Le mutazioni

Agenti mutageni

Mutazioni puntiformi

Aberrazioni cromosomiche

La mutazione genetica

Il DNA varia casualmente per errori durante la duplicazione (probabilità: un errore ogni 106 duplicazioni)mutazione

A differenza dei meccanismi sessuali (diversa organizzazione delle informazioni) la mutazione è

• una modificazione sostanziale del genoma (informazione modificata)

• ereditaria, in quanto registrata sul DNA e trasmessa con esso

• alla base dell’evoluzione della specie, in quanto inserisce novità nel patrimonio genetico

Una mutazione viene poi diffusa e ricombinata nel genoma della specie mediante i meccanismi sessuali

Agenti mutageni• Tutto ciò che aumenta la probabilità di modificazione

sostanziale del patrimonio genetico agente mutagene• Mutageni fisici onde elettromagnetiche (raggi , , , X,

UV, radiazioni nel visibile, IR…)

• Mutageni chimici molte sostanze naturali (catrame, sali inorganici, sostanze vegetali) e di sintesi (coloranti, plastiche, ecc.)

• Mutageni biologici virus, trasposoni (tratto migranti di DNA

luce UV

dimerotimina

nodo Effetto raggi UV: 2 basi timina successive si legano tra loroerrori in lettura di quel tratto di DNA, comparsa di melanomi, se non correttodagli enzimi che controllano il DNA

Mutazioni puntiformi

Perdita di una singola base:le triplette sono sfalsateil loro significato cambia

Una nuova tripletta significa stop proteina più corta

Interessano una sola o poche basi azotate

-sostituzionegli enzimi appaiano in modo errato le basi durante la duplicazionela tripletta cambia, può cambiare l’amminoacido codificato

- inserzione o perditale triplette a valle della mutazione cambiano: la struttura primaria della proteina è completamente diversa (a meno che la mutazione non coinvolga 3 basi, o multipli di 3 (perdita di uno

o più amminoacidi)

Esempio di mutazione puntiforme: l’emoglobina

• L’emoglobina è una proteina con struttura quaternaria (4 catene polipeptidiche a 2 a 2 uguali per oltre 600 amminoacidi) adibita al trasporto dell’ossigeno a tutte le cellule

• La variazione di un solo amminoacido modifica la struttura terziaria e quaternaria della proteina riduzione della sua funzionalità

• Conseguenze anemie genetiche (talassemia o anemia mediterranea, falcemia)

Amminoacido acido glutammicosostituito dalla valina

Effetti fenotipici della falcemia

Aberrazioni cromosomiche• Modificazioni imponenti (visibili al

microscopio con indagine citologica) dei cromosomi

• Errori durante la meiosi, in particolare il crossing over

• Aneuploidie variazione nel numero dei cromosomi

• Perdite o inserzioni di tratti di cromosoma perdita o ripetizione di tutta una serie di informazioni genetiche

• Nella maggior parte dei casi aborto precoce per gravissimi difetti dell’embrione

Crossing over e ricombinazione corretti durante la meiosi

Cromosomi

inseriti nei gameti

Cromosomi

omologhiduplicazionecrossing over

Aberrazioni cromosomiche: non disgiunzioneNon-disgiunzionein meiosi I

Non-disgiunzionein meiosi II

meiosi II normale

meiosi I normale

Numero di cromosomi

gameti gameti

Numero di cromosomi

Cellula uovo

spermatozoo

normale (n)

Zigote 2n+1

Il caso più noto e frequente di effetto della non disgiunzione è la sindrome di Down, dovuta alla trisomia 21 (il cromosoma 21 presente nelle cellule con 3 omologhi in ogni cellula dell’individuo Down ci sono 47 cromosomi)

Tipi di aberrazioni cromosomiche

Delezione perdita di un tratto di cromosoma e dei geni che portava (dopo la fecondazione, l’individuo è aploide per quella serie di geni)Duplicazioneuna serie di geni ripetuti 2 volte(dopo la fecondazione, l’individuo ha 3 copie diquei geni)

Inversione, inserzione e traslocazionel’individuopuò essere normale ma sterile (durante le meiosidelle sue cellule, i cromosomi omologhi nonpossono appaiarsi correttamente)

delezione inversioneduplicazione

inserzione

traslocazione