MALATTIE LEGATE AI CROMOSOMI/ MORGAN

Morgan Thoman Hunt e Oswald Avery

Nel novecento diversi ricercatori iniziarono a sospettare che i cromosomi, 'pacchetti' che contengono DNA e proteine, fossero una causa nella trasmissione dei caratteri ereditari nelle varie generazioni.
Ciò fu dimostrato da Thomas Hunt Morgan grazie alle sue ricerche sui moscerini della frutta, drosophila melanogaster. Ma non tutti gli scienziati erano convinti che esistessero davvero i geni, cioè le porzioni di codice genetico che servono per produrre una specifica proteina. Solo dopo grazie agli studi di Oswald Avery, fu possibile dire con certezza che i geni esistono e che sono fatti di DNA.

LEGGI DI MENDEL

Gregor Mendel (1822-1884) è stato riconosciuto come il fondatore della genetica.
La genetica è la scienza che studia i meccanismi dell'eredità attraverso i quali avviene la trasmissione dei caratteri da una generazione a quella successiva nelle varie specie animali e vegetali.
La genetica classica è quel ramo della biologia che si è occupata prevalentemente di ampliare i concetti sviluppati dalle teorie di Mendel. 


Qui avevo già parlato dell'esperimento fatto da Mendel, ora analizzerò le sue tre leggi!
Chiarisco prima la differenza fra genotipo e fenotipo:
#genotipo= combinazione di alleli posseduta da un individuo
#fenotipo= complesso dei caratteri visibili di un individuo 

Se il fenotipo dell'eterozigote mostra caratteristiche intermedie tra quelle dei due omozigoti, ciò è detto denominazione incompleta ed è il risulto degli effetti combinati dei prodotti genici. 
Mentre, viceversa, gli alleli possono manifestare il fenomeno della codominanza, con organismi eterozigoti che non mostrano fenotipi intermedi, ma esprimono contemporaneamente entrambi i fenotipi omozigoti.

Prima legge o legge della dominanza; 
dall'incrocio tra due individui che differiscono per un solo carattere, si alla prima generazione ibridi tutti uguali.


Seconda legge o legge della segregazione;
nella seconda generazione incrociò gli individui ottenuti dal primo incrocio e affermò che nella F2 i caratteri dominanti e recessivi appaiono nel rapporto 3:1.
Ogni individuo ha coppie di fattori per ogni unità ereditaria e i membri di ogni coppia segregano (=separano) nella formazione dei gameti.


Terza legge o legge dell'assortimento indipendente;Incrociando due individui eterozigoti della generazione F1, ogni coppia di alleli per ciascun carattere viene ereditata in maniera indipendente dall'altra. Così di hanno tutte le possibili combinazioni degli alleli di ciascuna coppia e la comparsa di individui con caratteri nuovi. 

                                                                         FONTI- Libro di testo e questo sito

PROTEOMICA

Dopo lo studio dei genomi vengono analizzati i proteomi = l'insieme delle proteine  che vengono espresse nelle cellule di un dato organismo. I proteomi di cellule dello stesso individuo, ma di due tessuti diversi saranno differnti, mentre i proteomi di due diversi individui appartenenti alla stessa specie saranno più i meno uguali se prelevati dalla stesso tessuto. 
La disciplina che studia e mette a confronto gli assetti proteici presenti nelle varie cellule è chiamata proteomica.
Lo studio delle proteine fornisce a individuare il gene che in quel momento è attivo e codificante. 
Se viene prodotta una determinata proteina vuol dire che esiste in circolazione nel citoplasma l'mRNA corrispondente, la cui presenza è legata all'attività del gene da cui è stato trascritto. Spesso è sufficiente analizzare l'insieme degli RNA messaggeri, trascrittoma, di una cellulare per ottenere importanti informazioni sull'espressione genica e sui geni stessi. 

Per identificare i vari tipi di proteine presenti in una cellula bisogna tener conto delle migliaia di proteine, che si possono suddividere: 
 - proteine strutturali 
 - proteine motrici
 - proteine di difesa
 - proteine di trasporto
 - proteine enzimatiche 
 - proteine di regolazione


Per sapere quali e quante proteine ci sono in una cellula, in molti casi si utilizza una tecnica di laboratorio, la quale comprende due passaggi: l'elettroforesi bidimensionale su gel, (o elettroforesi 2D), nella quale le proteine, inserite in un tubo di gel, si separano a seconda della loro carica netta a un determinato pH, e separate ulteriormente su una lastra a carica negativa in base alla propria massa. 

Infine, la seconda fase l'abbiamo con la spettrometria di massa, le catene polipeptidiche vengono scisse dall'enzima proteasi, ricavando catene amminoacidiche.

FONTI- Libro di testo

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LA GENETICA DELLO SVILUPPO

I pluricellulari durante il loro sviluppo vanno incontro a importanti cambiamenti che danno vita alle forme adulte, lo studio si questi cambiamenti è chiamato genetica dello sviluppo: comprende tutti i cambiamenti che si verificano a livello cellulare, tessuti e organi che determinano la struttura o la forma.
Ogni individuo pluricellulare si sviluppa da una prima cellulare, lo zigote, grazie ai processi di mitosi e citodieresi le cellule aumentano di numero e ognuna assume una morfologia e una funzione specializzata. 
Le fasi dello sviluppo animale sono controllate da specifici fattori di regolazione che inducono i geni ad accendersi o spegnersi in base a una precisa scansione temporale e questo processo è detto regolazione genica differenziale.






Le quattro fasi dello sviluppo embrionale, del moscerino della frutta.







Prima fase- Alcune cellule specializzate possiedono un gene, bicoide, che trascrivono un RNA messaggero che si dirige verso la cellula uovo, la quale orienta i microtubuli del suo citoscheletro, formando due poli che costituiranno l'asse antero-posteriore, il quale dirige la formazione di altri assi, come dorso-ventrale e sinistro-destro che consentono alle varie parti del corpo di occupare la proprio posizione.




Seconda fase- Vengono attivati alcuni geni che inducono la segmentazione.

Nel moscerino della frutta sie l'embrione sia l'adulto possiedono 
15 segmenti: 3 cefalici, 3 toracici, 9 addominali.






Terza fase- Vengono attivati i geni omeotici, i quali stabiliscono quali parti del corpo si svilupperanno da ogni segmento. 
Finora in tutti gli eucarioti analizzati, sono state analizzate delle sequenze formate da 180 nucleotidi all'interno di questi geni che vengono definite homeobox, le quali codificano proteine omeotiche che si attaccano a specifici enhancer (consentono di attivare/disattivare determinati gruppi di geni. 

Quarta fase- Avviene il differenziamento cellulare, cioè la morfologia e le funzioni di ogni cellula. Tutto inizia da una cellula staminale totipotente, cellula che è in grado di originare qualsiasi tipo di cellula che formerà l'individuo. Nel corso dello sviluppo le cellule perdono questa capacità, si specializzeranno nella formazione di cellule dello stesso tipo, staminali unipotenti. 

FONTI- Libro di testo

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Sequenze ripetitive in cromosomi anomali

Approfondimento

Alcuni biologi molecolari, nel 1991, scoprirono una certa forma di instabilità nei geni eucarioti. Essi si ingrandivano, spesso in modo abnorme, da una generazione all'altra. Invece, in altri casi avveniva il processo inverso, i geni riducevano le dimensioni. 

La prima scoperta avvenne studiando una malattia chiamata sindrome del cromosoma X  fragile (una comune forma di ritardo mentale ereditario, causa nota più comune dell'autismo), causata dalla mutazione del gene FMR1 sul cromosoma X. 
Come altre malattie legate al cromosoma X fragile, si verifica più frequentemente nei maschi (questa mutazione è presente in un maschio su 2000 e in una femmina su 4000). 
La parte finale del braccio lungo del cromosoma X è attaccata al resto del cromosoma tramite un sottile filamento di DNA. 
L'analisi del gene ha rivelato che questo filamento contiene copie multiple della tripletta nucleotidica CGG ripetuta in tandem. 
Una scoperta sorprendente  fu che il numero delle sequenze ripetitive varia da una generazione all'altra -ciò è correlato con la presenza/assenza del ritardo mentale e della sua gravità. Il primo segno della malattia è il ritardo dello sviluppo psicomotorio, in particolare nell'apprendimento del linguaggio. Il ritardo mentale è di grado variabile e spesso si associa ad anomalie comportamentali (come irrequietezza, instabilità psicomotoria e incapacità di fissare l’attenzione), queste caratteristiche perdurano con l’avanzare dell’età-. 
In media un gene normale contiene una trentina di sequenze CGG ripetute. Nei portatori sani il gene può contenere da 50 a 200 copie di CGG. Mentre negli individui affetti il numero delle copie aumenta fino a qualche centinaio! 

Recentemente sono state identificate molte sequenze ripetitive di una determinata tripletta (CAG) nei geni responsabili dalla malattia Huntington (colpisce la coordinazione muscolare e porta ad un declino cognitivo e a problemi psichiatrici), in quelli della distrofia muscolare degli adulti e nei geni di molte rare malattie. 
Oggi si conoscono circa 50 geni umani che contengono brevi sequenze ripetitive di tripletta, ma non si sa ancora con certezza se in alcuni di essi il numero di ripetizioni stia aumentando. 

FONTI- Libro di testo e questo sito