Principi di ereditarietà e genetica

Principi di ereditarietà e genetica

Ereditarietà -> trasmissione dell'informazione genetica dai genitori ai figli -> studiata dalla genetica -> il padre fondatore fu Gregor Mendel, che iniziò i suoi studi con piante di piselli.

Vocabolario:

• Fenotipo -> aspetto esteriore di un organismo.
• Genotipo -> costituzione genica di un individuo.
• Carattere -> proprietà dell'organismo geneticamente determinata (es. colore degli occhi).
• Gene -> segmento di DNA che codifica per una proteina (che può determinare un carattere).
• Locus -> posizione fisica di ogni gene.
• Alleli -> forme alternative di un gene -> controllano lo stesso carattere ma non contengono le stesse informazioni -> possono variare anche di un solo nucleotide -> indicati con lettere maiuscole (dominanza) e minuscole (recessività) -> eterozigosi e omozigosi recessiva/dominante.
• Incrocio -> accoppiamento tra due individui con fusione

dei loro gameti.

Zigote -> cellula che origina dall’incrocio.

Omozigote -> organismo che presenta una coppia di alleli identici per un gene.

Eterozigote -> organismo che presenta una coppia di alleli diversi per un gene.

Tra le sequenze di DNA che non codificano per proteine sono presenti anche le sequenze Alu -> trasposoni in grado di muoversi nel genoma umano e di inserirsi in altre posizione diverse da quella originaria -> regolano l’espressione di geni tessuto-specifici.

Mendel -> incrocia piante di piselli per studiare 7 diversi caratteri -> tutti presentavano un fenotipo dominante uno recessivo.

Esistevano già però principi sulla genetica prima dell’arrivo di Mendel:

Tutte le piante ibride derivanti da genitori geneticamente puri hanno un aspetto simile.

Quando gli stessi ibridi vengono incrociati fra di loro non possono generare linee pure e i la discendenza presenta una mescolanza di caratteri.

Prima legge di Mendel

-> legge della dominanza dei caratteri -> incrociando due individui omozigoti che differiscono per una coppia di alleli (uno dominante e uno recessivo) si ottiene una generazione filiale di individui eterozigoti (quello dominante maschera il recessivo). Incrocia due piante con fenotipo diverso, con genotipo omozigote dominante (TT) una e recessivo (tt) l'altra -> ottenne una prima generazione filiale (F1) dove gli organismi erano tutti uguali e assomigliavano al genitore con genotipo TT e presentavano il genotipo Tt. Successivamente incrociò individui F1 e ottenne una seconda generazione filiale (F2) che dimostrava avere un rapporto 3:1 nell'espressione del carattere -> 3 presentavano il carattere dominante, mentre 1 il carattere recessivo. Dimostrò quindi che il carattere T era dominante e il carattere t recessivo. Il quadrato di Punnet permette di individuare i genotipi (e quindi i fenotipi) della generazione filiale conoscendo i genotipi parentali. Seconda

vicini. La legge di Mendel, nota anche come principio della segregazione dei caratteri, afferma che gli alleli si separano prima della formazione dei gameti. Gli organismi diploidi possiedono coppie di cromosomi omologhi e i geni sono presenti in duplice copia, occupando quindi lo stesso locus e prendendo il nome di alleli. Durante la meiosi, però, essi si dividono e ogni gamete ne avrà uno. La terza legge di Mendel, conosciuta come principio dell'assortimento indipendente o legge dell'indipendenza dei caratteri, stabilisce che i cromosomi omologhi segregano in maniera indipendente e quindi i gameti presenteranno corredo genetico diverso. Tuttavia, alcuni geni non rispettano questa legge e vengono ereditati insieme, sono chiamati geni associati o concatenati. Il re-incrocio di controllo o test cross è un processo utilizzato per capire se il genitore è omozigote o meno. Il crossing-over è lo scambio di geni tra cromosomi omologhi e avviene più frequentemente tra due loci molto distanti tra loro piuttosto che tra loci vicini.vicinitra loro.
Trasmissione dell'ereditarietà di caratteri umani:
Ereditarietà autosomica -> geni presenti sui cromosomi autosomici e quindi trasmessi in maniera uguale tra i due sessi -> comprende geni dominanti e recessivi.
Ereditarietà legata al sesso -> geni presenti sui cromosomi sessuali per cui si verifica ereditarietà legata al cromosoma Y, all'X dominante e all'X recessivo.
Ereditarietà mitocondriale -> il DNA mitocondriale è di origine materna e contiene 37 geni.
Dominanza incompleta -> nella generazione filiale alcuni individui presentano caratteri intermedi ai genitori -> questo perché presentano alleli in cui uno dei due non è completamente dominante sull'altro.
Codominanza -> uno dei due alleli non è completamente dominante sull'altro, ma in questo caso non si ha una mescolanza dei caratteri, ma si presenteranno entrambi.
Pleiotropia -> un gene può

influenzare diversi tratti -> es. gatto siamese.

In alcuni casi alcuni alleli di loci diversi possono interagire per produrre un fenotipo diverso da quello dei genitori -> es. cresta dei galli.

Epistasi -> gli alleli di un gene possono mascherare l'espressione di alleli di un altro gene -> ci possono essere interazioni positive e negative -> determinano patologie complesse come il morbo di Alzheimer, diabete, ipertensione, forme di cancro ecc.

Penetranza o variabilità fenotipica -> definita come la probabilità che un allele si esprima negli individui che lo possiedono -> si distinguono:

• Penetranza completa -> se la frequenza di espressione è pari al 100%.
• Penetranza incompleta -> se la frequenza di espressione è inferiore al 100% -> spiega perché le malattie monogeniche non hanno un pattern di espressione prevedibile nella popolazione.

Fattori ambientali o altri geni possono influire la penetranza diminuendola.

→possono inoltre influenzare anche la gravità di una patologia (fattori epigenetici). Un esempio è il morbo di Huntington.

Espressività → grado di manifestazione del carattere → esistono individui con lo stesso genoma ma con fenotipi diversi. Anche mutazioni genetiche dominanti possono avere penetranza inferiore al 100% ed espressività diversa.

Ereditarietà epigenetica → due esempi:

Inattivazione del cromosoma X → per compensare la quantità di geni presenti nel cromosoma Y → consiste in una super condensazione (corpi di Barr) → es. diversa colorazione del pelo nel gatto persiano calico.

Imprinting genomico o parentale → esso dipende dal grado di metilazione dell'allele trasmesso → delezione dei geni PWS ed AS.

Mutazioni → modificazioni casuali e improvvise del materiale genetico e quindi ereditabili → possono essere:

Spontanee → dovute a problemi della replicazione del DNA, appaiamento sbagliati

della trascrizione del gene.A livello del sito di splicing -> possono alterare il processo di splicing e portare alla formazione di trascritti anomali.A livello del sito di poliadenilazione -> possono influenzare la stabilità del trascritto e la sua espressione.A livello del sito di inizio della traduzione -> possono alterare il processo di inizio della traduzione e la produzione di proteine.A livello del sito di terminazione della traduzione -> possono influenzare il processo di terminazione della traduzione e la stabilitàdella proteina prodotta.Le mutazioni possono essere causate da diversi fattori, tra cui:Radiazioni ionizzanti -> raggi X, raggi gamma, raggi alfa, raggi beta, radiazioni ultraviolette, radiazioni nucleari.Agenti chimici -> sostanze chimiche presenti nell'ambiente come agenti cancerogeni, mutageni, tossici.Agenti fisici -> temperatura, pressione, radiazioni elettromagnetiche, campi magnetici, campi elettrici, onde sonore, onde radio, onde luminose.Virus -> alcuni virus possono inserire il loro materiale genetico nel genoma dell'ospite, causando mutazioni.Mutazioni genetiche possono avere diverse conseguenze, tra cui:Malattie genetiche -> mutazioni che causano malattie ereditarie come fibrosi cistica, distrofia muscolare, emofilia, sindrome di Down.Cancro -> mutazioni che causano la trasformazione di cellule normali in cellule tumorali.Inoltre, le mutazioni possono essere spontanee o indotte. Le mutazioni spontanee avvengono naturalmente durante il processo di replicazione del DNA, mentre le mutazioni indotte sono causate da agenti chimici o fisici. Se le mutazioni avvengono a livello dei gameti, verranno trasmesse alla prole, mentre se avvengono a livello somatico, la mutazione rimane confinata al gruppo di cellule e non si trasmette. Le mutazioni possono essere classificate come segue: - Mutazione silente: un nucleotide viene cambiato, ma il codone finale codifica sempre per lo stesso amminoacido. - Mutazione missenso: un nucleotide viene cambiato e il codone finale specifica per un amminoacido diverso, causando modificazioni nella proteina. - Mutazione non-senso: un nucleotide viene cambiato e il codone finale diventa un codone di stop, causando la produzione di una proteina tronca che spesso viene degradata immediatamente. - Aggiunta di un nucleotide: viene spostata la finestra di lettura e si modificano tutti i codoni a valle della mutazione. Le mutazioni possono anche avvenire a livello degli introni, influenzando diversi processi come la trascrizione, lo splicing, la poliadenilazione, l'inizio e la terminazione della traduzione. Queste mutazioni possono alterare la velocità di trascrizione, portare alla formazione di trascritti anomali, influenzare la stabilità del trascritto e la sua espressione, alterare il processo di inizio e terminazione della traduzione e la stabilità della proteina prodotta. Le mutazioni possono essere causate da diversi fattori come radiazioni ionizzanti (raggi X, raggi gamma, raggi alfa, raggi beta, radiazioni ultraviolette, radiazioni nucleari), agenti chimici (agenti cancerogeni, mutageni, tossici), agenti fisici (temperatura, pressione, radiazioni elettromagnetiche, campi magnetici, campi elettrici, onde sonore, onde radio, onde luminose) e virus che possono inserire il loro materiale genetico nel genoma dell'ospite. Le mutazioni genetiche possono avere diverse conseguenze, tra cui malattie genetiche ereditarie come fibrosi cistica, distrofia muscolare, emofilia, sindrome di Down e la trasformazione di cellule normali in cellule tumorali, causando il cancro.

di trascrizione. A livello di elementi di risposta trascrizionale dell'operatore -> può alterare la regolazione della trascrizione. A livello delle giunzioni di splicing -> l'mRNA può non subire correttamente il processo di splicing. A livello di elementi di risposta traduzionale -> può alterare la regolazione della traduzione. Mutazioni a carico di interi cromosomi: