”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
CORSO DIPieGENETICA
o
n
i
o
b
t
r
r
U
e
i
b
d
o
TEORIA
CROMOSOMICA
R tà
i
DELL’EREDITARIETÀ
s
r
e
v
i
n
U
Sviluppo storico della
”
teoria cromosomica
o
i
B
l
i
o
t
l
n
Dopo l’enunciazione delle leggi di Mendel (e prima
della loro
r
e
a
g identificare
riscoperta) furono fatti degli studirper
la sede del
C
“
e cellula.
materiale ereditario all’interno idella
P ino
o
b
t
Si cominciò ad ipotizzare
che
il
nucleo
potesse contenere il
r
r
U
materiale ereditario.be
i
d
o
R tà
i
Nel nucleo sono presenti
i cromosomi il cui numero è una
s
r
caratteristica di ciascuna
specie e rimane costante dopo
e
vcellulare.
ciascuna divisione
i
n
U
Che relazione c’è tra cromosomi e materiale ereditario?
Le cellule possono dividersi
”
o
per mitosi o per imeiosi
il
B
t rlo
n
e
a
g
C
r
“
e o che avviene nelle
i
La mitosi è la divisione nucleare
P in
cellule somatiche e nell’uovo
degli organismi
o fecondato
b
t
r
r
diploidi, e in tutti gli
organismi
aploidi.
U
e
i
b
d nucleare che avviene nelle
o
La meiosi è laR divisione
à
t
i
cellule germinali degli
organismi diploidi.
s
r
e
v
i
n
U
Cicli vitali
”
o
B
(Quasi) tutti gli organismi diploidi hanno un’alternanza di generazione,
ovvero passano parte della propria vita come aploidi e parte come
diploidi. La generazione diploide
viene detta sporofito, e produce
per meiosi spore aploidi che
possono generare un organismo
intero dividendosi solo per mitosi.
La generazione aploide viene detta
gametofito e produce gameti
aploidi che possono fondersi a
coppie per rigenerare una cellula
diploide.
Le
due
generazioni
possono avere la stessa importanza,
oppure una può prevalere sull’altra.
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
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i
b
d
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R tà
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s
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v
i
n
U
Il caso di S. cerevisiae
i
l
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t
n
r
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a
g “C
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e o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
B
Gli organismi superiori
Contrariamente a quanto avviene per il lievito,
nelle piante superiori e negli animali la
generazione sporofitica è molto più evidente di
quella gametofitica.
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g u “C
r
e o
i
P ino
o rb m
t
r
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U
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b
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s
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n
U
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”
o
B
Aploidi e diploidi
i
l
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t
n
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g “C
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P in
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r
U
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s
r
e
v
i
n
U
”
o
B
C ed n
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r di una cellula,
e
C indica la quantità di DNA contenuta
all’interno
a
g
C
r
n indica la quantità di informazione nella
stessa cellula. Una
“
e
i no cromosoma conterrà
cellula con 10 copie identichePdello stesso
i
o
1n
di
informazione.
quindi 10C di DNA, ma solo
b
t
r
r
U
e
i
b
Gli organismi aploidi
si
dividono
solo per mitosi perché questo
d
o
R latàcostanza di n durante le generazioni
processo garantisce
i
cellulari (cioè le due
cellule figlie sono del tutto simili alla
s
r in quelle che fanno la meiosi n varia.
cellula madre), mentre
e
v
i
n
U
Il ciclo cellulare
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P
n
i
La fase G può
o rb
t
r
diventare G .
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
1
0
”
o
B
Ciclo mitotico
”
o
i
B
l
i
telofase
t rlo
interfase
profase
metafase
anafase
n
e
a
g
C
r
“
2n
e o
i
P in
o rb
t
r
2C
4C
U
4C
e
4C
2+2C
i
b
d
o
replicazione
R tà segregazione
i
s
r
e
La mitosi mantiene
costante la quantità di materiale
v
i
genetico n
attraverso le generazioni; durante la mitosi n
U
resta costante,
mentre C oscilla tra 2 e 4.
Cellule figlie
2n
2C
2n
Ciclo meiotico
”
o
B
n
i
l
i lo
t
2n
n
n
r
e
a
g
C
r
“
n
e o
i
P in
n
o rb
t
r
U
e
i
b
d
questo ultimo fatto spiega perché da
La mieosi riduce n a 1oed C a 1;
R
à
t
UNA cellula madre ottengo
QUATTRO cellule figlie. Ciò avviene
i
s meiotiche NON avviene una fase di sintesi,
perché tra le DUE divisioni
r
e
cioè duplicazione del
materiale genetico.
v
i
La profase I è n
suddivisa in 5 fasi (Leptotene, Zigotene, Pachitene,
U
Diplotene e Diacinesi) in cui si osserva la progressiva condensazione e
replicazione
appaiamento
Segregazione
(degli OMOLOGHI)
l’appaiamento dei cromosomi omologhi.
segregazione
Mitosi e meiosi a confronto
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
meiosi I
R tà (riduzionale)
meiosi II
i
(equazionale)
s
r
e
v
i
n
U
Sembra incredibile, ma…
”
o
i
B
…tutto ciò che è stato detto sui meccanismi
cellulari
di
l
i
tprimarche
lo si sapesse
n
mitosi e meiosi era in gran parte noto
e
a
g
C
che i geni stanno sui (o meglio, nei
) cromosomi!
r
“
e
i
o
Nel 1902 Walter S. Sutton P
e
n
i
o
b
Theodor Boveri osservarono
t
r
r
U
che c’era un curiosobe
parallei
d
o
lismo tra il comportamento
R tà
i
dei caratteri scoperti
da
s
r
Mendel ed il comportamento
e
v
i
dei cromosominalla meiosi.
U
Parallelismo tra geni e
cromosomi alla meiosio”
i
B
l
i
t rlo
¸ I geni sono in coppie (come i cromosomi);
n
e
a
g
C
r
¸ i due membri di ciascuna coppia
di
geni
segregano in
“
e
i
modo bilanciato nei gametiP(comeini o
membri di ciascuna
o rb
coppia di omologhi); rt
U
e
i
b
¸ coppie diverse
di
geni
segregano in modo
d
o
R
indipendente (comeità
coppie diverse di cromosomi
s
r
omologhi).
e
v
i
n
Conclusioni:Uil comportamento dei cromosomi segue le
leggi di Mendel!
La segregazione indipendente
”
Appaiamento di due coppie di omologhi in
metafaseo I.
i
B
l
i
Ci sono due allineamenti ugualmente
frequenti:
o
t
l
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
Telofase 1: un membro
di una
coppia di omologhi può ritrovarsi
d
o
R tàa uno dei membri dell’altra coppia!
associato indifferentemente
i
s
r
e
v
i
n
U
Teoria cromosomica
”
o
dell’ereditarietà
i
B
il
t rlo
n
e
a
g
I cromosomi
C
r
“
e
i
o
contengoni i geni e P
n
i
o
b
sono responsabili rt
r
U
e
i
b
della trasmissione
d
o
R tà
dell’informazione
i
s
r
genetica (Suttone
v
Boveri). ni
U
Naturalmente, tutto questo andava dimostrato.
Gli
”
esperimenti
o
i
B
l
i
t rlo
n
di Thomas H.
e
a
g
C
r
“
e
i
Morgan
P ino
o rb
t
(1909) ber i U
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
In a pedigree culture of Drosophila
which had been running for nearly
one year through a considerable
number of generations, a male
apperared with white eyes. The
normal flies have brilliant red eyes.
Thomas H. Morgan, 1910
Il ciclo vitale di D. melanogaster
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
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R tà
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s
r
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v
i
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U
”
o
B
Maschi e femmine
”
o
B
i
l
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t
n
r
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a
g “C
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t
r
U
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b
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R tà
i
s
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v
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U
cariotipo
femmina
maschio
i
l
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n
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t
r
U
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b
d
o
R tà
i
s
r
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v
i
n
U
”
o
B
Trasmissione cromosomica
”
del sesso ili o Bo
Gameti maschili
t rl
n
e
a
g
C
Gameti
femminili
r
“
e o
i
PX in X
o rb
t
r
U
e
X
XX
XX
i
b
d
o
R tà
XY
XY
i
Y
s
r
e
v
i
n
U
In Drosophila (come nell’uomo) il maschio è il sesso eterogametico.
Una breve digressione…
”
o
i
Non tutte le specie animali hanno una determinazione
cromosomica
B
l
i
o
del sesso: in alcuni casi l’ambiente (innt
senso lato)
può essere
l
r
e
determinante.
a
g “C
r
In alcuni rettili la temperatura
delle uova è
e di incubazione
i
o nasce solo un sesso, al
n
determinante: al di sotto di un P
certo valore
i
o
b
t l’altro.r
di sopra di un altro valore, solo
r
U
e dal
Nelle cernie il sesso b
dipende
peso, a sua volta correlato con
i
d
o
l’età: alla nascita tutte
le
cernie
R tà sono femmine; individui anziani, se
superano un certo peso,idiventano maschi.
s
r
In alcune meduse e
la fase pelagica ha solo un sesso o nessuno;
v fase bentonica, se ci sono altre meduse vicino
i
quando passano alla
n
diventano maschi,
U altrimenti diventano (o restano) femmine. Il
processo è controllato da ormoni secreti dalle meduse stesse.
Coccodrilli e tartarughe
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U diverse di rettili possono risentire diversamente
Notare che specie
Specie
Alligator mississipiensis
Testudo grœca
Testudo hermanni
Gopherus polyphemus
Temperatura
di incubazione
Rapporto sessi
≤ 30°C
≥ 98% femmine
31°C-34°C
80% femmine
≥ 35°C
≥ 98% maschi
≤ 30°C
≥ 98% maschi
30,5°C
50% maschi
≥ 31°C
≥ 98% femmine
≤ 30°C
≥ 98% maschi
31,5°C
50% maschi
≥ 33°C
≥ 98% femmine
≤ 26°C
≥ 98% maschi
30,5°C
50% maschi
≥ 32°C
≥ 98% femmine
Alligator mississipiensis
Testudo hermanni
della temperatura, ma tendono ad essere simili se le specie sono vicine.
La determinazione del sesso
i
l
i lo
t
n
r
e
a
Geni della g
C
Ambientale
r
“
e
determinazione
i
o
D1
(alcuni rettili)
P
n
del sesso i
o rb
t
D2
r
Cromosomica
U
e
b
S1>S2i>S3>Sn
D3
d
o
(rapporto X:A
R
à
t
D4
Ÿ Drosophila)
i
s
r
Genica
e
D5
v
(geni del ni
cromosoma U
Y
”
o
B
Geni del
differenziamento
sessuale
nei mammiferi)
elaborazione
del fenotipo
La determinazione del sesso
in altre specie animali
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
euccelli o
i
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tmammiferi
à
i
s
r
e
v
i
n
api
U
cavallette
questo è uno
sporofito!
questo è un
gametofito!
”
o
B
Prima di Morgan
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g
C
r
Risultati ottenuti da altri ricercatori
avevano
suggerito che
“
e
i
o
l’eredità di alcuni geni fossePlegata alnsesso.
i
o
b
t ilrcolore delle ali della falena
Doncaster e Raynor studiando
r
U
e
Abraxas, e Bateson
studiando
il colore delle penne dei polli,
i
b
d
o
avevano osservato
che
gli
incroci reciproci non davano gli
R
à
t
stessi risultati!
i
s
r
e
Notare che in questi
casi, il sesso eterogametico è quello
v
femminile! ni
U
Gli esperimenti di Morgan
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
Morgan osservò che ilge carattere
colore
a
C
r
“
e seguiva
dell’occhio
di Drosophila
lo stesso
i
o
P in
o rbdel cromosoma X.
meccanismo di trasmissione
t
r
U
e
i
b
Pertanto ipotizzò
che
il gene white, che
d
o
R
à
controlla questo itcarattere
e che dà occhio
s
r
bianco quandoe è mutato, fosse localizzato sul
v
i
cromosomanX.
U
Morgan trovò un maschio con occhi bianchi
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
femmina occhi rossi
occhi bianchi
o x maschio
b
t
r
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
F1
socchi rossi
tutti con
r
e
v
i
n
U
Ÿ il rosso è dominante sul bianco.
maschi F1 (rossi) x femmine F1 (rossi)
”
o
B
F2
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P: 1in
3
o rb
t
r
U
e
Ma i moscerini con
l’occhio
bianco erano tutti MASCHI!
i
b
d
o
R tà Andando avanti con le generazioni,
1/2 femmine rossisi
fu possibile isolare una linea pura
r
e
1/4 maschi rossi
v
per l’occhio bianco. Da questa linea
i
n
pura Morgan passò alla seconda
1/4 maschi
Ubianchi
fase del suo esperimento.
Reciproco del primo incrocio
”
o
i
B
l
i
femmine occhio bianco x maschi
occhio
rosso
o
t
l
n
r
e
a
g “C
r
e o
F1
i
P in
o rb
t
r
U
e
femmine occhio
rosso
+
maschi occhio bianco
i
b
d
o
R tà 1 : 1
i
s
r
e
• L’incrocio reciproco
non dà lo stesso risultato;
v
i
n
• si osserva U
eredità crociata: i maschi come la madre e le
femmine come il padre.
”
o
i
l
maschio bianco F1 x femmina irossa
F1 B
t rlo
n
e
a
g
C
r
“
e o
i
P in
o rb
t
r e 50%
F2
50% erossi
bianchi
U
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
Equamente
ripartiti tra maschi e femmine.
v
i
n
U
L’ipotesi di
Morgan
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
Gli alleli per il
i
P
n
i
colore dell’occhio
o rb
t
sono
localizzati er
U
i
sul cromosoma Xoeb
d
R
non sono invece ità
presenti
sulrs
e
v
cromosoma Y. i
n
U
”
o
B
i
l
i lo
t
Quindi
n
r
e
a
g “C
r
e o
l’incrocio
i
P in
o rb
t
reciprocoer U
i
b
d
o
R tà
diventa…
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
B
La scoperta di
Bridges
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
Un allievo di Morgan (Calvin
o rb
t
r U
Bridges) trovò delle e
eccezioni
i
b questo
nella progenie odi
d
R tà
incrocio che gli consentirono
i
s teoria
di dimostrare rla
e
v
cromosomica. i
n
U
”
o
B
XwXw x
(bianco)
Xw+Y
(rosso)
1/2000 individui della progenie
F1 era o una femmina con occhi
bianchi e fertile, o un maschio
con occhi rossi e sterile
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
F1
r
e o bianco
i
Xw Xw+ XwY
Rosso sterile
P
n
i
(rosso)
(bianco)
o rb
t
r
U
e
i
Progenie
eccezionale I
Progenie normale ob
d
R tà
(primaria)
i
s
r
e
Bridges ipotizzò che
la progenie eccezionale primaria derivasse da
v
i
n
un evento di non-disgiunzione
meiotica dei cromosomi X della
U
femmina.
La nondisgiunzione
meiotica
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
A causa di un errore durante
r
e o
la meiosi è possibile che due
i
P in
omologhi segreghino in una
o
b
t
delle due cellule figlie,
r
r
U
e
mentre nell’altra cellula
non
i
b
d
o
va alcuna copia diRQUELLA
à
coppia
di
omologhi. itNe
s
discendono
due
gameti
r
e
v
complementari, uno
con un
i
n
cromosoma in più
ed uno con
U
un
cromosoma
in
meno
rispetto al normale.
”
o
B
Non-disgiunzione I e II
i
l
i lo
t
n
r
e
a
g “C
r
e o
i
P in
o rb
t
r
U
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R tà
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s
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v
i
n
U
”
o
B
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n
r
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g “C
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P in
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t
r
U
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i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
B
XwXw x
(bianco)
Xw+Y
(rosso)
”
o
B
i
l
i lo
t
n
r
w+Y
e
F1
X
a
g
C
w
w+
w
r
“
X X
X Y
bianco
Rosso sterile
x (rosso)
e
i
(rosso)
(bianco)
P ino
o rb
t
Prog. eccezionale I
r
U
e
Progenie normale
i
b
d
o
R tà
i
s
r
(rosso)
e
bianco
(bianco)
Rosso fertile
v
i
n
U
96% regolare
4% progenie eccezionale
(risultato atteso)
II (secondaria)
Progenie attesa dall’ incrocio
(bianco)
(rosso)
i
l
i
o
t
X Y
l
n
r
e
a
g “Gameti
C
maschili
r
e o
i
P in Xw+
o rb
Y
t
r
U
e
i
b
w
X
Xw Xw+ XwY
d
o
R tà
(rosso)
(bianco)
i
s
r
wYY
w+ XwY
w
e
X
X
X Y
v
i
(rosso)
(bianco)
n
U
w
Gameti feminili
Y
Xw+Y
”
o
B
Xw
Appaiamento X-X
XwXwY x
Gameti formati da
una femmina XwXwY
gameti
Xw
Xw
”
o
B
i
l
i lo
Appaiamento X-X
t
n
r
e
a
w g
wY
X
X
C
Y
r
“
e
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P ino
o rb
t
wX w
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X
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w
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b
X
d
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R tà
Y
i
Appaiamento X-Y
s
r
e
w
X
v
w
Y
i
X
n
U
XwY
XWXWY
x
XW+Y
Spermi
XW+
(50%)
Y
(50%)
”
o
BXX
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Y
l
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t rlo
n
Y
Xe Y
YY
a
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C
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“
e X Xo
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X Y
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X X Y
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X
Y
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X X Y
X YY
R tà
i
X
X X
X Y
s
r
e
v
i
n
In rosa è evidenziata
la progenie eccezionale secondaria trovata da
U
Bridges; notare che le altre caselle sono uguali a coppie (indistinguibili
XW XW
(4%)
XWXWXW+
(letale) (2%)
W
W
(occhio bianco) (2%)
W+
Appaiamento X-Y
(16%)
(4%)
W
(4%)
W
(4%)
W
Appaiamento X-X
(84%)
(42%)
W
(42%)
(occhio rosso; fertile) (2%)
W+
W
(occhio rosso) (2%)
W
W+
(occhio rosso) (21%)
W
W
(occhio bianco) (2%)
W+
(occhio rosso) (2%)
W
(letale) (2%)
W+
(occhio rosso) (21%)
(occhio bianco) (2%)
W
(occhio bianco) (21%)
W
(occhio bianco) (21%)
fenotipicamente) anche se derivano da eventi meiotici differenti!
”
o
Bridges riuscì a verificare
i
B
l
i
t rlo
n
le sue ipotesigemediante
a
C
r
“
e o
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P in
l’analisio citologica
e
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U
e
pertanto
dimostrò
la
i
b
d
o
R tà
teoria
cromosomica
i
s
r
e
v
i
dell’ereditarietà.
n
U
La mitosi
La meiosi
i
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g “C
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P in
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s
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v
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n
U
”
o
B
Riconoscere i geni legati all’X
”
o
i
B
l
i
t rlo
A questo punto diventa possibile riconoscere
n
efenotipicoa
tramite incroci se un certo carattere
g
Cè
r
“
è legato al sesso oppure no. eInfatti,
se
i
o solo
associato al cromosoma Y siPmanifesterà
n
i
o
b
nei maschi, mentre se
è associato
all’X
t
r
r
U
segregherà in maniera
crociata:
la madre lo
e
i
b
trasmette al figlioo maschio,dil padre alla figlia
R tà daranno quindi
femmina. Incroci reciproci
i
s Inoltre geni recessivi
risultati discordanti.
r
e
legati all’X si manifesteranno
prevalentemente
v
i sono emizigoti per quasi tutti i
nei maschi, che
n
U al sesso.
geni associati
Malattie recessive legate oall’X
”
i
B
l
i
t rlo
n
e
a
g
C
• Fenotipo
più frequente nei
r
“
e maschi
i
o che nelle femmine;
P •innessun
figlio o figlia di
o
b
t
r
maschi affetta è malato, ma
r
U
e i tutte le femmine sono
b
d
o
portatrici; metà dei figli
R tà
i
maschi di queste portatrici
s
r
saranno affetti.
e
v
i
n
U
Malattie dominanti legate oall’X
”
i
B
l
i
o le loro
t ra ltutte
• I maschi affetti trasmettono la condizione
n
e
a
figlie, ma a nessuno dei figli maschi;
g
C
r
“
e che osi sposano con maschi
i
• le femmine affette eterozigoti
P in a metà dei propri figli
non affetti trasmettono la
condizione
o rb
t
sia maschi che femmine
r
U
e
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La famiglia
reale
inglese
i
l
i lo
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P in
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…e i loro parenti!
t
r
U
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U
”
o
B
