La Genetica: principi e leggi di Mendel per la scuola superiore

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Le leggi di Mendel: Premessa Storica

• 1871 - La scoperta della "nucleina" (DNA)
• 1882 - Scoperta dei cromosomi
• 1910 - Scoperta che i cromosomi racchiudono i geni
• 1944 - Scoperta che i geni sono composti da DNA
• 1953 - Scoperta della struttura spaziale del DNA (doppia elica)
• 1990 - The Human Genome Project begins
• 2003 - The Human Genome Project is completed

Perché i membri della stessa famiglia si assomigliano? Perché alcune caratteristiche passano dai genitori ai figli?

La Somiglianza Familiare e la Teoria della Mescolanza

OGGI Somiglianza G-f è legata ai geni e alla trasmissione dei caratteri ereditari contenuti nel DNA. Ma fino all' 800 ... Diffusa teoria della mescolanza: da g-f i caratteri venivano "diluiti" di generazione in generazione, senza possibilità di tornare al carattere originario.

Mendel e la Nascita della Genetica Moderna

Metà 800: Mendel pubblica risultati esperimenti degli incroci su piante. Pone le basi della genetica moderna: scienza che studia i meccanismi responsabili della trasmissione dei caratteri.

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Il Monaco Gregor Mendel

Il monaco Gregor Mendel (1822-1884) fu il primo a studiare in modo rigoroso il fenomeno della trasmissione dei caratteri ereditari. Per questo, pur non avendo nessuna conoscenza sul DNA e RNA, viene considerato il fondatore della genetica, ossia la scienza che studia l'ereditarietà.

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Gli Esperimenti di Mendel con le Piante di Pisello

Mendel per otto anni lavorò compiendo incroci artificiali su 20.000 piante di pisello coltivate nell'orto del suo convento.

Ragioni del Successo di Mendel

• SCELTA DELLA PIANTA
• LAVORA CON GRANDI NUMERI
• UTILIZZA UN APPROCCIO INNOVATIVO

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Vantaggi della Scelta della Pianta di Pisello

• Di tipo economico
• Tempi di riproduzione rapidi
• Da ogni generazione tanti individui
• Facilità nell'effettuare incroci
• Serie di caratteri presenti in DUE SOLE varianti ... (vedi tabella)

Pisum sativum

Stigma - receives pollen 361 x 361 Anther - creates pollen, male reproductive cells Seeds Ovary - female reproductive cells Sepals

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I 7 Caratteri Studiati da Mendel

Seed Flower Color Pod Form Color Place Size Grey& Round Yellow White Full Yellow Axial pods, Flowers along Long (6-7ft) White & Wrinkled Green Violet Constricted Green 1 2 3 4 5 Stem Form Cotyledons Terminal pods, Flowers top Short (%-1ft) 6 7

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Fecondazione Artificiale e Impollinazione

Mendel lavorò su piante di pisello che fecondava artificialmente: con un pennellino trasportava il polline del fiore di una pianta su quello di un'altra, faceva quello che in natura fanno gli insetti. pistillo ovario stami ovuli polline autoimpollinazione polline ovuli impollinazione incrociata

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Studio di Coppie di Caratteri Alternativi

Studiò dapprima il comportamento di una sola coppia di caratteri alternativi, per esempio il colore giallo o verde dei semi, il colore bianco o viola dei fiori, ecc. 0

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Selezione di Linee Pure

Con la fecondazione artificiale Mendel selezionò piante di razza pura (LINEE PURE) per alcuni CARATTERI. A forza di incrociare artificialmente ottenne piante, ad esempio, dal fiore viola che davano sempre, autoimpollinandosi, piante con fiore viola. 1 € 9 Pisum sativum L. e P. s. var. arvense (L.) Poir.

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Piante di Linea Pura per il Fiore Bianco

Oppure piante dal fiore bianco che autoimpollinandosi davano sempre piante con fiore bianco. 1 € 9 Pisum sativum L. e P. s. var. arvense (L.) Poir.

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Piante di Linea Pura per il Seme

Oppure piante dal seme liscio che, autoimpollinandosi, davano luogo a discendenti sempre con il seme liscio o piante dal seme rugoso che originavano sempre piante con il seme rugoso.

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Incrocio di Piante Pure

Mendel, una volta che si fu assicurato di aver piante pure per un determinato carattere iniziò la fecondazione incrociata: ad esempio, prelevò del polline da una varietà dal fiore bianco e lo andò a depositare sul pistillo di una varietà dal fiore viola. 1 Taglia le antere 2. Preleva il polline 3. Impollina la pianta Viola Bianco9 Stigma Anther Stamen Filament Pollen transfer Anthers removed

La prima legge

Risultati dell'Incrocio tra Fiori Viola e Bianchi

Cosa pensi possa nascere da piantine a fiore viola fecondate dal polline di piantine a fiore bianco? Ebbene, con grande meraviglia, Mendel osservò che tutte le nuove piantine avevano fiori viola!

La prima legge

Generazione Filiale F1

Mendel osservò che sempre nella prima generazione (generazione filiale, F1) tutti i figli ottenuti (ibridi) possedevano il carattere di uno solo dei genitori. P F1 1

La prima legge

Caratteri Dominanti e Recessivi

Mendel concluse che alcuni caratteri si manifestavano e li chiamò caratteri dominanti, altri invece si nascondevano, i caratteri recessivi. Formulò quindi la prima legge: Legge della dominanza dei caratteri Incrociando due individui appartenenti a linee pure, che differiscono per un solo carattere, si ottengono ibridi in cui compare solo il carattere dominante.

La prima legge

Tabella Caratteri Dominanti e Recessivi

Caratteri dominanti e caratteri recessivi carattere colore del seme aspetto del seme colore del fiore posizione del fiore altezza del fusto colore del baccello forma del baccello dominante giallo liscio rosso gonfio verde assiale alto recessivo verde grinzoso bianco sgonfio giallo basso terminale

La seconda legge

Incrocio di Piantine Ibride F1

Mendel si spinse oltre e incrocio le piantine ibride, o meglio fece in modo che gli ibridi di prima generazione (F1) si autoimpollinassero. F1 Cosa pensi possa nascere da piantine ibride che si autoimpollinano? F2 ?

La seconda legge

Generazione Filiale F2

Mendel, incrociando individui appartenenti alla prima generazione filiale, verificò che la seconda generazione filiale, F2, era costituita per ¿ da fiori viola e per à da fiori bianchi. F1 F2

La seconda legge

Riapparizione del Carattere Recessivo

Gli esperimenti misero in evidenza che il carattere recessivo "fiore bianco" riappariva nella seconda generazione (F2) . F1 F2

La seconda legge

Legge della Segregazione dei Caratteri

Legge della segregazione dei caratteri Incrociando ibridi della prima generazione si ottiene una seconda generazione filiale nella quale il carattere dominante e quello recessivo si presentano sempre nel rapporto di 3:1 F1 F2

La seconda legge

Esempio con Semi Gialli e Verdi

La stessa cosa si verificava con gli altri caratteri alternativi. Ad esempio, incrociando piantine a seme giallo con quelle a seme verde, in prima generazione (F1) Mendel ottenne solo piantine con semi gialli (carattere dominante) e, in seconda generazione (F2) comparivano piantine a seme giallo e a seme verde nel rapporto 3:1 F1 F2

La spiegazione

Fattori Ereditari e Gameti

Per spiegare i risultati ottenuti, Mendel intuì che: ·i caratteri ereditari dovevano essere contenuti nelle cellule responsabili del processo riproduttivo. ·ogni carattere preso in esame era determinato in ogni pianta da una coppia di fattori, uno di provenienza "paterna", l'altro di provenienza "materna". Chiedere:Indichiamo con una lettera "V" il fattore ereditario, per il fattore colore viola (dominante) ... , mentre per il fattore responsabile del colore bianco (recessivo) ...

La spiegazione

Fattori nelle Piantine Parentali e F1

Nelle piantine parentali, quelle iniziali pure, i due fattori che determinano un determinato carattere sono uguali tra loro. Nella prima generazione filiale (F1) invece, un determinato carattere, era controllato da due fattori diversi di cui uno solo si manifestava "dominando" sull'altro.

La spiegazione

Esempio del Carattere Fiore Viola

Ad esempio, il carattere fiore viola nella piantina parentale pura, è controllato da due fattori identici entrambi portatori dell'informazione "fiore viola". P Fattori: V V P Fattori: v v Il carattere fiore bianco nella piantina parentale pura, è controllato da due fattori identici entrambi portatori dell'informazione "fiore bianco".

La spiegazione

Separazione dei Fattori nei Gameti

Nella formazione dei gameti (polline e ovuli) questi fattori si separano in modo tale che ogni gamete ne contenga uno solo. Ad esempio, una piantina dal fiore viola avrà polline e ovuli con un solo fattore, quello che dà l'informazione "fiore viola"; mentre una piantina dal fiore bianco avrà polline e ovuli con un solo fattore, quello che dà l'informazione "fiore bianco". Gameti: V Gameti: v Fattori: V V Fattori: v v

La spiegazione

Risultato dell'Impollinazione Incrociata

Procedendo all'impollinazione tra le due diverse varietà il risultato è che si hanno solo piantine viola. Ciò significa che il fattore "viola" prevale, in genetica si chiama dominante, su quello bianco. 1 Taglia le antere 2. Preleva il polline 3. Impollina la pianta Viola Bianco

La spiegazione

Piantine F1 e i Loro Fattori

Le piantine che nasceranno pertanto saranno tutte a fiore viola anche se i fattori in esse contenuti e che sono i responsabili di questo carattere saranno diversi. P Fattori: V V Fattori: v v F1 V v V v V v V v

La spiegazione

Gameti delle Piantine Ibride F1

I gameti (polline e ovuli) delle piantine della prima generazione (ibridi F1) conterranno ancora uno solo dei fattori ma, per una metà saranno gameti con il fattore "fiore viola" e per l'altra metà conterranno il fattore "fiore bianco". 50% gameti col fattore V 50% gameti col fattore v Fattori: V v

La spiegazione

Tavola degli Incroci F1

La tavola spiega ciò che succede incrociando o facendo autoimpollinare le piantine ibride F1. V v Gameti V V VV Vv -V V v Vv VV

Le conclusioni

Fattori di Mendel e Geni

Quelli che Mendel chiamava fattori ora si chiamano "geni". l Mendel formulò anche una terza legge ma che qui non sarà illustrata, ci basta solo osservare che il lavoro del monaco scienziato è alla base della moderna genetica e che le sue conclusioni hanno avuto sviluppi interessantissimi in campo medico e scientifico più in generale.

Legge dell'Uniformità degli Ibridi

incrocio tra linee pure ca ibridi 891612 11000016 Solo ,olles

Legge della Segregazione dei Caratteri

ibridì 20 incrocio tra ibridi 1903 VB1 2 3 5 6 7 8 9 10 14 15 11 12 13 CU Y 16 17 18 x 19 20 21 22

Individuo Omozigote con Alleli RR

individuo omozigote con alleli RR il carattere si manifesta R R alla meiosi meiosi R R R R gameti fiore rosso

Individuo Omozigote con Alleli rr

individuo omozigote con alleli rr £ r r il carattere si manifesta alla meiosi meiosi r r r r gameti fiore bianco

Individuo Eterozigote con Alleli Rr

individuo eterozigote con alleli Rr si manifesta sempre il carattere dominante R r alla meiosi meiosi R r R r gameti fiore rosso

Incrocio Polline e Pistillo

polline B b B BB Bb pistillo b Bb bb

Generazioni F1 e F2

P CC F1 Cc SESTO c F2 Gametl CC Cu F2 CC