Corso di Batteriologia
Enrico Colombo
CORSO DI GENETICA
Prof. Giuseppe Barlati
Anno accademico 2008/2009
1
La sequenza di nucleotidi, che sono le lettere del codice genetico,
determina la sequenza di amminoacidi che andranno a costituire una
proteina:
Introduzione alla genetica.
Cosa è la genetica?
La genetica è la scienza dell’eredità, ovvero una scienza che studia
in che modo i caratteri e le malattie si trasmettono di generazione in
generazione.
Il genetista molecolare studia anche le molecole che intervengono
nella trasmissione e nell’attivazione del patrimonio genico e come
queste vengono accese o spente.
La genetica è la chiave della biologia, poiché i geni controllano:
-
i caratteri comuni delle cellule e la loro funzionalità
lo sviluppo
la riproduzione
Lo sviluppo recente della genetica ha causato non pochi problemi dal
punto di vista etico, sia per quanto riguarda l’ambito medico, sia per
quanto riguarda l’ambito biotecnologico e industriale.
In definitiva, la genetica può essere riassunta con 3 parole chiave:
-
uguaglianza
diversità
unicità.
Cosa sono i geni e come funzionano.
Il gene non è altro che una sequenza ordinata di nucleotidi, situata
all’interno di una molecola di DNA, che ha un significato in virtù del
codice genetico.
-
questa assume una conformazione tridimensionale
è responsabile delle caratteristiche fenotipiche
I geni si possono riconoscere anche essere riconosciuti dalle loro
proprietà:
-
sono replicati
mutano
sono espressi
si possono ricombinare, ovvero muovere da un cromosoma
all’altro.
Come si trasmettono i geni dai genitori ai figli?
Il primo genetista fu un monaco moldavo, Gregor Mendel, che seguì
una serie di esperimenti su piante di pisello in cui erano chiaramente
distinguibili due caratteri.
In base ai risultati delle sue ricerche, Mendel ipotizzò che i caratteri
passano di generazione in generazione attraverso una serie di fattori,
che poi si chiamarono geni, quando furono localizzati sul DNA:
-
ciascun gene possiede due copie di caratteri
durante la riproduzione e la fecondazione ogni genitore
trasmette solamente una copia del carattere.
Approcci differenti allo studio della genetica.
Lo studio della genetica può essere fatto attraverso differenti
metodiche, che riguardano differenti approcci alla materia stessa:
-
genetica formale: studio dei fenotipi o degli alberi genealogici
per studiare la trasmissione dei caratteri
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-
-
-
citogenetica: branca della genetica che analizza attraverso il
microscopio i cromosomi e la localizzazione dei geni sui
cromosomi.
o Cariotipo: è le metodica principale della citogenetica,
che prevede l’allineamento dei cromosomi per poi
effettuarne lo studio.
Genetica molecolare: è la branca che ha dato il grande
impulso alla genetica degli ultimi anni. Utilizza la tecnologia
DNA ricombinante per identificare, isolare e clonare i geni.
o Terapia genica: metodica terapeutica mediante la
quale si trattano le malattie genetiche umane. Prevede il
trasferimento di geni.
Genetica di popolazione: studia le variazioni dei geni nelle
popolazioni incrociando i dati con i fenomeni migratori, con le
dimensioni della popolazione e analizzando i processi di
selezione naturale.
3
Le divisioni cellulari.
Il ciclo cellulare
Il ciclo cellulare rappresenta la vita di una cellula. Si definisce vita di
una cellula il periodo di tempo che intercorre dalla sua nascita da una
divisione cellulare al termine della divisione della cellula stessa.
Sostanzialmente la vita di una cellula si può dividere in due fasi:
-
interfase: rappresenta il periodo di tempo in cui la cellula non
si divide ma svolge le proprie funzioni.
Divisione cellulare: rappresenta i processi durante i quali la
cellula si prepara a riprodursi. Vi sono due fasi
o Mitosi: vero e proprio stadio in cui i cromosomi si
separano
o Citochinesi o citodieresi: fase in cui la cellula divide il
proprio citoplasma per formare effettivamente due
cellule distinte.
Interfase.
Dalla nascita di una cellula dopo divisione cellulare, le cellule devono
accrescersi e sintetizzare dei prodotti, passando attraverso tre fasi:
-
G1
S
G2.
La fase G1 inizia immediatamente dopo la divisione cellulare ed è il
periodo in cui sono sintetizzati molti componenti del citoplasma
(organuli, membrane, ribosomi):
-
fa raddoppiare la grandezza della cellula
prevede il recupero dei componenti perduti durante la
precedente divisione.
La fase S è la fase successiva e prevede la replicazione dei
cormosomi, ovvero la duplicazione del DNA.
La fase G2, che segue la fase S, è la fase che prevede
l’organizzazione della cellula in preparazione della divisione mitotica:
-
si ha nuova sintesi
ulteriore accrescimento.
La mitosi.
Al termine della fase G2 la cellula è pronta per essere duplicata,
mediante due processi:
-
Nelle cellule in coltura ciascun ciclo cellulare dura 18-14 ore:
-
la maggior parte di questo tempo è impiegato nell’interfase
la divisione di una cellula necessita meno di 1 ora.
Tuttavia la durata del ciclo cellulare è estremamente variabile:
-
-
alcune cellule si dividono continuamente, come quelle del
midollo osseo, per dare origine alle cellule del sangue
altri tipi cellulari, come le cellule nervose, dopo la fase G1 non
si replicano più, entrando in una fase di mantenimento detta
fase G0.
Altre cellule, invece, rimangono ferme in G1, ma come alcuni
globuli bianchi, dietro particolari stimoli, possono iniziare la loro
divisione.
mitosi: distribuzione alle due cellule figlie di un corredo di 46
cromosomi.
Citodieresi: separazione più o meno ineguale del citoplasma e
degli organuli in esso contenuti.
Mentre il processo di citochinesi può essere ineguale senza gravi
conseguenze, il processo della mitosi deve essere completamente
preciso, pena gravi conseguenze per la cellula.
Nonostante la mitosi sia un processo continuo, esso viene diviso in
quattro fasi, in cui varia la conformazione e la posizione dei
cromosomi:
-
profase
metafase
anafase
telofase.
Profase.
Durante la fase S il patrimonio genetico della cellula è stato duplicato,
ma è ancora organizzato in una massa informe di cromatina.
All’inizio della profase i cromosomi si avvolgono su se stessi, si
ispessiscono e si accorciano, divenendo strutture riconoscibili e
distinte:
-
inizialmente i cromosomi sono filamenti lunghi e distesi
diventano progressivamente più corti e più spessi.
Si riscontrano alla fine della profase (prometafase) 46 copie di
cromatidi fratelli.
Il cromosoma profasico è formato da una coppia di cromatidi fratelli,
che si uniscono in un punto a posizione variabile detto centromero:
-
dal centromero si ripartono due strutture filamentose chiamate
cromatidi.
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Alla fine della profase sono visibili dei microtubuli specializzati che
emanano da due strutture situate ai poli della cellula, chiamate
centrioli.
Durante la profase, si ha la disgregazione della membrana
nucleare.
Metafase.
La metafase inizia quando scompare completamente l’involucro
nucleare e i cromosomi sono liberi nel citoplasma:
-
i cromosomi si allineano all’equatore della cellula
le fibre del fuso si legano ai centromeri
la cellula presenta 46 centromeri, ognuno dei quali attaccato a
due cromatidi fratelli.
Anafase.
In anafase i centromeri si dividono trainati da una fibra del fuso e ogni
cromatide diventa un cromosoma:
-
al termine dell’anafase si ha un assetto completo di 46
cromosomi in ciascuno dei due poli della cellula
è una fase breve ma essenziale per l’equa ripartizione dei
cromosomi.
NOTA CLINICA. Un funzionamento anomalo da parte del centromero
durante lo sviluppo prenatale comporta la sindrome di Roberts:
-
mancato sviluppo degli arti nel bambino.
Telofase.
La telofase è il momento terminale della divisione del patrimonio
genetico:
-
gemmano nuove membrane nucleari dal reticolo
endoplasmatico
le fibre del fuso si interrompono
-
5
i cromosomi si ridistendono a formare cromatina.
La mitosi è finita.
La citodieresi.
Nonostante la citochinesi inizi durante la mitosi il primo segno visibile è
una strozzatura a livello equatoriale, detta solco di clivaggio:
-
in alcuni tipi cellulari il solco inizia a formarsi in tarda anafase o
in telofase
la costrizione della membrana plasmatica si approfonda, fino a
formare due cellule distinte.
La mitosi è essenziale per la crescita e il ricambio
cellulare.
-
La mitosi è un processo essenziale per la vita degli organismi
multicellulari.
Nell’uomo diverse cellule hanno capacità differenti di replicazione:
-
midollo osseo: continuano a produrre globuli rossi,
producendone circa 2 milioni al secondo.
Epitelio: le cellule della pelle si dividono continuamente per
rimpiazzare quelle desquamantesi sullo strato corneo.
Muscoli: le cellule muscolari (sinciziali) non si rigenerano mai e
non si dividono ulteriormente, bloccandosi in G0.
Può capitare che le cellule sfuggano ai segnali di regolazione del ciclo
cellulare e si dividono in maniera incontrollata, formando tumori:
-
il meccanismo che controlla l’entrata in mitosi è situato al
termine della fase G1.
Le cellule che crescono in laboratorio hanno una capacità di divisione
limitata ad un numero preciso di divisioni, dopodiché muoiono:
-
-
cellule embrionali umane: limite di 50 divisioni, sufficienti per
dare origine ad un individuo adulto e garantire il ricambio
cellulare per tutta la vita
cellule adulte: 10-30 divisioni prima della morte
cellule staminali embrionali: capacità proliferativa illimitata.
Le cellule umane e di altri organismi pluricellulari hanno un
meccanismo genetico interno che ne determina il numero massimo di
divisioni, quindi la durata della vita di un individuo.
Le alterazioni genetiche a questo meccanismo regolatore portano a
differenti patologie, tra ciu:
-
progeria o invecchiamento precoce: causa invecchiamento
precoce dei tessuti, tale per cui bambini di 8 anni paiono
persone di 70-80 anni. Generalmente in tenera età si muore
per cause coronariche.
Sindrome di Werner: altro disordine genetico associato ad
invecchiamento precoce. La malattia inizia tra 15 e 20 anni e
porta a more per problemi correlati all’invecchiamento tra 45-50
anni.
La divisione cellulare per meiosi: le basi della
sessualità.
L’embrione da cui ha origine l’individuo umano ha origine da due
cellule:
-
lo spermatozoo
l’oocita.
Queste due cellule si formano attraverso una particolare divisione
cellulare denominata meiosi:
-
i membri di ogni coppia di cromosomi si separano nelle due
cellule figlie, le quali avranno un patrimonio aploide.
Uno spermatozoo umano o un oocita hanno 23 cromosomi
ciascuno, un patrimonio aploide.
La fecondazione tra l’oocita e lo spermatozoo daranno luogo, con la
fusione dei due patrimoni genetici, allo zigote, che tornerà ad avere
patrimonio diploide (2n).
La distribuzione dei cromosomi nelle cellule aploidi non è casuale, ma
ogni gamete ha una copia di uno dei due cromosomi omologhi:
-
durante la meiosi si ha una riduzione qualitativamente esatta
del numero dei cromosomi
le cellule germinali primordiali nel testicolo o nell’ovaio sono diploidi e
inizialmente si dividono per mitosi:
-
alcune cellule della linea germinale andranno incontro a meiosi
con la meiosi, che consta di due divisioni consecutive:
o inizialmente si ha la duplicazione dei cromosomi e per la
prima divisione si formano due cellule diploidi
o successivamente si ha la seconda divisione, in cui vi
saranno 4 cellule aploidi.
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La meiosi I: riduzione del numero di cromosomi.
Durante l’interfase delle cellule germinali primordiali si ha la
replicazione dei cromosomi.
-
-
Nella profase I, in ordine sequenziale, avviene:
-
condensazione dei cromosomi e superavvolgimento in strutture
visibili
dissoluzione dell’involucro nucleare mentre cominciano ad
organizzarsi le fibre del fuso
ogni cromosoma si associa fisicamente con il proprio omologo.
Diventano anche ben visibili i cromatidi fratelli di ciascuno dei
46 cromosomi duplicati, uniti a livello del centromero.
Nel resto della meiosi I si ha:
-
metafase I: i membri di ogni coppia di omologhi si sistemano
all’equatore della cellula
anafase I: si separano le coppie di omologhi (uno paterno e
uno materno).
Telofase I: i cromosomi sono allineati ai due poli
Citodieresi: le due cellule si dividono.
Al termine della prima divisione meiotica si hanno cellule aploidi:
-
ciascun cromosoma è formato da due cromatidi fratelli.
In ciascun polo si è situato solamente uno dei due cromosomi
omologhi, di origine paterna o materna.
La meiosi II comincia con cellule aploidi.
La meiosi II inizia con cellule aploidi di 23 coppie di cromatidi fratelli:
-
profase II: i cromosomi si super avvolgono e si condensano
mentre si forma il fuso.
Metafase II: i 23 cromosomi si allineano all’equatore legando le
fibre del fuso
-
7
Anafase II: ognuno dei cromatidi fratelli si dirige al polo
opposto, trainato al suo centromero. La divisione a livello del
centromero si verifica per la prima volta!
Telofase II: i cromosomi ad ogni polo si rilassano e si riforma
l’involucro nucleare.
Citochinesi: si assiste alla divisione del citoplasma.
Al termine della meiosi si ottengono 4 cellule aploidi a partire da una
cellula germinale primordiale, con 46 cromosomi e patrimonio diploide.
Ciascun cromosoma all’interno di un gamete, proviene dal padre o
dalla madre del produttore del gamete.
La meiosi produce nuove combinazioni geniche in due modi.
La meiosi produce nuove combinazioni di geni in due modi distinti:
-
assortimento casuale: i cromosomi paterni o materni vengono
ripartiti nei gameti in maniera casuale e indipendente.
Ricombinazione: prevede lo scambio di pezzi tra cromosomi
omologhi, nella fase del crossing over.
Assortimento casuale.
L’assortimento casuale avviene nella fase metafase I della meiosi, nel
momento in cui i cromosomi omologhi (di origine paterna o materna)
si allineano all’equatore.
La divisione degli omologhi è del tutto casuale, e può produrre 2n
combinazioni tra cromosomi omologhi:
-
ogni gamete possiede 23 cromosomi, quindi le combinazioni
per ogni gamete sono 223=8’388'608.
Nell’incontro tra due gameti si avranno quindi 223x223= 7,03 x
1013 combinazioni possibili all’interno dello zigote.
Crossing over.
La ricombinazione mediante crossing over è un meccanismo che
prevede lo scambio di pezzi di cromosomi omologhi, in seguito alla
formazione di un chiasma:
-
avviene nella profase I, nel momento dell’appaiamento dei due
cromosomi omologhi
crea talvolta combinazioni nuove e talvolta vantaggiose.
Questa ricombinazione mediante crossing over aumenta
notevolmente la possibilità di combinazioni genetiche che
possono esservi in uno zigote.
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-
La trasmissione dei geni tra generazioni.
Ereditarietà: come si trasmettono i caratteri.
Lo studio delle ricerche di Mendel è fondamentale per la genetica,
poiché la gran parte dei suoi lavori sulle piante di pisello sono vailde
anche per l’uomo.
La scelta delle piante di pisello non è casuale, ma risponde a criteri
precisi:
-
necessitano di poco tempo per passare di generazione in
generazione
non hanno problematiche etiche annesse a fecondazione
assistita.
Danno origine a generazioni con alto numero.
Quando Mendel, nel 1851, arrivò all’università di Vienna, entrò in
contatto con la teoria cellulare, la quale suscitava ancora parecchie
controversie:
-
entrambi i genitori contribuiscono a determinare i caratteri dei
figli?
Si cercò di capire se i caratteri dei figli fosse il frutto di una
mescolanza dei caratteri dei genitori.
9
La progenie delle piante auto-impollinanti dovrebbe essere
pienamente fertile, così da rendere possibili ulteriori incroci.
Il pisello fu scelto tra 30 varietà differenti con diversi caratteri:
-
periodo di crescita breve
possibilità di coltivazione in vasi o interra.
Possibilità di auto-impollinazione
Possibilità di impollinazione artificiale.
Dopo due anni di analisi, in modo da assicurarsi che i caratteri delle
piante si riproducessero sempre in maniera autentica (ottenne delle
linee pure), ovvero tramite auto-impollinazione davano luogo agli stessi
caratteri, piantò 22 varietà nell’orto del suo monastero.
Nei suoi esami studiò sette caratteri relativi a:
-
semi: forma, colore e colore del tegumento.
Baccelli: forma, colore
Fiori: la posizione (assiale o terminale)
Lunghezza degli steli.
La chiave del successo fu data dalla larga scala degli esperimenti, che
comprendevano circa 28000 piante:
-
iniziò studiando un carattere per volta e ripetè gli esperimenti in
modo da confermare i risultati
analizzò i dati ottenuti attraverso principi di matematica e
statistica.
Mendel tornò a Brno nel 1854 e restò per svolgere i suoi esperimenti,
mentre insegnava fisica.
L’incrocio delle piante di pisello: studio di Mendel su
singoli caratteri.
La scelta delle piante di pisello doveva rispondere a determinate
caratteristiche, che Gregor Mendel scelse concura:
La prima serie di esperimenti di Mendel avvenne con riguardo di un
solo carattere, la superficie del seme: liscia o rugosa.
-
dovevano possedere un certo numero di caratteri da studiare
la pianta doveva essere auto-impollinante ed avere una
struttura del fiore che minimizzi l’impollinazione accidentale.
I risultati del primo incrocio (F1) furono tutti semi lisci. Incrociando i
semi ottenuti tra loro ottenne nella seconda generazione (F2) 5474
semi lisci e 1850 rugosi.
P (generazione parentale)
Lisci X rugosi
F1 (filiale)
Tutti lisci
F2 (filiale seconda)
5474 lisci e 1850 rugosi
In relazione ai risultati ottenuti si possono quindi analizzare i seguenti
fatti:
-
-
la progenie F1 mostrava solo un o dei due caratteri trasmessi
dalle piante P
in tutti gli incroci non aveva importanza da dove provenisse il
polline (pianta a semi lisci o pianta a semi rugosi usate come
maschio). I risultati non cambiavano.
Il carattere che non appariva nella prima generazione filiale
appariva nella seconda in circa il 25% della progenie.
Basandosi su queste considerazioni, Mendel trasse le seguenti
conclusioni:
-
-
-
-
i geni che determinano i caratteri possono essere nascosti o
restare inespressi. Si assiste al fenomeno della dominanza:
o Carattere recessivo: carattere non espresso nella F1
o Carattere dominante: espresso in tutta F1.
Nonostante l’aspetto identico F1 e P devono essere differenti.
o Fenotipo: carattere visibile
o Genotipo: composizione genica di un organismo.
Le piante F1, nate dall’incrocio tra due linee pure di caratteri
opposti, contengono sia geni per semi lisci che geni per semi
rugosi.
Ogni pianta F1 conteneva due geni, uno dominante per il
carattere liscio e uno recessivo per il carattere rugoso.
Estese anche questo ragionamento alle generazioni P e F2.
I genotipi possono essere dunque analizzati come segue.
F1
s
S
Ss
Per le piante della generazione F2, invece, i genotipi erano:
F2
S
s
S
¼ SS
¼ Ss
s
¼ Ss
¼ ss
Ovvero per ¼ omozigote dominante, per ½ eterozigote con fenotipo
dominante, ¼ omozigote recessivo.
Come si eredita un carattere: principio della segregazione.
Se ogni gene era formato da una coppia di fattori, come facevano nella
progenie a non raddoppiare il numero dei fattori?
La risposta a questa domanda avviene con la legge della
segregazione indipendente:
-
nella formazione dei gameti, ogni copia del medesimo carattere
viene separata e trasmessa da sola alla generazione
successiva.
Con la legge della segregazione indipendente, Mendel rese ragione
della compresenza in ogni generazione di 2 caratteri, dominanti o
recessivi.
Il risultato porta a dire che:
-
-
il carattere dominante si esprime con rapporto 3:1 nei
confronti del carattere recessivo, in una generazione F2.
Il carattere dominante è dato da
o Omozigoti dominanti
o Eterozigoti.
Il carattere recessivo è presente nel solo caso di omozigosi
recessiva.
Per chiarezza, i fattori di Mendel sono chiamati geni, i quali
contengono diverse forme dette alleli, che corrispondono ai caratteri.
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Il principio dell’assortimento indipendente.
Mendel si spinse oltre agli incroci monoibridi, ovvero quelli riguardanti
un solo carattere, a favore di situazioni più complesse:
-
-
prese in considerazione incroci diibridi.
Scelse la forma del seme e il colore del seme.
o Forma: liscio (S) e rugoso (s)
o Colore: giallo (Y) e verde (y).
Mendel sapeva che il colore dominante era il giallo e che la
forma dominante era liscia.
Così, nel primo esperimento incrociò:
-
linea pura di semi lisci e gialli
linea pura di semi verdi e rugosi.
Nella generazione F2, sempre secondo la legge della segregazione
indipendente, si sarebbero ottenuti quattro tipi di gameti presenti in
egual misura:
-
Sy
SY
sY
sy.
L’autoimpollinazione di questi gameti, doveva dare luogo a 16
combinazioni geniche differenti, cosa riscontrata a livello dei fenotipi.
SsYy x
SsYy
SY
Sy
sY
sy
SY
SSYY
SSYy
SsYY
SsYy
Come risultato della generazione F1, prevedibilmente, ottenne tutti
semi gialli e lisci.
Sy
SSYy
SSyy
SsYy
Ssyy
La autoimpollinazione di F2, invece, diede luogo a nuovi incroci, con:
sY
SsYY
SsYy
ssYY
ssYy
sy
SsYy
Ssyy
ssYy
Ssyy
-
315 lisci e gialli
108 lisci e verdi
101 gialli e rugosi
32 rugosi e verdi.
Queste classi fenotipiche rispettavano le proporzioni 9:3:3:1:
-
-
analizzò prima indipendentemente i due caratteri l’uno dall’altro
riscontrando che ogni carattere si avvicinava al rapporto 3:1 a
favore del dominante
dalla combinazione delle probabilità singole dei fenotipi
dominanti (3/4 gialli e ¾ lisci) si otteneva 9/16 a favore dei
semi gialli e lisci, risultato approssimativamente riscontrato.
Poiché ogni gene segrega, nella formazione dei gameti, i propri alleli in
maniera indipendente sia dall’altro allele che da un altro gene, i
genotipi di F1 saranno stati tutti SsYy.
11
Di seguito, dunque, l’analisi dei genotipi e fenotipi, secondo le
probabilità statistiche:
-
-
-
9/16 gialli lisci: con combinazioni genotipiche
o 1/16 SSYY
o 2/16 SSYy
o 2/16 SsYY
o 4/16 SsYy
3/16 gialli rugosi: con combinazioni genotipiche
o 1/16 ssYY
o 2/16 ssYy
3/16 verdi lisci: con genotipi
o 1/16 SSyy
o 2/16 Ssyy
-
1/16 verdi rugosi: con l’unico genotipo
o 1/16 ssyy.
I risultati di questo incrocio portarono Mendel all’affermazione della
legge dell’assortimento indipendente, che prescrive:
-
durante la formazione dei gameti, gli alleli di una coppia di geni
segregano indipendentemente dalle altre coppie di geni
si ha come risultato la produzione di gameti che contengono
tutte le combinazioni di alleli.
L’ereditarietà mendeliana negli esseri umani.
Dopo il 1900, la segregazione e l’assortimento indipendente sono stati
studiati in un’ampia serie di organismi.
Nonostante all’inizio si credeva che i caratteri umani fossero
un’eccezione ai caratteri mendeliani, nel 1905 si individuò il primo
carattere mendeliano nell’uomo:
-
brachidattilia: deformazione della mano, che negli umani
segue le leggi di Mendel.
Ad oggi sono stati individuati circa 5000 caratteri mendeliani
negli esseri umani.
Segregazione e assortimento indipendente riguardano anche gli
esseri umani.
Un esempio chiaro della legge della segregazione indipendente può
essere quello dato dal gene della pigmentazione, che come carattere
recessivo ha l’albinismo:
-
-
Anche l’assortimento indipendente è confermato se si analizza un
altro gene posto su un altro cromosoma, quello della sordità:
-
In un incrocio tra due eterozigoti si ha, come secondo la legge della
segregazione indipendente, una possibilità su 3 che il figlio sia albino:
l’incrocio tra due eterozigoti di entrambi i geni darà luogo a un
rapporto 9:3.3:1
La costruzione del pedigree nella genetica umana.
Con le persone umane gli incroci sperimentali non sono possibili per
ovvie ragioni etiche:
-
lo studio della genetica umana avviene basando il lavoro sugli
accoppiamenti e sui fenotipi osservabili
nell’analisi si procede alla costituzione dell’albero
genealogico, o pedigree.
Ricostruendo una storia familiare sulla base del pedigree è possibile,
secondo le leggi di Mendel, scoprire:
-
se il carattere è dominante o recessivo
se il carattere è situato su un autosoma o su un cromosoma
sessuale.
La rappresentazione dell’albero genealogico richiede una simbologia
standard:
-
malattia genetica recessiva che comporta la non pigmentazione
pelle chiara, occhi rossi e capelli bianchi.
Nel caso dell’albinismo, l’allele dominante A codifica per individui
normali, mentre quello recessivo a codifica per persone albine.
il rapporto 3:1 in un incrocio tra eterozigoti umani è conservato
-
sesso: maschi-quadrati e femmine-cerchi.
Fenotipo: la presenza del carattere ereditario ricercato è
segnalata con il simbolo colorato.
Genotipo: casi di eterozigoti certi sono rappresentati in diversi
modi:
o Su autosomi: con il simbolo colorato a metà
o Su cromosomi sessuali: con un pallino colorato al
centro del simbolo.
Relazioni: sono indicate da una serie di linee:
o Incrocio: linea verticale tra i due simboli con linea
orizzontale che porta alla progenie successiva.
o Incrocio tra consanguinei: doppia linea orizzontale.
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-
Progenie: è unita da una linea orizzontale a quella verticale
nata dall’incrocio tra genitori. È rappresentata in ordine di data
di nascita da sinistra a destra.
Oltre ai simboli è utilizzato anche un sistema di numerazione:
-
generazioni: individuate da un numero romano
individui di una generazione: individuati da un numero
normale.
Probando: è il primo individuo a cui è stato diagnosticato il
carattere genetico. Indicato con una P e una freccia.
L’analisi del pedigree permette a clinici e ricercatori di:
-
esplicitare lo schema di trasmissione di un dato carattere
identificare coloro che sono a rischio di sviluppare o
trasmettere quel carattere
stabilire le relazioni biologiche all’interno di una famiglia.
Variazioni sul tema mendeliano.
Nelle ricerche seguenti al lavoro di Mendel, alcuni genetisti
individuarono alcuni casi in cui la progenie aveva un fenotipo
intermedio a quello dei genitori.
Dopo ampi dibattiti sulla possibilità di eccezioni ai meccanismi di
Mendel o spiegazioni con gli stessi si giunse alla seguente
conclusione:
-
non sono casi che rappresentano eccezione all’ereditarietà di
Mendel
o sono differenti i fenotipi poiché non rispettano i rapporti
di dominanza
o tuttavia i genotipi seguono appieno le leggi di Mendel
13
Dominanza incompleta: fenotipo diverso per eterozigoti.
In una situazione di dominanza incompleta il fenotipo dell’eterozigote
è intermedio rispetto a quello dei genitori.
Ad esempio, una varietà di bocca di leone presenta due caratteri
omozigoti:
-
R1 (rossi)
R2 (bianchi)
Incrociando il ceppo puro si ottengono individui eterozigoti che come
fenotipo mostrano il colore rosa, nonostante come genotipo abbiano
R1R2.
Il fatto è che nessuno dei due alleli è recessivo:
-
Un omozigote R1R1 produce due unità di pigmento
Un omozigote R2R2 non produce pigmento
Un eterozigote R1R2 produce una sola unità di pigmento,
quindi assume un colore intermedio.
La generazione F2, tuttavia, presenta il rapporto giusto secondo le
combinazioni di mendel:
-
¼ R1R1 con fiori rossi
½ R1R2 con fiori rosa
¼ R2R2 con fiori bianchi.
Nell’uomo sono rari esempi di dominanza incompleta, ma talvolta a
livello cellulare e molecolare è facile che si verifichi una dominanza
incompleta, come nel caso dell’anemia falciforme.
Alleli co-dominanti, pienamente espressi negli eterozigoti.
La situazione di codominanza prevede l’espressione di entrambi gli
alleli in individui eterozigoti.
Nell’uomo il gruppo sanguigno MN è un esempio di questo fenomeno:
-
il gruppo MN è controllato da un singolo gene, gene L,
codificante per una glicoproteina.
-
il gene L possiede due alleli
o LM, che codifica per la glicoproteina M
o LN, che codifica per la glicoproteina N.
Un incrocio tra eterozigoti, avrà quindi queste tre possibilità:
genotipo
Fenotipo
LMLM
M
LMLN
MeN
LNLN
N
Nella generazione F2, data dall’incrocio tra eterozigoti, si potranno
avere tutti i casi:
-
½ MN, eterozigote
¼ M omozigote
¼ N omozigote.
Il rapporto 1:2:1 è rispettato:
-
nella codominanza l’espressione di entrambi gli alleli è visibile
nell’eterozigote
la differenza con la dominanza incompleta, sta nel fatto che
questa possiede un fenotipo intermedio.
Molti geni hanno più di due alleli.
La regola principale è che in ogni individuo possono essere
presenti solo 2 alleli.
Tuttavia un gene può possedere in una popolazione più di 2 alleli. Ad
esempio negli esseri umani, il gene che codifica per il gruppo
sanguigno AB0 è un esempio di gene con alleli multipli.
I gruppi sanguigni AB0 codificano per antigeni presenti sui globuli rossi
che fanno si che questi non siano distrutti dalle cellule del sistema
immunitario.
Il gene (I) che codifica per i gruppi sanguigni possiede tre alleli Ia, Ib, I0:
-
omozigoti IaIa, possiederanno antigeni di tipo A sulla superficie
eritrocita ria
omozigoti IbIb, possiederanno antigeni di tipo B
omozigoti di tipo I0I0, non avranno alcun antigene.
Da aggiungere è che l’allele I0 è recessivo rispetto agli altri due, quindi
negli eterozigoti comprendenti I0 prevale l’antigene codificato dall’altro
allele.
Con la presenza di 3 alleli, quindi, ci sono 6 possibili genotipi.
I geni possono interagire per produrre fenotipi.
Dopo la scoperta di Mendel divenne subito chiaro che alcuni caratteri
fenotipici sono controllati dall’interazione di due o più geni:
-
tale interazione non è necessariamente diretta
la funzione cellulare di diversi prodotti genici può contribuire
allo sviluppo di un particolare fenotipo.
Un esempio di interazione genica è dato dall’epistasi, ovvero dalla
sopraffazione di un gene su un altro, impedendone l’espressione.
Un esempio è chiaro in drosophila melanogaster:
-
il colore degli occhi negli adulti è geneticamente controllato e il
gene normale determina un colore rosso-mattone
l’allele mutante di un gene non correlato, eyeless, controlla la
forma degli occhi.
Nei moscerini omozigoti per eyeless non viene espresso il
gene per il colore degli occhi.
Anche nell’uomo, per quanto riguarda i gruppi sanguigni, si può
assistere al cosiddetto fenotipo Bombay:
-
una mutazione in un gene non correlato ad AB0, può impedire
l’assemblaggio degli antigeni A e B
in presenza del gene mutante omozigote (hh), il gruppo
sanguigno di individui affetti sarà 0, nonostante la presenza di
un allele IA o IB.
Corso di Batteriologia
15
o
-
Analisi del pedigree nella genetica umana.
Lo studio della trasmissione ereditaria dei caratteri
negli umani.
Per ovvi motivi, riproduzioni umane a fini sperimentali sono
sconsigliate e difficoltose da analizzare.
-
Tuttavia, per attuare uno studio genetico su una famiglia o su una
popolazione si ricorre all’osservazione delle riproduzioni già
avvenute.
Il metodo utilizzato per togliere informazioni genetiche dalle
riproduzioni già avvenute con persone umane è l’osservazione,
mediante la ricostruzione del pedigree.
L’albero genealogico è una rappresentazione sistematica della storia
familiare che fa uso di simboli standardizzati.
Una volta terminata la ricostruzione del pedigree si utilizzano le leggi di
Mendel per determinare le modalità di trasmissione, quali:
-
autosomica o su cromosomi sessuali
recessivo o dominante
dovuto a ereditarietà mitocondriale.
Oltre a essere difficili da costruire e da approfondire, gli alberi
genealogici possono anche essere difficili da analizzare:
-
si devono utilizzare i metodi di Mendel innanzitutto per capire le
modalità di trasmissione. La modalità di trasmissione è certa se
rimane una sola ipotesi compatibile con il pedigree
o esempio, se in una malattia sono affetti solamente i
maschi, allora la trasmissione avviene sul cromosoma Y
se sono affetti sia maschi che femmine la trasmissione
è su X o su un autosoma.
Vi sono casi in cui, ad esempio, la malattia può essere
dominante legata ad un autosoma o dominante rispetto a X,
quindi la scelta della modalità di trasmissione è difficile
o Da un’attenta analisi dell’albero si deve scegliere la
modalità più probabile.
o Se non si trova si deve fare un lavoro di
approfondimento del pedigree familiare o comparare
altre famiglie presentanti lo stesso carattere.
Vi sono anche determinate malattie che seguono modalità di
trasmissione differenti
o Sindrome di Ehlers-Danlos: caratterizzata da lassità
dei legamenti e iperestensibilità cutanea può essere
trasmessa come:
Autosomico dominante
Autosomico recessivo
Recessivo legato a X
o Porfiria: patologia metabolica legata a disturbi
comportamentali, si trasmette su cromosomi diversi,
quali 1, 9, 11 e 14.
Stabilire le modalità di trasmissione è importante poiché può essere
utilizzata per predire il rischio di malattie genetiche in condizioni quali:
-
gravidanza
età adulta
discendenza.
Il catalogo dei caratteri genetici umani.
Per la classificazione delle malattie genetiche e i geni che le
controllano esiste un catalogo dei caratteri genetici umani, creato da
Victor McKusic e i suoi collaboratori.
Il catalogo è pubblico e disponibile con ulteriore materiale on-line, con
il nome di OMIM, ovvero Online Mendelian Inheritance in Man:
-
ad ogni patologia è assegnato un numero OMIM.
Decorso patologico. Colpisce le ghiandole mucipare, gli enzimi
digestivi e il sudore, avendo effetti di ampio spettro, poiché le
ghiandole sono vitali:
-
Analisi del pedigree per i caratteri autosomici recessivi.
-
Nonostante la poca numerosità della prole nelle famiglie umane, è
solitamente possibile capire se la trasmissione di un carattere avviene
su cromosomi sessuali o su autosomi, e se questo è recessivo o
dominante.
-
Per i caratteri recessivi autosomici è possibile individuare alcune
caratteristiche mediante l’analisi dei pedigree:
-
-
per caratteri rari o relativamente rari, la maggior parte degli
individui ha genitori sani.
Tutti i figli di due genitori affetti (omozigoti) presentano il
carattere.
Rischio che due individui eterozigoti abbiano figlio affetto è pari
al 25%.
Il carattere autosomico si trova sia nei maschi che nelle
femmine.
Nel pedigree che riguardano caratteri rari, i genitori (eterozigoti)
di un individuo affetto possono essere imparentati tra loro.
Incidenza. La fibrosi cistica (FC) è una malattia che incide
maggiormente sulla popolazione bianca di origine europea:
-
-
Esempi di fenotipi fatali legati a genotipi autosomici recessivi sono:
-
anemia falciforme
fibrosi cistica.
La fibrosi cistica è un carattere recessivo.
La fibrosi cistica è una patologia genetica disabilitante e letale legata
ad un carattere autosomico recessivo.
in USA 1 individuo su 22 è portatore sano
colpisce un bianco su 2000
colpisce un afroamericano su 18000
nelle popolazioni asiatiche, l’incidenza è estremamente rara.
Cause. Il difetto genetico riguarda il locus q31.2 del cromosoma 7, il
quale codifica per una proteina chiamata regolatore della
conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR):
Talvolta degli autosomi recessivi possono essere di poco conto, come
il colore della pelle o degli occhi, mentre altre volte possono essere
fatali.
-
comporta produzione di muco denso che ostruisce i dotti che
portano gli enzimi digestivi dal pancreas all’intestino tenue.
Riduce gli effetti della digestione, quindi gli individui colpiti
soffrono spesso di malnutrizione, nonostante grande appetito
e numeroso cibo consumato.
Con il progredire della malattia
o Cisti al pancreas, che degenera in una struttura fibrosa.
o Blocco delle vie aeree, con infezioni e ostruzioni
bronchiali
Morte prematura.
è una proteina che si inserisce nelle membrane plasmatiche
delle cellule ghiandolari
o regola il flusso di cloro attraverso la membrana
plasmatica.
negli individui affetti è assente o difettosa.
Dal momento che i fluidi vengono rilasciati in risposta a ioni, un
deficit della CFTR a livello del plasmalemma causa un mancato
rilascio della secrezione mucipara.
Anemia falciforme è un carattere recessivo autosomico.
L’anemia falciforme è una patologia genetica sviluppata
prevalentemente nell’area mediterranea.
Corso di Batteriologia
Cause. L’anemia falciforme è causata da una mutazione nel gene che
codifica per l’emoglobina, che deforma la molecola rendendo i globuli
rossi a forma di falce o di semiluna:
-
gli eritrociti affetti sono molto fragili e si rompono mentre
circolano nel corpo.
Generalmente non vengono prodotte abbastanza velocemente
nuove cellule che possono sostituire quelle perdute
Il trasporto di ossigeno nel sangue si riduce provocando
anemia.
Sintomi. Gli individui affetti da anemia falciforme presentano i seguenti
sintomi:
-
-
-
facile stanchezza
frequente insufficienza cardiaca, a causa dell’incremento di
carico sul sistema circolatorio.
Le cellule deformate possono causare trombi in piccole vene o
capillari
o Riduzione ulteriore di trasporto dell’ossigeno
o Possibili crisi emolitiche
Quando i livelli di ossigeno sono bassi, gli eritrociti diventano
falciformi provocando un blocco dei vasi, con annesso forte
dolore.
o Può causare ictus, con conseguente paralisi parziale.
Presenza di ulcere e vesciche cutanee.
L’anemia falciforme, se non trattata, può essere letale. Oggi tuttavia
esistono cure che permettono agli individui affetti di sopraggiungere ad
età avanzata.
Incidenza. Nelle popolazioni di origine africana e mediterranea (Italia,
Grecia, Cipro, ecc…) l’incidenza è molto alta, colpendo quasi 1/500
individui.
Tale patologia, tuttavia, porta con sé una curiosità, data dal fatto che
gli individui eterozigoti portatori sani hanno una maggiore resistenza
alla malaria.
17
Analisi del pedigree per i caratteri autosomici
dominanti.
Nelle patologie autosomiche dominanti sono colpiti maschi e femmine
sia di genotipo eterozigote che omozigote.
È utile una attenta analisi del pedigree per determinare se un carattere
è dovuto ad un allele dominante.
Le modalità di trasmissione prevedono:
-
-
ogni individuo colpito ha almeno un genitore affetto
o le eccezioni possono verificarsi in geni con elevato
tasso di mutazione.
La maggior parte degli individui colpiti è eterozigote
Se un eterozigote si accoppia con individui non affetti
(omozigoti recessivi) c’è il 50% di probabilità di avere figli affetti
Maschi e femmine sono colpiti in uguali proporzioni.
Due individui affetti possono avere figli normali
Negli individui omozigoti dominanti solitamente il caso è più
grave che negli individui eterozigoti.
La sindrome di Marfan è un carattere autosomico dominante.
La sindrome di Marfan è una patologia autosomica dominante che
colpisce:
-
sistema scheletrico
occhi
sistema cardiovascolare.
Sintomi. Individui alti e magri, con arti lunghi e dita lunghe e sottili.
Spesso sono affetti da miopia e difetti del cristallino.
Gli effetti più pericolosi della sindrome sono sul sistema
cardiovascolare, soprattutto all’aorta:
-
indebolisce il tessuto connettivo alla base dell’aorta, causando
aneurisma aortico
-
se preso in tempo può essere rimosso chirurgicamente,
altrimenti è letale.
Causa. Il gene che provoca la sindrome di Marfan è localizzato sul
cromosoma 15, e codifica per una proteina del tessuto connettivo, la
fibrillina.
Incidenza. La patologia colpisce maschi e femmine in tutte le
proporzioni ed è presente in tutti i gruppi etnici, con frequenza
1/10'000.
Circa il 25% degli individui affetti appartiene a famiglie in cui non si è
mai presentato il caso. Ciò indica elevato tasso di mutazione del gene.
Le femmine sono portatrici di due copie di tutti i geni legati ad X, e
possono essere eterozigoti o omozigoti.
Per i maschi non è possibile essere eterozigoti per geni X-linked:
-
i maschi portatori di geni recessivi in X (esempio emofilia o
daltonismo) esprimono la patologia
non possiedono l’allele dominante per mascherarne
l’espressione.
Sono più soggetti alle patologie genetiche legate ad X.
Sono detti emizigoti rispetto ad X, poiché non possono avere
eterozigosi.
I cromosomi X e Y hanno quindi una trasmissione ereditaria differente:
Trasmissione ereditaria legata al sesso: geni sui
cromosomi X e Y.
La nostra specie è caratterizzata dalla presenza difforme di due
cromosomi, detti cromosomi sessuali, data la loro rilevanza nella
determinazione del sesso:
-
i maschi hanno un cromosoma Y e un X
le femmine possiedono 2 cromosomi X.
Si vuole ora analizzare la trasmissione ereditaria dei geni presenti sui
cromosomi X e Y.
Questi due cromosomi hanno forme differenti:
-
X: di dimensioni maggiori, con centromero in posizione media.
Y: piccolo, con un centromero localizzato vicino ad
un’estremità.
Il fatto che in meiosi i cromosomi X e Y si appaiano solamente in un
piccolo punto, significa che sul cromosoma X sono presenti geni non
rappresentati in Y.
-
Analisi del pedigree per i caratteri dominanti legati a X.
Per quanto riguarda i caratteri dominanti legati al cromosoma X, vi
sono le seguenti caratteristiche.
-
X-linked: se legata al cromosoma X
Y-linked: se legata ad Y.
gli individui maschi generano femmine affette e nessun
maschio affetto.
Una femmina eterozigote ha il 50% di probabilità di trasmettere
il carattere.
Generalmente le femmine sono colpite il doppio dei maschi.
Un esempio di patologia dominante legata ad X è l’ipofosfatemia:
-
La trasmissione dei geni legati ai cromosomi sessuali è:
-
un uomo trasmette il proprio X a tutte le figlie femmine e non lo
trasmette affatto ai figli maschi.
La madre ha invece il 50% di probabilità di trasmettere il
proprio cromosoma affetto a tutti i figli.
-
provoca rachitismo o ginocchio varo.
Per capire se il carattere dominante è legato ad X è necessario
analizzare i figli degli individui maschi colpiti
o Le femmine sono tutte affette
o Nessun maschio è affetto.
Le femmine trasmettono il carattere sia ai maschi che alle
femmine.
Corso di Batteriologia
19
Analisi del pedigree per i caratteri recessivi legati ad X.
Una forma di cecità al blu è un carattere autosomico dominante molto
raro, ereditato sul cromosoma 7.
Le caratteristiche fondamentali dell’ereditarietà legata ai cromosomi
sessuali sono:
Questi tre geni presenti su X codificano per particolari proteine dette
opsine, presenti nei coni della retina legate a pigmenti:
-
i maschi trasmettono X solo alle figlie femmine e non ai maschi.
Le femmine trasmettono X a tutti i figli. I maschi sono emizigoti
per tutti i geni espressi su X.
I caratteri recessivi legati ad X sono quindi trasmessi in maniera
differente nelle femmine e nei maschi:
-
-
affetti: maschi emizigoti e femmine omozigoti.
L’espressione fenotipica è più comune nei maschi che nelle
femmine
o nel caso di alleli rari, sono colpiti quasi esclusivamente i
maschi.
I maschi possono ereditare l’allele mutante dalle madri ma
trasmetterlo solamente alle figlie e non ai figli maschi.
Le figlie di maschi affetti sono solitamente eterozigoti
o Non vengono colpite, ma hanno 50% di probabilità di
trasmettere il gene recessivo a figli maschi.
Attualmente sono conosciute più di 850 caratteri recessivi legati ad X,
tra cui:
-
daltonismo
emofilia
distrofia muscolare
La cecità al colore è un carattere recessivo legato ad X.
-
se assenti non premettono ai coni di riconoscere una
determinata lunghezza d’onda.
Alcune forme di distrofia muscolare sono caratteri recessivi legati
ad X.
Con distrofia muscolare si intende generalmente un gruppo di
malattie che hanno in comune il deterioramento del tessuto muscolare.
Esistono distrofie autosomiche o distrofie legate ad X.
La distrofia più comune è la distrofia muscolare di Duchenne
(DMD), una patologia recessiva legata a X:
-
-
incidenza: colpisce 1 maschio su 1350
sintomi: inizia a manifestarsi come debolezza muscolare tra 1
e 7 anni. A 12 costringe all’immobilità. La morte sopraggiunge
attorno ai 20 per crisi cardiache o respiratorie.
Causa: il gene per la DMD è localizzato nel braccio corto del
cromosoma X e codifica per una proteina detta distrofina.
o La distrofina normale si attacca alla membrana
plasmatica delle cellule muscolari sul lato citosolico e
stabilizza la membrana durante gli sforzi meccanici.
o Se non è presente le membrane plasmatiche si
lacerano a seguito della contrazione, causando la
necrosi del tessuto muscolare.
Le cecità ai colori sono legate ad X sono di tre tipi:
-
cecità al rosso-verde o daltonismo: colpisce l’8% della
popolazione maschile statunitense.
Cecità al verde: non consente di vedere colori verdi e affini.
Cecità al rosso: non permette agli individui di vedere il colore
rosso.
Ereditarietà legata ad Y: trasmissione da maschio a
maschio.
I geni presenti sul cromosoma Y sono detti Y-linked e si trasmettono
di padre in figlio maschio direttamente.
Ogni carattere legato ad Y si esprime poiché i maschi sono emizigoti
per tutti i geni presenti sul cromosoma Y.
-
esami del sangue
Un gene colpito è un fattore determinante lo sviluppo del testicolo,
TDF/SRY, che è fondamentale per determinare le caratteristiche
maschili nell’embrione in via di sviluppo.
Analisi del pedigree e variazione dell’espressione dei
geni.
I geni mitocondriali sono trasmessi dalla madre ai figli.
i fenotipi sono determinati sia da fattori genetici che da fattori
ambientali:
I mitocondri sono implicati nella trasformazione dell’energia assunta
mediante il cibo in ATP.
-
I mitocondri, di probabile origine batterica, hanno in sé una molecola di
DNA circolare che codifica per 37 geni mitocondriali.
Gli organelli sono trasmessi ai figli mediante il citoplasma dell’uovo,
quindi tutto il patrimonio genetico mitocondriale è di origine
materna:
-
sia i maschi che le femmine possono presentare patologie, ma
solamente le femmine trasmettono geni mutati ai figli.
Poiché i mitocondri sono la sede di produzione di energia delle cellule,
un deficit del loro funzionamento può portare a ridurre l’energia
disponibile per le funzioni cellulari.
l’analisi del pedigree si basa sull’attribuzione di fenotipi ai
membri di una famiglia.
Fattori che agiscono sul fenotipo possono influenzare i risultati
di indagini basate sul pedigree
o Molti geni si esprimono in maniera regolare e coerente
o Altri invece danno luogo ad un’ampia variazione
fenotipica
o Altri ancora si esprimono solamente in un preciso
momento della vita.
Possono dunque esservi delle considerazioni ulteriori da fare durante
l’analisi del pedigree, quali:
-
età
le interazioni con altri geni
interazione dei geni con l’ambiente.
Le patologie sono molto varie e colpiscono:
-
-
fegato e reni
miopatie: colpiscono il tessuto muscolare, causando
debolezza muscolare e morte di quest’ultimo. Palpebre cadenti,
difficoltà di deglutizione e di parola.
Encefalo miopatie: colpiscono sia il sistema nervoso che i
muscoli. Possono essere colpiti anche gli occhi, con il cervello
associato alla visione.
L’età e l’espressione dei geni.
Anche se molti geni agiscono prima della nascita o nelle prime fasi
dello sviluppo, altri hanno espressioni solamente in età adulta.
Un classico esempio è quello della corea di Huntington (HD), che è
una patologia autosomica dominante:
-
Per diagnosticare patologie mitocondriali sono necessarie
-
l’analisi della storia familiare
pedigree
biopsia muscolare
-
sintomi: iniziano dai 30 ai 50 anni con una degenerazione del
sistema nervoso che causa deterioramento mentale e
movimenti convulsi e incontrollabili. La morte giunge circa 5-10
anni dopo la comparsa.
Incidenza: la patologia è insidiosa e normalmente compare
dopo che gli individui si sono riprodotti. Dal momento che gli
Corso di Batteriologia
individui affetti sono per la maggior parte eterozigoti i figli
hanno il 50% di probabilità di contrarre HD.
Anche una malattia autosomica dominante come la porfiria ha uno
sviluppo tardivo:
-
-
sintomi: si manifesta dopo la pubertà con episodi convulsivi,
dolore fisico, demenza e psicosi. Riscontrabile per elevato
tasso di porfirine nel sangue e nelle urine.
Cause: incapacità di metabolizzare la porfirina, componente
dell’emoglobina.
La penetranza e l’espressività: variazione
nell’espressione dei geni.
La penetranza è la probabilità che il fenotipo di una malattia appaia
quando è presente il genotipo:
-
se manifestano il fenotipo 80% degli individui con il gene
mutante, la penetranza è pari al 80%.
Altri fattori genetici o fattori ambientali possono influire sulla
penetranza.
L’espressività si riferisce alla gamma di variazioni fenotipiche presenti
con un determinato genotipo:
-
-
nel caso della camptodattilia, malattia che protrae il mignolo,
vi sono molti casi in cui ciò avviene da una parte sola o non
avviene affatto.
Dal momento che il carattere è dominante, questo dovrebbe
essere sempre presente.
L’espressività definisce dunque il grado di espressione del
carattere.
Se l’espressione non è uniforme in tutti gli individui con identico
genotipo, si ha espressività variabile.
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