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GENETICA
GENERALE
ED
UMANA
LA GENETICA E’ LA SCIENZA
DELL’EREDITARIETA’,, CIOE’
DELL’EREDITARIETA’
STUDIA LA TRASMISSIONE DELLE
CARATTERISTICHE
EREDITARIE, CHE DISTINGUONO
UN SOGGETTO DALL’ALTRO.
NEGLI ULTIMI DECENNI LA
GENETICA, STUDIANDO ANCHE I
MECCANISMI MOLECOLARI
DELL’EREDITARIETA’, I GENI
GENI,, LA
VARIABILITA’’ E LE SUE CAUSE,
VARIABILITA
CAUSE,
SI COLLOCA COME SCIENZA
FONDAMENTALE PER LA NOSTRA
SOCIETA’!
VOCABOLARIO ESSENZIALE
Fenotipo:: l’insieme della caratteristiche visibili di un
Fenotipo
individuo
Genotipo:: l’insieme delle informazioni genetiche trasmesse
Genotipo
dai genitori ai figli
Carattere:: una caratteristica fenotipica
Carattere
Gene:: l’unità funzionale della trasmissione genetica
Gene
Allele:: una delle forme alternative che un gene può avere
Allele
GREGOR JOHANN MENDEL (1822(1822-1884):
IL PADRE DELLA GENETICA
CARATTERISTICHE PRINCIPALI
DEL Pisum sativum:
1) PIANTA SEMPLICE DA
COLTIVARE;;
COLTIVARE
2) CARATTERI FACILMENTE
DISTINGUIBILI;;
DISTINGUIBILI
3) SI PUO’ RIPRODURRE
ANCHE PER AUTOFECONDAZIONE.
CARATTERI
DOMINANTI
E
CARATTERI
RECESSIVI
RAPPORTO DI 3(Domin
Domin)):1
:1((Recess
Recess)) ALLA F2
FENOTIPI DOMINANTI E RECESSIVI DEL Pisum Sativum
ASSORTIMENTO INDIPENDENTE
RAPPORTO DI 9(Dom2Caratt)
(Dom2Caratt):3
:3(Dom1Caratt)
(Dom1Caratt):3
:3(Dom1Caratt)
(Dom1Caratt):1
:1(Recess2Caratt)
(Recess2Caratt)
ALLA F2
1903: TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITARIETA’
(Sutton
Sutton,, Bovery et al.)
CIASCUN CARATTERE MEMDELIANO HA UNA LOCALIZZAZIONE
FISICA IN UN PUNTO SPECIFICO DI UN CROMOSOMA, DETTO
LOCUS; NELLE CELLULE DEGLI ORGANISMI DIPLOIDI ESISTONO
DUE COPIE DEI CROMOSOMI (CROMOSOMI
(CROMOSOMI OMOLOGHI), UNA DI
ORIGINE MATERNA E L’ALTRA PATERNA, CHE SONO APPUNTO
CARATTERIZZATI DALL’AVERE LA STESSA SEQUENZA DI LOCI
GENETICI.
DOMINANTI
Omozigoti
RECESSIVI
Eterozigoti
MOSTRANO, IN GENERALE, IL FENOTIPO
DELL’ALLELE DOMINANTE
IN GENERE I GENI VENGONO INDICATI CON DELLE LETTERE
E, DI PREFERENZA, SI TENDE AD USARE COME LETTERA, L’INIZIALE
DEL FENOTIPO RECESSIVO DEL CARATTERE CONSIDERATO.
(Es.: PER I CARATTERE COLORE DELL’OCCHIO DI Drosophila IL BIANCO
-WHYTE
WHYTE- E’ IL FENOTIPO RECESSIVO, SICCHE’ GLI ALLELI DEL GENE
DEL COLORE BIANCO O ROSSO SARANNO INDICATI COME “w” e “W”,
RISPETTIVAMENTE.
PER CALCOLARE LE FREQUENZE
GENOTIPCHE ATTESE DA UNO
SPECIFICO INCROCIO, SI PUO’
COSTRUIRE IL QUADRATO DI
PUNNETT,, SEMPLICE STRUMENTO
PUNNETT
DI RAPPRESENTAZIONE GRAFICA
DELLE POSSIBILI COMBINAZIONI
DEGLI ALLELI NEI GAMETI.
LE LEGGI DI MENDEL
1° LEGGE
LEGGE:: LEGGE DELLA DOMINANZA – TUTTI I SOGGETTI DI F1,
PRODOTTI DALL’INCROCIO DI DUE INDIVIDUI PARENTALI
DI LINEA PURA, CHE DIFFERISCONO PER UN CARATTERE
E MOSTRANO, CIOE’, DUE FENOTIPI ALTERNATIVI, PRESENTA=
NO SOLO IL FENOTIPO DOMINANTE (PUR ESSENDO TUTTI
GENETICAMENTE IBRIDI).
2° LEGGE
LEGGE:: LEGGE DELLA SEGREGAZIONE (O DISGIUNZIONE) DEI CARAT=
TERI – I SOGGETTI DELLA PRIMA GENERAZIONE (F1), INCRO=
CIATI TRA DI LORO, PRODUCONO UNA PROGENIE DOVE COMPA=
IONO ENTRAMBI I FENOTIPI PARENTALI IN RAPPORTO
COSTANTE DI ¾ PER IL DOMINANTE ED ¼ PER IL RECESSIVO
(3:1) [GENOTIPICAMENTE QUESTO RAPPORTO SARA’ DI:
DI: ¼ DO=
MINANTE PURO; ½ DOMINANTE IBRIDO ED ¼ RECESSIVO].
3° LEGGE
LEGGE:: LEGGE DELLA SEGREGAZIONE (O ASSORTIMENTO) INDIPEN=
DENTE DEI CARATTERI - NELL’INCROCIO DI DUE SOGGETTI
CHE DIFFERSICONO PER DUE CARATTERI (DUE COPPIE DI FENO=
TIPI), CIASCUNO DI ESSI VIENE TRASMESSO ED EREDITATO
INDIPENDENTEMENTE L’UNO DALL’ALTRO.
UN ESEMPIO DI CARATTERE MENDELIANO NEGLI
ANIMALI: IL COLORE DEL MANTO DEL TOPO
TEST CROSS
SERVE A STABILIRE IL GENOTIPO (OMOZIGOTE O ETEROZIGOTE)
DI UN INDIVIDUO ALLA F2, PER IL QUALE NON E’ POSSIBILE
EFFETTUARE UN’AUTOFECONDAZIONE!
TUTTAVIA L’ESPRESSIONE DEL GENOTIPO NON
E’ COSI’ SEMPLICE E LINEARE COME SI POTEVA
DEDURRE DAGLI ESPERIMENTI DI MENDEL.
ESISTONO QUADRI EREDITARI PIU’ COMPLESSI,
FRUTTO DELL’AZIONE DI PIU’ GENI. IL
FENOTIPO PUO’ ESSERE DETERMINATO DA
ALLELI CHE NON CONSENTONO UNA COMPLETA
DOMINANZA, COSI’ COME PUO’ RISENTIRE
DI INFLUENZE AMBIENTALI!
DOMINANZA INCOMPLETA
IL FENOTIPO DEGLI ETEROZIGOTI
NON E’ UGUALE A QUELLO DEGLI
OMOZIGOTI DOMINANTI, BENSI’
E’ “INTERMEDIO” FRA I FENOTIPI
DEI DUE OMOZIGOTI!
CODOMINANZA
I DUE ALLELI SI ESPRIMONO IN EGUALE
MISURA, PRODUCENDO UN FENOTIPO
RAPPRESENTATIVO DI ENTRAMBI GLI
OMOZIGOTI.
Es.: SCREZIATURA NELLE FOGLIE DEL
TRIFOGLIO, OPPURE ALCUNI CARATTERI
EREDITARI UMANI, QUALI ALCUNI GRUPPI
SANGUIGNI RELATIVI AL SISTEMA AB0
ED MN.
ALLELIA MULTIPLA
MOLTI GENI SONO PRESENTI NELLA POPOLAZIONE IN PIU’ DI DUE
FORME ALLELICHE ((ALLELIA
ALLELIA MULTIPLA O POLIALLELIA).
POLIALLELIA).
L’ALLELE CHE E’ MAGGIORMENTE DIFFUSO IN UNA POPOLAZIONE
WILDE-TYPE.
TYPE. GLI ALLELI
VIENE INDICATO COME SELVATICO O WILDEALTERNATIVI SONO DETTI MUTANTI
MUTANTI..
SOLITAMENTE IL SELVATICO E’ LALLELE CHE SPECIFICA PER UN
FENOTIPO DOMINANTE, MA NON E’ SEMPRE COSI’.
Es.: ALLELIA MULTIPLA AL LOCUS COLORE DEGLI OCCHI DI Drosophila
(PIU’ DI 100 DIVERSI ALLELI)
PLEIOTROPIA
CONDIZIONE PER CUI UN SINGOLO ALLELE ESERCITA EFFETTI
MULTIPLI SUL FENOTIPO DI UN ORGANISMO.
Es.: L’ALLELE RESPONSABILE DELLA COLORAZIONE DELLA PELLICCIA
NEL GATTO SIAMESE, SEMBRA DETERMINI ANCHE UN LEGGERO
STRABISMO ED INFLUENZI ANCHE IL LORO UDITO.
EPISTASI
QUANDO UN GENE PUO’ INTERFERIRE O MASCHERARE L’ESPRESSIONE
DI UN ALTRO GENE.
IL GENE CHE CONDIZIONA L’ESPRESSIONE E’ DETTO EPISTATICO
EPISTATICO,,
IL GENE CONDIZIONATO IPOSTATICO
IPOSTATICO..
Enzima1
Es.: Precursore
(Privo di colore)
Enzima2
Prodotto intermedio
(Privo di colore)
Pigmento
(Colore rosso)
(Colore
ESPERIMENTO DI BATESON E PUNNET (1905)
ALLA F2 I DUE FENOTIPI PARENTALI SONO PIU’ FREQUENTI
DELL’ATTESO, MENTRE I FENOTIPI “RICOMBINANTI” RISPETTO
AI PARENTALI SONO MENO FREQUENTI DELL’ATTESO. NON C’ERA,
C’ERA,
DUNQUE L’ASPETTATO RAPPORTO FENOTIPICO 9:3:3
9:3:3:1!
1910: T.H. MORGAN DIMOSTRA PER PRIMO
L’ESISTENZA DELL’ASSOCIAZIONE GENICA
(LINKAGE)
IN PARTICOLARE MORGAN UTILIZZO’ LA Drosophila COME MODELLO
SPERIMENTALE, CONSIDERANDO I CARATTERI:
1) DIMENSIONI DELLE ALI (LUNGHE –wtwt- O VESTIGIALI
VESTIGIALI-muatnti
muatnti.);
.);
2) COLORE DEL CORPO (GRIGIO –wtwt- O NERO –mutanti
mutanti-).
DIMOSTRA=
ZIONE DI
UNA CONCA=
TEST CROSS TRA FEMMINA
DOPPIA RECESSIVA E MASCHIO
DI F1
TENAZIONE
FISICA TRA
I GENI
RESPONSA=
BILI DEI DUE
CARATTERI!
2° ESPERIMENTO DI
MORGAN:: RIPETIZIONE
MORGAN
DEL REINCROCIO TRA UN
INDIVIDUO FEMMINA
DELLA F1 (DOPPIO ETERO=
ZIGOTE ED UN MASCHIO
DOPPIO RECESSIVO (ALI
VESTIGIALI E CORPO
NERO). OLTRE AI FENO=
TIPI PARENTS, OTTENNE
IN MISURA MOLTO
RIDOTTA DEI RICOMBIN
RICOMBIN..
DEDUZIONE:: IN Drosophila
DEDUZIONE
IL “CO” AVVIENE SOLO A
LIVELLO DELLE FEMMINE
CHE, DI CONSEGUENZA,
PRODURRANNO ANCHE
GAMETI RICOMBINANTI!
CARATTERI ““ASSOCIATI
ASSOCIATI AL SESSO”,
SESSO”, FISICAMENTE CORRELATI
AL CROMOSOMA “X”
TUTTI I CARATTERI SPECIFICATI
DA GENI CHE SI TROVANO NELLE
REGIONI NON OMOLOGHE DEL
CROMOSOMA “X”, HANNO
QUESTA MODALITA’ DI TRASMIS=
SIONE “DIAGINICA”:
“DIAGINICA”: IL CARATTERE
SI TRASMETTE TRAMITE LE FEMMINE!
INFLUENZA DELL’AMBIENTE NELLA ESPRESSIONE
DEI GENI
IL CASO DEL COLORE DELLA
PELLICCIA DEL CONIGLIO
HIMALAYANO
PENETRANZA: IN UNA POPOLAZIONE, LA
PENETRANZA:
PERCENTUALE DI INDIVIDUI CON UN DATO
GENOTIPO MOSTRANTI IL FENOTIPO
CORRISPONDENTE.. QUANDO TUTTI GLI
CORRISPONDENTE
ORGANISMI CHE POSSIEDONO UNO STESSO
GENOTIPO MANIFESTANO IL FENOTIPO
CORRISPONDENTE SI PARLA DI PENETRANZA
COMPLETA
ESPRESSIVITÀ: CAPACITÀ DI MANIFESTARE UN
ESPRESSIVITÀ:
DETERMINATO FENOTIPO.
FENOTIPO. LA VARIABILITÀ
DELL’ESPRESSIVITÀ DI UN FENOTIPO PUÒ
DIPENDERE DA FATTORI GENETICI O
AMBIENTALI.
GENETICA UMANA
NELL’UOMO
NELL’
UOMO VALGONO SIA GLI STESSI PRINCIPI DELLA
EREDITARIETA’ DESCRITTI DA MENDEL, SIA LE PECULIARITA’
OSSERVATE A LIVELLO DI TALUNI GENI PER FENOMENI DI
EPISTASI; PLEIOTROPIA; GENERICA INTERAZIONE CON
L’AMBIENTE; ETC… LO “SVANTAGGIO” DEGLI STUDI DELLA
GENETICA DEI CARATTERI UMANI E’ CHE, AL CONTRARIO DELLE
PIANTE O DEGLI ANIMALI, NON POSSONO ESSERE
PROGRAMMATI GLI ACCOPPIAMENTI E, TRA LE ALTRE COSE,
GENERALMENTE, IL NUMERO DI PROGENIE E’ SCARSO ED I
TEMPI GENERAZIONALI PIUTTOSTO LUNGHI.
CONSIDERATI I SUDDETTI LIMITI, DUNQUE, L’ANALISI GENETICA
UMANA PREVEDE LA RICOSTRUZIONE DI EVENTI GIA’ ACCADUTI
OD IN CORSO, POTENDO VALUTARE A PRIORI, PRIMA DI UN
EVENTO CONIUGAZIONALE, QUALE POSSA ESSERE LA PROBABI=
LITA’ CHE UN CERTO FENOTIPO SI MANIFESTI
MANIFESTI..
NELL’UOMO TALI ANALISI VENGONO SVOLTE MEDIANTE L’AUSILIO
DEGLI ALBERI GENEALOGICI.
GENEALOGICI. L’ALBERO GENEALOGICO E’ UNA
RAPPRESENTAZIONE GRAFICA SEMPLICE E SINTETICA CHE
ILLUSTRA COME SI DISTRIBUISCONO I FENOTIPI DI UNA
FAMIGLIA ATTRAVERSO LE GENERAZIONI PER UNO O PIU’
CARATTERI CONSIDERATI
CONSIDERATI!!
UNA VOLTA CHE L’ALBERO GENEALOGICO VIENE COSTRUITO,
SI ANALIZZANO LE INFORMAZIONI PER CAPIRE COME UN DATO
CARATTERE CONSIDERATO VENGA TRASMESSO DA UN INDI=
VIDUO AD UN ALTRO.
LE CARATTERISTICHE EREDITARI UMANE POSSONO ESSERE
GENERALMENTE RIPORTATE ALLE SEGUENTI MODALITA’ DI
TRASMISSIONE:
1) EREDITA’ AUTOSOMICA (DOMINANTE O RECESSIVA)
2) EREDITA’ ASSOCIATA AL SESSO (LEGATA AL CHR. “X” E
RECESSIVA; LEGATA AL CHR. “X” E DOMINANTE;
LEGATA AL CHR. “Y”);
3) EREDITA’ MITOCONDRIALE
MITOCONDRIALE..
EREDITÀ AUTOSOMICA DOMINANTE
•MASCHI E FEMMINE TRASMETTONO IL CARATTERE CON LA STESSA FREQUENZA
•OGNI INDIVIDUO COL FENOTIPO AVRÀ ALMENO UN GENITORE CON LA STESSA
MANIFESTAZIONE
•IL CARATTERE NON SALTA NESSUNA GENERAZIONE
•UN INDIVIDUO COL FENOTIPO AVRÀ IL 50% DI PROBABILITÀ DI AVERE FIGLI
CON LO STESSO FENOTIPO
•L’UNIONE
•L’UNIONE DI DUE INDIVIDUI ETEROZIGOTI PER IL CARATTERE PORTERÀ AD UNA
PROBABILITÀ DEL 25% DI AVERE PROLE SENZA IL FENOTIPO CONSIDERATO
•NEL CASO DI CARATTERI PATOLOGICI, IL FENOTIPO DEGLI OMOZIGOTI
DOMINANTI È SPESSO CLINICAMENTE DI GRAVE DI QUELLO DEGLI ETEROZIGOTI
EREDITÀ AUTOSOMICA RECESSIVA
•I SOGGETTI COL FENOTIPO, IN GENERE, PROVENGONO DA GENITORI
CHE NON LO MANIFESTANO
•IL FENOTIPO SALTA LE GENERAZIONI
•MASCHI E FEMMINE TRASMETTONO IL CARATTERE CON LA STESSA
FREQUENZA
•DUE INDIVIDUI CHE MANIFESTANO IL CARATTERE GENERERANNO
TUTTI I FIGLI CON LO STESSO FENOTIPO
•NEL CASO DI UNIONE TRA UN PORTATORE ED UNO COL FENOTIPO
RECESSIVO, C’È UNA PROBABILITÀ DEL 50% DI GENERARE FIGLI CON
LO STESSO FENOTIPO
•NEL CASO DI UNIONE TRA INDIVIDUI ETEROZIGOTI C’È UNA
PROBABILITÀ DEL 25% DI GENERARE FIGLI COL FENOTIPO, MENTRE LA
PROBABILITÀ È DEL 50% NEL CASO DI UNIONE
DI UN PORTATORE CON UN OMOZIGOTE
EREDITÀ AUTOSOMICA RECESSIVA (…CONTINUA)
●L’UNIONE TRA UN INDIVIDUO CHE MANIFESTA IL
FENOTIPO RECESSIVO CON UNO CHE NON
LO PRESENTA GENERA FIGLI CHE NON MANIFESTANO IL
CARATTERE
•L’UNIONE
•L’UNIONE TRA CONSANGUINEI AUMENTA LA PROBABILITÀ
DI FIGLI COL FENOTIPO
RECESSIVO
FIBROSI CISTICA
ANEMIA FALCIFORME
a) EFFETTI PLEIOTROPICI
DELL’ANEMIA FALCIFORME!
FALCIFORME!
b) VANTAGGIO DELL’ETERO=
DELL’ETERO=
ZIGOTE (V. INFEZIONE
MALARICA DA P. falciparum)
EREDITÀ LEGATA AL CROMOSOMA X RECESSIVA
•IL CARATTERE SI ESPRIME NEI DUE SESSI CON FREQUENTE
DIFFERENZA
•IN GENERE I MASCHI CON IL CARATTERE HANNO GENITORI CHE
NON LO PRESENTANO
•LE DONNE CON IL CARATTERE (OMOZIGOTI) GENERANO TUTTI I
FIGLI MASCHI COL
CARATTERE
•½ DEI FIGLI MASCHI DI MADRI PORTATRICI PRESENTANO IL
CARATTERE
•MASCHI CON IL CARATTERE NON POSSONO TRASMETTERLO AI
FIGLI MASCHI
•DONNE CON IL CARATTERE (OMOZIGOTI) SONO FIGLIE DI UN
PADRE CON IL CARATTERE ED UNA MADRE ALMENO PORTATRICE
EREDITÀ LEGATA AL CROMOSOMA X DOMINANTE
•IL CARATTERE SI ESPRIME NEI DUE SESSI CON FREQUENZA DIFFICILE
DA RICONOSCERE
•FENOTIPIZZA MAGGIORMENTE NELLE FEMMINE
•LE DONNE CON IL CARATTERE OMOZIGOTI GENERANO TUTTI I FIGLI
MASCHI (EMIZIGOTI) E FEMMINE COL CARATTERE
•MASCHI COL CARATTERE (EMIZIGOTI) TRASMETTONO A TUTTE LE
FIGLIE IL CARATTERE
•DONNE CON IL CARATTERE, SE ETEROZIGOTI, TRASMETTONO L’ALLELE
A METÀ DEI FIGLI CHE AVRANNO LO STESSO FENOTIPO DELLA MADRE
•LE DONNE COL CARATTERE SE OMOZIGOTI SONO FIGLIE DI UN PADRE
COL CARATTERE ED UNA MADRE ALMENO PORTATRICE
•MASCHI COL CARATTERE GENERERANNO FIGLIE FEMMINE CON LO
STESSO FENOTIPO MA NESSUNO DEI MASCHI LO PRESENTERÀ
EREDITÀ LEGATA AL CROMOSOMA Y
•IL CARATTERE SI ESPRIME SOLO NEI MASCHI
•IL CARATTERE VIENE TRASMESSO NELLE VARIE
GENERAZIONI DA PADRE IN FIGLIO