Tesina di terza media sulla genetica

Di Redazione Studenti.

Tesina di terza media sulla genetica: come funziona il patrimonio ereditario, il DNA e cosa dicono le leggi di Mendel

Tesina di terza media sulla genetica

Tesina di terza media sulla genetica
Tesina di terza media sulla genetica — Fonte: istock

Ogni essere essere umano ha un patrimonio ereditario, costituito dalla somma dei 23 cromosomi paterni e dei 23 cromosomi materni, che ne determinano le sue specifiche caratteristiche. Lo studio scientifico che se ne occupa si chiama genetica e studia, appunto, l’ereditarietà dei caratteri.

Il patrimonio ereditario

Il patrimonio ereditario di un individuo è contenuto nelle lunghe molecole di acido desossiribonucleico, chiamate anche DNA. Ognuna di queste molecole è formata a sua volta da due filamenti avvolti a spirale e uniti tra loro dai nucleotidi. I nucleotidi sono formati da una molecola di acido fosforico, una di zucchero (o desossiribosio) e da una base azotata. Le basi azotate sono quattro e si uniscono in determinate coppie: adenina con timina, e guanina con citosina. Queste, disposte in successioni e quantità diverse, fanno sì che in natura ogni specie sia caratterizzata da una diversa molecola di DNA e quindi da specifici cromosomi. La struttura del dna fu scoperta da due giovani ricercatori, James Watson e Francis Crick, nel 1953.

Duplicazione del DNA

Il dna si può duplicare: i due filamenti, durante la duplicazione, si aprono a cerniera, con l’aiuto di un enzima (policasi). Mentre i filamenti si separano, interviene un altro enzima chiamato dna-polimerasi, che unisce a ciascun filamento i nucleotidi adatti, secondo la regola di appaiamento: A-T e C-G, prelevandoli dal nucleo della cellula. Così ogni filamento ricostruisce l’altro usando se stesso come modello. Si formano quindi due nuove molecole di dna identiche a quelle di partenza, e la quantità di dna risulta quindi raddoppiata. La replicazione del dna avviene nella fase precedente alla mitosi della cellula, così ogni cellula figlia potrà ricevere una copia di dna.

L’invio del messaggio del dna per formare le proteine e gli enzimi viene affidato al RNA o mRNA. Questa molecola viene formata sul modello del dna con un processo che prende il nome di trascrizione. L’RNA è molto simile al dna, è formato da nucleotidi ma con alcune differenze:

  • Lo zucchero è il ribosio, anziché il desossiribosio
  • La molecola è costituita da un unico filamento anziché due
  • Le basi azotate sono sempre quattro, ma al posto della timina (T) c’è l’uracile (U)
  • È più corta rispetto al dna perché viene formata solo la parte che serve in quel momento alla cellula.

Rna

Esistono tre tipi di RNA:

  • RNA messaggero,
  • RNA di trasporto,
  • RNA ribosomale.

La sintesi delle proteine è la trasformazione dei geni in proteine. Il gene è una parte di dna ed è formato sequenza di triplette, sequenza che corrisponde ad una determinata proteina. Possiamo affermare che un gene contiene l’informazione per costruire una determinata proteina e che le informazioni genetiche (ereditarie) di un organismo sono contenute tutte nel dna. Il codice genetico è il sistema di trasmissione delle informazioni genetiche dal dna alle proteine.

L’alfabeto del codice genetico è costituito dalle quattro basi azotate: adenina, citosina, guanina e timina. Molti esperimenti hanno confermato che le quattro lettere (A, C, G, T), hanno significato solo se sono ordinate a tre a tre, cioè in triplette o codoni e ogni tripletta individua un preciso amminoacido. Il patrimonio ereditario di una specie è scritto proprio nella sequenza specifica della basi. Per questo la sequenza delle basi è importante perché cambiarne l’ordine significherebbe cambiare anche l’informazione genetica.  La sintesi proteica inizia facendo passare l’RNA messaggero dal nucleo al citoplasma, scorre sul ribosoma, che “legge” le triplette.

Le molecole di RNA di trasporto si legano in modo specifico a un determinato amminoacido e si spostano avanti e indietro nel citoplasma per prendere il proprio amminoacido per poi inserirlo nell’RNA messaggero, nella posizione corretta, in corrispondenza con le tre basi complementari dell’amminoacido. Questo processo continua fino a quando il ribosoma legge una tripletta che non corrisponde a nessun RNA di trasporto. A questo punto la catena di amminoacidi si stacca e la proteina è completata. Il passaggio dal codice genetico alla sequenza di amminoacidi prende il nome di traduzione.

La mitosi

Il meccanismo alla base del patrimonio cromosomico è regolato da due importanti fenomeni: la mitosi e la meiosi.

  • Il primo, la mitosi, è il processo di riproduzione cellulare mediante il quale da una cellula diploide madre si generano due cellule diploidi identiche fra loro e identiche alla precedente. Prima che questo avvenga, bisogna che il dna si duplichi in modo esatto. Tutto ciò avviene in un determinato periodo di tempo, quando la cellula è apparentemente a riposo, cioè fra una mitosi e la successiva; anche se il nucleo sta lavorando dato che il dna si sta duplicando. Questo periodo è detto interfase. All’inizio del processo di divisione cominciano a rendersi visibili i cromosomi, però prima che inizi la vera  fase di divisione,i cromosomi si sdoppiano,e ciascuno dei quali è costituito da due filamenti, detti cromatidi, uguali fra loro e uniti in punto detto centromero. Da questo punto tutte le fasi successive fanno il modo che il patrimonio genetico non si divida in modo casuale ma in due parti perfettamente uguali. Nella seconda fase del processo avviene la vera e propria mitosi (profase), la membrana nucleare scompare e compaiono nel citoplasma due strutture i centrioli, uno per polo cellulare; e da qui cominciano a comparire delle fibre che andranno a formare il fuso mitotico. A questo punto, ogni cromosoma si dispone all’equatore della cellula (in piastra equatoriale) attaccandosi al fuso mitotico tramite il  centromero; questa fase è detta metafase, ed in questo momento che i cromosomi sono ben visibili. Inizia l’anafase, in cui le fibre del fuso mitotico si allontanano dall’equatore tirando i cromatidi da parti opposte; il centromero si sdoppia e i cromatidi si dividono dirigendosi ognuno da parti opposte. In questo modo si avranno gli stessi cromosomi ai due poli. Si forma di nuovo la membrana nucleare attorno ai cromosomi; i nuovi nuclei conterranno gli stessi cromosomi della cellula madre. Si divide anche il citoplasma e alla fine di questa fase, detta telofase, si saranno formate due cellule identiche alla cellula di partenza.

La meiosi

La meiosi è il processo con cui si originano le cellule sessuali: queste devono contenere solo la metà dei cromosomi (aploidi), in modo che dalla loro unione possa originarsi il patrimonio cromosomico tipico della specie. All'inizio della meiosi i cromosomi sono già duplicati. Attaccandosi ciascuno al proprio omologo, formano la tetrade. Successivamente i due cromosomi omologhi si separano (disgiunzione) portandosi ai poli opposti della cellula. Ciascuna cellula figlia perciò avrà un cromosoma per ciascuna coppia di omologhi (già diviso in cromatidi) e sarà perciò una cellula apolide. La seconda divisione è una normale mitosi: ciascuna cellula apolide si divide in due identiche. I cromatidi di ciascun cromosoma si separano e diventano cromosomi indipendenti. Si formano quattro cellule apolidi che si trasformano in gameti. Nel maschio si formano quattro spermatozoi per ogni meiosi, mentre nella femmina solo una delle cellule apolidi si trasforma in una cellula uovo matura, le altre degenerano e muoiono. Nella meiosi, a differenza sella mitosi, i geni di origine paterna si mescolano con quelli di origine materna, nei modi più vari. Infatti durante la fase di tetrade, in cui i cromosomi omologhi sono uniti fra loro,  si possono scambiare un pezzo di dna e quindi dei geni. Questo meccanismo porta ad un rimescolamento casuale dei geni paterni e materni. Questo permette, di fronte ad una situazione di difficoltà, (come un’epidemia) che tutti gli uomini reagiscono nello stesso modo. E questo permette la diversificazione fra ogni essere umano e lo rende unico.

Leggi di Mendel

Un organismo è quindi costituito da due tipi di cellule:

  • le cellule somatiche: hanno un corredo cromosomico in numero sempre pari (diploide 2n) e si mantiene tale per mitosi durante l’accrescimento corporeo;
  • le cellule sessuali: hanno un corredo cromosomico in numero dispari (apolide n) in quanto dimezzato con il processo della meiosi durante la maturazione delle cellule sessuali.

Tutte le informazioni che codificano i caratteri di un individuo sono quindi scritte sui cromosomi: essendo questi n2, ovvero n coppie di cromosomi omologhi, ogni carattere è codificato da due geni, detti alleli, uno sul cromosoma paterno e uno su quello materno. Un carattere può essere codificato da due alleli uguali, omozigote, o da due alleli diversi, eterozigote. Se un carattere si manifesta in entrambi i casi è detto carattere dominante, se invece necessita di due alleli uguale è un carattere recessivo.

Prima legge di Mendel

Prima legge, detta della dominanza dei caratteri: incrociando fra loro individui omozigoti per un carattere ma con alleli diversi (dominante in uno e recessivo nell’altro) si ottiene una prima generazione di individui tutti eterozigoti che presentano il carattere dominante.

Seconda legge di Mendel

Seconda legge, detta della separazione dei caratteri: ciascun carattere è determinato da due fattori che però si separano al momento della formazione dei gameti (legge della segregazione); al momento della fecondazione se ne riceve uno dal padre e uno dalla madre. Dall’incrocio di due individui eterozigoti per un carattere si ottiene una generazione nella quale i caratteri si separano secondo percentuali ben precise: il 50% degli individui sarà eterozigote e presenterà il carattere di genitori, il 25% sarà omozigote dominante e il 25% sarà omozigote recessivo.

Terza legge, detta dell’indipendenza dei caratteri: incrociando con più caratteri distinti si ottiene una generazione di individui nei quali i caratteri si trasmettono in modo indipendente l’uno dall’altro.

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