Genetica 1
TESTI CONSIGLIATI:
GENETICA: Un approccio molecolare P- J. Russell - Pearson
GENETICA Benjamin A. Pierce - Zanichelli
GENETICA: Pricipi di anilisi formale A.J.F: Griffith, J. Miller, D.Suzuki R.
Lewontin, W. Gelbart- Zanichelli
PRINCIPI DI GENETICA Snustad-Simmons- EdiSes
Principi di Genetica R J Brooker McGraw-Hill
HUMAN GENES AND GENOMES L&D Rosenberg – Academic Press
GENETICA UMANA Ricki Lewis – Piccin
Fondamenti di genetica medica D Turchetti, P Magini, M Seri - Pearson
DIAPOSITIVE DEL CORSO:
http://profs.sci.univr.it/delledonne/Insegnamenti/Index.html
La genetica studia:
• Il funzionamento
• La trasmissione da una generazione
all’altra
• La variazione
dei geni
Genetica
• Studia il materiale che influenza le modalità di
sviluppo, di funzionamento e di comportamento
degli organismi
• Il materiale ereditario deve avere 3
proprietà:
– deve essere capace di replicarsi
– deve contenere informazioni per guidare sviluppo e
funzionamento dell’organismo
– nel lungo periodo deve essere in grado di cambiare
I popoli antichi praticavano tecniche di
genetica
Il bassorilievo assiro mostra la tecnica di impollinazione artificiale della palma da datteri nel 900 AC
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
I popoli antichi erano consapevoli del ruolo
dell’ereditarietà
Il TALMUD, testo sacro religione ebraica, evidenzia una
comprensione straordinaria dell’ereditarietà dell’emofilia: se una
donna mette al mondo 2 figli che muoiono di emorragia in
seguito alla circoncisione, qualsiasi altro figlio non dovrebbe
essere sottoposto a quella pratica e neppure i figli delle
eventuali sorelle (ma non dei fratelli) di quella donna. L’emofilia
è infatti legata al cromosoma X
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
L’importanza della genetica nel
miglioramento genetico
Non conoscendo la funzione dei geni, il miglioramento genetico a oggi è
proceduto per tentativi, alla cieca, guardando il risultato degli incroci
The domestication of bananas took place in
southeastern Asia. Many species of wild bananas
still exist in New Guinea, Malaysia, Indonesia, and
the Philippines.
In the 15th and 16th century, Portuguese colonists
started banana plantations in the Atlantic Islands, Brazil,
and western Africa
In the early 20th century, banana
expanded in Central and South America.
plantations
While the original bananas contained rather large
seeds, triploid (and thus seedless) cultivars have
been selected for human consumption. Ancient
farmers selected banana strains that were seedless
and thus sterile, and grew the fruit through
vegetative sprouting. Cultivated bananas have,
therefore, been at a near evolutionary standstill for
thousands of years and lack the genetic diversity
needed to fight off disease.
As a result, some varieties of bananas have vanished.
In the 1960s, an earlier strain of Panama disease
wiped out the Gros Michel species, once the primary
sweet banana grown for export to the United States
http://www.musagenomics.org/ (FAO membro del consorzio)
La Grande Carestia (1845-50)
(dal quotidiano "Il Sole 24 ore" del 26/06/1999)
"…Per ottenere un miglioramento delle rese produttive del tubero
della patata – che rappresentava all’epoca la principale risorsa
alimentare per gli otto milioni di abitanti dell’Irlanda – venne immesso
nella coltivazione un ibrido che sembrava particolarmente produttivo.
E per due anni circa le rese furono effettivamente al di là delle
aspettative. Come conseguenza diretta, gli agricoltori irlandesi
decisero di orientarsi, tutti, verso quella nuova varietà di patata. Ma
quando nel 1845, una grave malattia – dovuta all’azione del fungo
infestante Phitophtora infestans – aggredì l’ibrido distruggendolo, il
sistema agricolo, ormai caratterizzato da una sostanziale
monocultura, venne disastrosamente coinvolto.(…) un impatto
catastrofico sul sistema agricolo di un intero Paese e sui destini di
generazioni di irlandesi: l’agricoltura ne fu distrutta, un milione di
persone morirono di fame e di stenti…"
Peach and Nectarine (Amygdalus persica).—The best
authorities are nearly unanimous that the peach has
never been found wild. It was introduced from Persia into
Europe a little before the Christian era, and at this period few
varieties existed. Alph. De Candolle, from the fact of the
peach not having spread from Persia at an earlier period, and
from its not having pure Sanscrit or Hebrew names, believes
that it is not an aboriginal of Western Asia, but came from the
terra incognita of China. The supposition, however, that the
peach is a modified almond which acquired its present
character at a comparatively late period, would, I presume,
account for these facts; on the same principle that the
nectarine, the offspring of the peach, has few native
names, and became known in Europe at a still later period.
Andrew Knight, from finding that a seedling-tree, raised from
a sweet almond fertilised by the pollen of a peach, yielded
fruit quite like that of a peach, suspected that the peach-tree
is a modified almond; and in this he has been followed by
various authors. A first-rate peach, almost globular in shape,
formed of soft and sweet
http://pages.britishlibrary.net/charles.darwin/texts/variation/variation10.html
Principali 3 branche della genetica: Trasmissione indaga i principi dell’ereditarietà,
Molecolare riguarda il gene e i processi cellulari che ne portano al trasferimento e
all’espressione, Popolazione studia la composizione genetica delle popolazioni
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
La genetica di trasmissione
Le teorie della trasmissione dei caratteri
Preformismo
(dal 15° fino al 18° secolo)
Ovisti (homunculus nell’ovulo)
e animalculisti (homunculus
nello spermatozoo).
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Introduzione
del
concetto
di
ereditarietà. Pangenesi (Grecia, 550
AC): i caratteri acquisiti nel corso della
vita vengono trasferiti agli organi
riproduttivi da particelle specifiche, le
gemmule.
ES: se diventi un bravo musicista
anche tuo figlio lo sarà.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Alla fine del 18° secolo August
Weisman taglia coda a topi per 22
generazioni -> figli con coda
comunque lunga
Teoria pangenetica cancellata
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
19° secolo
August Weisman elabora la teoria
del plasma germinale: le cellule
presenti negli organi riproduttivi
contengono una serie completa di
informazioni
generiche
che
vengono trasmesse ai gameti
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Nel 1900 viene riscoperta la teoria
di Mendel del 1866
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
• 1902: Walter Sutton avanza ipotesi che i
geni fossero localizzati sui cromosomi
• 1910: Thomas Morgan scoprì il primo
mutante genetico in Drosphila
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
1953
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Concetti FONDAMENTALI della
genetica
• Il gene è l’unità fondamentale dell’ereditarietà
• I geni codificano i genotipi (distinzione fra caratteri e geni)
• I geni esistono in molteplici forme: gli alleli
• I geni sono localizzati sui cromosomi (ma non solo)
• I cromosomi si separano nel corso di mitosi e meiosi
Geni e cromosomi
a
b
c
d
ogni cromosoma e’ costituito da una successione lineare di geni
(anche detti loci).
Gene: unita’ ereditaria fondamentale (I geni sono i fattori che
codificano i fenotipi e determinano l’ereditarietà dei caratteri)
Locus: posizione occupata da un gene su un cromosoma.
Ogni coppia di cromosomi contiene gli stessi geni nello stesso
ordine ma non necessariamente in forma identica (alleli).
ALLELI:
forme diverse di uno stesso gene
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
• GENOTIPO insieme dei geni di un organismo
• FENOTIPO insieme dei caratteri di un organismo
Perturbazioni
Casuali
A
Genotipo
B
I
Ambiente
II
Norma di reazione di A agli ambienti I e II
Norma di reazione di B agli ambienti I e II
Fenotipo 1
Fenotipo 2
Fenotipo 3
Fenotipo 4
Fenotipo 5
Fenotipo 6
Fenotipo 7
Fenotipo 8
Fenotipo 9
Fenotipo 10
Concetti FONDAMENTALI della
genetica
• Il gene è l’unità fondamentale dell’ereditarietà
• I geni codificano i genotipi (distinzione fra caratteri e geni)
• I geni esistono in molteplici forme: gli alleli
• I geni sono localizzati sui cromosomi (ma non solo)
• I cromosomi si separano nel corso di mitosi e meiosi
• Le informazioni genetiche sono contenute nel DNA e nell’RNA
• Le informazioni genetiche vengono trasferite dal DNA all’RNA e, da
questo, alle proteine
• Alcuni caratteri sono influenzati da molteplici fattori
• Le mutazioni rappresentano alterazioni permanenti ed ereditabili
delle informazioni genetiche
• L’evoluzione rappresenta un mutamento a livello genetico
ALLELI:
forme alternative dello stesso gene che determinano
modalità alternative dello stesso carattere.
LOCUS:
posizione del cromosoma dove è presente un gene
APLOIDE:
con tutti i geni presenti in una sola copia (gameti).
DIPLOIDE:
con tutti i geni presenti in due copie (cellule somatiche di
animali e alcune piante).
OMOZIGOTE: diploide con entrambe le copie dello stesso gene
rappresentate dallo stesso allele (AA, aa).
ETEROZIGOTE: diploide con le due copie dello stesso gene
rappresentate da due alleli diversi (Aa).
DOMINANTE: allele che si esprime in eterozigosi come se fosse in
omozigosi.
RECESSIVO:
allele che non si esprime in eterozigosi.
Simboli usati in genetica
AA
Aa
aa
+
Allele selvatico
Lfr1 e Lfr2
Alleli di loci diversi
/
Distingue gli alleli contenuti in un singolo genotipo
Per es El+/El A/a +/a
I cromosomi e la riproduzione
cellulare
Tipi FONDAMENTALI di cellule:
procarioti ed eucarioti
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Un’altra differenza fra Procarioti ed Eucarioti è la presenza negli eucarioti di istoni
che complessano con il DNA e formano i cromosomi. Il DNA deve separarsi dagli
istoni per poter essere letto/replicato.
Cromosoma procariote è generalmente circolare, quello eucariote è lineare
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Riproduzione di un procariote
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Cinetocòro
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Classificazione dei cromosomi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Ciclo cellulare
Interfase: periodo di tempo che intercorre fra due divisioni cellulari.
Fase M (mitotica): divisione cellulare. Composta da Mitosi (divisione
nucleare) e Citocinesi (divisione citoplasmatica)
Per convenzione,
l’interfase è divisa in
G1, S e G2.
G = Gap
S = Sintesi
MITOSI
Processo di divisione cellulare che garantisce la
conservazione e la distribuzione dello stesso numero di
cromosomi da una cellula madre alle due cellule figlie.
Il materiale cromosomico si raddoppia una volta e la
cellula si divide una volta.
La mitosi produce sempre due cellule geneticamente
identiche alla cellula madre.
Cellula figlia 46 cr
Cellula madre 46
cromosomi
Cellula figlia 46 cr
Le cellule attraversano una
serie di stadi chiamati
fasi G1, S, G2 e M.
La cellula diploide di
partenza aveva una coppia
di cromosomi, per un
totale di 2 cromosomi.
Durante la fase S questi si
sono replicati per dare 4
cromatidi fratelli.
Al termine della mitosi vi
sono 2 cellule figlie,
ciascuna delle quali
contiene 2 cromosomi.
Fasi della Mitosi:
1. Profase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase e Citocinesi
Profase:
Inizia quando i lunghi filamenti di cromatina
cominciano a condensarsi mediante processi
di spiralizzazione nel quale i cromosomi
diventano contemporaneamente più corti e
più spessi.
Ogni cromosoma è stato
duplicato durante la
precedente fase S e
consiste di una coppia di
unità identiche
cromatidi fratelli.
Ogni cromatide contiene
una regione chiamata
centromero.
Metafase:
I cromosomi sono allineati lungo il piano
equatoriale della cellula (piastra metafasica)
e prendono contatto con i microtubuli.
Per la corretta separazione dei cromosomi si forma una
connessione tra i microtubuli del cinetocoro e i cromosomi
replicati.
Il cinetocoro è un insieme di proteine che aderisce al
centromero.
Profase-Metafase
Anafase:
Ha inizio quando le forze che tengono uniti i
cromatidi fratelli in corrispondenza dei loro
centromeri si allentano. Ogni cromatide è ora
considerato come un cromosoma indipendente.
I cromosomi disgiunti migrano
lentamente ai poli opposti grazie ai
cinetocòri, ancora uniti ai microtubuli
del fuso, che ne guidano il cammino.
L’anafase termina quando tutti i
cromosomi hanno raggiunto i poli.
Telofase: E’ lo stadio finale della mitosi, caratterizzato dal ritorno ad
una condizione simile a quella di interfase.
I cromosomi si decondensano srotolandosi.
Attorno ad ogni serie di cromosomi si sviluppa un involucro
nucleare.
Citocinesi:
divisione del citoplasma che divide la cellula in due parti
quasi uguali. In molti tipi cellulari telofase e citocinesi
avvengono contemporaneamente
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
MEIOSI
Gli organismi superiori si riproducono mediante l’unione di
due cellule sessuali specializzate, i gameti (aploidi) che si
uniscono a formare un’unica cellula chiamata zigote
(diploide).
I gameti sono prodotti nelle gonadi (testicolo e ovario/ovaia)
a partire dalle cellule germinali
Se i gameti (cellule uovo e spermatozoi) avessero lo stesso
numero di cromosomi delle cellule del genitore che lo
produce, allora lo zigote avrebbe un n° doppio di
cromosomi e questo raddoppiamento si verificherebbe ad
ogni generazione!
Il mantenimento di un numero costante di cromosomi è
assicurato mediante un tipo particolare di divisione
cellulare “riduzionale” chiamato meiosi.
MEIOSI
• processo di divisione cellulare che porta alla produzione
di cellule aploidi.
• il materiale cromosomico si raddoppia una volta e la
cellula si divide due volte.
• e’ un processo fondamentale per garantire la
conservazione dello stesso numero di cromosomi
all’interno di ogni specie.
Il termine meiosi significa infatti “rendere più piccolo”, in
riferimento al fatto che il numero dei cromosomi viene
dimezzato.
Durante la meiosi una cellula diploide va incontro a 2
divisioni cellulari, producendo potenzialmente 4 cellule
aploidi.
La meiosi consiste di due divisioni nucleari e citoplasmatiche
denominate prima e seconda divisione meiotica.
Meiosi 1: i membri di ogni coppia di cromosomi omologhi
prima si uniscono, poi si separano e vengono distribuiti in
nuclei distinti.
Meiosi 2: i cromatidi che costituiscono ciascun cromosoma
omologo si separano e vengono distribuiti ai nuclei delle
cellule figlie
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Fasi della Meiosi RIDUZIONALE
(Meiosi I)
• PROFASE I: i cromosomi si condensano, avviene il
crossing-over, l’involucro nucleare si rompe e si forma il fuso
mitotico
•METAFASE I: le coppie di cromosomi omologhi si
fronteggiano sulla piastra metafasica
•ANAFASE I: i componenti di una coppia di cromosomi
omologhi si dirigono verso i poli opposti; i centromeri non si
sono divisi quindi i cromosomi sono composti da due
cromatidi e sono detti diade
•TELOFASE I: Si formano 2 cellule, ciascuna che possiede la
metà del numero originale di cromosomi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Fasi della Meiosi RIDUZIONALE
PROFASE I
1.
leptotene
2.
zigotene
3.
pachitene
(crossing-over; tetrade)
4.
diplotene
(chiasmi)
5.
diacinesi
(sinapsi)
MEIOSI: Profase I
Cromosomi
Diventano visibili
Cromosomi omologhi
si appaiano
Si forma il complesso
Sinaptonemico e
crossing-over
Cromosomi si separano
ma rimangono appaiati
a livello di chiasmi
Membrana nucleare
si disgrega
Sinapsi: associazione molto stretta
Chiasma: risultato del crossing-over che tiene uniti i cromosomi omologhi
Crossing over: rottura e scambio di parti di cromatidi e loro successiva
ricongiunzione.
TETRADE
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
• METAFASE I: le coppie di cromosomi omologhi si
fronteggiano sulla piastra metafasica
• ANAFASE I: i componenti di una coppia di cromosomi
omologhi si dirigono verso i poli opposti; i centromeri
non si sono divisi quindi i cromosomi sono composti da
due cromatidi e sono detti diade
• TELOFASE I: si formano due cellule figlie con meta’ dei
cromosomi costituiti ciascuno da due cromatidi
Fasi della Meiosi EQUAZIONALE
(Meiosi II)
• PROFASE II: i cromosomi condensano nuovamente , si
riforma il fuso, si disgrega la membrana
• METAFASE II: i singoli cromosomi si allineano sulla
piastra metafasica
• ANAFASE II: si dividono i cromatidi di ciascun
cromosoma
• TELOFASE II: citocinesi 4 cellule con
metà numero dei cromosomi formati ciascuno da
un cromatidio
PUNTI IMPORTANTI NELLA MEIOSI:
1. Produzione di cellule aploidi
2. CROSSING-OVER: nella profase I durante
l’appaiamento tra i cromosomi omologhi (tetradi)
può avvenire uno scambio reciproco di parti tra
cromosomi omologhi
3. ASSORTIMENTO CASUALE dei cromosomi omologhi
(I divisione) e dei cromatidi fratelli (II divisione) con
formazione di nuove combinazioni. All’anafase I gli
omologhi si disgiungono e migrano ai due poli della
cellula in modo indipendente per ogni paio, allo
stesso modo si comportano i cromatidi fratelli
all’anafase II
2+3 rimescolamento del patrimonio genetico
I processi di base della meiosi sono simili a quelli della
mitosi, ma presentano 4 importanti differenze:
1. La meiosi comporta 2 successive divisioni nucleari e
citoplasmatiche con potenziale produzione di 4 cellule.
2. Nonostante le due divisioni il DNA subiscono una sola
duplicazione durante l’interfase che precede la divisione
meiotica
3. Ognuna delle 4 cellule prodotte contiene un n° aploide
di cromosomi, cioè solo un esemplare di ogni coppia di
omologhi.
4. Durante la meiosi l’informazione genetica che proviene
da entrambi i genitori viene mescolata, così che ogni cellula
possiede una combinazione di geni potenzialmente unica.
I.
La meiosi genera le diversità
II. La mitosi è un processo
conservativo
si
fronteggiano
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
SOMMARIO
Il numero dei cromosomi e’ caratteristico di ciascuna specie.
Nell’uomo 46 cromosomi divisi in coppie di omologhi : corredo
cromosomico diploide
Ogni coppia di cromosomi contiene un cromosoma di origine
paterna e un cromosoma di origine materna
produzione di cellule aploidi gameti (spermatozoi e cellule uovo)
La fusione di 2 gameti (aploidi) durante la fecondazione porta alla
formazione di un nuovo individuo (diploide) detto zigote
I gameti sono prodotti nelle gonadi (testicolo, ovaio) a partire dalle
cellule germinali tramite una divisione cellulare riduzionale: meiosi
Tutte le altre cellule dell’organismo sono dette cellule somatiche,
sono diploidi e si dividono tramite una divisione cellulare: mitosi
I principi fondamentali
dell’ereditarietà (leggi di Mendel)
Il monaco Gregor Mendel (18221884) fu il primo a studiare in
modo rigoroso il fenomeno della
trasmissione dei caratteri
ereditari. Per questo, pur non
avendo nessuna conoscenza sul
DNA e RNA, viene considerato il
fondatore della genetica, ossia
la scienza che studia
l’ereditarietà.
Mendel non conosceva la parola
gene, coniata nel 1909 dall’
olandese Johannsen Wilhelm
Nel 1900 viene riscoperta la
teoria di Mendel del 1866
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Le leggi di Mendel
Legge della dominanza (o legge della omogeneità di fenotipo): Ogni individuo possiede 2 alleli che
codificano una caratteristica. Quando i due alleli sono diversi (eterozigote), si osserva solo il carattere
portato dall’allele “dominante”
Legge della segregazione (o legge della disgiunzione): ogni individuo ha per una particolare caratteristica
due alleli, provenienti ciascuno da uno dei genitori, che si separano (segregano) per la trasmissione alla
generazione successiva attraverso i gameti.
Legge dell'assortimento indipendente (o legge di indipendenza dei caratteri): gli alleli posizionati su
cromosomi non omologhi si distribuiscono a caso nei gameti. Ciò implica che le probabilità (e quindi, nei
grandi numeri, le frequenze) di ogni combinazione di genotipi o fenotipi è il prodotto delle probabilità (o
frequenze) di quelli per ogni carattere.
La prima però non è una vera e propria legge. Le leggi di Mendel, per definizione sono 2: Segregazione
indipendente e Assortimento indipendente. Noi comunque le consideriamo TUTTE E TRE
Gli esperimenti di Mendel e le tre leggi
I caratteri ereditati dai genitori vengono trasmessi come unità distinte e indipendenti, che si
riassortiscono di generazione in generazione secondo regole ben precise.
Inizialmente, Mendel incrociò una pianta di pisello dal seme verde con una dal seme giallo: tutte le
piantine figlie del primo incrocio avevano il seme giallo, mentre il verde sembrava scomparso. Questa
osservazione è alla base della prima legge di Mendel (o della dominanza): poiché nelle piante figlie c'è
sempre solo un colore dominante, nei geni sarà contenuto un fattore dominante che determina il
colore, e uno recessivo, che rimane allo stato latente.
Gli esperimenti di Mendel continuarono con la seconda generazione di piante figlie: incrociando le
piante di prima generazione vide che quelle della seconda erano per ¾ gialle e per ¼ verde. Fu così
stabilita la seconda legge di Mendel (o della disgiunzione): in un rapporto di 3:1, il carattere recessivo
della prima generazione torna ad essere presente nella seconda generazione accanto al carattere
dominante.
In un terzo esperimento, Mendel prese in considerazione due caratteri. Oltre al colore giallo (carattere
dominante) e verde (carattere recessivo), considerò anche la rugosità del seme, prendendo alcune
piante dal seme liscio (carattere dominante) e alcune dal seme grinzoso (carattere recessivo). Arrivò ad
avere sedici piante di terza generazione, delle quali nove avevano un seme giallo e liscio (due caratteri
dominanti), tre avevano un seme verde e liscio (un carattere dominante e uno recessivo), altre tre
l'avevano giallo e grinzoso (un carattere dominante ed uno recessivo), e una soltanto verde e grinzoso
(due caratteri recessivi). Quest'ultimo esperimento portò alla formulazione della terza legge di Mendel
(o dell’indipendenza): i caratteri sono indipendenti e possono anche presentarsi, nelle piante figlie, in
associazioni diverse da quelle riscontrate nelle piante di partenza.
Le 7 caratteristiche studiate da Mendel:
Mendel per otto anni lavorò compiendo incroci artificiali su 20.000 piante di pisello
coltivate nell’orto del suo convento.
Con la fecondazione artificiale Mendel selezionò piante di razza pura per alcuni
caratteri. A forza di incrociare artificialmente ottenne piante, ad esempio, dal fiore
viola che davano sempre, autoimpollinandosi, piante con fiore viola (linee pure).
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Gli incroci monoibridi
Stesso risultato con incrocio reciproco
Pierce, GENETICA,
Mendel non si accontentò di
esaminare solo i semi originati
dall’incrocio, piantò quei semi,
lasciò che le piante cresciute si
autoimpollinassero e analizzò i
semi prodotti
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Poiché nelle piante figlie c'è
sempre solo un colore dominante,
nei geni sarà contenuto un fattore
dominante che determina il
colore, e uno recessivo, che
rimane allo stato latente.
Prima legge di Mendel
(o della dominanza): Ogni
individuo possiede 2 alleli
che codificano una
caratteristica. Quando i
due alleli sono diversi
(eterozigote), si osserva
solo il carattere portato
dall’allele “dominante”
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
1) Legge dell'uniformità degli ibridi della
prima generazione o legge della Dominanza
Mendel osservò che sempre nella prima generazione (generazione filiale, F1) tutti i figli
ottenuti (ibridi) possedevano il carattere di uno solo dei genitori.
Mendel concluse che alcuni caratteri si manifestavano e li chiamò caratteri dominanti,
altri invece si nascondevano, i caratteri recessivi.
Formulò quindi la prima legge: Incrociando due individui appartenenti a linee pure, che
differiscono per un solo carattere, si ottengono ibridi in cui compare solo il carattere
dominante.
• Genotipo della progenie = A + a = Aa contiene
una copia di “A” (liscio) ed una copia di “a”
(rugoso)
• Tutti gli individui della F1 hanno semi lisci
benché siano geneticamente “Aa” perché “A”
(liscio) è dominante su “a” (rugoso) che è
recessivo
Mendel piantò i semi originati
dall’incrocio, lasciò che le piante
cresciute si autoimpollinassero e
analizzò i semi prodotti
In un rapporto di 3:1, il carattere
recessivo della prima generazione
torna ad essere presente nella
seconda generazione accanto al
carattere dominante.
Seconda legge di Mendel
(o della segregazione): In un
eterozigote, due alleli
differenti segregano durante
la formazione dei gameti
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
2) La Legge della Segregazione
Legge della segregazione (o legge della disgiunzione): Incrociando ibridi della prima generazione
si ottiene una seconda generazione filiale nella quale il carattere dominante e quello recessivo
si presentano sempre nel rapporto di 3:1
Per spiegare i risultati ottenuti, Mendel intuì che ogni carattere preso in esame era determinato
in ogni pianta da una coppia di fattori. Nelle piantine parentali, i due fattori che determinano un
determinato carattere erano uguali tra loro. Nella prima generazione filiale (F1) invece, un
determinato carattere era controllato da due fattori diversi di cui uno solo si manifestava
“dominando” sull’altro, mentre l’altro carattere ricompariva nella generazione successiva.
• Genotipo della F1 =“Aa”
• Un genitore “Aa” produce sia gameti “A” sia gameti “a”
• L’incrocio tra genitori “Aa” dà origine ad una progenie F2
nella quale lisci e rugosi sono in rapporto di 3:1
• La ricomparsa del carattere rugoso nella generazione F2
dimostra la Legge della segregazione
La segregazione si verifica
poiché i cromosomi omologhi si
separano nel corso della meiosi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Quadrato di Punnet
Il quadrato di Punnett è un diagramma ideato dal genetista britannico Reginald Punnett
utilizzato in biologia per determinare la probabilità con cui si manifestano i diversi fenotipi
derivati dall'incrocio di diversi genotipi.
Il diagramma, che non è altro che una tabella a doppia entrata, rappresenta il processo di
segregazione e assortimento indipendente dei cromosomi e il processo di fusione dei
pronuclei (nuclei aploidi dei gameti) dei due genitori.
Alleli materni
A
Alleli
paterni a
A
a
AA
Aa
Aa
aa
I genotipi saranno perciò il 25% omozigoti AA, il 50% eterozigoti Aa e il 25% omozigoti aa (rapporto
genotipico 1:2:1).
Nella F3, i semi grinzosi davano
semi grinzosi, i semi rotondi
davano o solo semi rotondi, o
semi rotondi e grinzosi in
rapporto 3:1
Come sapere se una pianta è
omozigote oppure eterozigote?
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Il reincrocio
Il reincrocio è l’incrocio di un individuo con uno dei due parentali.
Testcross o Incrocio di prova
L’incrocio di prova, o testcross, è l’incrocio di un individuo con
fenotipo dominante ma genotipo sconosciuto e un individuo con
fenotipo recessivo (che può essere solamente omozigote) che ha
lo scopo di determinare il genotipo del primo individuo
•L’analisi del Testcross permette ai genetisti di determinare
se il fenotipo dominante osservato è dovuto ad un genotipo
omozigote “AA”o ad un genotipo eterozigote “Aa”
•Pertanto, il testcross è un reincrocio
utilizzando un genitore recessivo = “aa”
effettuato
Incrocio di prova
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Risultati di un testcross
• AA + aa = Aa ; se il testcross produce solo individui con
fenotipo dominante: genitore omozigote
• Aa + aa = ½ Aa + ½ aa; se il testcross produce ½ individui
con fenotipo dominante e ½ con fenotipo recessivo: genitore
eterozigote
• I risultati permettono la determinazione indiretta del genotipo
de genitori
Gli incroci diibridi
I caratteri sono indipendenti e
possono anche presentarsi, nelle
piante figlie, in associazioni diverse
da quelle riscontrate nelle piante di
partenza.
Terza legge di Mendel (o
dell’assortimento indipendente): gli
alleli di geni differenti segregano
indipendentemente tra loro
Legge dell’ Assortimento Indipendente
• Incrocio genetico diibrido = piante eterozigoti per ciascuno di due
diversi caratteri fenotipici, come il colore e la forma del seme
• Il fenotipo del diibrido è dominante (liscio / giallo) ed il genotipo è
eterozigote per ciascun elemento genetico = LlGg
• Durante la produzione dei gameti gli elementi genetici di ciascuna
coppia si separano:
Ll = L + l; Gg = G + g
• Tutte le possibili combinazioni di “L” o “ l” e “G” o “g” hanno luogo
durante la fecondazione = LG + Lg + lG + lg in rapporto 1:1:1:1
• Questo rapporto dimostra l’ Assortimento indipendente degli
elementi genetici
3) Legge dell’ Assortimento
Indipendente
Geni che codificano caratteristiche differenti si separano in modo
indipendente l’uno dall’altro quando si formano i gameti, a causa
della separazione autonoma delle coppie omologhe di cromosomi
durante la meiosi.
ATTENZIONE!! I geni localizzati vicini fra loro sullo stesso
cromosoma non assortiscono in maniera autonoma
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
I fattori ereditari prima e dopo
Mendel
I fattori ereditari sono indistinti,
I fattori ereditari sono particelle
distinte e separate tra di loro
quindi
quindi
• non hanno una relazione precisa • ogni fattore determina un carattere
rispetto ai caratteri
• alla formazione dello zigote i due
fattori che determinano lo stesso
• sono soggetti a mescolanza alla
carattere proveniente dai due
formazione dello zigote così che i
gameti formano una coppia che
caratteri si presentano con
persiste in tutte le cellule
modalità intermedie rispetto ai
dell’organismo e si separeranno
genitori
soltanto alla formazione dei gameti
• Sono suscettibili di modificazione
• i fattori ereditari passano invariati
in seguito ad influenze dirette
da una generazione all’altra senza
dell’ambiente
influenza diretta dell’ambiente
Come si vede, le scoperte di Mendel e la formulazione delle sue leggi hanno consentito agli studi sull’ereditarietà
dei caratteri di uscire da una fase puramente osservativa ed empirica per entrare a pieno titolo nelle discipline
sperimentali, facendo fare un salto di qualità a tutta la biologia.
Predire gli esiti degli incroci
genetici
Quadrato di Punnet
(più geni)
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Metodo delle probabilità
La probabilità che due o più eventi
autonomi che si manifestano
contemporaneamente, si ottiene
moltiplicando le probabilità dei singoli
eventi
La probabilità che uno qualsiasi di due
o più eventi che avvengono
escludendosi a vicenda, si ottiene
sommando le probabilità di tali eventi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Le probabilità viste con il
quadrato di Punnet
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Diagramma ramificato
(applicazione della regola del prodotto)
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Tt x Tt
Quanti TT? Nei due genitori, ½ probailità di avere gameti T, per
cui ½ x ½ = ¼
Tt?
tt?
Se T = piante alte, quante probabilità di avere una pianta alta
nella progenie? 3/4 ! ¼+1/4+1/4
AaBbccDdEe x AaBbCcddEe
Quanti aabbccddee?
Per Aa x Aa = ¼
Per Bb x Bb = ¼
Per cc x Cc = ½
Per Dd x dd = ½
Per Ee x Ee = ¼
Pertanto, aabbccddee= 1/4 x 1/4 x ½ x ½ x ¼ = 1/256
Nei conigli il pelo corto (S) è dominante su quello lungo (s). Sulla base degli
incroci e della progenie fornire i possibili genotipi dei parentali
a) Corto x corto
b) Corto x corto
c) Corto x lungo
d) Corto x lungo
e) Lungo x lungo
Alleli materni
S
Alleli
paterni s
S
s
SS
Ss
Ss
ss
4 corto e 2 lungo
8 corto
12 corto
3 corto e 1 lungo
2 lungo
a)
b)
c)
d)
e)
Genitori Ss
uno SS e l’altro o SS o Ss
SS e ss
Ss e ss
entrambi ss
Si incrociano i genotipi AaBbCcDd x AaBbCcDd. Nella progenie si ottengano
le frequenze dei seguenti genotipi: AaBbCcDd, aabbccdd, AaBbccDd
1/16
Aa x Aa
Bb x Bb
Cc x Cc
Dd x Dd
=
=
=
=
¼
¼
¼
¼
1/256
AA, ½ Aa, ¼ aa
BB, ½ Bb, ¼ bb
CC, ½ Cc, ¼ cc
DD, ½ Dd, ¼ dd
1/32
Test Chi-quadrato
Con test del Chi-quadrato si intende uno dei test di verifica d'ipotesi usati in statistica che
utilizzano la variabile casuale Chi-quadrato per verificare se l'ipotesi nulla è
probabilisticamente compatibile con i dati. A seconda delle ipotesi di partenza usate per costruire
il test, tali test vengono considerati a volte parametrici e altre volte non parametrici.
I risultati ottenuti nei campioni non sempre concordano esattamente con i risultati teorici attesi secondo
le regole di probabilità, anzi, è ben raro che questo si verifichi.
Se χ² = 0, le frequenze osservate coincidono esattamente con quelle teoriche. Se invece χ² > 0, esse
differiscono. Più grande è il valore di χ², più grande è la discrepanza tra le frequenze
osservate e quelle teoriche.
Il chi-quadro calcola la probabilità che le differenze fra dati osservati ed attesi siano dovute
unicamente al caso (ipotesi nulla).
Il Chi-quadro calcola la probabilità che le differenze fra dati osservati ed attesi siano dovute
unicamente al caso (ipotesi nulla). La diff. fra val osservati e attesi è elevata al quadrato per rendere
positivi i valori negativi.
La tabella (5%) indica le probabilità di sbagliare rigettando l’ipotesi nulla. Cioè 5% di
probabilità di sbagliare considerando NON CASUALI le differenze. I valori di chi quadro
corrispondenti all’1% di probabilità sono superiori a quelli corrispondenti al 5% dato che la probabilità di
ottenere, per effetto del caso, grandi scostamenti tra valori osservati e attesi è molto piccola.
Perciò la probabilità di sbagliare rigettando l’ipotesi nulla con alti valori di Chi-quadro è minore della
probabilità di sbagliare rigettando l’ipotesi con valori di chi quadro piu’ bassi.
La tabella (5%, 1%) indica le probabilità di sbagliare rigettando l’ipotesi nulla.
Cioè 5% di probabilità di sbagliare considerando NON CASUALI le differenze.
5% di probabilità di sbagliare considerando NON CASUALI le differenze.
Cioè: 5% di probabilità che le differenze SIANO DOVUTE AL CASO.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Bb x Bb
50 gattini, 30 neri e 20 grigi
Rapporti attesi 37,5 e 12,5
Chi quadro = 6
Cromosomi sessuali e autosomi
Gli autosomi sono i cromosomi non sessuali
L’analisi del pedigree
Un metodo di base di analisi genetica negli esseri umani/animali etc è la
costruzione di una storia familiare per seguire la trasmissione ereditaria di
un carattere, ovvero la costruzione dell’albero genealogico o pedegree.
Dal pedigree, la trasmissione ereditaria di un carattere può essere seguita
per numerose generazioni. Usando i principi di Mendel l’informazione del
pedigree può essere analizzata per determinare se il carattere ha una
modalità di trasmissione dominante, recessiva, oppure se il gene in esame
è localizzato su un cromosoma autosomico o sessuale.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Caratteri autosomici dominanti
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pseudoacondroplasia
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore
Allele dominante che interferisce con la crescita delle ossa.
La prevalenza è stimata in circa 1/60.000. La trasmissione è autosomica dominante, anche se
molti casi isolati sono dovuti a mutazioni de novo. La malattia è dovuta a piccole mutazioni o
delezioni del gene COMP (19p13.1), che codifica per la proteina oligomerica della matrice
cartilaginea. La consulenza genetica dovrebbe essere proposta; il rischio di ricorrenza è del 50%
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Caratteri autosomici recessivi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Individui:
•Monoici o ermafroditi
•Dioici (individui maschili o femminili)
Si può distinguere fra ermafroditismo sufficiente ed insufficiente.
Gli organismi ermafroditi sufficienti sono in grado di riprodursi in autonomia, mentre gli
insufficienti hanno comunque necessità di interagire con un altro individuo della propria
specie per completare la riproduzione.
L’ermafroditismo sufficiente rende vani i vantaggi della riproduzione sessuale (il
rimescolamento genico), per cui è piuttosto raro (salvo che nelle piante). La tenia
(verme solitario) è un tipico organismo ermafrodita sufficiente…
Ermafroditi insuffienti: lombrico
La determinazione del sesso
APLODIPLOIDIA
Alcuni imenotteri (api, vespe e
formiche) non hanno cromosomi
sessuali e la determinazione del
loro sesso si basa sull’assetto
cromosomico (aploide diploide)
Nell'aplodiploidia
il
sesso
dipende dal numero di gameti
che
l'individuo
riceve.
La
femmina (diploide) è generata
da un uovo fecondato, mentre il
maschio (aploide) può essere
generato dal solo uovo anche se
non fecondato. Questo significa
che i maschi hanno metà
numero di cromosomi rispetto
alle femmine diploidi.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Determinazione del sesso XX-X0
Cavallette:
Femmine XX
Maschi X0
Sesso eterogametico nel maschio dato che produce due diversi tipi di gameti, con o
senza cromosoma sessuale
Sesso omogametico nella femmina dato che produce un solo tipo di gameti
Se lo spermatozoo porta il cromosoma X, lo zigote sarà XX e si svilupperà una
femmina. Se lo spermatozoo non porta il cromosoma X, lo zigote sarà X0 e si
svilupperà un maschio.
Determinazione del sesso in base
all’ambiente
(mollusco marino Crepidula fornicata: ermafroditismo sequenziale, ogni individuo puo’
essere sia maschio sia femmina, sebbene non nello stesso momento)
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Determinazione del sesso in Drosophila
8 cromosomi, 3 copie di autosomi e una copia di cromosomi sessuali. Sesso non determinato
dal cromosoma Y, ma dall’equilibrio fra geni degli autosomi (che danno origine al
fenotipo maschile) e geni del cromosoma X (che origina il fenotipo femminile): sesso
determinato dal rapporto num X: num assetti aploidi autosomi.
1=femmina. 0,5=maschio: sistema di equilibrio genico
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Il sesso nella Drosophila è determinato cellula per cellula dal rapporto tra i
cromosomi X e gli autosomi. Nella femmina il rapporto è uguale a 1, mentre
nel maschio è uguale a 0,5.
Nei cromosomi X sono codificate due proteine (sis-a e sis-b) che fungono da attivatori,
mentre nel cromosoma 2 è codificato un repressore Dpn. Il rapporto tra gli attivatori e
il repressore nel maschio e nella femmina è a favore degli attivatori nella femmina e
del repressore nel maschio. Questo rapporto diverso porta all’espressione, nella
femmina, del gene Sex-lethal (Sxl) mentre nel maschio tale gene è represso.
Quindi: nei maschi non c'è trascrizione precoce a causa del repressore dpn. Nelle
femmine c'è trascrizione perché gli attivatori sis prevalgono.
http://89.97.218.226/web1/sviluppo/files/drosofila6.htm
Determinazione del sesso nell’uomo
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Il cromosoma Y porta solamente circa 20 geni, incluso SRY.
Altro carattere: orecchio peloso
Altri geni ancora sconosciuti, ma probabilmente coinvolti nello sviluppo
sessuale maschile e sulla fertilità
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
SRY
(sex-determining region of the Y chromosome)
SRY è stato trovato in tutti i mammiferi finora esaminati, e si presenta molto conservato. Sry è
necessario e sufficiente per attivare il differenziamento maschile. Infatti mutazioni di questo
gene nell'uomo o la sua delezione nel topo determinano sviluppo del fenotipo sessuale
femminile in individui XY. Viceversa la presenza di Sry in topi transgenici XX porta allo sviluppo
dei testicoli e alla completa inversione di sesso. Molti autori ritengono che l'espressione di Sry
in embrioni XY interrompa lo sviluppo in senso femminile e inizi quello in senso maschile, in
modo che se Sry non è espresso lo sviluppo continua secondo la linea femminile.
Sry è l'unico gene del cromosoma Y necessario e sufficiente per attivare il differenziamento
del fenotipo maschile. Esso agisce da interruttore molecolare e, in questo senso, è considerato
il gene della determinazione del sesso nei Mammiferi. Ma è chiaro che esistono molti geni
necessari per l'attuazione dei programmi di differenziamento sia maschile che femminile
SRY si trova sul cromosoma Y, in prossimità della regione PAR1 (pseudoautosomal region) che
ha una elevata omologia (100%) con la regione PAR1 presente sul cromosoma X
Durante la meiosi, X e Y si appaiano su tale regione e affinché si abbia una
corretta segregazione dei cromosomi X e Y, su PAR1 deve avvenire almeno un
evento di crossing over. Se il crossing over avviene in modo corretto non si
hanno problemi quindi un individuo XY sarà maschio e un individuo XX sarà
femmina. Se il crossing over avviene in modo ineguale è possibile che si abbia
la traslocazione di SRY su cromosoma X. Da tale evento si ottengono individui
XX maschi e individui XY femmine. Il fenomeno prende il nome di sex
reversal.
• Durante gli stadi precoci dello sviluppo, l’uomo possiede gonadi
indifferenziate e dotti riproduttori sia maschili sia femminili
• Circa 6 settimane dopo la fecondazione, SRY si attiva e fa si che le
gonadi diventino testicoli, i quali secernono 2 ormoni: testosterone e
ormone anti-mulleriano
• Testosterone -> caratteristiche maschili
• Ormone anti-mulleriano -> degenerazione dei dotti riproduttori
femminili
The Makings of a Man
When overexpressed in female mice, the SRY gene leads to a male phenotype,
and XY mice lacking the SRY gene had female genitalia both externally and
internally and blood testosterone levels similar to those found in females. The
animals went through estrus and copulated as females, but were either infertile or
had reduced fertility. the animals’ ovaries had a reduced number of egg
precursors and also contained luteinized un-ruptured follicles (LUFs) where the
egg hadn’t been released. Takada and his group are interested in this
characteristic since infertile women often have a higher incidence of LUFs,
indicating that SRY knockout mice might be a useful model for research on
fertility.
Ruolo dei cromosomi sessuali
• Il cromosoma X contiene informazioni genetiche essenziali per
entrambi i sessi
• Il gene che determina il sesso maschile è localizzato sul cromosoma
Y
• In assenza di cromosoma Y il fenotipo è femminile
• I geni che influenzano la fertilità sono sia sul cromosoma X sia sul
cromosoma Y. Servono due cromosomi (X e Y/X) per avere individui
fertili
• Copie aggiuntive del cromosoma X sconvolgono il normale sviluppo
di maschi e femmine
Sindrome di Turner
Un solo cromosoma X, 1 su 3000. Non esistono casi senza cromosoma X che quindi si reputa essenziale
Bassa statura, attaccatura basa dei capelli, caratteristiche sessuali secondarie femminili rimangono immature : sviluppo
seno modesto, pelo pubico scarso, mestruazioni assenti, sterile, spesso intelligenza normale
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Sindrome di Klinefelter
Frequenza 1 su 1000, 1 cromosoma Y e 2 o piu’ cromosomi X
Sebbene di sesso maschile, gli individui hanno testicoli piccoli,
ingrossamento del seno, ridotta peluria volto e pube. Spesso piu’ alti
del normale e sterili
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Sindrome della trisomia X
Femmine poli-X
Frequenza 1 su 1000 femmine possiedono 3 cromosomi X
Alte e magre, incidenza ritardo mentale leggermente superiore alla media, spesso fertili
Caratteri legati al sesso
I caratteri legati al sesso sono caratteri ereditari regolati da geni
presenti sui cromosomi sessuali, la cui trasmissione avviene con rapporti
diversi rispetto a quelli previsti in base alle leggi di Mendel
Thomas Hunt Morgan
Gli alleli per il colore degli occhi e del corpo
sono sul cromosoma X della Drosophila.
Il colore rosso degli occhi (X+) è
dominante sul colore bianco (Xw), e il
colore bruno del corpo (y+) è dominante
sul colore giallo (y).
I maschi sono emizigoti per i loci legati al
cromosoma X
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Daltonismo legato all’ X nell’uomo. I coni contengono pigmenti che assorbono luce
blu, rosso e verde. Pigmento blu su cromosoma 7, gli altri due sul cromosoma X.
Femmina daltonica quando madre daltonica (o eterozigote) e padre daltonico.
Eredità criss-cross
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Sindrome della femminilizzazione testicolare
4 fratelli affetti da sindrome
della femminilizzazione del
testicolo o insensibilità agli
androgeni.
Sono
XY,
ma
hanno
ereditato l’allele recessivo
legato all’X che conferisce
insensibilità agli androgeni.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Caratteri dominanti legati all’X
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Caratteri dominanti legati all’X
Il rachitismo ipofosfatemico comprende un gruppo di malattie genetiche caratterizzate da ipofosfatemia,
rachitismo e livelli normali di calcio nel siero.
I segni clinici tipici sono il ritardo della crescita, il dolore e le deformità delle ossa.
Queste condizioni comprendono le forme FGF23-dipendenti (rachitismo ipofosfatemico legato all'X,
autosomico dominante e autosomico recessivo), causate dalle mutazioni in alcuni geni implicati nella
regolazione del riassorbimento renale dei fosfati (PHEX; FGF23; DMP1; ENPP1). Queste mutazioni causano un
aumento dei livelli circolanti di FGF23 e le forme FGF23-indipendenti, come il rachitismo ipofosfatemico ereditario
con ipercalciuria (HHRH), causato dalle mutazioni in un gene che codifica per un trasportatore sodio-dipendente
www.orpha.net; www.geneticapediatrica.it
dei fosfati (SLC34A3).
Caratteri recessivi legati all’X
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Caratteri recessivi legati all’X
DALTONISMO ED EMOFILIA
Fra i geni portati dal cromosoma X vi sono quelli relativi alle capacità di distinguere il rosso e il
verde (daltonia). La capacità di percepire i colori dipende da tre geni che codificano per tre diversi
pigmenti visivi, ognuno sensibile alla luce in una diversa regione dello spettro della luce visibile. I
geni che codificano per i pigmenti sensibili alla luce rossa e verde sono entrambi posti sul
cromosoma X.
Nei maschi, se il gene per il verde è difettoso, il colore verde non può essere distinto dal colore
rosso; viceversa, un difetto nel gene per il rosso fa apparire il colore rosso come il verde.
Nelle femmine eterozigoti la visione è di solito normale; la totale cecità ai colori rosso e verde si
verifica nelle femmine soltanto nei casi in cui entrambi i cromosomi X portano lo stesso allele
difettoso.
Un altro esempio classico di ereditarietà legata al sesso è l'emofilia, che comprende un gruppo di
malattie in cui il sangue non coagula normalmente. L'incapacità di produrre una particolare proteina
plasmatica, nota come Fattore VIII, produce la forma di emofilia più comune. Il gene che controlla
la produzione del fattore VIII è posto sul cromosoma X.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Caratteri legati all’Y
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Eredità legata all’Y
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Fattori che complicano l’analisi di pedigree
penetranza incompleta – La penetranza è la percentuale di
individui che hanno il genotipo-malattia e che sono affetti.
ESEMPIO DI MANCATA PENETRANZA
madre e figlia di II-2 presentano la stessa patologia possiamo escludere che
si tratti di uona nuova mutazione
La compensazione del dosaggio
(inattivazione di uno dei due cromosomi x nelle femmine)
Nelle femmine, in cromosoma X inattivato forma una
piccola massa nota come corpo di Barr. I corpi di Barr
sono visibili lungo il margine esterno del nucleo in una
piccola percentuale di cellule femminili in cui la sezione
sia stata condotta secondo un piano favorevole. La zona
elettron-trasparente,
chiamata
eucromatina,
rappresenta quella parte di DNA che è attiva nella
sintesi di RNA.
Corpo di BARR, cromosoma X inattivo
visibile come zona scura nel nucleo
L’inattivazione del cromosoma X avviene entro le prime settimane di vita dell’embrione.
Quando un cromosoma X diventa inattivo in una cellula, rimane in tale stato anche in tutte le
cellule somatiche figlie
Colore arancione su cromosoma X:
X + X+ nero (recessivo), X° X° arancione (dominante)
Maschi neri o arancioni. Femmine nere e/o arancioni. Nere e arancioni quando X+X°, a causa di
cloni di cellule derivate da una originale in cui il cromosoma X recante X+ è inattivato
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Come conciliare compensazione da
dosaggio e sindromi di Turner e
Klinefelter?
Per un breve periodo di tempo probabile
funzionamento di tutti i cromosomi X presenti
I caratteri INFLUENZATI dal sesso
Sono determinati da geni AUTOSOMICI e vengono
ereditati secondo le leggi di Mendel ma sono espressi
in modo diverso nei maschi e nelle femmine.
Il carattere presenta cioè una penetranza superiore in
uno dei due sessi
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Calvizie è un carattere autosomico dominante nei maschi e recessivo nelle femmine. La calvizie non
viene infatti ereditata dalla madre (come nei caratteri legati al cromosoma X); sia maschi sia femmine
possono ereditarlo dal padre o dalla madre e per perdere i capelli nei maschi e’ necessaria la presenza di
un solo allele, mentre nelle seconde sono richiesti entrambi. Inoltre, l’espressione di questo carattere è
comunque piu’ debole nelle donne, nelle quali si riscontra solo un lieve sfoltimento (favorita da ormoni
sessuali maschili, per cui maschi castrati in età precoce di rado diventano calvi)
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
