Estensione dell`analisi genetica mendeliana

Estensione dell’analisi genetica
mendeliana
Penetranza e espressività
In alcuni casi non tutti gli individui con un
particolare genotipo relativo a un dato gene
manifestano il fenotipo atteso:
Penetranza incompleta
Espressività variabile
Penetranza incompleta
Si definisce come percentuale di
individui che mostrano un particolare
genotipo che esprime il fenotipo atteso:
Completa (100%): tutti i portatori del
genotipo manifestano il fenotipo.
Incompleta (<100%): non tutti i portatori
del genotipo manifestano il fenotipo.
Polidattilia nell’uomo (Dominante autosomica)
Disturbo causato da un allele dominante P che
si manifesta solo in alcuni suoi portatori.
modificato da:
Espressività variabile
Correlata con la penetranza incompleta c’è l’“espressività
variabile”, che è presente soprattutto in condizioni dominanti.
L’espressivita’ misura il grado di espressione di un dato
genotipo al livello fenotipico
Differenti membri della stessa famiglia mostrano spettri
fenotipici differenti della stessa malattia.
Le cause responsabili della penetranza incompleta e della
espressivita’ variabile:
l’influenza di altri geni o di fattori ambientali possono influire
sullo sviluppo dei sintomi di una malattia.
Penetranza ed Espressività
modificato da:
Molti geni nell’uomo mostrano sia penetranza
incompleta che espressività variabile
Neurofibromatosi di tipo I
Il gene NF1 (Carattere autosomico dominante)
Neurofibromi (proliferazione di tipo tumorale)
Penetranza incompleta: pari al 50%-80%
Espressività variabile:
Forma lieve presenza di macchie caffelatte (cafe-au-lait)
Forma grave si osservano uno o piu’ sintomi, presenza di
neurofibromi , elevata pressione sanguigna, disturbi della
parola, tumori dell’occhio, del cervello ecc.
Espressivita’ variabile del gene NF1
Macchie caffelatte
Cute completamente coperta da
Neurofibromi
Estensione dell’analisi genetica
mendeliana
L’espressione fenotipica di un gene dipende da
tanti fattori comprese le influenze ambientali:
•Età
•Sesso dell’individuo
•Temperatura
•Sostanze chimiche
Sesso dell’individuo
L’espressione di determinati geni può essere influenzata dal
sesso dell’individuo:
Caratteri influenzati dal sesso
Un esempio nell’uomo e’ la manifestazione della calvizie.
Il gene b e’ responsabile della calvizie e si comporta da
dominante nell’uomo e da recessivo nelle donne.
Genotipi- fenotipi
bb
b+b+
b+b
b= allele mutato
b+=allele selvatico
calvizie uomo-donna
non calvo uomo-donna
Maschi calvi
Femmine non calve
modificato da:
Questa modalità di eredità spiega perché la calvizie sia
molto più frequente tra gli uomini che tra le donne
F1
P
F2
F1
1/4
1/4
1/4
1/4
¾ delle figlie
non sono calve
e ¼ lo sono
¾ dei figli sono
calvi e ¼ non
lo sono.
modificato da:
Effetto dellaTemperatura
sull’espressione fenotipica
Alcuni alleli di un gene possono essere temperatura-sensibili.
Es. L’allele responsabile del tipo himalayano
L’enzima necessario per la produzione di pigmento scuro viene inattivato a
temperature piu’ alte.
modificato da: PIRCE GENETICA, Zanichelli editore
Sostanze chimiche
Alcune sostanze chimiche possono avere effetti significativi
su un organismo:
Fenilchetonuria (PKU)
•Carattere autosomico recessivo (fenilalanina idrossilasi)
•Ritardo mentale in eta’ precoce.
La gravita’ della PKU dipende dalla dieta
Dieta: Proteine
assunte con il
cibo
Fenilalanina
Teoria cromosomica
dell'ereditarietà
Nel 1902 Walter Sutton e Theodor Boveri, da
osservazioni indipendenti riconobbero che:
comportamento dei geni di Mendel =
= comportamento dei cromosomi alla meiosi
I cromosomi del sesso
La dimostrazione della teoria cromosomica dell’eredita’ venne
da esperimenti che mettevano in relazione la trasmissione
ereditaria di determinati geni con la trasmissione dei
cromosomi del sesso.
I cromosomi del sesso si presentano negli eucarioti a sessi
separati in forma diversa.
Nei primi del ‘900 studiando le cavallette..
Femmine hanno un numero pari di cromosomi
Maschi hanno un numero dispari
Cromosoma
accessorio
(X, extra)
Gameti
X
X
X 0
modificato da:
In molti altri animali, compreso l’uomo, le femmine
e i maschi hanno lo stesso numero di cromosomi:
Cromosoma Y
I cromosomi X ed Y sono chiamati cromosomi sessuali
Tutti gli altri sono chiamati autosomi
modificato da:
I cromosomi sessuali nella specie umana
modificato da: PIRCE GENETICA, Zanichelli editore
Eredita’ concatenata al sesso
La prova che i geni si trovano sui cromosomi la
fornì Thomas H. Morgan studiando il moscerino
della frutta Drosophila melanogaster
modificato da:
Modalita’ di trasmissione dei cromosomi sessuali
Genotipico
½ XX ½ XY
Fenotipico
½ femmine
½ maschi
modificato da:
Morgan trovo’ in una delle sue linee pure una mosca con
occhi di colore bianco..
F1: Tutti gli occhi
rossi
Bianco recessivo
rispetto al Rosso
modificato da:
F1xF1
Tutte le figlie
avevano occhi
rossi e solo la
meta’ dei figli
aveva gli occhi
bianchi
NO
Eredita’ legata al sesso
w = gene colore occhio
w = allele mutante
w+ = allele selvatico
modificato da:
50% dei
maschi ha
gli occhi
bianchi
I maschi di Drosophila con occhi bianchi
hanno un cromosoma X con l’allele mutato
bianco e nessuno altro corrispondente sul
cromosoma Y
Un organismo che ha una sola copia di un
gene e’ detto emizigote
Gli studi di Morgan rafforzzarono di molto la
convizione che tutti i geni fossero
localizzati sui cromosomi
(teoria cromosomica dell’ereditarieta’)
Dimostrazione definitiva
(Non-disgiunzione dei cromosomi X)
Una progenie eccezionale
X
WW
XX
F1
Femmine con
occhi rossi
Femmine con
occhi Bianchi
X
Y
X
W+
XY
Rari casi
eccezzionali
Femmine a
occhi bianchi
Maschi con
occhi rossi
modificato da:
Non - disgiunzione meiotica
Cellula diploide
All’inizio della
meiosi
Prima divisione
meiotica
Seconda
divisione
meiotica
Normalmente
modificato da:
Non-disgiunzione
alla prima
Non-disgiunzione
alla seconda
Una progenie eccezionale
X
Maschi XO
occhi rossi
Femmine XXY
occhi bianchi
La determinazione del sesso nei
mammiferi
In alcuni animali il sesso puo’ essere
determinato dall’ambiente
In una specie di tartarughe la temperatura di incubazione
delle uova è determinante:
al di sotto di un certo valore nascono solo maschi
al di sopra di un medesimo valore, solo femmine
Nelle cernie il sesso dipende dal peso, a sua volta
correlato con l’età:
alla nascita tutte le cernie sono femmine; individui anziani,
se superano un certo peso, diventano maschi.
In molte altre specie, incluso l’uomo, il
dimorfismo sessuale e’ determinato da fattori
genetici ed e’ associato ai
cromosomi sessuali:
Negli esseri umani e negli altri mammiferi
placentati, la masconalita’ e’ dovuta ad un
effetto dominante del cromosoma Y
XX
XY
modificato da:
Testosterone
Caratteristiche sessuali femminili
Caratteristiche sessuali maschili
Cos’è che innesca la determinazione del sesso
in senso maschile?
TDF
?
TDF= gene SRY
?
modificato da:
SRY codifica per TDF
TDF consente la formazione del testicolo e
tutte le caratteristiche maschili
Femminilizzazione
Gene Tfm
mutato
modificato da:
L’importanza del cromosoma Y
nella determinazione del sesso nell’uomo
ci deriva dall’osservazione di
fenotipi prodotti da un numero anormale di
cromosomi sessuali
•Sindrome di Turner
•Sindrome di Klinefelter
Sindrome di Klinefelter
Una non-disgiunzione meiotica può dar luogo ad individui
XXY (1/1000). Questi sono individui maschi con un assetto
normale di autosomi e due cromosoma X, sono 47,XXY:
XXY
modificato da:
Sindrome di Turner
Un’ altro esempio di non-disgiunzione meiotica puo’ dar
luogo a individui 45,X (1/3000), questi sono individui con un
assetto normale di autosomi e un solo cromosoma X, sono
femmine sterili XO:
modificato da: PIRCE GENETCA, Zanichelli editore