GENETICA GENERALE

GENETICA UMANA E MOLECOLARE

1. Trasmissione genetica, studia i fenomeni del passaggio dei caratteri da generazione a generazione

(sperimentale: in modelli animali o vegetali; nell’uomo: analisi “dell’albero genealogico” - pedigree –

2. La citogenetica è una branca della genetica che usa i microscopi per studiare la morfologia dei cromosomi

e loro eventuali anomalie. E’ utilizzata per preparare il cariotipo, un’esposizione dei cromosomi in un ordine

standard. E’ anche usata per identificare la localizzazione dei geni su specifici cromosomi ed in specifiche

zone di un cromosoma.

3. La genetica molecolare usa la tecnologia del DNA ricombinante per identificare, isolare, clonare ed

analizzare i geni. I geni clonati possono essere usati per studiarne l’organizzazione e la funzione; possono

essere trasferiti in organismi e specie diverse. La genetica molecolare è anche usata per le diagnosi prenatali

di malformazioni genetiche e per identificare il DNA individuale.

4. La genetica di popolazione studia le variazioni genetiche nelle popolazioni e ne definisce le cause, fra cui

le migrazioni, le dimensioni delle popolazioni e la selezione naturale.

Come si studiano i geni

1. Genetica generale. Mendel, dopo Mendel, oltre Mendel; Mutazioni

2. Citogenetica. Cariotipo normale e aberrante.

3. Genetica umana e molecolare. Trasmissione mendeliana dei caratteri; malattie mendeliane e trasmissione:

malattie dominanti, recessive, X-linked e mitocondriali. Genetica delle malattie mendeliane.

4. La genetica del cancro.

Programma

GENETICA GENERALE

Risultati ripetibili e

Statisticamente significativi

GREGOR MENDEL

Mendel scelse di lavorare con i piselli commestibili,

Pisum sativum, perché:

1. Numerose varietà (34) potevano essere reperite dal

locale venditore di semi.

2. I piselli si possono auto-fecondare e cross-

fecondare.

ANTERA

(contiene

polline)

STIGMA

(ricettacolo di

polline)

OVAIO OVULI

Mendel come prima cosa stabilì che ciascuna varietà parentale (P) si comportava come una

linea pura, vale a dire, quando si riproduceva per autofecondazione dava origine a piante tutte

uguali a se stessa.

ESPERIMENTI di MENDEL

ESPERIMENTI di MENDEL

ESPERIMENTI di MENDEL

Incrocio monoibrido:

tra piante che differiscono

per una sola coppia di

caratteri.

ESPERIMENTI di MENDEL

autoimpollinazione

1. I caratteri vengono ereditati come unità

separate (non si mescolano tra loro).

2. Esistono dei fattori che determinano i

caratteri. I fattori possono manifestarsi –

carattere dominante –o restare nascosti –

carattere recessivo -

Rapporto 3:1

Mendel continuò gli incroci della F2 per autoimpollinazione

ottenendo in F3

1. Tutte le piante con carattere recessivo a fiore bianco

davano sempre piante a fiore bianco (piante pure)

2. 1/4 delle piante con il fiore porpora davano sempre

piante con fiore porpora (piante pure)

3. I 2/4 restanti producevano piante a fiore porpora e bianco

in un rapporto di 3:1 (piante non pure)

ESPERIMENTI di MENDEL

Mendel lasciò che ogni pianta della F1 si auto-impollinasse, cioè ogni stigma veniva

fecondato dal suo stesso polline: la seconda generazione filiale risultante (F2) era

costituita da piante che mostravano sia il carattere dominante che quello recessivo. I

risultati furono i seguenti:

liscio x rugoso liscio 5474 lisci 2,96:1

1850 rugosi

giallo x verde giallo 6022 gialli 3,01:1

2001 verdi

colorato x bianco colorato 705 colorati 3,15:1

224 bianchi

baccello liscio x baccello rugoso liscio 882 lisci 2,95:1

299 rugosi

baccello verde x baccello giallo verde 428 verdi 2,82:1

152 gialli

assiale x terminale assiale 651 assiali 3,14:1

207 terminali

lungo x corto lungo 787 lunghi 2,84:1

277 corti

P F1 F2 Rapporto

Rapporto 3:1

ESPERIMENTI di MENDEL

P

F1

F2

(liscio; giallo) (rugoso; verde)

(liscio; giallo)

315 lisci, gialli 9 Rapporto

108 lisci, verdi 3

101 rugosi, gialli 3

32 rugosi, verdi 1

556 semi 16

Incrocio diibrido: tra piante

che differivano per due

coppie di caratteri.

autoimpollinazione

Rapporto 9:3:3:1

ESPERIMENTI di MENDEL

LEGGI di MENDEL

1. Legge della dominanza

2. Legge della segregazione

(o legge della disgiunzione)

Rapporto 3:1

Nel 1900

Rapporto 9:3:3:1

3. Legge dell’assortimento indipendente

Rapporto 9:3:3:1

LEGGI di MENDEL

I fattori di Mendel sono i GENI

Il gene ha una localizzazione

fisica in un punto specifico di un

cromosoma detto LOCUS

Ogni gene è costituito da

due varianti dette ALLELI (una paterna e

una materna).

Il carattere che si manifesta è il FENOTIPO

Il fenotipo dipende dal GENOTIPO

Il genotipo può essere OMOZIGOTE,

DOMINANTE o RECESSIVO, o

ETEROZIGOTE

A = allele fiore porpora

a = allele fiore bianco

Linee pure:

genotipo omozigote dominante

genotipo omozigote recessivo

MENDEL OGGI

Quadrato di Punnett

consente di prevedere i rapporti genotipici

e fenotipici dei discendenti di un incrocio

MENDEL OGGI

CARATTERI MENDELIANI negli ANIMALI

Il reincrocio o test cross

CARATTERI MENDELIANI negli ANIMALI

Esperimenti di Beatson e Punnet 1905

73% 3% 3% 21%

DOPO MENDEL

Non sempre i caratteri segregano

in modo indipendente

Rapporto: 24:1:1:10

b b

v v

V

b

V V

v

B

B B

25% 25% 25% 25%

V

b

V

B

v

b

v

B

v

b

v

b

v

b

v

b

v v

b B

v v

b B

v v

b B

v v

b B

V V

V V V

V V

V

v

v v v

v

v v v v

v v

v

b b b b b b b b

b b b b B B B B

v v v v

b b b b b b b b

Secondo la legge di Mendel l’atteso era: DOPO MENDEL

♀ ♂

Esperimenti di Morgan

Morgan interpretò il risultato

come dimostrazione di una

concatenazione fisica tra geni

responsabili di due caratteri

LINKAGE genetico

DOPO MENDEL Esperimenti di Morgan

Esperimenti di Morgan

DOPO MENDEL

Morgan mise in evidenza il fenomeno

della ricombinazione

Morgan scopre che la frequenza di

ricombinazione tra caratteri varia

Esperimenti di Morgan

I geni ricombinano con frequenze diverse.

E’ stata definita una unità di misura della distanza genetica basata sulla capacità di

ricombinazione di due differenti loci, denominata centimorgan (cM): 1 cM è pari alla

distanza che intercorre tra due loci che presentano una frequenza di ricombinazione

dell’1%.

< distanza tra due loci

< frequenza di ricombinazione

DOPO MENDEL

Esperimenti di Beatson e Punnet 1905

73% 3% 3% 21%

DOPO MENDEL

Dominanza incompleta

Rapporto fenotipico: 1:2:1

Rapporto genotipico: 3:1

OLTRE MENDEL

Non sempre un gene manifesta pienamente

il carattere dominante

Fenotipo intermedio

Codominanza

Non sempre il gene manifesta

un solo carattere dominante

OLTRE MENDEL

Gruppi sanguigni

Gli alleli co-dominanti sono pienamente espressi negli eterozigoti

Codominanza

DOPO MENDEL

Pleiotropismo

DOPO MENDEL

Fenomeno genetico per il quale un unico

gene è in grado di influenzare aspetti

multipli del fenotipo di un organismo. Tale

capacità, in realtà, è soltanto apparente

perché l'effetto primario del gene rimane

unico, ma determina una serie di

conseguenze.

Non sempre un gene-un fenotipo

L’anemia falciforme è un carattere recessivo

Beta-globina anormale

Emoglobina anormale

Globuli rossi a falce

Lisi delle cellule falciformi

Occlusione capillari, Alterazione circolazione

Accumulo cellule falciformi nella milza

Debolezza Astenia

Turricefalia Deficit

mentali

Scarso sviluppo

fisico Paralisi

Insufficienza cardiaca

anemia Flusso sanguigno insufficiente per

cuore

cervello

muscoli e giunture

polmoni reni

tratto gastro-

intestinale

Reumatismo

Polmonite Insufficienza

renale

Dolori addominali

Ingrossamento e fibrosi della

milza

Aumento del lavoro del midollo osseo

Aumento midollo osseo

Pleiotropismo

Epistasi

precursore prodotto intermedio pigmento

privo di colore privo di colore colore rosso

enzima 1 enzima 2

Interazioni tra geni. Gene epistatico

Gene ipostatico

Il carattere «presenza di pigmento»

è specificato da 2 geni

Rapporto: 9:7

DOPO MENDEL

Non sempre un fenotipo è specificato

da un unico gene