2. Domande 7
• Da dove viene la variabilità genetica?
• Che esperimenti hanno permesso di capire il rapporto fra
variabilità e mutazione?
• In quanti e quali modi possono avvenire le mutazioni?
• Come fa la cellula a riparare i danni al suo DNA?
• È tutto nostro il DNA delle nostre cellule?
4. 1. Lamarck: L’ambiente crea
variabilità (mutazione diretta)
Due ipotesi alternative
Da dove viene la variabilità genetica?
5. 2. Darwin: La variabilità preesiste
all’interazione con i fattori
ambientali (mutazione
spontanea)
6. Come provarlo? Colture del batterio Escherichia coli.
Crescita in brodo di
coltura liquido
Piastramento
su terreno
solido
7. Se nel terreno di coltura è presente il batteriofago T2, un parassita di
E.coli, non si osserva crescita batterica
a meno che qualche batterio non abbia acquisito, per mutazione, la
resistenza al batteriofago
9. Se ha ragione Lamarck
(mutazione diretta, post-adattativa)
Se ha ragione Darwin
(mutazione spontanea, pre-adattativa)
Ci si attende lo stesso numero di colonie
mutanti in ogni esperimento, perché
l’esposizione al fattore selettivo è stata
simultanea in ogni coltura (varianza =
media)
Ci si attendono numeri diversi di
colonie mutanti nei diversi esperimenti,
perché la resistenza si è sviluppata in
momenti diversi (varianza > media)
14. Classificazione delle mutazioni
A seconda della cellula interessata:
somatica – germinale
A seconda dell’entità:
puntiforme – genica – cromosomica – genomica
A seconda della loro origine:
spontanee – indotte
A seconda dell’effetto
30. Le mutazioni che osserviamo sono in sostanza danni al DNA
che non sono stati riparati. Molti errori vengono corretti
perché:
1. La DNA polimerasi ha un sistema di correzione degli errori
(attività esonucleasica 3’ → 5’)
2. Ci sono altri sistemi di riparazione per correzione diretta che
ripristinano le condizioni iniziali della doppia elica
3. Ci sono sistemi di riparazione per escissione che rimuovono la
regione danneggiata producendo un gap che viene in seguito colmato
per nuova sintesi di DNA
31. Riparazione per correzione diretta
Tramite fotoriattivazione: In vari procarioti ed Eucarioti, dimeri di timina
vengono riparati grazie all’enzima fotoliasi, che scinde il dimero grazie all’energia
rilasciata da un fotone (λ=320-370 nm). (Nell’uomo esiste un meccanismo simile,
ma non l’enzima fotoliasi).
Tramite metiltransferasi: In molti procarioti, l’effetto degli agenti alchilanti viene
annullato da un enzima (metilguanina-metiltransferasi) che rimuove il gruppo
metilico dalla guanina
33. Una classe di eventi che modificano ereditariamente il
fenotipo, e cioè di mutazioni, è causata dallo
spostamento di tratti del DNA da una regione del
genoma a un’altra: elementi genetici mobili o
trasponibili (spesso indicati come trasposoni).
“jumping genes”
34. Gli elementi genetici mobili sono tratti di DNA che possono spostarsi
(= trasporsi) dentro al genoma di una cellula.
“Copia e incolla”
Il DNA viene copiato in un tratto
di RNA, che si sposta e su cui
viene sintetizzato nuovo DNA
(solo Eucarioti)
“Taglia e incolla”
Il DNA viene tagliato e si sposta
in un’altra posizione
(Eucarioti e procarioti)
Due meccanismi di trasposizione:
42. I meccanismi a “copia e incolla” comprendono l’intervento di un
intermedio a RNA
L’intermedio a RNA viene sintetizzato grazie a una trascrittasi
inversa codificata dai geni contenuti nell’elemento mobile
In questo modo, il numero di elementi mobili nel genoma tende ad
aumentare costantemente
Nei mammiferi, dal 25% al 40% dei cromosomi è costituito da
elementi mobili, che si traspongono generalmente attraverso un
intermedio a RNA
“Copia e incolla”
43. I meccanismi a “copia e incolla” comprendono l’intervento di un
intermedio a RNA: retrotrasposizione
L’intermedio a RNA viene sintetizzato grazie a una trascrittasi
inversa codificata dai geni contenuti nell’elemento mobile
“Copia e incolla”
Target
Integration
Transcription
RNA
cDNA
Reverse Transcription
45. Si pensa che gli elementi trasponibili rappresentino il
45% del genoma umano
“Copia e incolla”
46. Molti elementi trasponibili degli Eucarioti contengono
regioni del DNA estremamente simili a quelle trovate in
virus ad RNA
“Copia e incolla”
La spiegazione più accettata è che i retrotrasposoni
rappresentino copie di genomi virali integrate nel
genoma di organismi superiori
47. “Copia e incolla”
La sequenza di un retrotrasposone può inserirsi in una regione
codificante, causando una serie di possibili conseguenze
48. Sintesi 07
• Le mutazioni sono cambiamenti ereditari della sequenza del DNA
• Si possono classificare le mutazioni in base alle cellule interessate,
all’entità del cambiamento, alla loro origine e alle loro conseguenze
sul fenotipo
• Gli esperimenti di Luria e Delbrück e di Lederberg hanno dimostrato
che la mutazione è spontanea e preadattativa
• Le mutazioni possono insorgere per un errato appaiamento in fase di
replicazione del DNA, o per danni al DNA causati da fattori chimici e
fisici
• Nella cellula esistono meccanismi per la riparazione del DNA
• Una particolare classe di mutazioni è dovuta al taglio o alla copia
(tramite intermedi a RNA) di tratti di DNA, gli elementi mobili, che
vengono poi trasposti in un’altra posizione
• I retrotrasposoni contengono una trascrittasi inversa e sono
evolutivamente imparentati con i retrovirus