Genetica umana: mutazioni, alleli e gruppi sanguigni

Mutazioni genetiche e alleli

Una mutazione, pur essendo un evento raro, è responsabile della comparsa di nuovi alleli, o alleli mutanti, che possono portare alla nascita di un nuovo fenotipo.

Un allele selvatico (wild-type) è l’allele di un gene presente nella maggior parte degli individui in natura e da origine ad un fenotipo atteso. Gli alleli ottenuti per mutazioni che danno un fenotipo diverso sono detti alleli mutanti

Dominanza incompleta e poliallelia

Alcuni geni presentano alleli che non sono né dominanti né recessivi e danno individui eterozigoti con un fenotipo intermedio.

Il gene è detto a dominanza incompleta. Si incrociano linee pure di melenzane fiore viola scuro e fiore bianco (PP e pp). La F1 presenta figli a fiore violetto chiaro. Sembra che i caratteri si siano mescolati. Se si incrociano gli individui della F1 si ottengono figli 1viola scuro; 2 violetto chiaro; 1 bianco. Gli eterozigoti hanno fenotipo intermedio e gli alleli dei genitori ricompaiono.

Nella poliallelia esistono più alleli che controllano un carattere non solo una copia come per Mendel (indicata con due lettere maiuscola e minuscola) ma esistono più alleli che a seconda di come si combinano danno tratti diversi per quel carattere. aumenta numero fenotipi possibili.

Colore del mantello nei conigli

Per il coniglio i tratti del carattere colore mantello sono 4: grigio scuro- cincillà-hymalaiano- albino.

Il colore del manto del coniglio dipende dal gene C. L’allele C è dominante sugli altri 3 e darà sempre il colore grigio scuro. L’allele c è recessivo se omozigote da colore albino (cc). Gli altri alleli in omozigosi o in eterozigosi con c danno o cincillà o colourpoint (hymalaiano).

Codominanza nei gruppi sanguigni

Nella codominanza due alleli di uno stesso locus sono entrambi espressi negli eterozigoti.

I gruppi sanguigni sono un caso di codominanza e di poliallelia nella specie umana.

I gruppi sanguigni sono A,B,AB,0 determinati da 3 alleli A,B,0, di cui due codominanti.

Gli alleli A e B sono dominanti e si esprimono entrambi se presenti insieme (gruppo AB).

L’allele recessivo è 0.

Il gruppo fenotipo A è dato da genotipo A0 , AA;

il gruppo fenotipo B è dato dal genotipo B0, BB;

il gruppo fenotipo AB è dato dal genotipo AB;

il gruppo fenotipo 0 dal genotipo 00.

Sistema immunitario e antigeni

Il nostro sistema immunitario funziona nel seguente modo: riconosce il self (molecole già presenti nel nostro organismo) dal non self (molecole estranee = antigene): contro queste ultime attiva la risposta immunitaria.

Gli antigeni di membrana o antigeni self sono molecole di riconoscimento che ogni cellula del nostro organismo espone sulla membrana costituendo il cosiddetto complesso maggiore di istocompatibilità (MHC). La combinazione delle varietà degli antigeni di membrana distingue le cellule di un individuo da quelle di un altro.

Agglutinazione e trasfusioni di sangue

Il globulo rosso contiene un corredo di oltre un centinaio di antigeni di membrana, particolari glicoproteine dette agglutinogeni. Gli anticorpi capaci di distruggere in vitro e in vivo i globuli rossi contenenti antigeni di gruppo diverso sono detti agglutinine plasmatiche. L’agglutinazione è la reazione di aggregazione tra globuli rossi ricoperti da anticorpi specifici (agglutinine= anticorpi e agglutinogeni=antigeni)

Il sangue è classificabile in diversi gruppi sulla base dell’assenza/presenza dei vari antigeni e dei corrispondenti anticorpi contenuti nel siero.

Gli anticorpi (agglutinine) hanno forma a Y: ai 2 bracci si legano gli antigeni di 2 globuli rossi estranei. Questi a loro volta si aggregheranno tramite i complessi antigene-anticorpo con altri globuli rossi estranei e così via (vedi disegno), formando ammassi (“agglutinazione”), che occludono i vasi ed ostacolano il flusso sanguigno. Con la successiva lisi (rottura) dei globuli, viene liberata ed immessa nel circolo sanguigno una elevata quantità di emoglobina, che può causare blocco dei tubuli renali, provocando anche la morte

È quanto si verifica, per esempio, quando abbondante sangue di gruppo O viene trasfuso in un individuo di gruppo A, B oppure AB.

Sistema ABO e fattore Rh

I sistemi più noti sono:

Il sistema ABO, nel quale si individuano 4 gruppi sanguigni

Il fattore Rh

Il sistema AB0.

Sulla membrana dei globuli rossi possono essere presenti 2 tipi di antigeni differenti “A” e “. Un individuo può avere entrambi gli antigeni (gruppo AB), solo 1 dei 2 (gruppo A o gruppo B), nessuno dei due (gruppo “0”). Il sistema immunitario di un organismo che non ha sui suoi globuli l’antigene A (gruppo B,O), se riceve globuli con A (sangue A oppure AB), attiverà la risposta, producendo anticorpi anti-A.

Se un individuo è gruppo “0” darà la risposta immunitaria sia che riceva globuli con A, sia con B sia con AB; solo se riceve sangue di gruppo “0” non andrà incontro alla reazione da trasfusione.

Se un individuo è AB, può ricevere sangue di tipo A, B, AB e “0” (ricevitore universale), in quanto egli è già in possesso di entrambi gli antigeni, e quindi il suo sistema immunitario li riconoscerà come self.

Il gruppo A può essere trasfuso solo ad A e ad AB.

Per lo stesso motivo il gruppo B può essere trasfuso solo a B e ad AB.

Il gruppo AB può essere trasfuso solo ad AB (se venisse trasfuso ad A scatterebbe la risposta immunitaria, perché A è riconosciuto come “self”, ma B verrebbe riconosciuto come “non self”).

Il gruppo “0” può essere trasfuso a tutti i gruppi (donatore universale): infatti non apporta nessun antigene.

Malattia emolitica del neonato

Oltre al sistema AB0, un altro sistema noto è quello che riguarda il fattore Rh cosiddetto in quanto scoperto dapprima nella scimmia denominata Macasus Rhesus. Chi possiede l’antigene Rh sui globuli rossi è Rh positivo, chi non ce l’ha è Rh negativo. Il fattore Rh è anche detto antigene “D”. Il fattore Rh è è determinato geneticamente secondo un meccanismo ereditario di tipo mendeliano (l’omozigote recessivo è Rh negativo). Lo stesso discorso vale per il fattore Rh. Un genitore Rh + può essere geneticamente +/+ oppure +/-, poiché basta avere una sola copia + per risultare Rh+. Al contrario un genitore Rh – sarà necessariamente -/-. La malattia emolitica del neonato è una malattia fetale che può colpire un feto, se di gruppo Rh positivo, la cui madre è Rh negativa1. Non si manifesta alla prima ma alla seconda gravidanza. Alla nascita del primo figlio Rh+ la mamma forma anticorpi anti Rh+ che scateneranno risposta al momento del concepimento del secondo figlio sempre Rh+.

I neonati con malattia emolitica possono essere gonfi, pallidi o gialli (il cosiddetto ittero) o possono presentare fegato o milza ingrossati, anemia o accumuli di liquido nell’organismo2. La malattia può essere diagnosticata tramite esami del sangue2. La malattia può essere prevenuta con l'uso di immunoglobuline Rh2. Il trattamento della malattia emolitica del neonato può includere trasfusioni di sangue o fototerapia

Ad una successiva gravidanza, se viene concepito di nuovo un figlio Rh positivo, gli anticorpi anti-Rh passando – attraverso la placenta - dal sangue materno a quello fetale scatenano la reazione da trasfusione con distruzione dei globuli rossi del figlio, con possibili danni cerebrali al neonato e anche la morte (Malattia emolitica del neonato).

Per evitare tale conseguenza, si somministra alla gestante con figlio Rh positivo – entro 72 ore dal parto – un siero contenente anticorpi anti-Rh (immunoprofilassi anti-D) in modo da impedire la risposta immunitaria della madre al contatto con i globuli Rh positivi del figlio.

Pleiotropia e caratteri poligenici

Si ha quando un singolo allele controlla più di un fenotipo.

Per esempio, in alcuni polli lo stesso allele è responsabile delle piume arricciate, della temperatura corporea e del numero di uova deposte. L’allele dominante chiamato frizzle produce una proteina da cui dipendono i vari effetti.

Caratteri monofattoriali= dovuti all’azione di un solo gene (mendeliani).

Caratteri poligenici= il fenotipo è il risultato dell'ìnterazione di più geni.

Il colore degli occhi è il risultato dell’azione di piu’ geni che controllano la produzione del pigmento nero melanina. Gli occhi neri contengono più melanina dei castani ma i verdi e azzurri sono colori che dipendono dalla distribuzione di altri pigmenti.

Genotipo e ambiente interagiscono tra di loro per determinare il fenotipo di un organismo. Un altro esempio tipico è la colorazione della pelliccia dei gatti siamesi ( un allele mutato per un gene che, attraverso la produzione di una particolare proteina, controlla la crescita della pelliccia scura su tutto il corpo. Il risultato della mutazione è che questa proteina si inattiva a temperature maggiori di 35°C circa. I gatti siamesi mantengono una temperatura corporea superiore a questo livello e quindi gran parte della pelliccia è chiara. Tuttavia, le estremità come zampe, orecchie, muso e coda sono più fredde (circa 25°C) e perciò la pelliccia in queste regioni è più scura. Appena nati questi animali sono completamente bianchi.

Cromosomi sessuali e sindromi genetiche

In tutte le cellule diploidi i due cromosomi di ciascuna coppia sono detti omologhi: uno di essi proviene dal gamete di un genitore e il suo corrispondente dal gamete dell’altro genitore. I cromosomi sessuali determinano il sesso dell’individuo ;quelli non sessuali sono detti autosomi (uomo 22 coppie autosomi+ 1 coppia sessuali)

Gli organismi dioici hanno sessi separati determinati dai cromosomi sessuali.

Nei mammiferi, i cromosomi sessuali delle femmine sono XX e dei maschi sono XY.

sessuali durante la meiosi porta ad avere una progenie aneuploide.

La non-disgiunzione avviene quando i cromosomi omologhi non si separano.

Il risultato della non-disgiunzione è la produzione di gameti con uno o più cromosomi in eccesso.

Sindrome di Down: ci sono tre cromosomi 21 invece che due (trisomia 21).

Sindrome di Edwards: c’è una trisomia della diciottesima coppia di autosomi.

Sindrome di Patau: c’è una trisomia della tredicesima coppia di autosomi.

Sindrome di Klinefelter: comporta la presenza nel patrimonio genetico di un cromosoma sessuale X soprannumerario (XXY).- Maschio con extra X (ha 47 cromosomi) con anomalie come infertilita’, neurologiche, organiche

Sindrome di Turner: in cui manca del tutto il secondo cromosoma sessuale (X0). Femmine bassa statura, manca sviluppo puberale, sterilità, ritardo cognitivo, disturbi cardiaci.