Estensione dell’analisi genetica

mendeliana

Penetranza e espressività

In alcuni casi non tutti gli individui con un

particolare genotipo relativo a un dato gene

manifestano il fenotipo atteso:

Penetranza incompleta

Espressività variabile

Penetranza incompleta

Si definisce come percentuale di

individui che mostrano un particolare

genotipo che esprime il fenotipo atteso:

Completa (100%): tutti i portatori del

genotipo manifestano il fenotipo.

Incompleta (<100%): non tutti i portatori

del genotipo manifestano il fenotipo.

Polidattilia nell’uomo (Dominante autosomica)

Disturbo causato da un allele dominante P che

si manifesta solo in alcuni suoi portatori.

modificato da:

Espressività variabile

Correlata con la penetranza incompleta c’è l’“espressività

variabile”, che è presente soprattutto in condizioni dominanti.

L’espressivita’ misura il grado di espressione di un dato

genotipo al livello fenotipico

Differenti membri della stessa famiglia mostrano spettri

fenotipici differenti della stessa malattia.

Le cause responsabili della penetranza incompleta e della

espressivita’ variabile:

l’influenza di altri geni o di fattori ambientali possono influire

sullo sviluppo dei sintomi di una malattia.

modificato da:

Penetranza ed Espressività

Molti geni nell’uomo mostrano sia penetranza

incompleta che espressività variabile

Neurofibromatosi di tipo I

Il gene NF1 (Carattere autosomico dominante)

Neurofibromi (proliferazione di tipo tumorale)

Penetranza incompleta: pari al 50%-80%

Espressività variabile:

Forma lieve presenza di macchie caffelatte (cafe-au-lait)

Forma grave si osservano uno o piu’ sintomi, presenza di

neurofibromi , elevata pressione sanguigna, disturbi della

parola, tumori dell’occhio, del cervello ecc.

Macchie caffelatte

Espressivita’ variabile del gene NF1

Cute completamente coperta da

Neurofibromi

Estensione dell’analisi genetica

mendeliana

L’espressione fenotipica di un gene dipende da

tanti fattori comprese le influenze ambientali:

•Età

•Sesso dell’individuo

•Temperatura

•Sostanze chimiche

Sesso dell’individuo

L’espressione di determinati geni può essere influenzata dal

sesso dell’individuo:

Caratteri influenzati dal sesso

Un esempio nell’uomo e’ la manifestazione della calvizie.

Il gene b e’ responsabile della calvizie e si comporta da

dominante nell’uomo e da recessivo nelle donne.

modificato da:

calvizie uomo-donnabb

b+b+ non calvo uomo-donna

b+b Maschi calvi

Femmine non calve

Genotipi- fenotipib= allele mutato

b+=allele selvatico

Questa modalità di eredità spiega perché la calvizie sia

molto più frequente tra gli uomini che tra le donne

modificato da:

P

F1

F1

F2

1/4

1/41/4

1/4

¾ delle figlie

non sono calve

e ¼ lo sono

¾ dei figli sono

calvi e ¼ non

lo sono.

Effetto dellaTemperatura

sull’espressione fenotipica

modificato da: PIRCE GENETICA, Zanichelli editore

Alcuni alleli di un gene possono essere temperatura-sensibili.

Es. L’allele responsabile del tipo himalayano

L’enzima necessario per la produzione di pigmento scuro viene inattivato a

temperature piu’ alte.

Sostanze chimiche

Alcune sostanze chimiche possono avere effetti significativi

su un organismo:

Fenilchetonuria (PKU)

•Carattere autosomico recessivo (fenilalanina idrossilasi)

•Ritardo mentale in eta’ precoce.

La gravita’ della PKU dipende dalla dieta

Fenilalanina

Dieta: Proteine

assunte con il

cibo

Teoria cromosomica

dell'ereditarietà

Nel 1902 Walter Sutton e Theodor Boveri, da

osservazioni indipendenti riconobbero che:

comportamento dei geni di Mendel =

= comportamento dei cromosomi alla meiosi

I cromosomi del sesso

La dimostrazione della teoria cromosomica dell’eredita’ venne

da esperimenti che mettevano in relazione la trasmissione

ereditaria di determinati geni con la trasmissione dei

cromosomi del sesso.

I cromosomi del sesso si presentano negli eucarioti a sessi

separati in forma diversa.

Nei primi del ‘900 studiando le cavallette..

Cromosoma

accessorio

(X, extra)

Femmine hanno un numero pari di cromosomi

Maschi hanno un numero dispari

modificato da:

Gameti X X X 0

In molti altri animali, compreso l’uomo, le femmine

e i maschi hanno lo stesso numero di cromosomi:

modificato da:

Cromosoma Y

I cromosomi X ed Y sono chiamati cromosomi sessuali

Tutti gli altri sono chiamati autosomi

I cromosomi sessuali nella specie umana

modificato da: PIRCE GENETICA, Zanichelli editore

Eredita’ concatenata al sesso

La prova che i geni si trovano sui cromosomi la

fornì Thomas H. Morgan studiando il moscerino

della frutta Drosophila melanogaster

modificato da:

modificato da:

Genotipico

½ XX ½ XY

Fenotipico

½ femmine

½ maschi

Modalita’ di trasmissione dei cromosomi sessuali

Morgan trovo’ in una delle sue linee pure una mosca con

occhi di colore bianco..

modificato da:

F1: Tutti gli occhi

rossi

Bianco recessivo

rispetto al Rosso

F1xF1

Tutte le figlie

avevano occhi

rossi e solo la

meta’ dei figli

aveva gli occhi

bianchi

Eredita’ legata al sesso

NO

w = gene colore occhio

w = allele mutante

w+ = allele selvatico50% dei

maschi ha

gli occhi

bianchimodificato da:

I maschi di Drosophila con occhi bianchi

hanno un cromosoma X con l’allele mutato

bianco e nessuno altro corrispondente sul

cromosoma Y

Un organismo che ha una sola copia di un

gene e’ detto emizigote

Gli studi di Morgan rafforzzarono di molto la

convizione che tutti i geni fossero

localizzati sui cromosomi

(teoria cromosomica dell’ereditarieta’)

Dimostrazione definitiva

(Non-disgiunzione dei cromosomi X)

X

F1Femmine con

occhi rossi

Femmine con

occhi Bianchi

Rari casi

eccezzionali

Femmine a

occhi bianchi

Maschi con

occhi rossi

Una progenie eccezionale

modificato da:

W W

X X XY

X

Y

X

W+

Non - disgiunzione meiotica

Cellula diploide

All’inizio della

meiosi

Prima divisione

meiotica

Seconda

divisione

meiotica

modificato da:

NormalmenteNon-disgiunzione

alla primaNon-disgiunzione

alla seconda

X

Una progenie eccezionale

Maschi XO

occhi rossi

Femmine XXY

occhi bianchi

La determinazione del sesso nei

mammiferi

In alcuni animali il sesso puo’ essere

determinato dall’ambiente

In una specie di tartarughe la temperatura di incubazione

delle uova è determinante:

al di sotto di un certo valore nascono solo maschi

al di sopra di un medesimo valore, solo femmine

Nelle cernie il sesso dipende dal peso, a sua volta

correlato con l’età:

alla nascita tutte le cernie sono femmine; individui anziani,

se superano un certo peso, diventano maschi.

In molte altre specie, incluso l’uomo, il

dimorfismo sessuale e’ determinato da fattori

genetici ed e’ associato ai

cromosomi sessuali:

Negli esseri umani e negli altri mammiferi

placentati, la masconalita’ e’ dovuta ad un

effetto dominante del cromosoma Y

Caratteristiche sessuali femminili Caratteristiche sessuali maschili

modificato da:

Testosterone

X X X Y

Cos’è che innesca la determinazione del sesso

in senso maschile?

? ?

modificato da:

TDF

TDF= gene SRY

SRY codifica per TDF

TDF consente la formazione del testicolo e

tutte le caratteristiche maschili

modificato da:

Gene Tfm

mutato

Femminilizzazione

L’importanza del cromosoma Y

nella determinazione del sesso nell’uomo

ci deriva dall’osservazione di

fenotipi prodotti da un numero anormale di

cromosomi sessuali

•Sindrome di Turner

•Sindrome di Klinefelter

Sindrome di Klinefelter

Una non-disgiunzione meiotica può dar luogo ad individui

XXY (1/1000). Questi sono individui maschi con un assetto

normale di autosomi e due cromosoma X, sono 47,XXY:

XXY

modificato da:

Sindrome di Turner

Un’ altro esempio di non-disgiunzione meiotica puo’ dar

luogo a individui 45,X (1/3000), questi sono individui con un

assetto normale di autosomi e un solo cromosoma X, sono

femmine sterili XO:

modificato da: PIRCE GENETCA, Zanichelli editore