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1 Figura 1.1 Jean-Baptiste Monet de Lamarck (1744-1829). 1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA.

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1 1 Figura 1.1 Jean-Baptiste Monet de Lamarck ( ). 1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

2 2 Figura 1.5 Charles Darwin ( ). 1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

3 3 Figura 1.6 Gregor Mendel e il suo stemma abbaziale composto di una immagine diversa per ogni quadrante: un mughetto a simbolo della costanza, un aratro e una croce a simboleggiare le sue origini contadine e il credo agostiniano della carità. 1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

4 4 Figura 1.7 Prima pagina del lavoro Versuche über Pflanzen-hybriden di Gregor Mendel pubblicato nel 1866 negli Atti della Società di Scienze Naturali di Brno. 1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

5 5 Figura 1.9b Karl Correns ( ). 1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

6 6 Figura 1.10 Quadrato di Punnett relativo allautofecondazione e al reincrocio di un diibrido (LlGg). 1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

7 7 Figura 1.13 Terminologia binomiale usata da Mendel nella pubblicazione del 1866, Mendels Museum of Genetics, Brno. 1.3 TERMINOLOGIA GENETICA

8 8 Figura 1.14 Thomas Hunt Morgan ( ). 1.3 TERMINOLOGIA GENETICA

9 9 Figura 1.15 Colore dellocchio in Drosophila melanogaster: occhi rossi (tipo normale, wildtype) e bianchi (mutante,white). 1.3 TERMINOLOGIA GENETICA

10 10 Figura 1.20 Eredità dellalcaptonuria nelluomo. 1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELLEREDITÀ

11 11 Figura 1.21 Cariotipo umano: 22 coppie di autonomi e due cromosomi sessuali, X e Y (www.genome.org). 1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELLEREDITÀ

12 12 Figura 1.25 Rappresentazione schematica di una cellula vegetale (da: M.J. Chrispeels 2003, modificata). 1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELLEREDITÀ QUADRO 1.2 – ORGANISMI SPERIMENTALI (PROCARIOTI ED EUCARIOTI) PER LA RICERCA GENETICA

13 13 Figura 1.26 Gruppo linkage del cromosoma X di Drosophila (da: P.J. Russell 1998, modificata). 1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

14 14 Figura 1.27 Evento di ricombinazione tra cromosomi omologhi: formazione di chiasmi e scambio (crossing-over) di parti corrispondenti tra cromatidi. 1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

15 15 Figura 1.28 Cariossidi di mais violacee (wild-type), non colorate (colorless) e colorate a settori (spotted), risultanti dalla trasposizione di elementi genetici mobili. 1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

16 16 Tabella 1.1a Tappe fondamentali della genetica mendeliana. 1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

17 17 Tabella 1.1b Tappe fondamentali della genetica mendeliana. 1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

18 18 Figura 1.33 James Watson e Francis Crick (A), Maurice Wilkins (B) e Rosalind Franklin (C). 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

19 19 Figura 1.34 Struttura a doppia elica della molecola del DNA come dedotta da J. Watson e F. Crick nel 1953 (da: J.Watson 1968, The double helix). 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

20 20 Figura 1.35 Articolo di J. Watson e F. Crick, Molecular structure of nucleic acids, Nature April 25, 1953, reimpaginato in una sola facciata. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

21 21 Figura 1.37 Fotografia 51 di Rosalind Franklin così come venne pubblicata sulla rivista Nature il 25 aprile RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

22 22 Figura 1.39 Ipotesi di J. Watson riguardante il processo a due fasi di sintesi delle proteine a partire dal DNA via un RNA intermediario (da: J.Watson 1968, The double helix). 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

23 23 Figura 1.40 Dogma centrale della genetica: flusso di informazione a senso unico dal DNA contenuto nel nucleo alle proteine sintetizzate nel citoplasma attraverso lRNA come intermediario. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

24 24 Figura 1.41 Codice genetico: ogni amminoacido è specificato da una o più triplette di nucleotidi. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

25 25 Figura 1.42 Organizzazione discontinua di un gene eucariotico: fotografia al microscopio elettronico dellappaiamento DNA-mRNA di ovoalbumina di pollo con relativo diagramma interpretativo. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

26 26 Tabella 1.2a Tappe fondamentali della genetica molecolare. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

27 27 Tabella 1.2b Tappe fondamentali della genetica molecolare. 1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

28 28 Figura 1.43 Wilhelm L. Johannsen ( ). 1.7 EREDITÀ POLIGENICA

29 29 Figura 1.44 Mendelismo applicato ai caratteri quantitativi: quadrato di Punnet e istogrammi di distribuzione relativi alla F 2 del triibrido A 1 A 0 B 1 B 0 C 1 C 0 (adattata da L.H. Hartwell et al., 2004). 1.7 EREDITÀ POLIGENICA

30 30 Figura 1.45 Distinzione tra carattere qualitativo e carattere quantitativo: istogrammi e distribuzione di frequenza relativi al colore del fiore in Mirabilis jalapa e alla lunghezza della spiga in Zea mays, rispettivamente. 1.7 EREDITÀ POLIGENICA

31 31 Figura 1.46 Proporzioni genotipiche attese ad un singolo locus secondo la legge di Hardy-Weinberg in funzione dei valori delle frequenze geniche (A) e relazione esistente tra frequenze geniche e genotipiche in una popolazione in equilibrio Hardy-Weinberg (B). 1.8 GENETICA DI POPOLAZIONE

32 32 Figura 1.47a R.A. Fisher ( ). 1.8 GENETICA DI POPOLAZIONE

33 33 Figura 1.49 Vigore ibrido o eterosi in mais (A) e in melanzana (B). 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

34 34 Figura 1.50 Fiori di tabacco (A) e particolare di antere normalmente sviluppate e di antere abortite (B) a causa di maschio-sterilità citoplasmatica (foto: L. Russi). Fiore di radicchio (C), specie caratterizzata da meccanismi di incompatibilità, e particolare di reazioni compatibili e incompatibili con auto- e allo-polline (D) (foto: S. Varotto). 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

35 35 Figura 1.51 Esperimenti di G.H. Shull a Cold Spring Harbor inerenti alla produzione di ibridi di mais. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

36 36 Figura 1.52 Infiorescenza femminile (spiga) e maschile (pennacchio) di mais. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

37 37 QUADRO 1.3 – LINEE PURE, LINEE INBRED E IBRIDI – INBREEDING E ETEROSI Figura 1.53 Esempi di linee inbred e varietà ibride di mais e linee pure di orzo. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

38 38 Figura 1.55 Mutagenesi: conseguenze a livello della struttura dei cromosomi. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

39 39 Figura 1.56 Mutazioni geniche per sostituzione. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

40 40 Tabella 1.3 Risultati della Rivoluzione Verde in frumento e riso in termini di produzione unitaria di granella (t/ha). 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

41 41 Figura 1.57 Produzioni di granella (t/ha) in relazione alle concimazioni azotate (kg/ha) osservate nella varietà ibrida di riso IR-8 ottenuta incrociando la linea pura Peta con la landrace Deegee-woo-gen. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

42 42 Figura 1.58 Sequenza dello sviluppo e delluso di varietà prima, durante e dopo la Rivoluzione Verde (da: M.J. Chrispeels e D.E. Sadava 2003, modificato). 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

43 43 Tabella 1.4 Tipi di varietà selezionate dai miglioratori in funzione del sistema riproduttivo. 1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

44 BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE Figura 1.59 Esempi di colture in vitro di protoplasti per lottenimento di ibridi somatici (fusione di protoplasti) (A), di calli embriogenetici (B) per lottenimento di semi sintetici (embrioni somatici) (C) e di polline (D) e di antere (E) per lottenimento di plantule aploidi (androgenesi) (F).

45 45 Figura 1.60 Embriogenesi in vitro: callo con embrioni avventizi (A) e plantula rigenerata (B) di erba medica BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

46 46 Figura 1.61 Rappresentazione schematica di costruzione di una molecola di DNA ricombinante e di clonaggio di un gene in E. coli (da: D. H. Hartl e E.W. Jones 1998, modificato) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

47 47 Figura 1.62 Kary B. Mullis, inventore della reazione a catena della polimerasi (PCR) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

48 48 Figura 1.63 Diagramma di una reazione automatizzata di sequenziamento di DNA basata sulla PCR (da: L. Hood e D. Galas 2003, modificato) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

49 49 Figura 1.64 Esempio di MAS per la resistenza a patogeni BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

50 50 Figura 1.65 Metodi di trasformazione genetica delle piante BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

51 51 Figura 1.66 Principali Piante Geneticamente Modificate (PGM), caratteri introdotti nelle varietà transgeniche e loro diffusione a livello mondiale (dati 2007). Fonte: Clive James BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

52 52 Figura 1.67 Andamento della superficie (espressa in Mha) coltivata con varietà transgeniche a livello mondiale BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

53 53 Tabella 1.5 Fattori che influenzano il flusso genico tra varietà transgeniche e varietà tradizionali BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

54 54 Figura 1.68 Esempi di fingerprint del DNA prodotti da marcatori RFLP e PCR-derivati BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

55 55 Figura 1.69 Predizione della struttura quaternaria di una proteina in base alla sequenza amminoacidica BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

56 56 Figura 1.70 Esempio di microarray di acidi nucleici BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

57 57 QUADRO 1.4 – SVELATO IL GENOMA DI VITE Figura 1.73a Rappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivate dai tre genomi ancestrali nei cariotipi di vite (Vitis vinifera); i sette colori in vite corrispondono verosimilmente ai gruppi di associazione del progenitore ancentrale paleo-esaploide. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

58 58 QUADRO 1.4 – SVELATO IL GENOMA DI VITE Figura 1.73b Rappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivate dai tre genomi ancestrali nei cariotipi di pioppo (Populus trichocarpa); ogni colore identifica una regione sintenica tra i tre genomi. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

59 59 QUADRO 1.4 – SVELATO IL GENOMA DI VITE Figura 1.73c Rappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivate dai tre genomi ancestrali nei cariotipi di Arabidopsis thaliana; ogni colore identifica una regione sintetica tra i tre genomi. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

60 60 QUADRO 1.4 – SVELATO IL GENOMA DI VITE Figura 1.74 Diagramma di Venn che riporta graficamente i risultati emersi dal confronto tra i genomi di vite (Vitis vinifera), pioppo (Populus trichocarpa), riso (Oryza sativa) e Arabidopsis thaliana. I geni totali sono i seguenti: in vite, in riso, in pioppo e in Arabidopsis. I geni unici, specie-specifici, sono risultati pari a in vite, in riso, in pioppo e in Arabidopsis, mentre quelli omologhi, comuni a tutti e quattro i genomi sono risultati (G), quelli comuni a due sono risultati pari a con riso (B+F+C+G), con pioppo (C+G+D+H) e con Arabidopsis (F+G+H). (Fonte: Velasco R., Zharkikh A., Troggio M., Cartwright D.A., Cestaro A., et al., 2007) BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE


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