Appunti Genetica

INCROCI RECIPROCI

Gli incroci reciproci sono esperimenti in cui si scambiano i sessi degli individui che manifestano un

particolare carattere genetico al fine di determinare se quel carattere è controllato da un cromosoma

sessuale (X o Y) o da un autosoma. Questi tipi di incroci sono essenziali per comprendere l'ereditarietà

legata al sesso.

Ad esempio, consideriamo il gene che regola il colore degli occhi in Drosophila, lo studio di Thomas Hunt

Morgan. Inizialmente, quando Morgan incrociò un maschio con occhi bianchi mutanti (genotipo XY) con una

femmina di tipo selvatico con occhi rossi (genotipo XX), la loro prole F1 aveva tutti gli occhi rossi. Questo

risultato suggerì che l'allele per gli occhi bianchi fosse recessivo rispetto all'allele per gli occhi rossi. Tuttavia,

le cose si complicarono quando Morgan condusse incroci reciproci. Negli incroci reciproci, Morgan scambiò i

sessi dei genitori. Quando un maschio con occhi bianchi (genotipo XY) fu incrociato con una femmina F1 con

occhi rossi (genotipo XX), la prole F2 mostrò un rapporto 1:1 tra maschi con occhi bianchi e femmine con

occhi rossi. Al contrario, quando una femmina con occhi bianchi (genotipo XX) fu incrociata con un maschio

di tipo selvatico con occhi rossi, la prole F2 mostrò un rapporto 1:1 tra maschi con occhi rossi e femmine con

occhi bianchi.

Questi risultati suggerirono che il gene responsabile degli occhi bianchi era localizzato sul cromosoma X. Nei

maschi, che hanno solo un cromosoma X e nessun cromosoma Y omologo, vengono definiti emizigoti per i

geni legati all'X. Poiché i maschi ereditano il cromosoma X solo dalla madre, esprimono ciascun allele

presente su quel cromosoma. Le femmine, invece, con due cromosomi X, possono essere omozigoti o

eterozigoti per i geni legati all'X, analogamente ai geni autosomici.

ANALISI DELLA NON-DISGIUNZIONE

L'analisi della non-disgiunzione è stata condotta da Calvin Bridges, allievo di Morgan, e ha contribuito a

confermare la teoria cromosomica dell'ereditarietà. Nello studio, è stato utilizzato l'incrocio C tra una

femmina con occhi bianchi (ww) e maschi con occhi rossi (w+Y), che avrebbe dovuto produrre una progenie

con femmine occhi rossi (w+w) e maschi occhi bianchi (wY), come previsto. Tuttavia, 1 su 2000 moscerini

della progenie F1 mostrava un "fenotipo eccezionale," caratterizzato da femmine con occhi bianchi o maschi

con occhi rossi, risultati inattesi.

Bridges ha identificato che le femmine eccezionali avevano tre cromosomi X e un cromosoma Y, mentre i

maschi eccezionali avevano solo un cromosoma X e nessun cromosoma Y (X0). Ha ipotizzato che la Y nelle

femmine provenisse dal gamete paterno (l'unico elemento con una Y) e che entrambe le X provenissero dal

gamete materno, portando due copie dell'allele "w" e quindi il colore bianco degli occhi. Lo stesso

ragionamento è stato applicato ai maschi eccezionali, in cui l'unica X proveniva dal padre, portando l'allele

"w+" e quindi gli occhi rossi.

Questi fenotipi eccezionali e i cariotipi insoliti sono risultato di rari errori durante la meiosi, causati da un

difetto nella disgiunzione dei cromosomi X nelle meiosi I e II. Questo errore nella separazione cromosomica

è noto come non-disgiunzione e ha contribuito a dimostrare il legame tra cromosomi e l'ereditarietà

genetica.

LA DETERMINAZIONE DEL SESSO E’ CROMOSOMICA E GENETICA

La determinazione del sesso coinvolge processi biologici e genetici che determinano le caratteristiche

maschili e femminili degli organismi. Questo concetto può essere suddiviso in due aspetti principali: il sesso

cromosomico e il sesso fenotipico.

Il sesso cromosomico è basato sulla presenza di cromosomi sessuali specifici associati ai sessi maschili o

femminili. Questa determinazione avviene al momento del concepimento, e il tipo di cromosoma sessuale

fornito dai genitori contribuisce a determinare il sesso. In molti casi, il sesso femminile è associato a due

cromosomi X, mentre il sesso maschile è associato a un cromosoma X e un cromosoma Y.

Il sesso fenotipico si riferisce alle caratteristiche morfologiche sia interne che esterne che distinguono i sessi

maschili e femminili di una specie. Queste caratteristiche sono il risultato dell'espressione dei geni legati al

sesso.

Negli studi sulla Drosophila, ad esempio, le ricerche di Bridges sulla non-disgiunzione dei cromosomi hanno

confermato che la determinazione del sesso in questi insetti è influenzata dal numero di cromosomi X

presenti. In particolare, il rapporto tra il numero di cromosomi X e il numero di autosomi (X/A) svolge un

ruolo cruciale nella determinazione del sesso. Nei maschi, questo rapporto è di 0,5, mentre nelle femmine è

di 1.

Nei mammiferi, come gli esseri umani, la determinazione del sesso è basata sulla presenza o assenza di un

gene specifico chiamato SRY (Sex-determining Region of Y) situato sul cromosoma Y. La presenza del gene

SRY nei maschi attiva una serie di eventi genetici e di sviluppo che portano alla formazione delle

caratteristiche maschili.

In sintesi, la determinazione del sesso coinvolge sia il sesso cromosomico che il sesso fenotipico, ed è

influenzata da fattori genetici specifici che variano tra le diverse specie.

DIVERSITA’ NELLA DETERMINAZIONE DEL SESSO

La determinazione del sesso varia notevolmente tra diverse specie. In alcune,

come gli uccelli, rettili, pesci, farfalle, falene e altre, viene utilizzato un sistema

chiamato sistema Z/W. In questo sistema, le femmine hanno due cromosomi

sessuali diversi (ZW), mentre i maschi hanno due cromosomi sessuali uguali (ZZ).

Un esempio illustrato riguarda la determinazione del piumaggio in galli e galline

attraverso un gene con un allele dominante legato al cromosoma Z, che codifica

per il piumaggio striato (ZB), e un allele recessivo che codifica per il piumaggio

uniforme (Zb). Gli incroci tra galli e galline di razza pura per questo gene mostrano

che l'incrocio A produce galline striate ZBW e galli striati ZBZb in F1, con risultati

diversi in F2. L'incrocio B, invece, produce galline uniformi ZbW e galli striati ZBZb,

con risultati diversi in F2. In generale, il meccanismo di trasmissione dei geni legati

al cromosoma Z nel sistema Z/W è simile a quello nei mammiferi placentati, ma

con modalità inverse tra i sessi.

TRASMISSIONE DEI CARATTERI LEGATI AL CROMOSOMA X

Nell'uomo, la trasmissione dei caratteri legati al cromosoma X segue due modelli principali: ereditarietà

recessiva legata all'X ed ereditarietà dominante legata all'X.

1. Ereditarietà Recessiva Legata all'X:

- Questo modello si verifica quando le femmine sono omozigoti per l'allele recessivo o i maschi sono

emizigoti, cioè il loro cromosoma X porta l'allele recessivo, esprimono il fenotipo recessivo. Ad esempio,

questo è il modello di trasmissione che determina il colore bianco degli occhi in Drosophila.

- I maschi emizigoti esprimono qualsiasi allele del cromosoma X indipendentemente dalla modalità di

trasmissione nelle femmine.

- Si nota che molti più maschi rispetto alle femmine esprimono il carattere recessivo a causa

dell'emizigosi maschile.

1. Ereditarietà Dominante Legata all'X:

- In questo modello, le femmine sono eterozigoti e i maschi sono emizigoti per l'allele dominante,

esprimono il fenotipo dominante.

- Qui, i termini "recessivo" e "dominante" si riferiscono all'espressione dei caratteri ereditari in femmine

rispettivamente omozigoti o eterozigoti per un determinato gene legato all'X.

Alcune caratteristiche dell'ereditarietà recessiva legata all'X includono:

1. Molti più maschi rispetto alle femmine presentano il fenotipo recessivo a causa dell'emizigosi

maschile.

2. Se un maschio recessivo si accoppia con una femmina omozigote dominante, tutta la progenie

mostra il fenotipo dominante. Le figlie femmine sono portatrici eterozigoti e i figli maschi sono

emizigoti per l'allele dominante.

3. Gli accoppiamenti tra maschi recessivi e femmine portatrici sane producono il fenotipo recessivo in

metà della prole e il fenotipo dominante nell'altra metà.

4. L'accoppiamento di una femmina omozigote recessiva con un maschio emizigote dominante

produce progenie maschili con il fenotipo recessivo e progenie femminili con il fenotipo dominante,

e sono portatrici sane dell'allele recessivo.

EMOFILIA A

L'emofilia A è una grave malattia legata all'X che colpisce la coagulazione del sangue. È trasmessa come

carattere recessivo legato all'X, di solito da madri portatrici sane a figli maschi affetti. Spesso, sembra saltare

una generazione poiché l'allele mutato può essere trasmesso dalla madre portatrice sana al figlio affetto

attraverso una figlia portatrice. L'allele mutato provoca la produzione di una proteina del sangue non

funzionante.

I caratteri dominanti legati all'X, invece, seguono un diverso modello di trasmissione:

1. Femmine eterozigoti trasmettono l'allele dominante a metà della loro prole, indipendentemente dal

sesso.

2. Maschi emizigoti per l'allele dominante trasmettono il carattere dominante solo alle loro figlie

femmine, non ai figli maschi.

3. Il carattere dominante si manifesta con la stessa frequenza in maschi e femmine, poiché è

necessaria solo una copia dell'allele per esprimere il fenotipo dominante.

Un esempio di malattia dominante legata all'X è l'ipertricosi congenita generalizzata (CGH), che causa un

eccessivo sviluppo dei peli su tutto il corpo sia nei maschi che nelle femmine. In questa condizione, le donne

portatrici sane trasmettono l'allele dominante a circa la metà dei loro figli di entrambi i sessi, mentre gli

uomini affetti trasmettono l'allele solo alle loro figlie femmine, non ai figli maschi.

EREDITA’ LEGATA ALLA Y

I geni legati al cromosoma Y vengono trasmessi esclusivamente da padre a figlio maschio. Nel caso dei

mammiferi, il cromosoma Y ospita meno di 50 geni, tra cui il famoso SRY, che gioca un ruolo cruciale nella

determinazione del sesso maschile. Oltre a SRY, nel cromosoma Y umano sono presenti alcune copie dei

geni YRRM (che hanno un ruolo nell'RNA) e il gene DAZ (coinvolto nell'aspermia, una condizione che

impedisce la produzione di spermatozoi).

Alcuni uomini che non riescono a produrre spermatozoi hanno una delezione in una parte del cromosoma Y

contenente il gene DAZ. In passato, si pensava che i maschi fossero emizigoti (avevano una sola copia) per

questi geni, come avviene per i geni legati all'X. Tuttavia, il sequenziamento recente del cromosoma Y

umano ha rivelato che la maggior parte dei geni su Y esiste in doppia copia sullo stesso cromosoma. Questo

perché il cromosoma Y ha due segmenti con la stessa serie di geni. Poiché questi segmenti