Principi di D. Peter Snustad Michael J. Simmons - EdiSES
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<strong>Principi</strong> <strong>di</strong><br />
GENETICA<br />
D. <strong>Peter</strong> <strong>Snustad</strong><br />
Università del Minnesota<br />
<strong>Michael</strong> J. <strong>Simmons</strong><br />
Università del Minnesota<br />
Quarta<br />
e<strong>di</strong>zione
In copertina<br />
In copertina è mostrata una riproduzione artistica <strong>di</strong> un gel <strong>di</strong> sequenza del<br />
DNA. Lo sviluppo delle tecniche <strong>di</strong> sequenziamento del DNA alla fine degli anni<br />
’70 ha dato inizio a una nuova era della genetica – l’era della genomica. Nel 1977 è<br />
stata pubblicata la sequenza del genoma <strong>di</strong> un piccolo virus, il batteriofago X174.<br />
Nel 1995 sono state pubblicate le sequenze complete <strong>di</strong> genomi batterici, a cui sono<br />
seguite negli anni successivi quelle <strong>di</strong> importanti organismi modello eucariotici. Nel<br />
2001 sono state pubblicate due bozze della sequenza del genoma umano. La tecnologia<br />
attuale è tale che oggi è possibile sequenziare con facilità interi genomi.<br />
Titolo originale:<br />
<strong>Snustad</strong>, <strong>Simmons</strong><br />
GENETICS - Fifth e<strong>di</strong>tion<br />
Copyright © 2009, 2006, 2003, 2000, 1997, John Wiley & Sons, Inc.<br />
PRINCIPI DI GENETICA - Quarta e<strong>di</strong>zione<br />
Copyright © 2000, 2004, 2007, 2010, E<strong>di</strong>SES S.r.l. – Napoli<br />
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0<br />
2015 2014 2013 2012 2011 2010<br />
Le cifre sulla destra in<strong>di</strong>cano il numero e l’anno dell’ultima ristampa effettuata<br />
Fotocomposizione: E<strong>di</strong>SES S.r.l. – Napoli<br />
Fotoincisionee stampa:<br />
Tipolitografia Petruzzi Corrado & Co. s.n.c.<br />
Zona Ind. Regnano – Città <strong>di</strong> Castello (PG)<br />
per conto della<br />
E<strong>di</strong>SES – Napoli<br />
http://www.e<strong>di</strong>ses.it e-mail: info@e<strong>di</strong>ses.it<br />
ISBN 978 88 7959 636 7<br />
A norma <strong>di</strong> legge, le pagine <strong>di</strong> questo volume<br />
non possono essere fotocopiate o ciclostilate o comunque<br />
riprodotte con alcun mezzo meccanico. La<br />
Casa E<strong>di</strong>trice sarebbe particolarmente spiacente <strong>di</strong><br />
dover promuovere, a sua tutela, azioni legali verso<br />
coloro che arbitrariamente non si adeguano a tale<br />
norma.<br />
L’E<strong>di</strong>tore
Traduzione<br />
a cura <strong>di</strong><br />
Serena Aceto<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Napoli “Federico II”<br />
Silvana Dolfini<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Milano<br />
Raffaella Elli<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Roma “La Sapienza”<br />
Daniela Ghisotti<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Milano<br />
Ennio Giordano<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Napoli “Federico II”<br />
Roberto Mantovani<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Milano<br />
Liana Marcucci<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Roma “La Sapienza”<br />
Giuseppe Saccone<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Napoli “Federico II”<br />
Revisione<br />
a cura <strong>di</strong><br />
Prof. Luciano Gau<strong>di</strong>o<br />
Dipartimento delle Scienze Biologiche<br />
Facoltà <strong>di</strong> Scienze MM.FF.NN.<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Napoli “Federico II”<br />
Prof. Catello Polito<br />
Dipartimento delle Scienze Biologiche<br />
Facoltà <strong>di</strong> Scienze MM.FF.NN.<br />
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Napoli “Federico II”
De<strong>di</strong>cato<br />
A Judy, mia moglie nonché la mia migliore amica<br />
D.P.S.<br />
Gli<br />
autori<br />
D. <strong>Peter</strong> <strong>Snustad</strong> è Professore presso il Dipartimento <strong>di</strong><br />
Biologia vegetale dell’Università del Minnesota, Twin Cities.<br />
In questa Università ha conseguito la Laurea in<br />
Scienze, mentre ha conseguito Master e Ph.D. in Genetica<br />
presso l’Università della California, Davis. Durante i suoi<br />
43 anni <strong>di</strong> servizio presso l’Università del Minnesota, ha tenuto<br />
corsi <strong>di</strong> tutti i livelli dalla biologia generale alla genetica<br />
biochimica avanzata. Per 20 anni si è occupato della<br />
morfogenesi del batteriofago T4 e della sua interazione con<br />
l’ospite, Escherichia coli. Negli ultimi 23 anni il suo gruppo<br />
<strong>di</strong> ricerca ha stu<strong>di</strong>ato il controllo genetico del citoscheletro<br />
in Arabidopsis thaliana e la famiglia genica della glutammina<br />
sintetasi in Zea mays. Ha lavorato per la Sezione <strong>di</strong> Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong><br />
Citologia Molecolare dei National Institutes of Health ed è<br />
stato Presidente del Meeting Annuale della Genetics Society<br />
of America. I suoi riconoscimenti includono i premi<br />
commemorativi Morse-Amoco e Stanley Dagley per l’insegnamento.<br />
Un amore imperituro per la natura canadese lo<br />
ha portato a restare nel vicino Minnesota.<br />
Alla mia famiglia, specialmente a Benjamin<br />
M.J.S.<br />
<strong>Michael</strong> J. <strong>Simmons</strong> è Professore presso il Dipartimento<br />
<strong>di</strong> Genetica, Biologia cellulare e Sviluppo dell’Università<br />
del Minnesota, Twin Cities. Ha conseguito la Laurea<br />
in Biologia al St. Vincent College <strong>di</strong> Latrobe,<br />
Pennsylvania, e Master e Ph.D. in Genetica presso l’Università<br />
del Wisconsin, Ma<strong>di</strong>son. È stato titolare <strong>di</strong> vari<br />
corsi, tra cui quelli <strong>di</strong> genetica e <strong>di</strong> genetica <strong>di</strong> popolazioni.<br />
È stato inoltre mentore <strong>di</strong> numerosi studenti impegnati in<br />
progetti <strong>di</strong> ricerca nel suo laboratorio. Nelle prime fasi<br />
della sua carriera ha ricevuto il premio Morse-Amoco per<br />
l’insegnamento dall’Università del Minnesota come riconoscimento<br />
ai suoi contributi all’istruzione universitaria.<br />
La sua attività <strong>di</strong> ricerca è incentrata sul significato genetico<br />
degli elementi trasponibili presenti nel genoma <strong>di</strong> Drosophila<br />
melanogaster. Ha lavorato per i comitati <strong>di</strong> consulenza<br />
dei National Institutes of Health ed è stato membro dell’E<strong>di</strong>torial<br />
Board della rivista Genetics per 20 anni. Il pattinaggio<br />
artistico, una delle sue attività preferite, è particolarmente<br />
compatibile con il clima del Minnesota.
Prefazione<br />
Negli ultimi anni la scienza della genetica è andata incontro<br />
a enormi cambiamenti. Il DNA dei genomi, anche <strong>di</strong> quelli<br />
più gran<strong>di</strong>, adesso può essere analizzato in gran dettaglio; le<br />
funzioni dei singoli geni possono essere stu<strong>di</strong>ate con una<br />
serie impressionante <strong>di</strong> nuove tecniche; gli organismi possono<br />
essere mo<strong>di</strong>ficati geneticamente introducendo nei<br />
loro genomi geni estranei o alterati. Tutti questi sviluppi<br />
hanno collocato la genetica al centro <strong>di</strong> una rivoluzione tec-<br />
Obiettivi<br />
<br />
Nel preparare questa nuova e<strong>di</strong>zione, è proseguito l’impegno<br />
per creare un testo che bilanci le nuove conoscenze<br />
con i principi fondamentali. Come nelle precedenti e<strong>di</strong>zioni,<br />
gli obiettivi principali che ci si è riproposti sono:<br />
• Focalizzare i principi fondamentali della genetica<br />
presentando gli importanti concetti <strong>di</strong> genetica classica,<br />
molecolare e <strong>di</strong> popolazioni con attenzione e in modo<br />
approfon<strong>di</strong>to. La comprensione degli attuali progressi in<br />
genetica e l’apprezzamento del loro significato pratico<br />
dovrebbero basarsi su un forte fondamento. Inoltre, la<br />
trattazione dell’ampiezza e della profon<strong>di</strong>tà <strong>di</strong> ciascuna<br />
delle <strong>di</strong>fferenti aree della genetica – classica, molecolare<br />
e <strong>di</strong> popolazioni – dovrebbe essere bilanciata e la sempre<br />
crescente massa <strong>di</strong> informazioni in genetica dovrebbe<br />
essere organizzata attraverso una rete <strong>di</strong> concetti chiave<br />
robusta ma flessibile.<br />
• Focalizzare il processo scientifico mostrando come i<br />
concetti scientifici si sviluppino dalle osservazioni e dalla<br />
sperimentazione. Questo libro fornisce numerosi esempi<br />
che illustrano come i principi genetici siano emersi dal<br />
lavoro <strong>di</strong> <strong>di</strong>fferenti scienziati. Viene enfatizzato il concetto<br />
che la genetica è un processo <strong>di</strong>namico <strong>di</strong> osservazioni,<br />
sperimentazioni e scoperte. Ad esempio, ogni capitolo<br />
contiene un inserto, chiamato Una pietra miliare<br />
nella genetica, che focalizza l’attenzione su un importante<br />
avanzamento nella genetica e su come esso abbia avuto<br />
origine. Sono presentate inoltre le evidenze sperimentali<br />
a sostegno <strong>di</strong> importanti principi genetici.<br />
• Focalizzare la genetica umana includendo esempi umani<br />
e mostrando l’importanza della genetica nella società.<br />
L’esperienza ci ha insegnato che i nostri studenti sono interessati<br />
maggiormente alla genetica umana e che, a causa<br />
<strong>di</strong> questo interesse, comprendono più facilmente concetti<br />
complessi illustrati con esempi umani. Di conseguenza,<br />
sono stati utilizzati esempi umani per illustrare i principi<br />
genetici ogni volta che è stato possibile. Sono state anche<br />
incluse <strong>di</strong>scussioni su Progetto Genoma Umano, mappatura<br />
dei geni umani, malattie genetiche umane, terapia<br />
nologica che sta interessando l’agricoltura, la me<strong>di</strong>cina e la<br />
società. A livello <strong>di</strong> base, la genetica è <strong>di</strong>ventata una scienza<br />
chiave – qualcuno <strong>di</strong>rebbe la scienza chiave – della biologia.<br />
Oggi le informazioni e le analisi genetiche sono fondamentali<br />
per la ricerca in quasi tutte le <strong>di</strong>scipline biologiche. La<br />
nuova e<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> <strong>Principi</strong> <strong>di</strong> Genetica è stata preparata in<br />
modo da fornire un’introduzione completa e aggiornata a<br />
questa scienza così importante.<br />
genica e consulenza genetica. Argomenti come lo screening<br />
genetico, il DNA fingerprinting, l’ingegneria genetica,<br />
la clonazione, la ricerca sulle cellule staminali e la terapia<br />
genica hanno aperto accesi <strong>di</strong>battiti sugli aspetti sociali,<br />
legali ed etici legati alla genetica. È importante riuscire<br />
a coinvolgere gli studenti in <strong>di</strong>scussioni su tali argomenti<br />
e si spera che questo libro <strong>di</strong> testo possa fornire loro<br />
degli stimoli per farlo.<br />
• Focalizzare lo sviluppo <strong>di</strong> capacità critiche enfatizzando<br />
l’analisi dei dati sperimentali e dei problemi. La<br />
genetica è sempre stata un po’ <strong>di</strong>versa dalle altre <strong>di</strong>scipline<br />
biologiche, a causa della grande importanza data alla<br />
soluzione dei problemi. In questo testo è stata sottolineata<br />
la natura analitica della genetica in molti mo<strong>di</strong> –<br />
nello sviluppo dei principi in genetica classica, nella <strong>di</strong>scussione<br />
degli esperimenti in genetica molecolare e nella<br />
presentazione dei calcoli in genetica <strong>di</strong> popolazioni. In<br />
tutto il libro è stata messa in risalto l’integrazione delle<br />
evidenze sperimentali con l’analisi logica nello sviluppo<br />
dei concetti chiave. Alla fine <strong>di</strong> ogni capitolo ci sono due<br />
gruppi <strong>di</strong> problemi risolti – la sezione Esercizi <strong>di</strong> base, che<br />
comprende semplici problemi che illustrano l’analisi genetica<br />
<strong>di</strong> base, e la sezione Verifica delle conoscenze, che<br />
comprende problemi più complessi che integrano concetti<br />
e tecniche <strong>di</strong>fferenti. Ogni capitolo riporta anche<br />
una serie <strong>di</strong> Domande e problemi, che aiuta gli studenti a<br />
comprendere i concetti del capitolo e a sviluppare capacità<br />
analitiche. In questa e<strong>di</strong>zione, ogni capitolo comprende<br />
anche un Approfon<strong>di</strong>mento sulla soluzione dei problemi,<br />
un inserto che propone un problema, elenca fatti e<br />
concetti pertinenti e quin<strong>di</strong> analizza il problema e ne<br />
presenta una soluzione. Alla fine <strong>di</strong> ogni capitolo è stata<br />
aggiunta una nuova sezione, dal titolo Genomica sul Web,<br />
che pone domande a cui si può rispondere visitando il sito<br />
web del National Center for Biotechnology Information.<br />
Grazie a queste sezioni, gli studenti potranno imparare<br />
a utilizzare il vasto archivio <strong>di</strong> informazioni genetiche<br />
accessibile via internet e ad applicare le informazioni<br />
ottenute a specifici problemi.<br />
VII
VIII Prefazione<br />
<br />
Contenuti e organizzazione della quarta e<strong>di</strong>zione<br />
L’organizzazione <strong>di</strong> questa e<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> <strong>Principi</strong> <strong>di</strong> Genetica<br />
è simile a quella delle e<strong>di</strong>zioni precedenti. Tuttavia, alcuni<br />
argomenti sono stati approfon<strong>di</strong>ti e molti passaggi<br />
sono stati riscritti per evidenziare il modo in cui la scienza<br />
della genetica sia cambiata nel corso degli ultimi anni. Anche<br />
la grafica è stata completamente mo<strong>di</strong>ficata. Sono state<br />
incluse molte fotografie nuove, mentre le figure sono state<br />
ri<strong>di</strong>segnate per conferire uno stile chiaro e coerente a tutto<br />
il testo.<br />
Il testo comprende 25 capitoli – due in meno rispetto<br />
alla precedente e<strong>di</strong>zione. I Capitoli 1-2 introducono la<br />
scienza della genetica, le caratteristiche <strong>di</strong> base della riproduzione<br />
cellulare e alcuni degli organismi modello per la<br />
genetica; i Capitoli 3-8 presentano i concetti <strong>di</strong> genetica<br />
classica e le procedure <strong>di</strong> base per l’analisi genetica dei microrganismi;<br />
i Capitoli 9-14 presentano gli argomenti della<br />
genetica molecolare, tra cui la replicazione del DNA, la trascrizione,<br />
la traduzione, la mutazione e le definizioni <strong>di</strong><br />
gene; i Capitoli 15-18 trattano argomenti più avanzati <strong>di</strong><br />
genetica molecolare e genomica; i Capitoli 19-22 trattano<br />
la regolazione dell’espressione genica e le basi genetiche<br />
dello sviluppo, dell’immunità e del cancro; i Capitoli 23-25<br />
presentano i concetti della genetica quantitativa, <strong>di</strong> popola-<br />
<br />
Organizzazione <strong>di</strong>dattica della quarta e<strong>di</strong>zione<br />
Questo testo presenta speciali caratteristiche ideate per<br />
sottolineare la rilevanza degli argomenti <strong>di</strong>scussi, per facilitare<br />
la comprensione <strong>di</strong> importanti concetti e per assistere<br />
gli studenti nel valutare l’appren<strong>di</strong>mento.<br />
• Brevi storie <strong>di</strong> apertura dei capitoli. Ogni capitolo si<br />
apre con una breve storia che sottolinea l’importanza degli<br />
argomenti <strong>di</strong>scussi nel capitolo stesso.<br />
• Contenuto del capitolo. I paragrafi principali <strong>di</strong> ciascun<br />
capitolo sono elencati in maniera appropriata nella<br />
prima pagina del capitolo stesso.<br />
• Sommari dei paragrafi. Il contenuto <strong>di</strong> ognuno dei paragrafi<br />
principali del testo è brevemente riassunto all’inizio<br />
del relativo paragrafo. Tali sommari <strong>di</strong> apertura servono<br />
a focalizzare l’attenzione sulle idee più importanti<br />
sviluppate in un capitolo.<br />
• Punti chiave. Questi supporti per l’appren<strong>di</strong>mento sono<br />
presenti alla fine <strong>di</strong> ogni paragrafo principale <strong>di</strong> un<br />
capitolo. Hanno lo scopo <strong>di</strong> aiutare gli studenti a ripetere<br />
per gli esami e a ricapitolare le idee più importanti del<br />
capitolo.<br />
Approfon<strong>di</strong>menti. Nel testo, determinati argomenti<br />
sono presentati in inserti <strong>di</strong> Approfon<strong>di</strong>mento separati.<br />
zioni ed evolutiva. Durante la selezione del materiale da includere<br />
in questa e<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> <strong>Principi</strong> <strong>di</strong> Genetica, si è cercato<br />
<strong>di</strong> essere esaurienti ma non enciclope<strong>di</strong>ci. Al fine <strong>di</strong> contenere<br />
la lunghezza del testo, sono state prese <strong>di</strong>fficili decisioni<br />
su cosa includere e cosa escludere e si è dovuto riorganizzare<br />
parte del precedente materiale per dare spazio a<br />
sviluppi recenti della ricerca in genetica.<br />
Come nelle precedenti e<strong>di</strong>zioni, si è cercato <strong>di</strong> produrre<br />
un testo che possa essere adattato a <strong>di</strong>fferenti tipologie <strong>di</strong><br />
corso. Molti insegnanti preferiscono presentare gli argomenti<br />
secondo modalità simili alle nostre, iniziando con la<br />
genetica classica, affrontando poi la genetica molecolare e<br />
infine la genetica quantitativa, <strong>di</strong> popolazioni ed evolutiva.<br />
In ogni caso, questo testo è costruito in modo tale da permettere<br />
ai docenti <strong>di</strong> presentare i vari argomenti in <strong>di</strong>fferenti<br />
sequenze. Ad esempio, si può iniziare con la genetica<br />
molecolare <strong>di</strong> base (Capitoli 9-14), poi presentare la genetica<br />
classica (Capitoli 3-8) e successivamente procedere<br />
verso argomenti più avanzati <strong>di</strong> genetica molecolare (Capitoli<br />
15-22), terminando il corso con la genetica quantitativa,<br />
<strong>di</strong> popolazioni ed evolutiva (Capitoli 23-25). In alternativa,<br />
i docenti possono inserire la genetica quantitativa e<br />
<strong>di</strong> popolazioni tra la classica e la molecolare.<br />
Il materiale contenuto in tali inserti supporta o sviluppa<br />
concetti, tecniche o strumenti che sono stati introdotti nel<br />
capitolo.<br />
Approfon<strong>di</strong>menti sulla soluzione dei problemi.<br />
Ogni capitolo contiene un inserto che guida gli studenti attraverso<br />
l’analisi e la soluzione <strong>di</strong> un problema rappresentativo.<br />
Sono stati selezionati problemi che riguardano argomenti<br />
importanti presenti nei vari capitoli. L’inserto elenca<br />
i fatti e i concetti che sono rilevanti per il problema e quin<strong>di</strong><br />
spiega come ottenere la soluzione.<br />
Una pietra miliare nella genetica. Ogni Pietra<br />
miliare esplora un avanzamento chiave della genetica – <strong>di</strong><br />
solito un esperimento o una scoperta. Sono citate le pubblicazioni<br />
originali concernenti l’argomento della Pietra miliare<br />
e sono incluse due Domande per la <strong>di</strong>scussione per fornire<br />
agli studenti l’opportunità <strong>di</strong> investigare il significato attuale<br />
dell’argomento. Tali domande sono adatte per attività <strong>di</strong><br />
appren<strong>di</strong>mento collettivo da svolgere in aula o per temi <strong>di</strong><br />
riflessione che vanno al <strong>di</strong> là degli aspetti tecnici dell’analisi<br />
genetica.
• Esercizi <strong>di</strong> base. Alla fine <strong>di</strong> ogni capitolo sono presentati<br />
<strong>di</strong>versi problemi svolti per rinforzare i concetti fondamentali<br />
sviluppati nel capitolo. Questi semplici esercizi<br />
sono stati concepiti per illustrare l’analisi genetica <strong>di</strong><br />
base o per enfatizzare informazioni importanti.<br />
• Verifica delle conoscenze. Ogni capitolo presenta anche<br />
alcuni problemi svolti più complessi che aiutano gli<br />
studenti a sviluppare le loro capacità analitiche e <strong>di</strong> risoluzione<br />
dei problemi. I problemi <strong>di</strong> questa sezione sono<br />
concepiti per integrare <strong>di</strong>fferenti concetti e tecniche.<br />
Nell’analisi <strong>di</strong> ogni problema si cerca <strong>di</strong> guidare passo<br />
per passo lo studente verso la soluzione.<br />
• Domande e problemi. Ogni capitolo termina con una<br />
serie <strong>di</strong> domande e problemi <strong>di</strong> varia <strong>di</strong>fficoltà organizzati<br />
secondo la successione degli argomenti trattati nel<br />
capitolo. Le domande e i problemi più <strong>di</strong>fficili sono in<strong>di</strong>cati<br />
con numeri arancioni. Questi gruppi <strong>di</strong> domande e<br />
problemi forniranno agli studenti l’opportunità <strong>di</strong> potenziare<br />
la loro comprensione dei concetti proposti nei<br />
capitoli e <strong>di</strong> sviluppare ulteriormente le loro abilità analitiche.<br />
<br />
Supporti <strong>di</strong>dattici<br />
I docenti che utilizzano il testo a scopo <strong>di</strong>dattico possono<br />
richiedere il materiale iconografico del volume al fine <strong>di</strong><br />
Prefazione IX<br />
• Genomica sul Web. Oggi esiste un vasto assortimento<br />
<strong>di</strong> siti web in cui sono liberamente accessibili informazioni<br />
su genomi, geni, sequenze <strong>di</strong> DNA, organismi mutanti,<br />
sequenze polipepti<strong>di</strong>che, vie biochimiche e relazioni<br />
evolutive. I ricercatori accedono a queste informazioni<br />
<strong>di</strong> routine e gli studenti dovrebbero acquisirvi familiarità.<br />
A questo scopo è stata inserita alla fine <strong>di</strong> ogni<br />
capitolo una serie <strong>di</strong> domande a cui è possibile rispondere<br />
utilizzando il sito web del National Center for Biotechnology<br />
Information (NCBI), che è sponsorizzato dagli<br />
U.S. National Institutes of Health.<br />
• Glossario. Questa sezione del libro definisce i termini<br />
più importanti. Gli studenti la troveranno utile per fare<br />
chiarezza sugli argomenti e prepararsi per gli esami.<br />
• Risposte. Alla fine del libro sono state incluse le risposte<br />
alle domande e ai problemi con numero <strong>di</strong>spari.<br />
preparare presentazioni Power Point o stampare luci<strong>di</strong> ad<br />
alta definizione.
In<strong>di</strong>ce<br />
generale<br />
Capitolo 1<br />
La scienza della genetica 1<br />
Il genoma personale 1<br />
Un invito 2<br />
Tre importanti pietre miliari nella genetica 2<br />
MENDEL: I GENI E LE REGOLE DELL’EREDITARIETÀ 2<br />
WATSON E CRICK: LA STRUTTURA DEL DNA 3<br />
IL PROGETTO GENOMA UMANO: LA DETERMINAZIONE<br />
DELLA SEQUENZA DEL DNA E LA CATALOGAZIONE<br />
DEI GENI 4<br />
Il DNA come materiale genetico 5<br />
REPLICAZIONE DEL DNA: LA PROPAGAZIONE<br />
DELL’INFORMAZIONE GENETICA 5<br />
ESPRESSIONE GENICA: L’USO DELL’INFORMAZIONE<br />
GENETICA 6<br />
MUTAZIONE: IL CAMBIAMENTO DELL’INFORMAZIONE<br />
GENETICA 8<br />
La genetica e l’evoluzione 9<br />
I livelli dell’analisi genetica 10<br />
GENETICA CLASSICA 10<br />
GENETICA MOLECOLARE 11<br />
GENETICA DI POPOLAZIONI 11<br />
La genetica nel mondo: le applicazioni della genetica<br />
nelle attività umane 11<br />
LA GENETICA IN AGRICOLTURA 11<br />
LA GENETICA IN MEDICINA 13<br />
LA GENETICA NELLA SOCIETÀ 14<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: X174,<br />
il primo genoma a DNA <strong>di</strong> cui è stata determinata<br />
la sequenza 14<br />
Capitolo 2<br />
La riproduzione cellulare e gli<br />
organismi modello in genetica 18<br />
Dolly 18<br />
Le cellule e i cromosomi 19<br />
L’AMBIENTE CELLULARE 19<br />
LE CELLULE PROCARIOTICHE ED EUCARIOTICHE 19<br />
IL CROMOSOMA: IL SITO IN CUI SONO LOCALIZZATI<br />
I GENI 22<br />
LA DIVISIONE CELLULARE 23<br />
La mitosi 24<br />
La meiosi 26<br />
MEIOSI I 27<br />
MEIOSI II E RISULTATI DELLA MEIOSI 31<br />
La genetica in laboratorio: un’introduzione ad alcuni<br />
organismi modello per la ricerca 33<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Conteggio <strong>di</strong> cromosomi e cromati<strong>di</strong> 34<br />
ESCHERICHIA COLI, UN BATTERIO 34<br />
SACCHAROMYCES CEREVISIAE, IL LIEVITO DI BIRRA 35<br />
ANIMALI INVERTEBRATI: DROSOPHILA MELANOGASTER,<br />
IL MOSCERINO DELLA FRUTTA, E CAENORHABDITIS<br />
ELEGANS, UN VERME CILINDRICO 35<br />
ANIMALI VERTEBRATI: MUS MUSCULUS, IL TOPO, E DANIO<br />
RERIO, IL PESCE ZEBRA 37<br />
ARABIDOPSIS THALIANA, UNA PIANTA A CRESCITA<br />
RAPIDA 37<br />
HOMO SAPIENS, LA NOSTRA SPECIE 38<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La coltura <strong>di</strong><br />
cellule umane 39<br />
Capitolo 3<br />
Mendelismo: i principi alla base<br />
dell’ere<strong>di</strong>tarietà 43<br />
La nascita della genetica: una rivoluzione scientifica 43<br />
Lo stu<strong>di</strong>o <strong>di</strong> Mendel dell’ere<strong>di</strong>tarietà 44<br />
L’ORGANISMO SPERIMENTALE DI MENDEL, IL PISELLO<br />
DA ORTO 44<br />
INCROCI TRA MONOIBRIDI: LE LEGGI DELLA DOMINANZA<br />
E DELLA SEGREGAZIONE 44<br />
INCROCI TRA DIIBRIDI: LA LEGGE DELL’ASSORTIMENTO<br />
INDIPENDENTE 47<br />
Applicazioni delle leggi <strong>di</strong> Mendel 49<br />
IL METODO DEL QUADRATO DI PUNNETT 49<br />
IL METODO DELLA BIFORCAZIONE O DELLO SCHEMA<br />
RAMIFICATO 49<br />
IL METODO DELLA PROBABILITÀ 49<br />
APPROFONDIMENTO Regole della<br />
probabilità 50<br />
Verifica delle ipotesi genetiche 52<br />
IL TEST DEL CHI-QUADRO 52<br />
<strong>Principi</strong> mendeliani in genetica umana 55<br />
ALBERI GENEALOGICI 56<br />
SEGREGAZIONE MENDELIANA NELLE FAMIGLIE UMANE 57<br />
CONSULENZA GENETICA 57<br />
APPROFONDIMENTO Probabilità<br />
binomiali 58<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Come formulare previsioni in base agli alberi<br />
genealogici 59<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Il lavoro <strong>di</strong><br />
Mendel del 1866 60
XII In<strong>di</strong>ce generale<br />
Capitolo 4<br />
Estensioni del mendelismo 67<br />
La genetica si <strong>di</strong>ffonde oltre il giar<strong>di</strong>no del monastero <strong>di</strong><br />
Mendel 67<br />
Variabilità allelica e funzione genica 68<br />
DOMINANZA INCOMPLETA E CODOMINANZA 68<br />
ALLELI MULTIPLI 69<br />
SERIE ALLELICHE 70<br />
SAGGIO DELL’ALLELISMO DELLE MUTAZIONI GENICHE 70<br />
VARIABILITÀ DEGLI EFFETTI DELLE MUTAZIONI 71<br />
LA FUNZIONE DEI GENI È LA PRODUZIONE DI POLIPEPTIDI<br />
PERCHÉ ALCUNE MUTAZIONI SONO DOMINANTI E<br />
72<br />
ALTRE RECESSIVE? 72<br />
APPROFONDIMENTO Simboli genetici 73<br />
Azione genica: dal genotipo al fenotipo<br />
INFLUENZA DELL’AMBIENTE 75<br />
75<br />
EFFETTI DELL’AMBIENTE SULL’ESPRESSIONE DEI GENI<br />
UMANI 75<br />
PENETRANZA ED ESPRESSIVITÀ 76<br />
INTERAZIONI GENICHE 76<br />
EPISTASI 77<br />
PLEIOTROPIA 79<br />
Inincrocio: un altro sguardo agli alberi genealogici 80<br />
EFFETTI DELL’ININCROCIO 80<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Dalle vie metaboliche ai rapporti<br />
fenotipici 81<br />
ANALISI GENETICA DELL’ININCROCIO 81<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Gli errori<br />
congeniti del metabolismo <strong>di</strong> Garrod 84<br />
MISURAZIONE DELLE RELAZIONI GENETICHE 87<br />
Capitolo 5<br />
Le basi cromosomiche<br />
del mendelismo 93<br />
Sesso, cromosomi e geni 93<br />
I cromosomi 94<br />
IL NUMERO CROMOSOMICO 94<br />
I CROMOSOMI SESSUALI 94<br />
La teoria cromosomica dell’ere<strong>di</strong>tarietà 95<br />
L’EVIDENZA SPERIMENTALE CHE COLLEGA L’EREDITARIETÀ<br />
DEI GENI AI CROMOSOMI 96<br />
IL CROMOSOMA COME INSIEME DI GENI 97<br />
LA NON-DISGIUNZIONE COME PROVA DELLA TEORIA<br />
CROMOSOMICA 97<br />
LE BASI CROMOSOMICHE DEI PRINCIPI DI MENDEL<br />
DELLA SEGREGAZIONE E DELL’ASSORTIMENTO<br />
INDIPENDENTE 99<br />
I geni legati al sesso negli esseri umani 101<br />
L’EMOFILIA, UN DISORDINE DELLA COAGULAZIONE<br />
DEL SANGUE LEGATO AL CROMOSOMA X 101<br />
IL DALTONISMO, UN DISTURBO GENETICO LEGATO<br />
AL CROMOSOMA X CHE COLPISCE LA VISTA 101<br />
I GENI SUL CROMOSOMA Y UMANO 102<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Percorso dell’ere<strong>di</strong>tà legata all’X e<br />
autosomica 103<br />
I GENI PRESENTI SIA SUL CROMOSOMA X CHE<br />
SUL CROMOSOMA Y 103<br />
APPROFONDIMENTO Emofilia 104<br />
I cromosomi sessuali e la determinazione del sesso 105<br />
LA DETERMINAZIONE DEL SESSO NEGLI ESSERI UMANI 105<br />
LA DETERMINAZIONE DEL SESSO IN DROSOPHILA 106<br />
LA DETERMINAZIONE DEL SESSO IN ALTRI ANIMALI 107<br />
La compensazione del dosaggio dei geni legati al<br />
cromosoma X 108<br />
IPERATTIVAZIONE DEI GENI LEGATI AL CROMOSOMA X<br />
NEI MASCHI DI DROSOPHILA 108<br />
INATTIVAZIONE DEI GENI LEGATI AL CROMOSOMA X<br />
NELLE FEMMINE DEI MAMMIFERI 108<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La “stanza<br />
dei moscerini” <strong>di</strong> Morgan 109<br />
Capitolo 6<br />
Variazioni nel numero e nella<br />
struttura dei cromosomi 115<br />
Cromosomi, agricoltura e civiltà 115<br />
Tecniche citologiche 116<br />
ANALISI DEI CROMOSOMI MITOTICI 116<br />
IL CARIOTIPO UMANO 117<br />
VARIAZIONI CITOGENETICHE: UNA RASSEGNA GENERALE 118<br />
Poliploi<strong>di</strong>a 119<br />
POLIPLOIDI STERILI 120<br />
POLIPLOIDI FERTILI 121<br />
LA POLIPLOIDIA TESSUTO-SPECIFICA E LA POLITENIA 122<br />
Aneuploi<strong>di</strong>a 123<br />
LA TRISOMIA NEGLI ESSERI UMANI 124<br />
MONOSOMIA 125<br />
APPROFONDIMENTO Amniocentesi e biopsia<br />
coriale 127<br />
DELEZIONI E DUPLICAZIONI DI SEGMENTI CROMOSOMICI 128<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Schema della non-<strong>di</strong>sgiunzione dei cromosomi<br />
del sesso 128<br />
Riarrangiamenti della struttura cromosomica 130<br />
INVERSIONI 130<br />
TRASLOCAZIONI 131<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Tjio e Levan<br />
scoprono il corretto numero dei cromosomi umani 132<br />
CROMOSOMI COMPOSTI E TRASLOCAZIONI<br />
ROBERTSONIANE 132
Capitolo 7<br />
Associazione, crossing over e<br />
mappe cromosomiche negli<br />
eucarioti 140<br />
La prima mappa cromosomica al mondo 140<br />
Associazione, ricombinazione e crossing over 141<br />
PRIME EVIDENZE DELLA CONCATENAZIONE<br />
E DELLA RICOMBINAZIONE 141<br />
IL CROSSING OVER COME BASE FISICA<br />
DELLA RICOMBINAZIONE 143<br />
PROVE CHE IL CROSSING OVER DETERMINA<br />
RICOMBINAZIONE 145<br />
I CHIASMI E IL MOMENTO DEL CROSSING OVER 145<br />
Mappe cromosomiche 146<br />
CROSSING OVER COME MISURA DELLA DISTANZA<br />
DI MAPPA 147<br />
MAPPATURA PER RICOMBINAZIONE CON REINCROCI<br />
A DUE PUNTI 147<br />
MAPPATURA PER RICOMBINAZIONE CON REINCROCI A TRE<br />
PUNTI 148<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Usare la mappa genetica per pre<strong>di</strong>re il risultato<br />
<strong>di</strong> un incrocio 151<br />
FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE E DISTANZA DI MAPPA 151<br />
FREQUENZA DEI CHIASMI E DISTANZA DI MAPPA 153<br />
Mappe citogenetiche 153<br />
LOCALIZZAZIONE DEI GENI MEDIANTE L’UTILIZZO<br />
DI DELEZIONI E DUPLICAZIONI 153<br />
DISTANZA GENETICA E DISTANZA FISICA 155<br />
Analisi delle tetra<strong>di</strong> nei funghi 156<br />
ANALISI DELLA CONCATENAZIONE E MAPPATURA DEI GENI<br />
IN LIEVITO 157<br />
MAPPATURA DEI CENTROMERI USANDO I DATI<br />
DELLE TETRADI ORDINATE 159<br />
Analisi <strong>di</strong> associazione nell’uomo 161<br />
Ricombinazione ed evoluzione 163<br />
SIGNIFICATO EVOLUTIVO DELLA RICOMBINAZIONE 163<br />
INVERSIONI COME SOPPRESSORI<br />
DELLA RICOMBINAZIONE 163<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Mappatura<br />
del gene del morbo <strong>di</strong> Huntington 164<br />
CONTROLLO GENETICO DELLA RICOMBINAZIONE 167<br />
Capitolo 8<br />
La genetica dei batteri e dei loro<br />
virus 177<br />
I batteri con ampio spettro <strong>di</strong> resistenza<br />
agli antibiotici 177<br />
Virus e batteri in genetica 178<br />
La genetica dei virus 178<br />
I BATTERIOFAGI T4 E LAMBDA 179<br />
MAPPATURA DEI GENI NEI BATTERIOFAGI 182<br />
IL BATTERIOFAGO T4: UN CROMOSOMA LINEARE<br />
CON UNA MAPPA GENETICA CIRCOLARE 184<br />
La genetica dei batteri 186<br />
GENI MUTANTI NEI BATTERI 187<br />
TRASFERIMENTO GENICO UNIDIREZIONALE NEI BATTERI 187<br />
Meccanismi <strong>di</strong> scambio genetico nei batteri 188<br />
TRASFORMAZIONE 189<br />
CONIUGAZIONE 192<br />
TRASDUZIONE 196<br />
PLASMIDI ED EPISOMI 198<br />
APPROFONDIMENTO Abuso <strong>di</strong> antibiotici 199<br />
I FATTORI F E LA SESDUZIONE 200<br />
USO DEI DIPLOIDI PARZIALI PER LA MAPPATURA DI GENI<br />
STRETTAMENTE ASSOCIATI 201<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Mappatura dei geni con la coniugazione<br />
in E. coli 202<br />
Il significato evolutivo dello scambio genetico nei<br />
batteri 203<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA:<br />
La coniugazione in Escherichia coli 204<br />
In<strong>di</strong>ce generale XIII<br />
Capitolo 9<br />
Il DNA e la struttura molecolare<br />
dei cromosomi 210<br />
La scoperta della nucleina 210<br />
Funzioni del materiale genetico 211<br />
Dimostrazione che l’informazione genetica è contenuta<br />
nel DNA 211<br />
LA PROVA CHE IL DNA MEDIA LA TRASFORMAZIONE 211<br />
DIMOSTRAZIONE CHE IL DNA PORTA L’INFORMAZIONE<br />
GENETICA NEL BATTERIOFAGO T2 212<br />
DIMOSTRAZIONE CHE IN ALCUNI VIRUS L’INFORMAZIONE<br />
GENETICA È CONTENUTA NELL’RNA 214<br />
I VIROIDI, MOLECOLE DI RNA NUDE, INFETTIVE<br />
ED EREDITABILI 215<br />
I PRIONI, PROTEINE INFETTIVE ED EREDITABILI 215<br />
Struttura del DNA e dell’RNA 215<br />
LA NATURA DELLE SUBUNITÀ CHIMICHE CHE COMPONGONO<br />
IL DNA E L’RNA 216<br />
STRUTTURA DEL DNA: LA DOPPIA ELICA 217<br />
STRUTTURA DEL DNA: FORME ALTERNATIVE DELLA<br />
DOPPIA ELICA 220<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Calcolare il contenuto in basi del DNA 221<br />
STRUTTURA DEL DNA: SUPERAVVOLGIMENTI NEGATIVI<br />
IN VIVO 221<br />
Struttura del cromosoma nei procarioti e nei virus 222<br />
Struttura dei cromosomi negli eucarioti 224<br />
COMPOSIZIONE CHIMICA DEI CROMOSOMI<br />
DEGLI EUCARIOTI 224<br />
UNA SOLA GRANDE MOLECOLA DI DNA PER<br />
CROMOSOMA 225<br />
I TRE LIVELLI DI IMPACCHETTAMENTO DEL DNA<br />
NEI CROMOSOMI DEGLI EUCARIOTI 228<br />
CENTROMERI E TELOMERI 232
XIV In<strong>di</strong>ce generale<br />
APPROFONDIMENTO Ibridazione in situ 234<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La doppia<br />
elica 236<br />
LE SEQUENZE DI DNA RIPETUTE 239<br />
Capitolo 10<br />
Replicazione del DNA e dei<br />
cromosomi 244<br />
I gemelli monozigoti sono davvero identici? 244<br />
Caratteristiche fondamentali della replicazione<br />
del DNA in vivo 245<br />
REPLICAZIONE SEMICONSERVATIVA 245<br />
APPROFONDIMENTO Tecniche<br />
<strong>di</strong> centrifugazione 246<br />
VISUALIZZAZIONE DELLE FORCINE DI REPLICAZIONE<br />
MEDIANTE AUTORADIOGRAFIA 248<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Pre<strong>di</strong>re il profilo <strong>di</strong> marcatura con 3 H<br />
dei cromosomi 249<br />
ORIGINI DI REPLICAZIONE PECULIARI 251<br />
REPLICAZIONE BIDIREZIONALE 252<br />
DNA polimerasi e sintesi del DNA in vitro 255<br />
LA SCOPERTA DELLA DNA POLIMERASI I IN ESCHERICHIA<br />
COLI 255<br />
TANTE DNA POLIMERASI 256<br />
DNA POLIMERASI III: LA REPLICASI DI ESCHERICHIA<br />
COLI 257<br />
ATTIVITÀ DI CORREZIONE DELLE BOZZE<br />
DELLE DNA POLIMERASI 258<br />
Il complesso apparato della replicazione 260<br />
SINTESI CONTINUA DI UN FILAMENTO E SINTESI<br />
DISCONTINUA DELL’ALTRO FILAMENTO 260<br />
CHIUSURA COVALENTE DELLE INTERRUZIONI NEL DNA<br />
PER AZIONE DELLA DNA LIGASI 260<br />
INIZIO DI CATENE DI DNA CON INNESCHI DI RNA<br />
SVOLGIMENTO DEL DNA AD OPERA DI ELICASI,<br />
261<br />
PROTEINE CHE LEGANO IL DNA E TOPOISOMERASI<br />
L’APPARATO DI REPLICAZIONE: PROTEINE PREINNESCO,<br />
262<br />
PRIMOSOMI E REPLISOMI 265<br />
REPLICAZIONE A CERCHIO ROTANTE 268<br />
Aspetti peculiari della replicazione dei cromosomi<br />
eucariotici 269<br />
IL CICLO CELLULARE 269<br />
REPLICONI MULTIPLI IN OGNI CROMOSOMA 269<br />
DUE O PIÙ DNA POLIMERASI A OGNI SINGOLA FORCINA<br />
DI REPLICAZIONE 270<br />
DUPLICAZIONE DEI NUCLEOSOMI ALLA FORCINA<br />
DI REPLICAZIONE 271<br />
TELOMERASI: LA REPLICAZIONE DELLE ESTREMITÀ<br />
DEI CROMOSOMI 272<br />
LUNGHEZZA DEI TELOMERI E INVECCHIAMENTO<br />
NELL’UOMO 273<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Il DNA è<br />
replicato in modo semiconservativo 274<br />
Capitolo 11<br />
Trascrizione e maturazione<br />
dell’RNA 282<br />
Conservazione e trasmissione dell’informazione attraverso<br />
co<strong>di</strong>ci semplici 282<br />
Trasferimento dell’informazione genetica: il dogma<br />
centrale 283<br />
TRASCRIZIONE E TRADUZIONE 283<br />
CINQUE TIPI DI MOLECOLE DI RNA 284<br />
Il processo dell’espressione genica 286<br />
UN INTERMEDIO: L’mRNA 286<br />
ASPETTI GENERALI DELLA SINTESI DELL’RNA 286<br />
APPROFONDIMENTO Prova dell’esistenza <strong>di</strong> un<br />
RNA messaggero instabile 287<br />
Trascrizione nei procarioti 289<br />
RNA POLIMERASI: ENZIMI COMPLESSI 289<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Distinzione tra gli RNA trascritti dal DNA<br />
stampo virale e quelli trascritti dal DNA stampo della<br />
cellula ospite 290<br />
INIZIO DELLE CATENE DI RNA 290<br />
ALLUNGAMENTO DELLE CATENE DI RNA 291<br />
TERMINAZIONE DELLE CATENE DI RNA 291<br />
TRASCRIZIONE, TRADUZIONE E DEGRADAZIONE<br />
CONTEMPORANEE DELL’mRNA 293<br />
Trascrizione e maturazione dell’RNA negli eucarioti 293<br />
TRE RNA POLIMERASI/TRE GRUPPI DI GENI 295<br />
INIZIO DELLE CATENE DI RNA 295<br />
ALLUNGAMENTO DELLA CATENA DI RNA E AGGIUNTA<br />
DEL CAP DI METIL GUANOSINA AL 5 297<br />
TERMINAZIONE PER TAGLIO DELLA CATENA E AGGIUNTA<br />
DELLA CODA DI POLI(A) AL 3 298<br />
EDITING DELL’RNA: ALTERAZIONE DELL’INFORMAZIONE<br />
CONTENUTA NELLE MOLECOLE DI mRNA 298<br />
Geni interrotti negli eucarioti: esoni e introni 299<br />
ALCUNI GENI EUCARIOTICI SONO MOLTO LUNGHI 299<br />
INTRONI: SIGNIFICATO BIOLOGICO? 300<br />
Rimozione delle sequenze introniche tramite splicing<br />
dell’RNA 300<br />
SPLICING DEI PRECURSORI DEI tRNA: ATTIVITÀ NUCLEASICA<br />
E LIGASICA SPECIFICHE 301<br />
SPLICING AUTOCATALITICO 301<br />
SPLICING DEI PRE-mRNA: snRNA, snRNP E SPLICEOSOMA 303<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA:<br />
Gli introni 304<br />
Capitolo 12<br />
La traduzione e il co<strong>di</strong>ce<br />
genetico 312<br />
L’anemia falciforme: gli effetti devastanti della<br />
sostituzione <strong>di</strong> una singola coppia <strong>di</strong> basi 312<br />
La struttura delle proteine 313<br />
I POLIPEPTIDI: VENTI SUBUNITÀ AMINOACIDICHE<br />
DIFFERENTI 313
LE PROTEINE: COMPLESSE STRUTTURE TRIDIMENSIONALI 313<br />
Sintesi proteica: la traduzione 316<br />
UNO SGUARDO GENERALE ALLA SINTESI PROTEICA 316<br />
COMPONENTI RICHIESTI PER LA SINTESI PROTEICA:<br />
I RIBOSOMI 317<br />
COMPONENTI RICHIESTI PER LA SINTESI PROTEICA:<br />
GLI RNA TRANSFER 318<br />
TRADUZIONE: LA SINTESI DEI POLIPEPTIDI UTILIZZANDO<br />
STAMPI DI mRNA 321<br />
Il co<strong>di</strong>ce genetico 329<br />
LE PROPRIETÀ DEL CODICE GENETICO: UNA VISIONE<br />
GENERALE 329<br />
TRE NUCLEOTIDI PER CODONE 329<br />
LA DECIFRAZIONE DEL CODICE 331<br />
CODONI D’INIZIO E DI TERMINAZIONE 331<br />
UN CODICE DEGENERATO E ORDINATO 331<br />
UN CODICE QUASI UNIVERSALE 332<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Pre<strong>di</strong>re sostituzioni aminoaci<strong>di</strong>che indotte<br />
da mutageni 333<br />
Interazioni codoni-tRNA 334<br />
RICONOSCIMENTO DEI CODONI DA PARTE DEI tRNA:<br />
IPOTESI DEL VACILLAMENTO 334<br />
MUTAZIONI A SOPPRESSORE CHE PRODUCONO tRNA<br />
CON ALTERATE CAPACITÀ DI RICONOSCIMENTO 335<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La<br />
decifrazione del co<strong>di</strong>ce genetico 336<br />
La conferma in vivo della natura del co<strong>di</strong>ce genetico 338<br />
Capitolo 13<br />
Mutazione, riparazione del DNA<br />
e ricombinazione 343<br />
Xeroderma pigmentosum: un <strong>di</strong>fetto nella riparazione del<br />
DNA danneggiato nell’uomo 343<br />
La mutazione: fonte della variabilità genetica necessaria<br />
per l’evoluzione 344<br />
La mutazione: caratteristiche fondamentali del<br />
processo 344<br />
LA MUTAZIONE: SOMATICA O GERMINALE 344<br />
LA MUTAZIONE: SPONTANEA O INDOTTA 345<br />
LA MUTAZIONE: UN PROCESSO DI SOLITO CASUALE<br />
E NON ADATTATIVO 345<br />
LA MUTAGENESI ADATTATIVA, O IN FASE STAZIONARIA,<br />
NEI BATTERI 347<br />
LA MUTAZIONE: UN PROCESSO REVERSIBILE 348<br />
La mutazione: effetti fenotipici 349<br />
MUTAZIONI CON EFFETTI FENOTIPICI: SOLITAMENTE<br />
DANNOSE E RECESSIVE 349<br />
EFFETTI DELLE MUTAZIONI NEI GENI DELLE GLOBINE<br />
UMANE 350<br />
LA MUTAZIONE NELL’UOMO: BLOCCHI NELLE<br />
VIE METABOLICHE 351<br />
MUTAZIONI LETALI CONDIZIONALI: UN POTENTE<br />
STRUMENTO PER GLI STUDI GENETICI 351<br />
APPROFONDIMENTO La malattia <strong>di</strong> Tay-Sachs,<br />
una trage<strong>di</strong>a dell’infanzia 352<br />
Basi molecolari della mutazione 354<br />
MUTAZIONI INDOTTE 355<br />
MUTAZIONI INDOTTE DA SOSTANZE CHIMICHE 356<br />
MUTAZIONI INDOTTE DA RADIAZIONI 358<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Pre<strong>di</strong>re sostituzioni aminoaci<strong>di</strong>che indotte<br />
da mutageni chimici 360<br />
MUTAZIONI INDOTTE DA ELEMENTI GENETICI<br />
TRASPONIBILI 361<br />
ESPANSIONE DI RIPETIZIONI DI TRIPLETTE NUCLEOTIDICHE<br />
E MALATTIE UMANE EREDITARIE 362<br />
Identificazione <strong>di</strong> sostanze chimiche mutagene: il test <strong>di</strong><br />
Ames 363<br />
Meccanismi <strong>di</strong> riparazione del DNA 364<br />
RIPARAZIONE DIPENDENTE DALLA LUCE 365<br />
RIPARAZIONE PER ESCISSIONE 365<br />
ALTRI MECCANISMI DI RIPARAZIONE 366<br />
Malattie umane ere<strong>di</strong>tarie causate da <strong>di</strong>fetti<br />
nella riparazione del DNA 368<br />
Meccanismi <strong>di</strong> ricombinazione del DNA 369<br />
LA RICOMBINAZIONE: TAGLIO E RICUCITURA<br />
DELLE MOLECOLE DI DNA 370<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Muller<br />
<strong>di</strong>mostra che i raggi X sono mutageni 372<br />
LA CONVERSIONE GENICA: SINTESI DI RIPARAZIONE DEL DNA<br />
ASSOCIATA CON LA RICOMBINAZIONE 374<br />
Capitolo 14<br />
Definizione del concetto<br />
<strong>di</strong> gene 382<br />
Che cos’è la vita? 382<br />
Evoluzione del concetto <strong>di</strong> gene: riassunto 383<br />
Evoluzione del concetto <strong>di</strong> gene: funzione 385<br />
MENDEL: FATTORI COSTANTI CHE CONTROLLANO<br />
I CARATTERI FENOTIPICI 385<br />
GARROD: UN GENE MUTANTE-UN BLOCCO METABOLICO 385<br />
BEADLE E TATUM: UN GENE-UN ENZIMA 386<br />
UN GENE-UN POLIPEPTIDE 386<br />
APPROFONDIMENTO Genoma umano:<br />
quanti geni? 388<br />
In<strong>di</strong>ce generale XV<br />
Evoluzione del concetto <strong>di</strong> gene: struttura 388<br />
IL CONCETTO ANTERIORE AL 1940: IL FILO DI PERLE 388<br />
SCOPERTA DELLA RICOMBINAZIONE ALL’INTERNO<br />
DEL GENE 389<br />
RICOMBINAZIONE TRA COPPIE NUCLEOTIDICHE<br />
ADIACENTI 389<br />
COLINEARITÀ TRA LA SEQUENZA CODIFICANTE DI UN GENE<br />
E IL SUO PRODOTTO POLIPEPTIDICO 390<br />
Una definizione genetica del gene 393<br />
IL TEST DI COMPLEMENTAZIONE COME MEZZO PER DEFINIRE<br />
IL GENE OPERATIVAMENTE 393<br />
COMPLEMENTAZIONE INTRAGENICA 395<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Attribuzione delle mutazioni ai geni 398
XVI In<strong>di</strong>ce generale<br />
LIMITI DELLA VALIDITÀ DEL TEST<br />
DI COMPLEMENTAZIONE 399<br />
Il locus rII del batteriofago T4 399<br />
I MUTANTI rII SONO LETALI CONDIZIONALI 399<br />
IL TEST DI COMPLEMENTAZIONE DIMOSTRA CHE IL LOCUS rII<br />
È COSTITUITO DA DUE GENI 400<br />
MAPPATURA DELLE MUTAZIONI rII ATTRAVERSO INCROCI<br />
A DUE FATTORI 400<br />
MAPPATURA PER DELEZIONE 400<br />
IL LOCUS rII: MOLTE MUTAZIONI IN DUE GENI ADIACENTI 403<br />
Geni nei geni nel batteriofago X174 404<br />
Relazioni gene-proteina 406<br />
SPLICING ALTERNATIVO: ISOFORME PROTEICHE 407<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: L’effetto <strong>di</strong><br />
posizione cis-trans <strong>di</strong> Lewis 408<br />
ASSEMBLAGGIO DEI GENI DURANTE LO SVILUPPO:<br />
LE CATENE DEGLI ANTICORPI UMANI 408<br />
Capitolo 15<br />
Le tecniche della genetica<br />
molecolare 418<br />
Trattamento del nanismo ipofisario con l’ormone della<br />
crescita umano 418<br />
Tecniche fondamentali usate per identificare, amplificare e<br />
clonare i geni 419<br />
LA SCOPERTA DELLE ENDONUCLEASI DI RESTRIZIONE 420<br />
LA PRODUZIONE IN VITRO DI MOLECOLE DI<br />
DNA RICOMBINANTE 422<br />
AMPLIFICAZIONE DELLE MOLECOLE DI DNA RICOMBINANTE<br />
NEI VETTORI DI CLONAGGIO 422<br />
AMPLIFICAZIONE DI SEQUENZE DI DNA TRAMITE<br />
LA REAZIONE DI POLIMERIZZAZIONE A CATENA (PCR) 429<br />
Costruzione e analisi <strong>di</strong> librerie <strong>di</strong> DNA 431<br />
COSTRUZIONE DI LIBRERIE GENOMICHE 431<br />
COSTRUZIONE DI LIBRERIE DI cDNA 431<br />
ANALISI DI LIBRERIE DI DNA PER L’ISOLAMENTO DI GENI<br />
D’INTERESSE 432<br />
Mutagenesi sito-specifica utilizzando la PCR 433<br />
L’analisi molecolare <strong>di</strong> DNA, RNA e proteine 435<br />
ANALISI DEL DNA MEDIANTE IBRIDAZIONE PER<br />
SOUTHERN BLOT 435<br />
ANALISI DELL’RNA MEDIANTE IBRIDAZIONE PER<br />
NORTHERN BLOT 437<br />
APPROFONDIMENTO Identificazione del gene mutante<br />
che causa la fibrosi cistica 438<br />
ANALISI DEGLI RNA CON LA TECNICA RT-PCR 439<br />
ANALISI DELLE PROTEINE CON LA TECNICA DEL<br />
WESTERN BLOTTING 439<br />
L’analisi molecolare <strong>di</strong> geni e cromosomi 441<br />
MAPPE FISICHE DI MOLECOLE DI DNA BASATE SUI SITI<br />
DI TAGLIO DEGLI ENZIMI DI RESTRIZIONE 441<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA:<br />
Endonucleasi <strong>di</strong> restrizione 442<br />
SEQUENZE NUCLEOTIDICHE DI GENI E CROMOSOMI 444<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Determinazione delle sequenze<br />
nucleoti<strong>di</strong>che <strong>di</strong> elementi genetici 448<br />
Capitolo 16<br />
Genomica 456<br />
Prospettive della genetica umana in Islanda 456<br />
APPROFONDIMENTO GenBank 459<br />
Genomica: un quadro generale 461<br />
Correlazione tra mappe genetiche, citologiche e fisiche dei<br />
cromosomi 462<br />
MAPPE DEI POLIMORFISMI DI LUNGHEZZA DEI FRAMMENTI<br />
DI RESTRIZIONE (RFLP) E DEI MICROSATELLITI 463<br />
MAPPE CITOGENETICHE 464<br />
MAPPE FISICHE E BANCHE DI CLONI 465<br />
Clonaggio posizionale dei geni 466<br />
CAMMINI CROMOSOMICI 467<br />
SALTI CROMOSOMICI 468<br />
Il Progetto Genoma Umano 469<br />
MAPPATURA DEL GENOMA UMANO 470<br />
SEQUENZIAMENTO DEL GENOMA UMANO 471<br />
IL PROGETTO HAPMAP NELL’UOMO 473<br />
Saggi su RNA e proteine per lo stu<strong>di</strong>o delle funzioni del<br />
genoma 475<br />
SEQUENZE ESPRESSE 475<br />
IBRIDAZIONI SU ARRAY E GENE-CHIP 476<br />
UTILIZZO DELLA GREEN FLUORESCENT PROTEIN COME<br />
MARCATORE DELLA SINTESI PROTEICA 477<br />
Genomica comparativa 479<br />
BIOINFORMATICA 480<br />
GENOMI PROCARIOTICI 482<br />
I GENOMI DEI CLOROPLASTI E DEI MITOCONDRI 484<br />
I GENOMI MITOCONDRIALI 484<br />
I GENOMI CLOROPLASTIDIALI 486<br />
GENOMI EUCARIOTICI 486<br />
L’EVOLUZIONE DEI GENOMI DEI CEREALI 489<br />
L’EVOLUZIONE DEI GENOMI DEI MAMMIFERI 489<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Due bozze<br />
della sequenza del genoma umano 490<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Uso della bioinformatica per lo stu<strong>di</strong>o<br />
<strong>di</strong> sequenze <strong>di</strong> DNA 493<br />
Capitolo 17<br />
Applicazioni della genetica<br />
molecolare 499<br />
Identificazione della mutazione Tay-Sachs in preembrioni<br />
umani <strong>di</strong> otto cellule 499<br />
Uso della tecnologia del DNA ricombinante per<br />
l’identificazione <strong>di</strong> geni umani 500<br />
LA MALATTIA DI HUNTINGTON 500<br />
LA FIBROSI CISTICA 501
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Analisi per gli alleli mutanti che causano ritardo<br />
mentale da X fragile 503<br />
Diagnosi molecolare delle malattie umane 505<br />
Terapia genica nell’uomo 506<br />
DNA fingerprint, l’impronta del DNA 511<br />
TEST DI PATERNITÀ 512<br />
APPLICAZIONI FORENSI 512<br />
Produzione <strong>di</strong> proteine eucariotiche nei batteri 513<br />
L’ORMONE DELLA CRESCITA UMANO 513<br />
PROTEINE CON APPLICAZIONI INDUSTRIALI 514<br />
Piante e animali transgenici 515<br />
ANIMALI TRANSGENICI: MICROINIEZIONI DI DNA IN UOVA<br />
FECONDATE E TRASFEZIONE DI CELLULE STAMINALI<br />
EMBRIONALI 515<br />
PIANTE TRANSGENICHE: IL PLASMIDE TI DI AGROBACTERIUM<br />
TUMEFACIENS 517<br />
Genetica inversa: <strong>di</strong>ssezione dei processi biologici<br />
attraverso l’inibizione dell’espressione genica 519<br />
APPROFONDIMENTO Cibi GM: sono sicuri? 520<br />
RNA ANTISENSO 520<br />
MUTAZIONI KNOCKOUT NEL TOPO 522<br />
INSERZIONI DI T-DNA E DI TRASPOSONI 524<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Ripetizioni<br />
<strong>di</strong> trinucleoti<strong>di</strong> e malattie umane 526<br />
INTERFERENZA A RNA 529<br />
Capitolo 18<br />
Elementi genetici trasponibili 535<br />
Il mais: un alimento <strong>di</strong> base con un retaggio culturale 535<br />
Elementi trasponibili: una visione d’insieme 536<br />
Elementi trasponibili nei batteri 537<br />
ELEMENTI IS 537<br />
TRASPOSONI COMPOSITI 538<br />
ELEMENTI Tn3 539<br />
L’IMPORTANZA DEI TRASPOSONI BATTERICI IN MEDICINA 540<br />
Elementi trasponibili taglia-e-cuci negli eucarioti 541<br />
ELEMENTI Ac E Ds NEL MAIS 541<br />
APPROFONDIMENTO Barbara McClintock, la<br />
scopritrice degli elementi trasponibili 542<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Analizzare l’attività dei trasposoni nel<br />
mais 544<br />
ELEMENTI P E DISGENESI DEGLI IBRIDI IN DROSOPHILA 544<br />
MARINER, UN TRASPOSONE ANTICO E MOLTO DIFFUSO 546<br />
Retrovirus e retrotrasposoni 547<br />
RETROVIRUS 547<br />
ELEMENTI RETROVIRUS-SIMILI 549<br />
RETROPOSONI 552<br />
Elementi trasponibili nell’uomo 553<br />
Il significato genetico ed evolutivo degli elementi<br />
trasponibili 555<br />
I TRASPOSONI E L’ORGANIZZAZIONE DEL GENOMA 555<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA:<br />
Trasformazione <strong>di</strong> Drosophila con elementi P 556<br />
TRASPOSONI E MUTAZIONE 556<br />
ASPETTI EVOLUTIVI RIGUARDANTI GLI ELEMENTI<br />
TRASPONIBILI 557<br />
Capitolo 19<br />
Regolazione dell’espressione<br />
genica nei procarioti e nei loro<br />
virus 563<br />
Il sogno <strong>di</strong> d’Hérelle <strong>di</strong> curare la <strong>di</strong>ssenteria nell’uomo<br />
con la terapia fagica 563<br />
Espressione genica costitutiva, inducibile e reprimibile 564<br />
Regolazione positiva e negativa dell’espressione<br />
genica 566<br />
Operoni: gruppi <strong>di</strong> geni regolati in modo coor<strong>di</strong>nato 568<br />
L’operone del lattosio in E. coli: induzione e repressione<br />
da catabolita 570<br />
INDUZIONE 570<br />
REPRESSIONE DA CATABOLITA 572<br />
APPROFONDIMENTO Interazioni proteine-DNA che<br />
controllano la trascrizione dell’operone lac 574<br />
L’operone del triptofano in E. coli: repressione<br />
e attenuazione 576<br />
REPRESSIONE 576<br />
ATTENUAZIONE 576<br />
In<strong>di</strong>ce generale XVII<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Verifica la comprensione dell’operone<br />
lac 577<br />
Il batteriofago lambda: repressione dei geni del ciclo litico<br />
durante la lisogenia 581<br />
Sequenza temporale dell’espressione genica durante<br />
l’infezione fagica 583<br />
Controllo traduzionale dell’espressione genica 583<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Jacob,<br />
Monod e il modello dell’operone 586<br />
Meccanismi <strong>di</strong> regolazione post-traduzionali 588<br />
Capitolo 20<br />
Regolazione dell’espressione<br />
genica negli eucarioti 593<br />
I tripanosomi africani: un guardaroba <strong>di</strong> travestimenti<br />
molecolari 593<br />
Modalità <strong>di</strong> regolazione dell’espressione genica negli<br />
eucarioti: una panoramica 594
XVIII In<strong>di</strong>ce generale<br />
LIVELLI DELLA REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 594<br />
TRASCRIZIONE CONTROLLATA DEL DNA 594<br />
SPLICING ALTERNATIVO DELL’RNA 595<br />
CONTROLLO CITOPLASMATICO DELLA STABILITÀ<br />
DELL’RNA MESSAGGERO 596<br />
Induzione dell’attività trascrizionale da parte <strong>di</strong> fattori<br />
ambientali e biologici 596<br />
LA TEMPERATURA: I GENI HEAT-SHOCK 596<br />
LA LUCE: I GENI DELLA RIBULOSIO 1,5-BISFOSFATO<br />
CARBOSSILASI NELLE PIANTE 597<br />
MOLECOLE SEGNALE: GENI CHE RISPONDONO<br />
AGLI ORMONI 597<br />
Controllo molecolare della trascrizione negli eucarioti 600<br />
LE SEQUENZE DI DNA COINVOLTE NEL CONTROLLO<br />
DELLA TRASCRIZIONE 600<br />
PROTEINE COINVOLTE NEL CONTROLLO<br />
DELLA TRASCRIZIONE: FATTORI DI TRASCRIZIONE 602<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Definizione delle sequenze richieste per<br />
l’espressione genica 603<br />
Regolazione post-trascrizionale dell’espressione genica<br />
me<strong>di</strong>ante RNA interference 604<br />
ASPETTI DELLA RNAi 604<br />
APPROFONDIMENTO GAL4, un fattore <strong>di</strong><br />
trascrizione <strong>di</strong> lievito 606<br />
FONTI DI SHORT INTERFERING RNA E microRNA 606<br />
Espressione genica e organizzazione cromosomica 609<br />
TRASCRIZIONE NELLE ANSE DEI CROMOSOMI<br />
A SPAZZOLA 609<br />
TRASCRIZIONE NEI “PUFF” DEI CROMOSOMI POLITENICI 609<br />
ORGANIZZAZIONE MOLECOLARE DEL DNA<br />
TRASCRIZIONALMENTE ATTIVO 610<br />
RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA 611<br />
EUCROMATINA ED ETEROCROMATINA 611<br />
SILENZIAMENTO GENICO 612<br />
METILAZIONE DEL DNA E IMPRINTING 616<br />
AMPLIFICAZIONE GENICA 616<br />
Attivazione e inattivazione <strong>di</strong> interi cromosomi 618<br />
INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X NEI MAMMIFERI 618<br />
IPERATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X IN DROSOPHILA 619<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La scoperta<br />
della RNA interference 620<br />
IPOATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X IN<br />
CAENORHABDITIS 622<br />
Capitolo 21<br />
Il controllo genetico dello<br />
sviluppo animale 627<br />
Terapia delle cellule staminali 627<br />
Organismi modello per l’analisi genetica dello<br />
sviluppo 628<br />
ASPETTI GENERALI DELLO SVILUPPO DI DROSOPHILA 628<br />
ASPETTI GENERALI DELLO SVILUPPO DI C. ELEGANS 629<br />
Analisi genetica dei programmi <strong>di</strong> sviluppo 630<br />
DETERMINAZIONE DEL SESSO IN DROSOPHILA 631<br />
DETERMINAZIONE DEL SESSO IN C. ELEGANS 634<br />
Attività dei geni materni durante lo sviluppo 635<br />
GENI A EFFETTO MATERNO 635<br />
APPROFONDIMENTO Fruitless 636<br />
DETERMINAZIONE DEGLI ASSI DORSO-VENTRALE E<br />
ANTERO-POSTERIORE NEGLI EMBRIONI<br />
DI DROSOPHILA 637<br />
Attività dei geni zigotici durante lo sviluppo 640<br />
SEGMENTAZIONE DEL CORPO 640<br />
FORMAZIONE DEGLI ORGANI 642<br />
SPECIFICAZIONE DEI TIPI CELLULARI 644<br />
Analisi genetica dello sviluppo nei vertebrati 645<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Dissezione <strong>di</strong> un programma <strong>di</strong><br />
<strong>di</strong>fferenziamento cellulare usando le mutazioni 646<br />
GENI DEI VERTEBRATI OMOLOGHI A QUELLI<br />
DEGLI INVERTEBRATI 646<br />
IL TOPO: MUTAZIONI INSERZIONALI CASUALI<br />
E MUTAZIONI KNOCKOUT GENE-SPECIFICHE 647<br />
IL PESCE ZEBRA (ZEBRA FISH): MUTAZIONI KNOCKDOWN<br />
CON IL MORFOLINO 648<br />
STUDI CON LE CELLULE STAMINALI DEI MAMMIFERI 649<br />
CLONAZIONE RIPRODUTTIVA 650<br />
CAMBIAMENTI GENETICI DURANTE IL DIFFERENZIAMENTO<br />
DELLE CELLULE IMMUNITARIE DEI VERTEBRATI 651<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Mutazioni<br />
che alterano la segmentazione in Drosophila 652<br />
Capitolo 22<br />
Le basi genetiche del cancro 659<br />
La storia molecolare <strong>di</strong> una famiglia 659<br />
Il cancro: una malattia genetica 660<br />
LE MOLTEPLICI FORME DI CANCRO 660<br />
CANCRO E CICLO CELLULARE 661<br />
CANCRO E MORTE CELLULARE PROGRAMMATA 661<br />
LE BASI GENETICHE DEL CANCRO 662<br />
Oncogeni 662<br />
RETROVIRUS CHE INDUCONO TUMORI E<br />
ONCOGENI VIRALI 663<br />
OMOLOGHI CELLULARI DEGLI ONCOGENI VIRALI:<br />
I PROTO–ONCOGENI 664<br />
ONCOGENI CELLULARI MUTANTI E CANCRO 665<br />
RIARRANGIAMENTI CROMOSOMICI E CANCRO 667<br />
Geni oncosoppressori 668<br />
CANCRO EREDITARIO E IPOTESI DEI DUE COLPI<br />
DI KNUDSON 668<br />
RUOLO DELLE PROTEINE SOPPRESSORI DI TUMORE<br />
NELLE CELLULE 669<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Stima dei tassi <strong>di</strong> mutazione nel<br />
retinoblastoma 671<br />
Vie genetiche che portano al cancro 676<br />
APPROFONDIMENTO Cancro e consulenza<br />
genetica 678<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA:<br />
L’identificazione del gene BRCA1 679
Capitolo 23<br />
Ere<strong>di</strong>tarietà dei caratteri<br />
complessi 684<br />
Malattie car<strong>di</strong>ovascolari: una combinazione <strong>di</strong> fattori<br />
genetici e ambientali 684<br />
Caratteri complessi 685<br />
CARATTERI COMPLESSI QUANTIFICABILI 685<br />
FATTORI GENETICI E AMBIENTALI INFLUENZANO<br />
I CARATTERI QUANTITATIVI 685<br />
PIÙ GENI INFLUENZANO I CARATTERI QUANTITATIVI 685<br />
CARATTERI SOGLIA 687<br />
Statistica della genetica quantitativa 687<br />
DISTRIBUZIONI DI FREQUENZA 688<br />
LA MEDIA E LA CLASSE MODALE 688<br />
LA VARIANZA E LA DEVIAZIONE STANDARD 689<br />
Analisi dei caratteri quantitativi 690<br />
L’IPOTESI MULTIFATTORIALE 690<br />
SCOMPOSIZIONE DELLA VARIANZA FENOTIPICA 690<br />
EREDITABILITÀ IN SENSO LATO 691<br />
EREDITABILITÀ IN SENSO STRETTO 691<br />
PREVISIONE DEI FENOTIPI 692<br />
SELEZIONE ARTIFICIALE 693<br />
LOCI DEI CARATTERI QUANTITATIVI 694<br />
APPROFONDIMENTO Selezione artificiale 695<br />
Correlazioni tra parenti 699<br />
CORRELAZIONE DEI FENOTIPI QUANTITATIVI TRA PARENTI 699<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Scoprire la dominanza nei QTL 701<br />
INTERPRETAZIONE DELLE CORRELAZIONI TRA PARENTI 701<br />
Genetica quantitativa del comportamento umano 703<br />
INTELLIGENZA 703<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Stu<strong>di</strong>o sui<br />
gemelli separati del Minnesota 704<br />
PERSONALITÀ 705<br />
Capitolo 24<br />
Genetica <strong>di</strong> popolazioni 709<br />
Una colonia lontana 709<br />
La teoria delle frequenze alleliche 710<br />
STIMA DELLE FREQUENZE ALLELICHE 710<br />
RELAZIONE TRA FREQUENZE GENOTIPICHE E ALLELICHE:<br />
IL PRINCIPIO DI HARDY-WEINBERG 711<br />
APPLICAZIONI DEL PRINCIPIO DI HARDY-WEINBERG 711<br />
ECCEZIONI AL PRINCIPIO DI HARDY-WEINBERG<br />
UTILIZZO DELLE FREQUENZE ALLELICHE<br />
712<br />
NELLA CONSULENZA GENETICA 714<br />
La selezione naturale 715<br />
SELEZIONE NATURALE A LIVELLO DI GENE 715<br />
SELEZIONE NATURALE A LIVELLO DI FENOTIPO 717<br />
La deriva genetica casuale 718<br />
CAMBIAMENTI CASUALI DELLE FREQUENZE ALLELICHE 719<br />
EFFETTI DELLE DIMENSIONI DELLE POPOLAZIONI 719<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Applicazione della deriva genetica all’isola<br />
<strong>di</strong> Pitcairn 720<br />
Popolazioni in equilibrio genetico 721<br />
SELEZIONE BILANCIATA 721<br />
BILANCIAMENTO MUTAZIONE-SELEZIONE 722<br />
BILANCIAMENTO MUTAZIONE-DERIVA 723<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: Il principio<br />
<strong>di</strong> Hardy-Weinberg 724<br />
Capitolo 25<br />
Genetica evolutiva 730<br />
Da dove veniamo? Chi siamo? Dove an<strong>di</strong>amo? 730<br />
La nascita della teoria evolutiva 731<br />
LA TEORIA DELL’EVOLUZIONE DI DARWIN 731<br />
GENETICA EVOLUTIVA 732<br />
Variabilità genetica nelle popolazioni naturali 733<br />
VARIABILITÀ FENOTIPICA 733<br />
VARIABILITÀ DELLA STRUTTURA CROMOSOMICA 734<br />
VARIABILITÀ DELLA STRUTTURA DELLE PROTEINE 735<br />
VARIABILITÀ DELLE SEQUENZE NUCLEOTIDICHE 736<br />
Evoluzione molecolare 737<br />
LE MOLECOLE COME “DOCUMENTI DELLA STORIA<br />
EVOLUTIVA” 737<br />
FILOGENESI MOLECOLARE 738<br />
TASSI DI EVOLUZIONE MOLECOLARE 740<br />
APPROFONDIMENTO SULLA SOLUZIONE DEI<br />
PROBLEMI Uso del DNA mitocondriale per stabilire<br />
una filogenesi 741<br />
L’OROLOGIO MOLECOLARE 742<br />
VARIABILITÀ DEI TASSI EVOLUTIVI 743<br />
APPROFONDIMENTO Tassi evolutivi 744<br />
LA TEORIA NEUTRALE DELL’EVOLUZIONE MOLECOLARE<br />
EVOLUZIONE MOLECOLARE ED EVOLUZIONE<br />
746<br />
FENOTIPICA 747<br />
Speciazione 749<br />
CHE COS’È UNA SPECIE? 749<br />
MODALITÀ DI SPECIAZIONE 750<br />
LA GENETICA DELLA SPECIAZIONE 752<br />
Evoluzione dell’uomo 753<br />
L’UOMO E LE GRANDI SCIMMIE 753<br />
EVOLUZIONE UMANA NEI RESTI FOSSILI 753<br />
UNA PIETRA MILIARE NELLA GENETICA: La teoria<br />
neutrale dell’evoluzione molecolare 754<br />
VARIABILITÀ DELLE SEQUENZE DI DNA<br />
E ORIGINE DELL’UOMO 756<br />
In<strong>di</strong>ce generale XIX<br />
Glossario 763<br />
Risposte a domande e problemi<br />
con numero <strong>di</strong>spari 783<br />
In<strong>di</strong>ce analitico 801