GENETICA GENERALE
GENETICA UMANA E MOLECOLARE
Come si studiano i geni
1. Trasmissione genetica, studia i fenomeni del passaggio dei caratteri da generazione a generazione
(sperimentale: in modelli animali o vegetali; nell’uomo: analisi “dell’albero genealogico” - pedigree –
2. La citogenetica è una branca della genetica che usa i microscopi per studiare la morfologia dei cromosomi
e loro eventuali anomalie. E’ utilizzata per preparare il cariotipo, un’esposizione dei cromosomi in un ordine
standard. E’ anche usata per identificare la localizzazione dei geni su specifici cromosomi ed in specifiche
zone di un cromosoma.
3. La genetica molecolare usa la tecnologia del DNA ricombinante per identificare, isolare, clonare ed
analizzare i geni. I geni clonati possono essere usati per studiarne l’organizzazione e la funzione; possono
essere trasferiti in organismi e specie diverse. La genetica molecolare è anche usata per le diagnosi prenatali
di malformazioni genetiche e per identificare il DNA individuale.
4. La genetica di popolazione studia le variazioni genetiche nelle popolazioni e ne definisce le cause, fra cui
le migrazioni, le dimensioni delle popolazioni e la selezione naturale.
Programma
1. Genetica generale. Mendel, dopo Mendel, oltre Mendel; Mutazioni
2. Citogenetica. Cariotipo normale e aberrante.
3. Genetica umana e molecolare. Trasmissione mendeliana dei caratteri; malattie mendeliane e trasmissione:
malattie dominanti, recessive, X-linked e mitocondriali. Genetica delle malattie mendeliane.
4. La genetica del cancro.
GENETICA GENERALE
GREGOR MENDEL
Risultati ripetibili e
Statisticamente significativi
ESPERIMENTI di MENDEL
STIGMA
(ricettacolo di
polline)
Mendel scelse di lavorare con i piselli commestibili,
Pisum sativum, perché:
ANTERA
(contiene
polline)
OVAIO
1.
Numerose varietà (34) potevano essere reperite dal
locale venditore di semi.
2.
I piselli si possono auto-fecondare e crossfecondare.
OVULI
Mendel come prima cosa stabilì che ciascuna varietà parentale (P) si comportava come una
linea pura, vale a dire, quando si riproduceva per autofecondazione dava origine a piante tutte
uguali a se stessa.
ESPERIMENTI di MENDEL
ESPERIMENTI di MENDEL
Incrocio monoibrido:
tra piante che differiscono
per una sola coppia di
caratteri.
ESPERIMENTI di MENDEL
1. I caratteri vengono ereditati come unità
separate (non si mescolano tra loro).
2. Esistono dei fattori che determinano i
caratteri. I fattori possono manifestarsi –
carattere dominante –o restare nascosti –
carattere recessivo -
Rapporto 3:1
Mendel continuò gli incroci della F2 per autoimpollinazione
ottenendo in F3
1.
2.
3.
Tutte le piante con carattere recessivo a fiore bianco
davano sempre piante a fiore bianco (piante pure)
1/4 delle piante con il fiore porpora davano sempre
piante con fiore porpora (piante pure)
I 2/4 restanti producevano piante a fiore porpora e bianco
in un rapporto di 3:1 (piante non pure)
autoimpollinazione
ESPERIMENTI di MENDEL
ESPERIMENTI di MENDEL
Mendel lasciò che ogni pianta della F1 si auto-impollinasse, cioè ogni stigma veniva
fecondato dal suo stesso polline: la seconda generazione filiale risultante (F2) era
costituita da piante che mostravano sia il carattere dominante che quello recessivo. I
risultati furono i seguenti:
P
F1
F2
Rapporto
liscio x rugoso
liscio
giallo x verde
giallo
colorato x bianco
colorato
baccello liscio x baccello rugoso
liscio
baccello verde x baccello giallo
verde
assiale x terminale
assiale
lungo x corto
lungo
5474 lisci
1850 rugosi
6022 gialli
2001 verdi
705 colorati
224 bianchi
882 lisci
299 rugosi
428 verdi
152 gialli
651 assiali
207 terminali
787 lunghi
277 corti
2,96:1
3,01:1
3,15:1
2,95:1
2,82:1
3,14:1
2,84:1
Rapporto 3:1
ESPERIMENTI di MENDEL
P
Incrocio diibrido: tra piante
che differivano per due
coppie di caratteri.
(liscio; giallo)
(rugoso; verde)
F1
(liscio; giallo)
autoimpollinazione
F2
Rapporto 9:3:3:1
315 lisci, gialli
9 Rapporto
108 lisci, verdi
3
101 rugosi, gialli
3
32 rugosi, verdi
1
556 semi
16
LEGGI di MENDEL
Nel 1900
1. Legge della dominanza
2. Legge della segregazione
(o legge della disgiunzione)
Rapporto 3:1
LEGGI di MENDEL
3. Legge dell’assortimento indipendente
Rapporto 9:3:3:1
Rapporto 9:3:3:1
MENDEL OGGI
I fattori di Mendel sono i GENI
Il gene ha una localizzazione
fisica in un punto specifico di un
cromosoma detto LOCUS
Ogni gene è costituito da
due varianti dette ALLELI (una paterna e
una materna).
Il carattere che si manifesta è il FENOTIPO
Il fenotipo dipende dal GENOTIPO
Il genotipo può essere OMOZIGOTE,
DOMINANTE o RECESSIVO, o
ETEROZIGOTE
A = allele fiore porpora
a = allele fiore bianco
Linee pure:
genotipo omozigote dominante
genotipo omozigote recessivo
MENDEL OGGI
Quadrato di Punnett
consente di prevedere i rapporti genotipici
e fenotipici dei discendenti di un incrocio
CARATTERI MENDELIANI negli ANIMALI
CARATTERI MENDELIANI negli ANIMALI
Il reincrocio o test cross
DOPO MENDEL
Esperimenti di Beatson e Punnet 1905
Non sempre i caratteri segregano
in modo indipendente
Rapporto: 24:1:1:10
73%
3%
3%
21%
Esperimenti di Morgan
DOPO MENDEL
Secondo la legge di Mendel l’atteso era:
V
V
b
b
B
V
B
V
b
B
25%
25%
25%
25%
v
b
B
b
V
v
b
v
b
B
V
b
B
v
v
b
b
v
b
v
B
V
b
B
v
v
b
b
B
v
b
b
v
v
b
V
v
b
V
v
b
B
v
v
b
b
b
v
b
V
v
b
v
v
v
b
V
V
b
v
b
v
v
b
B
V
v
v
v
v
B
v
b
♂ ♀
v
v
b
v
b
B
v
b
b
DOPO MENDEL
Esperimenti di Morgan
LINKAGE genetico
Morgan interpretò il risultato
come dimostrazione di una
concatenazione fisica tra geni
responsabili di due caratteri
DOPO MENDEL
Esperimenti di Morgan
Morgan mise in evidenza il fenomeno
della ricombinazione
Morgan scopre che la frequenza di
ricombinazione tra caratteri varia
DOPO MENDEL
Esperimenti di Morgan
I geni ricombinano con frequenze diverse.
E’ stata definita una unità di misura della distanza genetica basata sulla capacità di
ricombinazione di due differenti loci, denominata centimorgan (cM): 1 cM è pari alla
distanza che intercorre tra due loci che presentano una frequenza di ricombinazione
dell’1%.
< distanza tra due loci
< frequenza di ricombinazione
DOPO MENDEL
Esperimenti di Beatson e Punnet 1905
73%
3%
3%
21%
OLTRE MENDEL
Dominanza incompleta
Non sempre un gene manifesta pienamente
il carattere dominante
Fenotipo intermedio
Rapporto fenotipico: 1:2:1
Rapporto genotipico: 3:1
OLTRE MENDEL
Codominanza
Non sempre il gene manifesta
un solo carattere dominante
DOPO MENDEL
Codominanza
Gruppi sanguigni
Gli alleli co-dominanti sono pienamente espressi negli eterozigoti
DOPO MENDEL
Pleiotropismo
Fenomeno genetico per il quale un unico
gene è in grado di influenzare aspetti
multipli del fenotipo di un organismo. Tale
capacità, in realtà, è soltanto apparente
perché l'effetto primario del gene rimane
unico, ma determina una serie di
conseguenze.
Non sempre un gene-un fenotipo
Pleiotropismo
L’anemia falciforme è un carattere recessivo
Beta-globina anormale
Emoglobina anormale
Globuli rossi a falce
Lisi delle cellule
falciformi
anemia
Flusso sanguigno insufficiente per
Aumento del
lavoro del midollo osseo
Turricefalia
Deficit
mentali
muscoli e
giunture
cervello
tratto
gastrointestinale
reni
polmoni
Paralisi
Polmonite
cuore
Aumento midollo
osseo
Debolezza
Astenia
Accumulo cellule
falciformi nella milza
Occlusione capillari,
Alterazione circolazione
Scarso
sviluppo
fisico
Insufficienza
cardiaca
Reumatismo
Insufficienza
renale
Dolori
addominali
Ingrossamento
e fibrosi della
milza
DOPO MENDEL
Epistasi
Interazioni tra geni. Gene epistatico
Gene ipostatico
enzima 1
precursore
privo di colore
enzima 2
prodotto intermedio
privo di colore
pigmento
colore rosso
Il carattere «presenza di pigmento»
è specificato da 2 geni
Rapporto: 9:7
Non sempre un fenotipo è specificato
da un unico gene
