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genetica umana1 LICEO SCIENTIFICO STATALE LEONARDO da VINCI di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi NOZIONI DI GENETICA UMANA

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genetica umana2 Mutazione: modificazione improvvisa di un carattere che viene successivamente trasmessa alla progenie. Essa dovuta ad una modificazione della struttura del DNA. Le variazioni del DNA (gli alleli dei vari geni) sono dovute a mutazioni Le mutazioni aumentano la variabilit e costituiscono il substrato dellevoluzione Le mutazioni sono cieche: il DNA non conosce il proprio significato Mutazioni somatiche: si trasmettono solo alle cellule del corpo che eventualmente discendono dalla cellula mutata (come ad es. i tumori); non si trasmettono alla progenie Mutazioni germinali: si trasmettono alla progenie

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genetica umana3 CAUSE DELLE MUTAZIONI Errori durante la duplicazione del DNA Errori durante la meiosi: difetti del crossing over; non disgiunzione dei cromosomi Effetto dellesposizione a radiazioni: ad es. raggi X, raggi ultravioletti Effetto dellesposizione a sostanze chimiche: ad es. sostanze presenti nel fumo di tabacco, alcuni coloranti, alcuni conservanti alimentari; prodotti dellinquinamento ecc. Le mutazioni possono venire indotte artificialmente in laboratorio, per cercare di migliorare piante coltivate e microrganismi di interesse agricolo ed industriale

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genetica umana4 Le mutazioni possono produrre effetti: a) Positivi (ad esempio resistenza allAIDS, gene A1 Milano) b) Indifferenti (ad es. capacit/incapacit di arrotolare la lingua) c) Negativi (malattie genetiche) MUTAZIONI GENICHE (monogeniche, puntiformi) Riguardano un singolo gene che si trova in un punto preciso (locus genico) di un dato cromosoma I cromosomi si dividono in: Autosomi (22 coppie) Cromosomi sessuali (1 coppia, XX femmina; XY maschio)

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genetica umana5 Mutazioni autosomiche recessive Riguardano un singolo gene (malato), che si trova su di un autosoma, e che risulta recessivo rispetto al gene non mutato (sano). Tali mutazioni (malattie) sono molto rare (per le pi frequenti si ha una nuova mutazione ogni circa 2000 nati). La grande maggioranza si manifestano sin dalla nascita. Tutte generano condizioni patologiche da gravi a letali Rispetto a queste mutazioni (malattie) si hanno tre condizioni: Omozigote dominante (AA) SANO. Fenotipicamente sano; non pu avere figli malati Eterozigote (Aa) PORTATORE SANO. Fenotipicamente sano; pu avere figli malati Omozigote recessivo (aa) MALATO

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genetica umana6 Gli ammalati difficilmente si riproducono, trasmettendo la mutazione La mutazione viene trasmessa (e conservata nella popolazione) dagli eterozigoti, portatori sani, inconsapevoli della loro condizione Aa A AA sano Aa portatore a aa malato Padre Aa Madre Aa Da una coppia di portatori sani, nascono: 25% sani 50% portatori sani 25% malati Fenilchetonuria, fibrosi cistica, anemia falciforme, albinismo La frequenza della malattia uguale per ambo i sessi La probabilit aumenta se i genitori sono consanguinei o appartengono ad uno stesso gruppo (minoranze etniche o religiose, isolamento geografico)

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genetica umana7 Autosomiche dominanti: corea di Huntington, acondroplasia Mutazioni autosomiche dominanti Riguardano un singolo gene (malato), che si trova su di un autosoma, e che risulta dominante rispetto al gene non mutato (sano). Sono anchesse singolarmente molto rare Rispetto a queste mutazioni (malattie) si hanno le seguenti condizioni: Omozigote dominante (AA) MALATO. (talvolta abortito spontaneamente) Eterozigote (Aa) MALATOOmozigote recessivo (aa) SANO Tali malattie si conservano nella popolazione come nuove mutazioni oppure perch si manifestano dopo let riproduttiva

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genetica umana8 Mutazioni legate al sesso (al cromosoma X) Il cromosoma Y molto pi piccolo del cromosoma X e porta molti meno geni La maggior parte dei geni del cromosoma X non hanno corrispondenza sul cromosoma Y Il maschio(XY) ne possiede una sola copia, mentre la donna (XX) ne possiede due Quando uno dei geni del cromosoma X affetto da una mutazione recessiva si genera la seguente situazione: Donna (XX) portatrice sana: lallele sano domina su quello malato. Fenotipicamente sana, pu avere figli maschi malati Maschio (XY) malato: non esiste altro gene in grado di bilanciare quello malato Il cromosoma Y non si ricombina e si eredita solo dal padre (come il cognome)

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genetica umana9 Le mutazioni X legate si hanno quasi esclusivamente nei maschi Esse vengono trasmesse (e conservate nella popolazione) dalle femmine portatrici sane (il maschio malato da solo non pu trasmetterle) XY X XX sana XY sano X XX portatrice XY malato Padre sano XY Madre portatriceX 25% femmine sane XX 25% femmine portatrici XX 25% maschi sani XY 25% maschi malati XY Da madre portatrice e padre sano si ha: XY X XX portatrice XY sano X XX malata XY malato Padre malato XY Madre portatriceX Una femmina malata pu derivare solo dal matrimonio (molto raro) tra una portatrice ed un malato

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genetica umana10 Mutazioni legate al sesso: emofilia, daltonismo

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genetica umana11 MUTAZIONI CROMOSOMICHE (pag. 146) Sono alterazioni della struttura di qualche cromosoma, pezzi del quale possono mancare, essere duplicati o essere inseriti in posizione errata Sono dovute a difetti del crossing over Delezione Parte di un cromosoma viene perduta; tutti i geni in essa contenuti vanno persi e non possono esprimersi nel fenotipo Riguardano linsieme dei geni posti sulla porzione anomala di cromosoma Lentit del danno dipende dal numero e dallimportanza dei geni interessati. La maggior parte da luogo ad aborto spontaneo.

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genetica umana12 Le porzioni di cromosoma staccatesi per delezione sono adesive e tendono a riattaccarsi ad altre porzioni del loro stesso o di altri cromosomi Duplicazione La porzione deleta si attacca al cromosoma omologo, provocando su di esso una duplicazione della sequenza di geni trasportata Inversione La porzione deleta si riattacca al suo posto, ma in posizione invertita, provocando uninversione dellordine dei geni

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genetica umana13 Traslocazione Anomalia di struttura dovuta allo scambio di porzioni di DNA tra cromosomi non omologhi MUTAZIONI GENOMICHE (pag. 145) Consistono nella variazione del numero complessivo dei cromosomi Sono dovute a non disgiunzione dei cromosomi durante la meiosi Se due omologhi non si separano nella meiosi I, due gameti avranno un cromosoma in pi e due gameti un cromosoma in meno rispetto al numero normale

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genetica umana14 Se invece due cromatidi non si separano nella meiosi II avremo: due gameti con numero normale di cromosomi; un gamete con un cromosoma in pi; un gamete con un cromosoma in meno rispetto al normale Quando un gamete normale ne feconda uno cui manca un cromosoma, nello zigote una delle 23 coppie di omologhi un singoletto e si parla di monosomia

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genetica umana15 Quando un gamete normale ne feconda uno con un cromosoma in pi, nello zigote una delle 23 coppie di omologhi una tripletta e si parla di trisomia Monosomie degli autosomi Sono tutte non vitali (la mancanza di un cromosoma incompatibile con la vita) Trisomie degli autosomi Solo tre sono vitali, anche se l80% dei feti trisomici sono comunque spontaneamente abortiti Trisomia 13, sindrome di Patau Trisomia 18, sindrome di Edwards

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genetica umana16 Trisomia 21, sindrome di Down Diagnosi prenatale E la malattia genetica pi frequente nelluomo Lincidenza aumenta notevolmente con let della madre

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genetica umana17 La sindrome di Down Tratti caratteristici del volto Bassa statura Difetti cardiaci Ritardo mentale Senescenza precoce Predisposizione alla leucemia e alla malattia di Alzheimer Let media inferiore ai 30 anni Geni che predispongono a queste patologie sono stati localizzati sul cromosoma 21 Nonostante il cromosoma 21 sia quello con meno geni, la sua trisomia altera notevolmente il fenotipo

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genetica umana18 Monosomie dei cromosomi sessuali La monosomia 0Y non vitale, in quanto il cromosoma X porta un numero di geni molto superiore al cromosoma Y e non pu quindi mai mancare Monosomia OX, sindrome di Turner Il fenotipo femminile con caratteri anomali di gravit variabile E lunica monosomia compatibile con la vita Speranza di vita ed intelligenza sono normali, gli individui sono sterili.

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genetica umana19 Trisomie dei cromosomi sessuali Trisomia XXY, sindrome di Klinefelter Il fenotipo maschile con caratteri anomali di gravit variabile Gli individui sono sterili, pu esserci lieve ritardo mentale Trisomia XXX metafemmina Il fenotipo femminile e normale Occasionalmente pu esserci sterilit e lieve ritardo mentale Trisomia XYY Il fenotipo maschile e normale Occasionalmente pu esserci lieve ritardo mentale Dovuta a non disgiunzione nella meiosi II del maschio

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genetica umana20 RIASSUMENDO

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genetica umana21 Per le mutazioni cromosomiche e genomiche possibile la diagnosi prenatale dal cariotipo del feto. amniocentesis villocentesis