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4.fluct test

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fluct test

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4.fluct test

  1. 1. Genetica <ul><ul><li>Genetica Batterica e di Batteriofagi </li></ul></ul><ul><ul><li>3 principali domande: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>In che maniera la genetica batterica differisce dalla genetica degli eucarioti? </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Come sorgono le mutazioni nei batteri? </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cosa sono i processi di coniugazione, transformazione, e transduzione? </li></ul></ul></ul>
  2. 2. Batteri ed Eucarioti <ul><li>I batteri differiscono dagli eucarioti perché mancano di nucleo ed altri organelli . </li></ul><ul><li>Tutti gli organismi che non posseggono un nucelo vengono chiamati PROCARIOTI . </li></ul><ul><li>Molti genomi batterici sono circolari, mentre è lineare quello degli eucarioti. </li></ul><ul><li>I batteri hanno molti meno geni degli eucarioti, e variano da ~1,800 ( es. H. influenzae ) a ~ 4,200 per batteri quali E. coli e B. subtilis . </li></ul><ul><li>Un eucariote con un genoma piccolo (come i lieviti S. cerevisiae e S. pombe ) hanno da ~4,500 a ~6,000 geni ed eucarioti complessi </li></ul><ul><li>(vertebrati) hanno ~ 40,000 geni [il numero esatto è ancora poco chiaro). </li></ul>
  3. 3. Batteri ed Eucarioti <ul><li>I Batteri si dividno per fissione binaria e si scambiano il materiale genetico in maniera diversa dalla riproduzione sessuale degli eucarioti. </li></ul><ul><li>Quindi, il processo di mitosi e meiosi non avviene nei procarioti. </li></ul><ul><li>Invece, il cromosoma batterico viene “diviso” tra le cellule figlie aderendo alla membrana (non vi è lo spindle mitotico). </li></ul><ul><li>E’ presente la riproduzione sessuale con 3 processi che resultano nello scambio di materiale genetico fra batteri: </li></ul><ul><li>CONIUGAZIONE - transferimento di materiale genetico tramite il contatto fisico tra batteri; </li></ul><ul><li>TRANSFORMAZIONE - uptake di materiale genetico direttamente dall’ambiente ; </li></ul><ul><li>TRANSDUZIONE - transferimento di materiale genetico tramite fagi (virus bacterici ). </li></ul>
  4. 4. Come compaiono le Mutazioni ? Si ritrovano in quasi tutti gli habitat. Una delle chiavi del loro successo è che si duplicano rapidamente e simultaneamente: COLONIZZAZIONE
  5. 5. Vantaggi della Genetica dei Batteri <ul><li>I batteri furono adoperati come organismi modello per la genetica in quanto posseggono caratteristiche utili. </li></ul><ul><li>I batteri sono piccoli e crescono rapidamente , permettendo di crescere in coltura un gran numbero di batteri; </li></ul><ul><li>I batteri crescono come cloni, si può ottenere un grosso numero di individui identici. </li></ul>
  6. 6. <ul><li>Sono stati ottenuti molti tipi di mutanti batterici: </li></ul><ul><li>Mutanti resistenti ad antibiotici ( Amp r ) o ad infezioni a fagi specifici ( T4 ) </li></ul><ul><li>Mutanti che non crescono a temperature restrittive (sensibili sia ad alte che a basse temperature). </li></ul><ul><li>Mutanti incapaci di utilizzare nutrienti specifici. Questi includono mutanti incapaci di utilizzare zuccheri quali il galattosio ( gal - ) o il lattosio ( lac - ). </li></ul><ul><li>Mutanti auxotrofici : mutanti incapaci di sintetizzare nutrienti specifici. (es. lys - cys - trp - etc). </li></ul>Vantaggi della Genetica dei Batteri
  7. 7. REPLICA PLATING
  8. 8. SELEZIONE DEI MUTANTI revertanti
  9. 9. Come compaiono le Mutazioni ? <ul><li>Inizialmente non era chiaro se le mutazioni comparissero spontaneamente o in risposta ad una selezione . </li></ul>
  10. 10. Come compaiono le Mutazioni ? <ul><li>L’ idea che i mutanti compaiono in risposta alla selezione é essenzialmente l’uso dell’idea che i caratteri acquisiti possono essere ereditati: un modello originariamente proposto da Jean Baptiste Lamarck </li></ul><ul><li>la teoria dell’evoluzione postula che la variazione é già presente , e solo quei varianti che si riproducono in maniera efficiente trasmettono i loro geni nella generazione successiva. </li></ul><ul><li>Quindi, varianti che sono favoriti in alcuni ambienti non hanno alcun vantaggio a priori a comparire, ma solo successivamente una variazione genetica può risultare vantaggiosa. </li></ul><ul><li>S. Luria e M. Delbrück dimostrarono tramite il TEST di FLUTTUAZIONE che mutanti di E. coli resistenti al batteriofago T1 ( T1-r mutants ) comparivano indipendentemente dalla selezione. </li></ul><ul><li>Delbrück era un fisico che passò alla biologia. </li></ul>
  11. 11. Test di fluttuazione
  12. 12. TEST di FLUTTUAZIONE Cosa ci si aspetta ? <ul><li>1° modello </li></ul><ul><li>mutanti compaiono in maniera casuale in assenza di selezione per quella mutazione </li></ul><ul><li>Selezione - naturale o artificiale - può favorire alcune varianti , ma queste varianti compaiono in maniera casuale </li></ul><ul><li>Se questo modello è correto, ci aspettiamo una alta varianza nel numero di mutanti nelle culture piccole e una bassa varianza nella cultura grande . </li></ul><ul><li>Piccolo e grande si riferiscono al numero di cellule di cultura iniziali. </li></ul>
  13. 13. TEST di FLUTTUAZIONE Cosa ci si aspetta ? <ul><li>L’ alta varianza di una cultura piccola riflette il fatto che i mutanti T1-r possono comparire in qualsiasi momento - </li></ul><ul><li>A contrario, mutanti T1-r vengono a trovarsi nella coltura grande, ma raramente la mutazione compare all’inizio della crescita . </li></ul>
  14. 14. TEST di FLUTTUAZIONE Cosa ci si aspetta ? <ul><li>2° modello </li></ul><ul><li>I mutanti compaiono in risposta alla selezione </li></ul><ul><li>Ci si aspetta un numero simile di mutanti per le colture piccole e grandi </li></ul><ul><li>Questo riflette il fatto che i mutanti T1-r comparirebbero solo dopo la selezione . </li></ul>
  15. 15. TEST di FLUTTUAZIONE Cosa ci si aspetta ? <ul><li>Ci sono così 2 modelli: </li></ul><ul><li>Modello 1 </li></ul><ul><li>Mutanti compaiono casualmente in assenza della selezione della mutazione </li></ul><ul><li>Modello 2 </li></ul><ul><li>Mutanti compaiono in risposta alla selezione </li></ul><ul><li>Cosa avviene quindi in natura ??? </li></ul>
  16. 16. Test di fluttuazione
  17. 17. Test di fluttuazione
  18. 18. Le mutazione è un evento indipendente dalla Selezione <ul><li>Luria e Delbrück trovarono che la fluttuazione del numero dei mutanti delle colture piccole era maggiore che nelle colture grandi. </li></ul><ul><li>Ciò è consistente con il 1° modello , i cui mutanti compaiono in assenza di selezione. </li></ul><ul><li>La selezione è molto importante, ma solo DOPO che la mutazione è comparsa. </li></ul>Small Large
  19. 19. Origini dei Mutanti <ul><li>Luria e Delbrück trovarono che E. coli accumula mutazioni in maniera casuale </li></ul><ul><li>Dopo che le mutazioni compaiono, la loro frequenza può cambiare a causa della selezione. </li></ul><ul><li>Questi risultati sono consistenti con la visione odierna dell’ evoluzione </li></ul><ul><li>La variazione viene generata attraverso un processo casuale e i varianti che conferiscono vantaggi in particolai condizioni aumenteranno la loro frequenza nella polazione. </li></ul><ul><li>E’ possibile calcolare la velocità di mutazione adoperando i risultati del test di fluttuazione. </li></ul><ul><li>E’ importante notare che la resistenza ad un fago (o ad un antibiotico) è un carattere letale. </li></ul>

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