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Integrità dell'informazione genetica e generazione di mutazioni…
Integrità dell'informazione genetica e generazione di mutazioni
Garantita da meccanismi
Duplicazione fedele del DNA
Riparazione dei danni al DNA
Mutazioni
Modificazioni sequenza
Portano alterazioni nell'informazione genetica a cui può corrispondere alterazione fenotipica
Fonte della variazione genetica sulla quale agisce selezione naturale
Fonti mutazioni
Errori della polimerasi
Danni endogeni al DNA (ossidazione, depurinazione..)
Danni esogeni: radiazioni, agenti chimici
Meccanismi di riparazione error prone
Esperimento Luria e Delbruck
Acquisizione della resistenza batterica all'infezione del fago T1
E.coli piastrato su terreno con T1, un batterio su un miliardo sopravvive
Come?
Ipotesi adattativa
Lamarckiana
Mutazione indotta da ambiente selettivo
Frequenza costante di trovare mutazione
Ripetendo l'esperimento, si trova numero costante di mutanti (= numero di mutazioni avvenute)
Ipotesi mutazionale
Darwiniana
Frequenza di mutazione casuale
Mutazione trasmessa a progenie, quando piastro su fago solo progenie sopravvive
Numero di mutanti dipende da numero di mutazioni e da numero di generazioni intercorse da comparsa mutazione
Ripetendo esperimento, fluttuazione elevata attorno a media
Test di fluttuazione
Batteri sensibili a T1
A
Incubazione in coltura unica
Semina di aliquote della coltura in piastre con T1
Numero di mutanti quasi costante
B
Suddivisione in più colture
Semina delle colture in piastre con T1
Numero di mutanti molto diverso; dipende da quando è comparsa mutazione nelle singole colture
Replica plating di Lederberg e Lederberg
Dimostra che mutazioni adattative insorgono indipendentemente da ambiente selettivo, senza fago T1
Procedura
Semina batteri sensibili su terreno permissivo
Replica su T1, crescono poche colonie resistenti
Guardando replica, si prendono colonie resistenti da piastra originale e si diluiscono
Si ripete procedimento diluendo e piastrando finché non ottengo 100% mutanti senza che siano mai entrati in contatto con fago
Metodo della provetta migliore
Selezionare indirettamente mutanti
Inoculo in colture separate
Piastro su terreno selettivo e non selettivo, provetta con miglior concentrazione è la "provetta migliore"
Provetta migliore viene diluita, ripeti procedimento fino a 100% mutanti
Tipi
Silenti
Letali
Condizionali
Vie biosintetiche
Resistenza
Identificazione mutanti
Semplice perché batteri sono aploidi, mutazione si esprime
Auxotrofi
Selezione con replica plating: su terreno completo e terreno senza un amminoacido, si vede cosa non cresce
Mutanti antibiotico resistenti
Selezione diretta con replica plating da piastra senza antibiotico a piastre con diversi antibiotici
Variabilità genetica
TGO
Acquisizione da altri organismi
Resistenze
Patogenicità
Altri caratteri fenotipici
Non per via ereditaria, è tra batteri contemporanei
3 modalità
2 tappe
Trasferimento DNA
Integrazione per ricombinazione
Trasferimento genico orizzontale
Significato medico
Trasferimento di geni per
Resistenza ad antibiotici
Patogenicità
Degradazione di inquinanti (biorisanamento)
Aspetti generali
Donatore = DNA trasferito
Recipiente = cellula ricevente
Unidirezionale: da donatore a recipiente
Non si può donare un intero genoma
Anche tra specie diverse
Ricombinazione
Riarrangiamenti tra molecole DNA
Generano
Perdita
Acquisizione
Sostituzione
Omologa
Generalizzata o generale
Tra sequenze con elevata omologia di sequenza (500-1000bp)
Crossing-over
Singolo
Doppio
E.coli
Dipendente da sistema Rec
Sequenze omologhe si appaiano con proteina RecA e SSB
Servono DNApol I, ligasi e girasi (interconnessione funzionale ricombinazione - replicazione)
Non omologa
2 tipi: sito specifica oppure trasposizione
Tra sequenze DNA brevi e specifiche
Mediata da proteine specifiche (integrasi, resolvasi, trasposasi)
es.Salmonella
Inversione dei geni per antigene flagellare
Può eludere difese immunitarie dell'ospite
2 flagelli antigenicamente opposti
Fase 1 e fase 2
Segmento H
Sequenze IR L e R
Gene hin codifica per ricombinasi
Orientamento segmento H stabilisce fase del batterio, fa trascrivere alcuni geni piuttosto che altri
Ricombinasi inverte segmento H
Altro es. fago lambda, si integra nel genoma su siti specifici