Le principali cause di errore nella sequenza di aminoacidi sono i cambiamenti del Dna che sono dette mutazioni. Quindi la mutazione è un cambiamento della sequenza o del numero di nucleotidi di un segmento di acido nucleico. In qualsiasi cellula si possono verificare degli errori nel processo di duplicazione del DNA che poi verranno trasmessi alle cellule figlie. Negli organismi pluricellulari le mutazioni possono essere di due tipi:
- mutazioni somatiche che si verificano nella cellula e rimangono circoscritte ad essa. Ovviamente durante il processo di mitosi le mutazioni si trasmetteranno alle cellule figlie e quindi alla loro discendenza, però non vengono ereditate dalla prole che viene generata per via sessuata. Ciò vuol dire che una mutazione che ci porterà ad avere una macchia sulla pelle non verrà trasmessa ai nostri figli. In genere questo tipo di mutazione non ha grandi effetti ma si pensa che sia coinvolta nei processi di invecchiamento. Però nel momento in cui la mutazione riguarda il processo di divisione cellulare, i suoi effetti possono essere più drammatici e causare il cancro;
- mutazioni nella linea germinale riguardano le cellule germinali che sono specializzate nella produzione dei gameti. In seguito alla fecondazione se un gamete contiene una mutazione la trasmetterà al nuovo organismo. Ciò porta all’insorgere di malattie genetiche ereditarie.
Esistono anche le così dette mutazioni condizionali nel senso che producono il fenotipo ad esse corrispondente solo in date condizioni (restrittive), e in condizioni permissive non sono riconoscibili.
A livello molecolare le mutazioni si dividono in tre tipi:
- mutazioni puntiformi, sono il risultato dell’aggiunta o della perdita di una base del DNA, oppure della sostituzione di una base nucleotidica con l’altra, quindi riguardano un solo gene dove un allele si trasforma in un altro allele a causa di un’alterazione di un solo nucleotide. Tutto ciò può avvenire a seguito di un errore nella duplicazione di DNA se è sfuggito alla correzione di bozze oppure se ha subito mutazioni causate dall’ambiente, questo tipo di mutazioni però non sempre hanno effetti sul fenotipo. Quindi quando al cambiamento di un nucleotide non corrisponde il cambiamento di un aminoacido nel momento della traduzione, non si hanno conseguenze. Per esempio la prolina è codificata da quattro codoni : CCA, CCC, CCU e CCG, quando sul filamento stampo del DNA avviene una mutazione dell’ultima base della tripletta GGC, il codone corrispondente non sarà più CCG ma a questo codone si legherà comunque un tRNA caricato con la prolina. Questo tipo di mutazioni sono dette silenti e non provocano alcuna modificazione fenotipica. Poi nella cerchia delle mutazioni puntiformi ci sono le mutazioni di senso che si verificano quando il cambiamento della base modifica il messaggio genetico, quindi nella proteina si troverà un aminoacido al posto di un altro. Un esempio è l’anemia falciforme che però come le altre mutazioni dello stesso tipo è compatibile con la sopravvivenza degli individui. Troviamo inoltre le mutazioni non senso che hanno effetti peggiori rispetto alle mutazioni di senso. Questa prevede la sostituzione di una base e nell’RNA risultante si crea un codone di stop tipo UAG, cioè di stop. Quindi si interrompe la traduzione e si avrà una proteina più breve che normalmente non è attiva. Quindi da origine a malattie anche gravi come la distrofia muscolare dove manca la produzione della proteina chiamata distrofina. Infine tra le mutazioni puntiformi vi è quella per scorrimento della finestra di lettura detta frame-shift mutation . Riguarda singole coppie di basi che si inseriscono nel DNA oppure possono essere rimosse, alterando la decodificazione. Succede che la lettura va avanti ma le basi scorreranno di un posto , cioè le parole formate dalle tre basi sono scalate di una lettera ma ciò porterà alla produzione di proteine non attive.
- Le mutazioni cromosomiche sono in genere prodotte da agenti mutageni o da errori nella duplicazione e accade che l’intera molecola del DNA si può spezzare e ricongiungere, alterando l’informazione genetica. Questo tipo di mutazione può essere di quattro tipi:
- delezione, dove viene rimosso parte del materiale genetico, le conseguenze possono essere gravi;
- duplicazione, si può verificare in contemporanea con una delezione e capita quando due cromosomi omologhi si rompono in punti diversi andandosi poi ad attaccare ognuno sull’altro, quindi capiterà che un cromosoma sarà primo di un segmento di DNA , mentre l’altro ne avrà due copie;
- inversione, si verifica con la rottura di un cromosoma e da un ricongiungimento sbagliato, ovviamente la proteina risultante sarà alterata e non funzionante;
- traslocazione, si ha quando un segmento di DNA si distacca dal proprio cromosoma e va ad inserirsi su un altro cromosoma.
3 .Le mutazioni genomiche che riguardano il numero dei cromosomi presenti in un individuo e sono la causa di alcune malattie umane. Quando sono presenti interi corredi cromosomici in numero maggiore si parla di euploidia aberrante; se invece è in più solo una parte si parla di aneuploidia. Le forme di quest’ultima malformazione più frequenti sono la monosomia e cioè la mancanza di un cromosoma da una coppia di omologhi oppure la trisomia e cioè la presenza di una coppia in più di cromosomi.
Conosciuta è la trisomia 21, detta sindrome di Down. E’ un’alterazione che comporta ritardo dello sviluppo, problemi cardiaci e respiratori. Sono conosciute anche la sindrome di Patau, cioè trisomia 13 e la sindrome di Edwards, cioè la trisomia 18; queste ultime due portano a una limitata sopravvivenza.
Poi ci sono le alterazioni legate ai cromosomi sessuali come la sindrome di Turner dove si ha la delezione di un intero cromosoma X e porta a femmine che non maturano sessualmente e vie è poi la sindrome di Klinefelter che porta alla nascita di maschi XXY che può portare a un ritardo mentale.
Programma di scienze per le superiori
