Esercizi: Esperimenti classici: Meselson–Stahl e Mendel

Nell'esperimento di Meselson e Stahl (1958) i batteri E. coli furono cresciuti per più generazioni in un terreno con $^{15}\text{N}$ (isotopo pesante) e poi trasferiti in un terreno con $^{14}\text{N}$ (leggero).

1. a) Perché usarono due isotopi dell'azoto?
2. b) Con quale tecnica separarono il DNA a diversa densità?

Nell'esperimento di Meselson e Stahl, dopo una generazione nel terreno con $^{14}\text{N}$ tutto il DNA si trova in una sola banda a densità intermedia.

1. a) Quale composizione ha il DNA di questa banda?
2. b) Quale modello di replicazione è escluso da questo risultato? Spiega.

Mendel incrociò piante di pisello a seme liscio puro (LL) con piante a seme rugoso (ll).

1. a) Indica genotipo e fenotipo della generazione $F_1$.
2. b) Quale rapporto fenotipico si attende in $F_2$?

Nell'esperimento di Meselson–Stahl, a partire da DNA completamente pesante ($^{15}\text{N}/^{15}\text{N}$), si lasciano replicare i batteri in terreno con $^{14}\text{N}$.

1. a) Calcola la proporzione di DNA intermedio e leggero dopo $2$ generazioni.
2. b) Calcola le proporzioni dopo $3$ generazioni.
3. c) Spiega perché la proporzione di DNA pesante dopo la prima generazione è $0$.

In un esperimento di Mendel, da un incrocio tra piante eterozigoti per il colore del seme ($Gg \times Gg$, giallo dominante) si ottengono $8.023$ semi: $6.022$ gialli e $2.001$ verdi.

1. a) Calcola il rapporto approssimato giallo : verde.
2. b) Confronta con il rapporto atteso $3:1$ e calcola i numeri attesi.
3. c) Perché è importante analizzare un numero elevato di individui?

Un incrocio test (testcross) tra una pianta di pisello a fiore viola di genotipo sconosciuto e una a fiore bianco ($pp$) produce $52$ piante a fiore viola e $48$ a fiore bianco.

1. a) Deduci il genotipo della pianta sconosciuta.
2. b) Quale risultato avresti ottenuto se fosse stata omozigote dominante?
3. c) Spiega perché l'incrocio test è un buon metodo per determinare un genotipo.

In una variante dell'esperimento di Meselson–Stahl, dopo $1$ generazione in $^{14}\text{N}$ il DNA intermedio viene riscaldato (denaturato) e le singole catene vengono analizzate nel gradiente.

1. a) Quali bande si osservano se la replicazione è semiconservativa?
2. b) Quali bande si osserverebbero se la replicazione fosse dispersiva?
3. c) Quale risultato permette di escludere il modello dispersivo dopo la seconda generazione? Giustifica.

Un genetista incrocia piante di pisello doppie eterozigoti $RrYy$ (rotondo/giallo dominanti) con piante $rryy$ e ottiene: $310$ rotondi-gialli, $287$ rugosi-verdi, $95$ rotondi-verdi, $108$ rugosi-gialli. (Totale: $800$.)

1. a) Calcola le frequenze attese se i geni fossero indipendenti.
2. b) Calcola il valore $\chi^2 = \sum \frac{(O-E)^2}{E}$ e confrontalo con il valore critico $7,81$ (3 gradi di libertà, $p = 0,05$).
3. c) Che cosa suggeriscono i dati sulla posizione dei due geni? Calcola la frequenza di ricombinazione.

Uno studente sostiene: «L'esperimento di Meselson–Stahl dimostra che il DNA si replica in modo semiconservativo in tutti gli organismi».

1. a) Valuta criticamente l'affermazione, indicando i limiti dell'esperimento.
2. b) Quali controlli sperimentali erano necessari per validare l'interpretazione delle bande?
3. c) Proponi come verificare la stessa ipotesi in una cellula eucariotica, descrivendo i dati attesi.