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…)
luce UV
nodo
dimero
timina
• Mutageni chimici molte sostanze naturali (catrame, sali
inorganici, sostanze vegetali) e di sintesi (coloranti,
plastiche, ecc.)
• Mutageni biologici virus, trasposoni (tratto migranti di
Mutazioni puntiformi
Interessano una sola o poche basi
azotate
-sostituzionegli enzimi appaiano
in modo errato le basi durante la
duplicazionela tripletta cambia,
può cambiare l’amminoacido
codificato
- inserzione o perditale 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)
Perdita di una singola base:
le triplette sono sfalsate
il loro significato cambia
Una nuova tripletta significa stop
 proteina più corta
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 glutammico
sostituito dalla valina
Effetti fenotipici della falcemia
Individuo omozigote per
allele recessivo della falcemia
Emoglobina anomala
Emoglobina anomala cristallizza
Globuli rossi a falce
Globuli aderiscono
tra loro
e chiudono i piccoli vasi
Emolisi
Debolezza
anemia
compromesse
funzioni
mentali
Collasso
Paralisi
dolori
febbre
Polmonite e
altre infezioni
Accumulo cellule
malate in milza
Danni
cerebrali
Danni
altri
organi
Danni
milza
Reumatismo Blocco
renale
Aberrazioni cromosomiche
Cromosomi
omologhi
duplicazione
crossing over
Cromosomi
inseriti nei
gameti
Crossing over e ricombinazione
corretti durante la meiosi
• Modificazioni imponenti (visibili al
microscopio con indagine
citologica) dei cromosomi
• Errori durante la meiosi (frequenza
elevatissima,fino al 80%) in
particolare per 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
Aberrazioni cromosomiche: non disgiunzione
Non-disgiunzione
in meiosi I
meiosi I normale
Non-disgiunzione
in meiosi II
meiosi II normale
gameti
gameti
Numero di cromosomi
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
Delezione perdita di un tratto di cromosoma
e dei geni che portava (dopo la fecondazione,
l’individuo è aploide per quella serie di geni)
Duplicazioneuna serie di geni ripetuti 2 volte
(dopo la fecondazione, l’individuo ha 3 copie di
quei geni)
Inversione, inserzione e traslocazionel’individuo
può essere normale ma sterile (durante le meiosi
delle sue cellule, i cromosomi omologhi non
possono appaiarsi correttamente)
duplicazione inversione
inserzione
traslocazione