1 CAPITOLO 1 INTRODUZIONE: STORIA DELLA GENETICA LIGUORI EDITORE.

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CAPITOLO 1INTRODUZIONE:

STORIA DELLA GENETICA

LIGUORI EDITORE

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Figura 1.4Gregor Mendel (1822-1884) con un fiore di fucsia in mano.

1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

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Figura 1.5Charles Darwin (1809-1882).

1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

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Figura 1.6Gregor Mendel e il suo stemma abbaziale composto di una immagine diversa per ogni quadrante: un mughetto a simbolo della costanza, un aratro e una croce a simboleggiare le sue origini contadine e il credo agostiniano della carità.

1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

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Figura 1.10Quadrato di Punnettrelativo all’autofecondazione e al reincrocio di un diibrido (LlGg).

1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

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Figura 1.11Lettera in cui W. Batesonconia il termine “Genetics”, John Innes Foundation, Historical Collections.

1.3 TERMINOLOGIA GENETICA

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Figura 1.12Materiale genetico in cellule somatiche di Medicago sativa durante la mitosi e in una cellula gametica di Arabidopsis risultante dalla meiosi.


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Figura 1.13Terminologia binomiale usata da Mendel nella pubblicazione del 1866, Mendel’s Museum of Genetics, Brno.


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Figura 1.14Thomas Hunt Morgan(1866-1945).


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Figura 1.15Colore dell’occhio in Drosophila melanogaster: occhi rossi (tipo normale, wildtype) e bianchi (mutante,white).


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Figura 1.16Walter Sutton (1877-1916) e Theodor Boveri (1862-1915).


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Figura 1.17W. Waldeyer, nel 1888 coniò il termine “cromosoma”: deriva dal greco e significa corpo colorato.

1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITÀ

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Figura 1.18Schema della fecondazionein Parascaris equorum (sin. Ascarismegalocephala), verme intestinale dei cavalli, da T. Boveri.


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Figura 1.19Archibald Garrod(1857-1936).


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Figura 1.20Eredità dell’alcaptonuria nell’uomo.


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Figura 1.21Cariotipo umano: 22 coppie di autonomi e due cromosomi sessuali, X e Y (www.genome.org).


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Figura 1.22Cromosomi politenici di Drosophila, più conosciuti come cromosomi giganti delle cellule delle ghiandole salivari.


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Figura 1.23Rappresentazione schematicadei diversi livelli di organizzazionee impacchettamento della cromatina.


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Figura 1.24Modello tridimensionaledella cromatina.


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Figura 1.25Rappresentazione schematicadi una cellula vegetale (da: M.J. Chrispeels 2003,modificata).

1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITÀQUADRO 1.2 – ORGANISMI SPERIMENTALI (PROCARIOTI ED EUCARIOTI) PER LA RICERCA GENETICA

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Figura 1.26Gruppo linkage delcromosoma X di Drosophila (da: P.J. Russell 1998, modificata).

1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

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Figura 1.27Evento di ricombinazionetra cromosomi omologhi:

formazionedi chiasmi e scambio (crossing-

over) di parti corrispondenti tra

cromatidi.


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Figura 1.28Cariossidi di mais violacee (wild-type), non colorate (colorless) e colorate a settori (spotted), risultantidalla trasposizione di elementi genetici mobili.


24Tabella 1.1aTappe fondamentali della genetica mendeliana.


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Tabella 1.1bTappe fondamentali della genetica mendeliana.


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Figura 1.29Herman J. Müller(1890-1967).


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Figura 1.30Effetti di meiosi e fecondazione: cellule somatiche con 2n=4, di alcuni possibili gameti (n=2) parentali e ricombinanti, e di una serie di possibili zigoti derivanti dalla loro unione.

NOTA CHIAVE – CONCETTI DI EREDITÀ E VARIABILITÀ


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Figura 1.31P.T. Aaron Levene (Rockefeller Archives).

1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

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Figura 1.32Trasformazione batterica.


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Figura 1.33James Watson e Francis Crick (A), Maurice Wilkins (B) e Rosalind Franklin (C).


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Figura 1.34Struttura a doppia elica della molecola del DNA come dedotta da J. Watson e F. Crick nel 1953 (da: J.Watson 1968, The double helix).


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Figura 1.35Articolo di J. Watson e F. Crick, Molecular structure of nucleic acids, Nature April 25, 1953, reimpaginatoin una sola facciata.


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Figura 1.36Butterfly

landscape, Salvador Dalì,

1957-58.


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Figura 1.37Fotografia 51 di Rosalind Franklin così come venne pubblicatasulla rivista Nature il 25 aprile 1953.


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Figura 1.38Note di laboratorio di R. Franklin riguardanti la struttura ipotetica del DNA (da: J. Clayton e C. Dennis 2003, Churchill College Archives, Cambridge).


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Figura 1.39Ipotesi di J. Watson riguardante il processo a due fasidi sintesi delle proteine a partire dal DNA via un RNA intermediario (da: J.Watson 1968, The double helix).


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Figura 1.40Dogma centrale della genetica: flusso di informazione a senso unico dal DNA contenuto nel nucleo alle proteine

sintetizzate nel citoplasma

attraversol’RNA come

intermediario.


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Figura 1.41Codice genetico: ogniamminoacido è specificato da una o più triplette di nucleotidi.


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Figura 1.42Organizzazione discontinuadi un gene eucariotico: fotografiaal microscopio elettronico dell’appaiamento DNA-mRNA di ovoalbumina di pollo con relativo diagrammainterpretativo.


40Tabella 1.2aTappe fondamentali della genetica molecolare.


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Tabella 1.2bTappe fondamentali della genetica molecolare.


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Figura 1.43Wilhelm L. Johannsen(1857-1927).

1.7 EREDITÀ POLIGENICA

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Figura 1.44Mendelismo applicato ai caratteri quantitativi: quadrato di Punnet e istogrammi di distribuzione relativi alla F2 del triibrido A1A0B1B0C1C0 (adattata da L.H. Hartwell et al., 2004).


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Figura 1.45Distinzione tra carattere qualitativo e carattere quantitativo:istogrammi e distribuzione di frequenza relativi al colore del fiore in Mirabilis jalapa e alla lunghezza della spiga in Zea mays, rispettivamente.


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Figura 1.46Proporzioni genotipiche attese ad un singolo locus secondo la legge di Hardy-Weinberg in funzione dei valori delle frequenze geniche (A)e relazione esistente tra frequenze geniche e genotipiche in una popolazione in equilibrio Hardy-Weinberg (B).

1.8 GENETICA DI POPOLAZIONE

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Figura 1.48Piantagione di frumento(Taccuino Sanitatis Casanatense).

1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

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Figura 1.49Vigore ibrido o eterosi in mais (A) e in melanzana (B).


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Figura 1.50Fiori di tabacco (A) e particolare di antere normalmente sviluppate e di antere abortite (B) a causa di maschio-sterilità citoplasmatica (foto: L. Russi). Fiore di radicchio (C), specie caratterizzata da meccanismi di incompatibilità, e particolare di reazioni compatibili e incompatibili con auto- e allo-polline (D) (foto: S. Varotto).


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Figura 1.51Esperimenti di G.H. Shulla Cold Spring Harbor inerenti alla produzione di ibridi di mais.


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Figura 1.52Infiorescenza femminile (spiga) e maschile (pennacchio)di mais.


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QUADRO 1.3 – LINEE PURE, LINEE INBRED E IBRIDI – INBREEDING E ETEROSI

Figura 1.53Esempi di linee inbrede varietà ibride di mais e linee pure di orzo.


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Figura 1.54Modello teorico di Sewall Wright circa il destino di alleli neutraliin un campione di popolazioni.


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Figura 1.55Mutagenesi: conseguenzea livello della struttura dei cromosomi.


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Figura 1.56Mutazioni geniche per sostituzione.


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Tabella 1.3Risultati della Rivoluzione Verde in frumento e riso in termini di produzione unitaria di granella (t/ha).


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Figura 1.57Produzioni di granella (t/ha) in relazione alle concimazioni azotate (kg/ha) osservate nella varietà ibrida di riso IR-8 ottenuta incrociandola linea pura Peta con la landrace Deegee-woo-gen.


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Figura 1.58Sequenza dello sviluppoe dell’uso di varietà prima, durante e dopo la Rivoluzione Verde (da: M.J. Chrispeels e D.E. Sadava 2003,modificato).


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Tabella 1.4Tipi di varietà selezionate dai miglioratori in funzione del sistema riproduttivo.


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1.10 BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

Figura 1.59Esempi di colture in vitro di protoplasti per l’ottenimento di ibridisomatici (fusione di protoplasti) (A), di calli embriogenetici (B) per l’ottenimento di semi sintetici (embrioni somatici) (C) e di polline (D)e di antere (E) per l’ottenimento di plantule aploidi (androgenesi) (F).

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Figura 1.60Embriogenesi in vitro: callo con embrioni avventizi (A)e plantula rigenerata (B) di erba medica.


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Figura 1.61Rappresentazione schematica di costruzionedi una molecola di DNA ricombinante e di clonaggio di un gene in E. coli (da: D. H. Hartl e E.W. Jones 1998, modificato).


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