Genetica mendeliana, mutazioni malattie aut. e sess. Pedigree, gruppi sanguigni

FENOTIPICA

• Incrocio tra MASCHI OCCHI BIANCHI con FEMMINE A OCCHI ROSSI

In questo caso Morgan effettuò anche l'incrocio tra MASCHI A OCCHI BIANCHI con FEMMINE A OCCHI

ROSSI, ottenendo ancora dei RISULTATI IN DISACCORDO CON LE LEGGI DI MENDEL.

Nella F1 ottenne il 100% DELLA PROGENIE A OCCHI ROSSI.

Successivamente incrociò MASCHIO A OCCHI ROSSI con FEMMINA A OCCHI ROSSI e vide che solo in

apparenza i RISULTATI ERANO IN ACCORDO CON LE LEGGI DI MENDEL

Nella F2 quindi ha ottenuto: 3/4 OCCHI ROSSI + 1/4 OCCHI BIANCHI, ma di questi TUTTE LE

FEMMINE ERANO A OCCHI ROSSI mentre TRA I MASCHI 1/2 OCCHI ROSSI + 1/2 OCCHI BIANCHI.

L'unica spiegazione plausibile di questi risultati è che IL CARATTERE "COLORE DELL'OCCHIO" E'

LOCALIZZATO SUL CROMOSOMA X.

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Infatti in quest'ultimo incrocio le femmine parentali hanno 2 cromosomi X entrambi con il gene normale, mentre i

maschi, avendo il cromosoma X con il gene mutato per gli occhi bianchi, mostrano appunto il fenotipo a occhi

bianchi. Le femmine della F1 ricevono un cromosoma X con il gene normale dalla madre e un altro cromosoma X

con il gene mutato dal padre, ma HANNO TUTTE FENOTIPO NORMAE PERCHE' IL CARATTERE OCCHIO

ROSSO E' DOMINANTE; i maschi invece hanno ricevuto dalla madre un cromosoma X con il gene normale e

hanno quindi anch'essi gli occhi rossi.

EREDITA' LEGATA AL SESSO

Quando si parla di eredità legata al sesso ci si riferisce alla trasmissione di tutti i caratteri controllati da

GENI SITUATI SUI CROMOSOMI SESSUALI e NON SOLAMENTE QUELLI RESPONSABILI DELLE

CARATTERISTICHE SESSUALI (come ad esempio il colore dell'occhio nella Drosophila).

Come si è visto, l'ereditarietà di questi caratteri segue regole particolari in quanto dipende dal sesso della progenie

che si sta considerando. Distinguiamo quindi i caratteri legati al cromosoma X e a quello Y e vediamo come si

trasmettono:

 Y

CARATTERI LEGATI AL CROMOSOMA

Nell'uomo e in Drosophila i caratteri legati al cromosoma Y:

➢ Possono essere EREDITATI SOLO PER VIA PATERNA

➢ Sono SEMPRE E SOLO PRESENTI IN INDIVIDUI MASCHI e NON VENGONO MAI TRASMESSI

ALLA PROGENIE FEMMINILE

➢ SONO SEMPRE TRASMESSI A TUTTI GLI INDIVIDUI DELLA PROGENIE MASCHILE

➢ SI MANIFESTANO SEMPRE A LIVELLO FENOTIPICO

Questi risultati ce li aspettavamo in parte perché non avendo la femmina il cromosoma Y, non può ereditare le

mutazioni presenti su tale cromosoma; mentre il maschio, avendo sempre il cromosoma Y, li eredita sempre.

 X

CARATTERI LEGATI AL CROMOSOMA

Nell'uomo e in Drosophila i caratteri legati al cromosoma X:

➢ Possono essere EREDITATI SIA DAL PADRE CHE DALLA MADRE (via paterna e materna):

• Il PADRE PUO' TRASMETTERE IL CROMOSOMA X SOLO ALLE FIGLIE FEMMINE E A NESSUN

FIGLIO MASCHIO

• LA MADRE (da madre ETEROZIGOTE) può TRASMETTERE AL 50% DEI FIGLI A PRESCINDERE DAL

SESSO (quindi 50% dei figli maschi e al 50% delle figlie femmine)

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SESSO (quindi 50% dei figli maschi e al 50% delle figlie femmine)

➢ Sono PRESENTI SIA NEI MASCHI CHE NELLE FEMMINE

➢ Accade poi che NEI MASCHI SI MANIFESTANO SEMPRE A LIVELLO FENOTIPICO, poiché un maschio

possiede un solo allele di un gene situato sul cromosoma X.

➢ Invece NELLE FEMMINE LA MANIFESTAZIONE DEL FENOTIPO DIPENDE DAL TIPO DI ALLELE,

ovvero SE L'ALLELE PORTATO DAL CROMOSOMA X DELLA MADRE E' DOMINANTE O

RECESSIVO RISPETTO ALL'ALLELE X PORTATO DAL PADRE

LE MUTAZIONI

Le mutazioni sono dei cambiamenti ereditari del materiale genetico e sono e sono eventi rari, casuali ed

improvvisi. Le mutazioni possono essere di 2 tipi:

- se interessano un allele dominante

DOMINANTI:

- se interessano un allele recessivo

RECESSIVE:

Inoltre possono interessare vari tipi di cellule e creare effetti diversi, le 2 principali sono le cellule:

- SOMATICHE: nel caso in cui la mutazione interessasse cellule somatiche, allora LE MUTAZIONI SI

MANIFESTERANNO SOLO SE DOMIANTI. Possono verificarsi in un certo stadio dello sviluppo oppure

insorgere in alcune parti dell'organismo (se sono coinvolti geni della crescita cellulare si può avere la trasformazione

tumorale della cellula), e per questo NON SONO TRASMISSIBILI ALLA PROGENIE

- GERMINALI (nei GAMETI): nel caso in cui la mutazione avvenisse nelle cellule germinali, ovvero NEI

GAMETI, ALLORA LA MUTAZIONE E' EREDITABILE DALLA PROGENIE.

Fatta questa distinzione in base a chi può ereditare queste mutazioni, possiamo fare un ultima distinzione.

Le mutazioni in base all'ampiezza del cambiamento possono essere distinte in 3 classi:

1. MUTAZIONI GENICHE: dovute a errori nella replicazione del DNA, e possono essere dovute a uno o più

nucleotidi

2. MUTAZIONI GENOMICHE: ovvero dovute ad una variazione nel numero di cromosomi quindi all'intero

genoma

3. MUTAZIONI CROMOSOMICHE: ovvero dovute all'alterazione della struttura di uno o più cromosomi

1. LE MUTAZIONI GENICHE

Le mutazioni geniche sono cambiamenti della sequenza nucleotidica del DNA, possono interessare un singolo

gene o più geni e sono DOVUTE A ERRORI DURANTE LA REPLICAZIONE DEL DNA e che, se non

vengono corrette (nonostante l'intervento della DNA polimerasi e degli enzimi di restauro del DNA),

determinano un'alterazione della sequenza dei nucleotidi nel DNA.

Le mutazioni geniche possono essere divise in 2 categorie in base a quanti nucleotidi interessano:

- MUTAZIONI PUNTIFORMI

- MUTAZIONI PER SEQUENZE RIPETUTE

 Mutazioni geniche PUNTIFORMI

Le mutazioni puntiformi sono le mutazioni più semplici che interessano 1 SINGOLO NUCLEOTIDE, e possono

avvenire in modi diversi per:

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avvenire in modi diversi per:

• PERDITA O AGGIUNTA DI UN NUCLEOTIDE : queste mutazioni e hanno

sono dette FRAME-SHIFT,

come effetto lo spostamento della griglia di lettura, in modo da alterare tutto il filamento polipeptidico a valle

della mutazione. Sono infatti le MUTAZIONI PIU GRAVI perché portano alla produzione di una proteina

completamente priva di attività biologica

• SOSTITUZIONE: queste mutazioni comportano la sostituzione di un nucleotide, portano quindi alla Le

produzione di un amminoacido diverso e quindi di una proteina diversa (o in alcuni casi fortuiti uguale).

sostituzioni possono creare 3 tipi di mutazioni:

- MUTAZIONI SILENTI: sono mutazioni che comportano la sostituzione di un nucleotide che però può portare

(grazie alla degenerazione del codice genetico)

semplicemente alla produzione di un CODONE SINONIMO e

quindi sintetizzare sempre la stessa proteina senza avere nessun tipo di problema.

- MUTAZIONI MISSENSO: sono mutazioni che derivano per sostituzione e quindi inserimento di un

amminoacido che dà origine a un CODONE CHE CODIFICA PER UN AMMINOACIDO DIVERSO da quello

originario.

- MUTAZIONI NON SENSO: sono mutazioni che derivano per sostituzione di un amminoacido che dà origine a

UNO DEI 3 CODONI DI STOP che portano all'ARRESTO DELLA SINTESI DELLA PROTEINA e quindi alla

PRODUZIONE DI UNA PROTEINA TRONCA.

In generale però quali mutazioni sono più dannose in generale?

LE MUTAZIONI PIU' GRAVI SONO QUELLE DI PERDITA O AGGIUNTA DI 1/2 NUCLEOTIDI , perché

portano a leggere la proteina per triplette sfasate; LA PERDITA O L'AGGIUNTA DI 3 NUCLEOTIDI O

MULTIPLI DI 3, NON CAMBIA IL MODO DI LETTURA ma porta sempre ad avere problemi gravi

Possiamo fare un'ulteriore distinzione per quanto riguarda da cosa e come sono indotte le mutazioni, distinguiamo 2

tipi:

➢ INDOTTE: sono le mutazioni causate da AGENTI MUTAGENI, ovvero dei fattori chimici o fisici che

portano all'aumento della frequenza delle mutazioni. Sono dei MUTAGENI FISICI i raggi UV, i raggi X e le

radiazioni emesse dai materiali radioattivi ( raggi gamma, alfa e beta). Sono invece MUTAGENI FISICI molti

pesticidi e diserbanti, oppure alcune sostanze chimiche come l'acido nitroso HNO2 che provoca la trasformazione

della citosina in uracile.

➢ SPONTANEE: le mutazioni spontanee sono MOLTO RARE e CASUALI ed insorgono in condizioni

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➢ SPONTANEE: le mutazioni spontanee sono MOLTO RARE e CASUALI ed insorgono in condizioni

normali in assenza di specifici agenti esterni identificabili..Hanno un ruolo importante in fenomeni biologici

quali l'evoluzione e la cancerogenesi, e probabilmente sono implicate anche nell'invecchiamento, malattie

autoimmuni, neurodegenerazione, aterosclerosi.

Il TASSO DI MUTAZIONE SPONTANEA varia da specie a specie e, all'interno della stessa specie, da gene a

gene, nei mammiferi è di circa 1 GENE PER 500'000 GAMETI.

Un'ultima distinzione tra le mutazioni dipende dal loro EFFETTO:

➢ VANTAGGIOSE: sono le mutazioni che aumentano la probabilità di sopravvivenza dell'individuo che la

possiede

➢ SVANTAGGIOSE: sono le mutazioni che diminuiscono la probabilità di sopravvivenza dell'individuo che la

Come per esempio una mutazione che porta alla sostituzione di un amminoacido in una zona critica di una

possiede.

proteina, per esempio il sito attivo di un enzima, perché porta alla perdita di funzionalità della proteina.

➢ MUTAZIONI NEUTRE: le mutazioni neutre sono quelle che NON HANNO EFFETTO SUL FENOTIPO e

Si verificano generalmente quando:

passano inosservate.

- La tripletta mutata codifica per un amminoacido diverso che però non altera la funzione della proteina

- La mutazione coinvolge un gene che codifica per una proteina non indispensabile

- Il gene mutato non si esprime, ovvero si trova sugli INTRONI

- La mutazione è soppressa da un'altra mutazione

2. MUTAZIONI GENOMICHE

Le mutazioni genomiche sono dovute alla PERDITA O ALL'ACQUISTO DI UNO O PIU' CROMOSOMI,

OPPURE UNA VARIAZIONE DELL'INTERO CORREDO CROMOSOMICO, e sono dovute a ERRORI

NEL CORSO DELLA MEIOSI.

Le mutazioni genomiche possono essere classificate in 2 gruppi principali in base al tipo di cromosoma che vanno

ad influenzare:

 MUTAZIONI GENOMICHE DEGLI AUTOSOMI:

Sono le mutazioni genomiche che interessano gli AUTOSOMI, ovvero tutti i cromosomi ad eccezione dei

cromosomi sessuali sono principalmente di 2 tipi diversi:

- POLIPLOIDIA: è un cambiamento dell'INTERO CORREDO CROMOSOMICO per cui ciascun cromosoma

risulta rappresentato da più di 2 omologhi. E' comune soprattutto nelle piante.

- ANEUPLOIDIA: è una mutazione genomica che consiste nella PERDITA O NELL'ACQUISTO DI 1 O

POCHI CROMOSOMI ed è DOVUTA A UNA NON DISGIUNZIONE DI 2 CROMOSOMI OMOLOGHI

(durante la Meiosi I) O DI 2 CROMATIDI FRATELLI (durante la Mei