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Mutazioni genetiche e virus, Dispense di Biologia

LE MUTAZIONI PUNTIFORMI, LE MUTAZIONI GENOMICHE E CROMOSOMICHE, I VIRUS E LA RIPSODUZIONE VIRALE E DEI BATTERIOFAGI

Tipologia: Dispense

2022/2023

Caricato il 11/06/2025

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LE MUTAZIONI
Una mutazione è un cambiamento nella sequenza del DNA di una cellula; queste non sono sempre qualcosa
di dannoso poiché sono la principale fonte della variabilità che rende possibile l’evoluzione e
contraddistingue la vita. Vi sono vari tipi di mutazioni:
puntiformi
cromosomiche
genomiche
LE MUTAZIONI PUNTIFORMI
- SOSTITUZIONE: si parla di mutazione per sostituzione quando un nucleotide viene sostituito per un altro;
una mutazione per sostituzione può essere silente se il gene mutato codifica comunque per la proteina
espressa dalla versione wild-type (questo è possibile perché ogni amminoacido può essere codificato da più
codoni). Una mutazione per sostituzione può essere anche una mutazione di senso, poiché questa porta a
modificare un’intera tripletta di nucleotidi, portandola a codificare per un altro amminoacido,
compromettendo la funzione della proteina (una conseguenza può essere l’anemia falciforme causata da
una mutazione in uno dei due geni che codificano per l’emoglobina).
Possiamo anche avere il caso di una mutazione non senso quando una tripletta di nucleotidi che codifica
per un amminoacido si trasforma in una che codifica per un codone di stop, rendendo la proteina più corta.
- INSERZIONE E DELEZIONE: una mutazione per inserzione è causata dall’aggiunta di uno o più nucleotidi a
un gene quella per delezione al contrario, deriva dalla rimozione di nucleotidi.
Nella mutazione per spostamento del sistema di lettura (frame-shift), il numero di nucleotidi aggiunti o
rimossi non è un multiplo di tre e causa un’alterazione nel sistema di lettura dei codoni.
- ESPANSIONE DI TRIPLETTE: in questo tipo di mutazione il numero di copie di una sequenza di nucleotidi
aumenta nel corso di alcune generazioni e ad ognuna di queste i sintomi si manifestano in modo precoce o
diventano più gravi.
LE MUTAZIONI GENOMICHE E CROMOSOMICHE
Alcune mutazioni possono interessare aree di DNA parecchio estese (mutazioni cromosomiche) o
addirittura interessare interi cromosomi che possono essere duplicati o eliminati (mutazioni
cromosomiche).
- POLIPLOIDIA: un errore durante la meiosi può causare la formazione di cellule poliploidi, caratterizzate da
una o più serie di cromosomi in più. Ad esempio se un normale spermatozoo dotato di una singola serie di
23 cromosomi feconda una cellula uovo anomala con due serie complete (46), lo zigote avrà tre copie di
ciascun cromosoma (69), un tipo di poliploidia detto triploidia. Negli esseri umani questo causa
l’interruzione dello sviluppo allo stato embrionale, mentre il 30% delle piante con fiore tollera bene la
poliploidia.
- NON-DISGIUNZIONE: può accadere che alcuni gameti abbiano un cromosoma in più o uno in meno, ciò è
causato da un errore detto di non-disgiunzione, il quale si verifica quando una coppia di cromosomi non si
separa durante la prima fase della meiosi o quando due cromatidi fratelli non si separano durante la fase
due; il risultato è una cellula uovo con due copi di un cromosoma o senza quel cromosoma.
Tra quanti hanno un numero anomalo di cromosomi è più frequente chi ne possiede di più, condizione
detta trisomia. Una persona con una trisomia 21 (la più comune), possiede tre copie di cromosomi 21 ed è
affetta da sindrome di Down.
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LE MUTAZIONI

Una mutazione è un cambiamento nella sequenza del DNA di una cellula; queste non sono sempre qualcosa di dannoso poiché sono la principale fonte della variabilità che rende possibile l’evoluzione e contraddistingue la vita. Vi sono vari tipi di mutazioni:  puntiformi  cromosomiche  genomiche LE MUTAZIONI PUNTIFORMI

  • SOSTITUZIONE : si parla di mutazione per sostituzione quando un nucleotide viene sostituito per un altro; una mutazione per sostituzione può essere silente se il gene mutato codifica comunque per la proteina espressa dalla versione wild-type (questo è possibile perché ogni amminoacido può essere codificato da più codoni). Una mutazione per sostituzione può essere anche una mutazione di senso , poiché questa porta a modificare un’intera tripletta di nucleotidi, portandola a codificare per un altro amminoacido, compromettendo la funzione della proteina (una conseguenza può essere l’anemia falciforme causata da una mutazione in uno dei due geni che codificano per l’emoglobina). Possiamo anche avere il caso di una mutazione non senso quando una tripletta di nucleotidi che codifica per un amminoacido si trasforma in una che codifica per un codone di stop, rendendo la proteina più corta.
  • INSERZIONE E DELEZIONE : una mutazione per inserzione è causata dall’aggiunta di uno o più nucleotidi a un gene quella per delezione al contrario, deriva dalla rimozione di nucleotidi. Nella mutazione per spostamento del sistema di lettura (frame-shift), il numero di nucleotidi aggiunti o rimossi non è un multiplo di tre e causa un’alterazione nel sistema di lettura dei codoni.
  • ESPANSIONE DI TRIPLETTE : in questo tipo di mutazione il numero di copie di una sequenza di nucleotidi aumenta nel corso di alcune generazioni e ad ognuna di queste i sintomi si manifestano in modo precoce o diventano più gravi. LE MUTAZIONI GENOMICHE E CROMOSOMICHE Alcune mutazioni possono interessare aree di DNA parecchio estese ( mutazioni cromosomiche ) o addirittura interessare interi cromosomi che possono essere duplicati o eliminati ( mutazioni cromosomiche ).
  • POLIPLOIDIA : un errore durante la meiosi può causare la formazione di cellule poliploidi , caratterizzate da una o più serie di cromosomi in più. Ad esempio se un normale spermatozoo dotato di una singola serie di 23 cromosomi feconda una cellula uovo anomala con due serie complete (46), lo zigote avrà tre copie di ciascun cromosoma (69), un tipo di poliploidia detto triploidia. Negli esseri umani questo causa l’interruzione dello sviluppo allo stato embrionale, mentre il 30% delle piante con fiore tollera bene la poliploidia.
  • NON-DISGIUNZIONE : può accadere che alcuni gameti abbiano un cromosoma in più o uno in meno, ciò è causato da un errore detto di non-disgiunzione, il quale si verifica quando una coppia di cromosomi non si separa durante la prima fase della meiosi o quando due cromatidi fratelli non si separano durante la fase due; il risultato è una cellula uovo con due copi di un cromosoma o senza quel cromosoma. Tra quanti hanno un numero anomalo di cromosomi è più frequente chi ne possiede di più, condizione detta trisomia. Una persona con una trisomia 21 (la più comune), possiede tre copie di cromosomi 21 ed è affetta da sindrome di Down.

DELEZIONE, DUPLICAZIONE, INVERSIONE E TRASLOCAZIONE

  • La delezione (rimozione di un segmento del cromosoma) porta alla perdita di uno o più geni. La sindrome del grido di gatto è associata alla delezione di alcuni geni presenti sul cromosoma 5.
  • La duplicazione produce copie multiple di un segmento del cromosoma. La sindrome dell’X fragile è associata a copie ripetute di una sequenza di tre basi CGG sul cromosoma X. Nonostante ciò la duplicazione di interi geni può svolgere un ruolo importante nell’evoluzione. Spesso la duplicazione può portare alla nuova funzione di un gene.
  • L’ inversione porta un segmento del cromosoma a ruotare su sé stesso e a reinserirsi nello stesso punto, questa è meno dannosa rispetto alla delezione, poiché i geni pur avendo una posizione differente sono comunque tutti presenti.
  • Nella traslocazione due cromosomi non omologhi si scambiano segmenti di DNA; questa è spesso la causa dell’interruzione dei geni e ciò può causare vari tumori. La traslocazione origina la formazione di una nuova combinazione genetica sul cromosoma.

I VIRUS

Un virus è un’informazione genetica avvolta da un rivestimento proteico, secondo alcuni esperti infatti non può essere considerato un essere vivente poiché non riesce ad accrescersi e moltiplicarsi in autonomia, per farlo ha bisogno dell’apparato strutturale di una cellula ospite. I virus sono considerati parassiti intracellulari obbligati. Gli scienziati classificano i virus in base al tipo di acido nucleico, alla struttura, al modo in cui si riproducono e alle patologie che causano. Un virus è molto più piccolo rispetto ad una cellula

umana media, grande circa 10 μm di diametro, un batterio è 10 volte più piccolo e un virus è oltre 12 volte

più piccolo di un batterio. I virus hanno strutture molto semplici, poiché mancano delle strutture fondamentali delle cellule. Tutti i virus sono composti da:  informazione genetica : materiale genetico che trasporta le istruzioni per l’espressione proteica. Il loro acido nucleico può essere costituito da un filamento doppio o singolo, circolare o lineare. In base alla presenza di DNA o RNA si possono classificare i virus.  rivestimento proteico : il capside è un rivestimento proteico che racchiude il materiale genetico, la forma di quest’ultimo determina la fisionomia del virus; questi possono essere sferici, ovali, filamentosi o a forma di bastoncello. In microbiologia la singola particella virale dotata di acido nucleico e rivestimento è chiamata virione. Alcuni virus presentano anche altri elementi come l’ involucro virale (pericapside) una membrana lipidica esterna che deriva da quella della cellula ospite; le proteine presenti all’interno del pericapside aiutano il virus a invadere una nuova cellula ospite

  • La gamma di ospiti di un virus è la varietà di cellule e organismi che può infettare; un virus può entrare all’interno di una cellula solo se sulla superficie di quest’ultima sono presenti specifici recettori. (i batteriofagi non si attaccano alle cellule umane poiché queste non possiedono i giusti siti di ancoraggio)
  • Il termine zoonosi si riferisce alle malattie infettive trasmissibili dagli animali agli esseri umani. Il termine spillover si riferisce invece al “salto di specie”, cioè al processo per cui un agente infettivo di una specie entra in contatto con un’altra, non causando necessariamente nuove malattie. Le zoonosi e gli spillover sono favoriti dall’alterazione degli ecosistemi da parte dell’uomo.
  • La riserva di un virus è il sito in cui si trova in natura e nel caso dei virus che infettano la nostra specie, la riserva è spesso rappresentata da un’animale ospite che però non manifesta per forza i sintomi dell’infezione.

 una doppia membrana fosfolipidica composta da diverse proteine; la membrana esterna forma assieme alle proteine il pericapside.  l’RNA a singolo filamento con la proteina N che insieme formano il nucleocapside.  un efficiente apparato enzimatico di correzione, che riduce le mutazioni. Le proteine S (spike), sono responsabili della struttura a corona, si legano ai recettori della cellula ospite. IL CICLO INFETTIVO Una volta entrato nell’organismo attraverso naso o bocca, il virus raggiunge le vie respiratorie inferiori. Quando incontra una cellula con recettore ACE2, vi lega la parte esterna delle proteine S. Successivamente viene liberato il “macchinario di fusione” contenuto nel gambo delle proteine, che determina la fusione tra la membrana del virus con quella della cellula ospite per poi favorire l’ingresso dell’RNA, che una volta entrato il genoma del virus sintetizza nuove proteine che spesso avvolgono l’RNA in vescicole protettive. Al loro interno il genoma virale si duplica e le nuove molecole di RNA sintetizzano nuove proteine del capside e pericapside.