’eterozigosi del cromosma X.
Il daltonismo è legato al cromosoma X. Quindi dall’incrocio di un uomo daltonico e una donna
normale verrà presentato.
L’espressività di un gene può dipendere dall’interazione con le condizioni ambientali. (pelliccia
gatto siamese)
Alcuni caratteri non sono espressi da un gene ma da più geni dello stesso tipo che interagiscono
assieme (poligeni) e danno effetto sommatorio (colore della pelle).
Alcuni caratteri sono detti caratteri a soglia sono poligenici e multifattoriali (diabete di tipi II)
Alcuni caratteri seguono un’eredità materna (citoplasmatica) in quanto dipendono da geni propri
di organuli come i mitocondri e i cloroplasti.
Le mutazioni sono all’origine della variabilità.
Possiamo dividerle in:
- Geniche o puntiformi – (delle basi)
- Cromosomiche – numeriche (modifica il numero di cromosomi) o strutturali (modificano la
struttura)
- Genomiche
Mutazione genica porta al cambiamento del gene e delle sue diverse forme alleliche.
Possono colpire solo le cellule somatiche e la mutazione avviene nelle prime fasi dello sviluppo
dello zigote può avvenire in una parte del corpo.
Da un punto di vista molecolare le mutazioni puntiformi possono essere sostituzioni di una base
con un’altra, oppure se una base viene inserita o viene persa.
- Per sostituzione – sostituzione di piramidina con piramidina o purina con piramidina o
viceversa. Può avvenire nella sequenza codificante o non codificante (non si esprime).
(Anemia falciforme).
- Frameshift – base persa o aggiunta (per slittamento)
Mutazione spontanee – appaiamenti erronei e tautomeria delle basi; depurinazione e
deaminazione, danno ossidativo, trasposoni.
Mutazioni Indotte (agenti mutageni fisici e chimici) – incorporazione di analoghi delle basi; agenti
alchilanti; agenti ossidanti; agenti intercalanti; radiazioni ionizzati (raggi X); radiazioni non
ionizzanti (raggi UV).
Se un analogo di base (forma simile ad una base) nella replicazione successiva, un filamento avrà la
stessa base di prima, ma sul filamento dove c’era l’analogo ci metterà un’altra base e la polimerasi
ne accoppierà una per essa.
5-bromouracile lega l’adenina ma anche la guanina
Alcuni agenti vengono detti alchinanti vanno a modificare una base, aggiungento un gruppo
etilico.
Agenti intercalanti -> formati da 3 anelli che occupano lo stesso spazio di una coppia di basi, di cui
ne possono prendere lo spazio.
Mutageni fisici -> raggi UV (mutageni non ionizzanti) Raggi X, gamma e cosmici sono ionizzanti. Il
loro potere di penetrare tessuti è alto e rompono anche le molecole d’acqua. Il dna viene rotto
dalle onde e viene anche attaccata dell’acqua ionizzata.
Gli effetti ionizzanti delle radiografie si cumulano nel tempo.
2 timine instaurano un fotodimero tramite legame covalente.
MUTAZIONI CROMOSOMICHE -> coinvolge tutto il cromosoma
Si distinguon in:
- Mutazioni della struttura
- Mutazioni del numero
Possono coinvolgere le cellule somatiche o anche le cellule germinali
Mutazioni numeriche:
- Aneuploidie -> assetti incompleti
- Euploidie -> assetti completi
Euploidie normali:
Euploidie aberranti
- Monoploidia n
- Poliploidia 3n 4n 5n
Aneuploidie -> si dividono in monosomie, un cromosoma in meno, o trisomie, quando c’è un
cromosoma aggiuntivo. Può coinvolgere sia gli autosomi, dall’1 al 22, sia gli cromosomi sessuali, XX
o XY. In genere negli animale e nell’uomo le aneuploidie dei cromosomi sessuali sessuali sono più
torrelate quando vi è un cromosoma x in più viene disattivato sia nell’uomo che nella donna.
Infatti il cromosoma X è monosomico naturale.
Le monosomie sono tutte letali nell’uomo, tranne X0 (Turner)
Mentre le trisomie sono molto gravi, l’unica trisomia compatibile con la vita adulta è la trisomia 21
(sindrome di Down).
XYY e XXX poco identificabile.
Su un milione di nascite, 833 mila sopravvivono di cui 5165 hanno anomalie cromosomiche. Ma tra
150 mila che muoiono di aborto spontaneo 75mila hanno anomalie cromosomiche.
Sindrome di Turner X0-> sterili, petto a scudo, molto basse, problemi cardiovascolari.
Sindrome di Klinefelter -> maschi sterili alti, fianchi sporgenti, ginecomastia, peli pubici femminili,
atrofia dei testicoli.
Xyy -> alta statura, molto testosterone,
Sindrome di Down -> anomalie cardiache, aumento di leucemie, alta frequenza di Alzheimer.
Sindrome di Patau (cromosoma 13) ->microcefalia
MECCANISMO DI FORMAZIONE DELLE MUTAZIONI CROMOSOMICHE:
Numeriche -> non disgiunzione meiotica, non corretta separazione durante la doppia divisione
meiotica. Può avvenire sia dalla prima sia dalla seconda divisione.
Se avviene in prima divisione la coppia di omolghi deve segregare gli omologhi nelle due cellule,
ma la coppia di omologhi va finire in una sola cellula, e l’altra non possiede quindi quel
cromosoma. Nella seconda divisione, i cromatidi si dividono e si formano gameti che hanno o 2
cromosomi o 0 cromosomi, se quei gameti con 2 cromosomi verranno fecondati daranno due
zigoti trisomici.
Se invece questa non disgiunzione avviene nella seconda divisione meiotica, allora la prima è
avvenuta correttamente, i due omologhi si sono separati. Il cromosoma che in seconda divisione
non divide i cromatidi e quindi i potenziali zigoti saranno al 50% disomici al 25% trisomici e al 25%
monosomici.
Sindrome di down -> 57% dalla madre per non disgiunzione (51% 1° divisione, 6% 2°), 19% dal
padre per non disgiunzione (16% 1° divisione, 3% 2° divisione) 11% per non disgiunzione MITOTICA
Più è anziana la madre più possibilità c’è di avere un figlio con trisomia.
Monoploidia -> normale in alcune specie
Poliploidia -> difetti della gametogenesi, come la dispermia (due spermatozoi fecondano l’uovo)
La poliploidia non è compatibile con gli animali, nelle piante la poliploidia viene sfruttata per far
crescere la pianta e i suoi frutti. Ad esempio le banane che compriamo sono triploidi.
ALTERAZIONI STRUTTURALI
Quando osserviamo una metafase dobbiamo tener conto di due cose, controlliamo i cromosomi
per vedere se siano 46 e se siano integri, perché l’integrità viene data dai telomeri. Se togliamo i
telomeri dai cromosomi essi tendono ad unirsi ad altri cromosomi (sticky ends). Ogni volta che il
DNA del cromosoma viene rotto esso può essere riarrangiato.
I tipi di alterazioni strutturali sono 4:
- Delezione -> è la perdita di un pezzettino di DNA (e di informazione di consequenza) può
avvenire nella parte terminale o nella parte interstiziale. Sindrome del pianto del gatto,
detta monosomia parziale perché la parte persa del cromosoma è molta, porta ad un
alterazione della laringe e il neonato piange con un suono simile al pianto del gatto.
- Duplicazione -> ripetizione di una parte di cromosoma. Un pezzo di cromosoma si duplica.
Meccanismi di crossing over sbagliati. L’appaiamento degli omologhi può essere sfalsato.
Se contengono geni importanti per lo sviluppo può alterarne lo svolgimento.
- Inversione -> si formano in seguito ad una doppia rottura e rotazione di 180° del segmento
rotto, quindi lo stesso segmento si ricolloca, e potrebbe portare ad effetti di posizione.
L’inversione è detta pericentrica se coinvolge il centromero, se non lo coinvolge sarà
paracentrica. Può portare all’evoluzione dei genomi.
-
Traslocazione -> ha all’origine la rottura del cromosoma, si perde una porzione di
cromosoma e le porzioni rotte si riarrangia. Può coinvolgere lo stesso cromosoma o no.
Può avere effetti di posizione. La traslocazione robertsoniana è una particolare
traslocazione tra cromosomi acrocentrici che hanno pochissimo braccio corto, quando
avvengono le rotture di due cromosomi acrocentrici diversi fa si che si creino un cromosme
grande e uno molto piccolo fatto dai bracci piccoli che viene perso. Questa porta al 5% dei
casi di Trisomia 21. Anche questa è alla base del processo evolutivo del genoma.
nelle rotture cromosomiche in cui avviene una delocazione, possiamo sempre sapere se essa
èavvenuta prima della fase S (il DNA si replica non ha quel frammento)
Geniche
- Scivolamento
- Per Sostituzione
Cromosomiche
- Numeriche: Aneuploidie, Euploidie
- Strutturali: Delezione, Duplicazione, Inversione, Traslocazione