Fondamenti di Genetica PDF

fondamenti di GENETICA DNA Rappresenta l’1% delle molecole in una cellula procariotica Macromolecola molto stabile Capace di: ○ Replicarsi fedelmente ○ Codificare RNA → proteine ○ Subire mutazioni, da cui: Variabilità genetica Evoluzione degli organismi STRUTTURA L’acido desoss...

fondamenti di GENETICA DNA Rappresenta l’1% delle molecole in una cellula procariotica Macromolecola molto stabile Capace di: ○ Replicarsi fedelmente ○ Codificare RNA → proteine ○ Subire mutazioni, da cui: Variabilità genetica Evoluzione degli organismi STRUTTURA L’acido desossiribonucleico (DNA) è un polimero di nucleotidi struttura dna I filamenti di DNA sono antiparalleli: il senso di un filamento è opposto a quello del filamento complementare Ogni catena presenta: Un’estremità 5' con un gruppo fosfato Un’estremità 3' con un gruppo ossidrile L’estremità 5' di un filamento corrisponde all’estremità 3' dell’altro filamento MODELLO DI WATSON & CRICK - 1953 Ogni molecola di DNA è composta da due filamenti avvolti a formare una doppia elica con andamento destrorso (cioè in senso orario visto dall’alto) Le due catene hanno andamento antiparallelo I due filamenti sono uniti da legami idrogeno che si formano fra le basi azotate forme fisiche di dna naturali DNA Organismo Lineare a catena singola Virus Circolare a catena singola Virus Virus, cellule Lineare a doppia elica eucariotiche Virus, plasmidi, batteri, Circolare a doppia elica mitocondri, cloroplasti regola di chargaff In una singola molecola di DNA a doppio filamento: Rapporto 1:1 tra basi puriniche (A+G) e pirimidiniche (T+C): A+G = T+C La percentuale di adenina è uguale a quella di timina e la percentuale di guanina è uguale a quella di citosina: A=T e G=C cromatina DNA, RNA, proteine basiche (es: istoni), neutre e acide. Complessivamente basofila Diversi livelli di superavvolgimento Eucromatina: “cromatina attiva” Eterocromatina: “cromatina inattiva” eucromatina Appare chiara al TEM e al MO La cromatina è decondensata: il DNA può essere trascritto in mRNA (interfase del ciclo cellulare). (immagine) Cellule che producono proteine (es. neuroni, epatociti, ghiandole…) eterocromatina Appare scura al TEM e al MO La cromatina è condensata: il DNA non viene trascritto (fase M del ciclo cellulare). Cellule che producono poche proteine (es. osteociti, spermatozoi...) epigenetica L'epigenetica è una branca della genetica che si occupa dei cambiamenti fenotipici ereditabili, in cui non si osserva una variazione del genotipo. Il grado di attivazione dei geni, la cui sequenza rimane identica, viene determinata da un’impronta molecolare sul genotipo. Un esempio di fenomeno epigenetico è l’inattivazione del cromosoma X epigenetica I meccanismi epigenetici sono: Metilazione del DNA che silenzia i geni ○ Imprinting genomico: fenomeno epigenetico che si basa sulla metilazione del DNA → alcuni geni vengono espressi a seconda del genitore da cui vengono ereditati (es: il gene A è espresso dal cromosoma omologo di origine paterna, ma non da quello di origine materna, essendo metilato) Modificazione covalente degli istoni: ○ Metilazione degli istoni → chiude la cromatina ○ Demetilazione degli istoni → apre la cromatina corpi di barr Cromosoma X inattivato nelle donne Ben visibile nei nuclei eucromatici, si presenta come una macchia basofila In ogni cellula viene inattivato uno dei due cromosomi X e il processo è generalmente casuale Se i cromosomi X sono più di due (aneuploidia), vengono inattivati tutti a parte uno: n° corpi di Barr = n° cromosomi X - 1 AVVOLGIMENTI 1. Molecola di DNA 2. Nucleosoma 3. Collana di perle 4. Fibra cromatinica di 30 nm 5. Cromosoma attivo 6. Cromosoma metafasico AVVOLGIMENTI La spiralizzazione del DNA impedisce l’espressione dei geni impedendo all’RNA polimerasi di legarsi al DNA Il nucleosoma è l’unità fondamentale della cromatina: è costituito da un filamento di DNA avvolto attorno a un nucleo proteico centrale costituito da 8 istoni Gli avvolgimenti permettono l’impacchettamento di 176 cm di DNA in un nucleo del diametro di pochi micron (µm) 1. Quale caratteristica del DNA permette di evidenziare l'antiparallelismo tra i due filamenti? A. La complementarietà delle basi sui due filamenti B. Il gruppo fosfato all’estremità 3’ e il gruppo ossidrile all’estremità 5’ C. L’avvolgimento destrogiro dell’elica D. La disposizione di gruppi terminali liberi E. L’ossigeno all’estremità 3’ e il fosforo all’estremità 5’ 1. d Gruppi terminali liberi: Gruppo fosfato → estremità 5’ Gruppo ossidrile → estremità 3’  Banca dati Luglio 2024 2. Gli istoni sono: A. Proteine acide B. Acidi nucleici C. Proteine basiche D. Proteine altamente glicosilate E. Si assemblano in esameri 2. c Istoni ○ Proteine basiche ○ Ottamero istonico H2A, H2B, H3, H4 Nucleosoma ○ Circa una decina di nanometri ○ NO legame covalente DNA-istoni REPLICAZIONE Il DNA si replica in modo semiconservativo: Ogni elica madre fa da stampo per un’elica figlia Durante la divisione cellulare, le due copie di doppie eliche seminuove prodotte finiscono ciascuna in una cellula figlia REPLICAZIONE - INIZIO Topoisomerasi: svolge i superavvolgimenti e l’elica di DNA Elicasi: svolge le eliche Single-strand binding protein (SSB): evitano il riappaiamento delle eliche Primasi: legata alla elicasi, sintetizza un breve innesco di RNA (primer) REPLICAZIONE - ALLUNGAMENTO Le DNA polimerasi (Pol III e Pol I nei procarioti) catalizzano la sintesi (guidata dallo stampo di DNA) a partire da nucleosidi trifosfati Richiedono un innesco (primer) con un gruppo 3’-OH libero La sintesi avviene in direzione 5’ → 3’ del filamento neoformato leading & lagging La DNA Pol III sintetizza sia il Elicasi filamento continuo (leading) che SSB Primosoma il filamento discontinuo (lagging) La DNA polimerasi I rimuove gli inneschi di RNA (attività 5’ → 3’ esonucleasica della Pol I) DNA polimerasi III Pol I “riempie i buchi” tra i frammenti di Okazaki con DNA DNA polimerasi I La ligasi congiunge i frammenti Leading strand di Okazaki Lagging strand replicazione - modello a trombone Il replisoma è il complesso proteico formato dagli enzimi della replicazione Le due DNA polimerasi sono accoppiate e il DNA viene spinto nel replisoma La direzione dei filamenti leading e lagging è diversa, ma il replisoma procede in un unico verso recap procarioti vs eucarioti Procarioti Eucarioti Numero dei cromosomi Uno solo Molti I singoli cromosomi sono lineari e più Forma e Forma circolare lunghi di quelli batterici complessamento dei Può creare delle DNA forma nucleosomi, avvolgendosi cromosomi anse intorno agli istoni Numero di copie di Aploidi, ma possono Molte cellule eucariotiche sono diploidi ciascun cromosoma avere anche i plasmidi Replicazione dei cromosomi e ripartizione Scansione temporale alle cellule figlie avvengono in diversi stadi del ciclo cellulare Si forma solo una Più siti in cui si formano più forcelle di Siti di replicazione forcella di replicazione replicazione  Banca dati Luglio 2024 3. L’enzima chiamato DNA polimerasi gamma è presente dove nelle cellule eucariotiche? A. Nei lisosomi B. Nei ribosomi C. Nei cloroplasti D. Nelle vescicole E. Nei mitocondri 3. e Negli eucarioti: DNA-pol III → sintesi del DNA DNA-pol I → rimozione dei primer e proofreading Nei mitocondri: DNA Polimerasi gamma → sintesi del DNA mitocondriale Attenzione!!!. Anche i cloroplasti presentano un DNA proprio, ma la loro replicazione è gestita da altre DNA polimerasi e NON dalla gamma il dogma centrale della biologia espressione genica Solo una piccola parte del DNA (geni) viene trascritta in RNA complementare Solo una parte dell’RNA (mRNA) codifica proteine: alcuni RNA, infatti, hanno ruolo funzionale e non sono codificanti Negli eucarioti, gli RNA codificanti, prima di essere tradotti, vengono modificati (trascritto primario → trascritto maturo) Un singolo mRNA procariotico (policistronico) codifica per più proteine; un mRNA eucariotico (monocistronico) codifica per una sola proteina promotori Il promotore: È una regione di DNA (sequenza segnale) prossimale alla parte trascritta del gene Comprende le TATA box Interagisce con fattori di trascrizione che permettono il corretto posizionamento dell’RNA polimerasi e l’inizio della trascrizione (siti d’inizio della trascrizione) sequenze regolatrici Enhancers: regioni anche distanti dal gene che, interagendo con i fattori di trascrizione, favoriscono la trascrizione Silencers: regioni che inibiscono l’attività trascrizionale attraendo i repressori trascrizione Viene trascritto solo uno dei due strand trascrizione - inizio Il promotore indica alla RNA-polimerasi: Il gene da trascrivere Quale dei due filamenti leggere (3’ → 5’) trascrizione - allungamento L’mRNA viene sintetizzato grazie all’inserzione di nucleotidi “complementari” a quelli del filamento di DNA da trascrivere L’RNA-polimerasi sintetizza il filamento in direzione 5’ → 3’ Al posto della timina viene inserito l’uracile trascrizione - terminazione Quando l’RNA-polimerasi raggiunge il segnale di terminazione smette di trascrivere e si stacca dal DNA I due filamenti di DNA si riappaiano ricostituendo la doppia elica maturazione dell’mrna Maturazione dell’mRNA = Modifiche post-trascrizionali ATTENZIONE: tipiche degli eucarioti  capping dell’mrna ponte trifosfato da 5’ a 5’ Aggiunta di una guanosina modificata all’estremità 5’ con un legame 5’ - 5’ (anziché 5’ – 3’) che forma un gruppo terminale detto cap Permette di riconoscere un mRNA maturo, consentendone il passaggio nel citoplasma, il legame ai ribosomi e l’avvio della traduzione Regola la sintesi proteica e dà stabilità all’mRNA durante il processo di traduzione poliadenilazione e splicing dell’mrna Poliadenilazione: aggiunta di una sequenza di adenosine (coda di poli-A) all’estremità 3’ del trascritto, con funzione di protezione dalle esonucleasi Splicing: rimozione delle regioni introniche e giunzione delle regioni esoniche, codificanti gli amminoacidi che verranno inclusi nella proteina N.B. I geni procariotici sono costituiti soltanto da “esoni” splicing alternativo Splicing alternativo: diverso riarrangiamento degli esoni, ossia rimozione di introni diversi da quelli abituali. A partire dallo stesso pre-mRNA, si possono ottenere mRNA diversi, cioè proteine diverse (isoforme) 4. Quale delle seguenti affermazioni sulla regolazione pre-trascrizionale è ERRATA? A. Il promotore, regione di DNA a monte del gene da trascrivere, vengono riconosciuti dall’RNA-pol che si lega ad essi B. Sia negli eucarioti che nei procarioti si ha una modulazione della trascrizione per mezzo di regioni regolatrici C. Gli enhancers aumentano fino a 1000 volte la frequenza di trascrizione del gene che controllano D. I silenziatori sono regioni che attraggono repressori, proteine che impediscono l’espressione genica E. I promotori sono costituiti da sequenze consenso, la migliore successione di basi riconosciuta dall’RNA-pol 4. b A. Il promotore, regione di DNA a monte del gene da trascrivere, vengono riconosciuti dall’RNA-pol che si lega ad essi B. Sia negli eucarioti che nei procarioti si ha una modulazione della trascrizione per mezzo di regioni regolatrici C. Gli enhancers aumentano fino a 1000 volte la frequenza di trascrizione del gene che controllano D. I silenziatori sono regioni che attraggono repressori, proteine che impediscono l’espressione genica E. I promotori sono costituiti da sequenze consenso, la migliore successione di basi riconosciuta dall’RNA-pol 5. Qual è l’mRNA che risulta dalla trascrizione del seguente filamento coding? 5’ - AGTTACGTACTTAGCTAATCGTCA - 3’ A. 5’ - UGACGAUUAGCUAAGUACGUAACU - 3’ B. 5’ - UCAAUGCAUGAAUCGAUUAGCAGU - 3’ C. 5’ - AGUUACGUACUUAGCUAAUCGUCA - 3’ D. 5’ - ACUGCUAAUCGAUUCAUGCAUUGA - 3’ E. Nessuno dei precedenti 5. c Filamento coding → 5’ - AGTTACGTACTTAGCTAATCGTCA - 3’ Filamento antisenso → 3’ - TCAATGCATGAATCGATTAGCAGT - 5’ mRNA → 5’ - AGUUACGUACUUAGCUAAUCGUCA - 3’ T→U TRAduzione Processo che prevede la conversione dell’mRNA in una sequenza di amminoacidi. Essa prevede l’intervento di: mRNA Ribosomi tRNA: molecole adattatrici che legano ciascuno uno specifico amminoacido e riconoscono uno specifico codone Amminoacil-tRNA sintetasi: enzima che catalizza il caricamento di un amminoacido sul tRNA (amminoacilazione) Diversi fattori di inizio, di allungamento e di terminazione della sintesi proteica codice genetico È degenerato: più triplette differenti codificano per lo stesso amminoacido N.B.: Ogni tripletta codifica al più un amminoacido È universale: è valido in tutte le forme di vita conosciute Eccezioni: DNA mitocondriale, batteri, lieviti, funghi possono presentare delle differenze in alcune triplette Codice genetico ribosomi E: Exit P: Peptidil A: Amminoacil T: Transfer N.B. Il sito T esiste, ma è di scarsa importanza ai fini del test. I siti funzionali necessari da ricordare sono E, P ed A. t-rna traduzione - inizio La subunità minore del ribosoma si lega alla sequenza di riconoscimento sull’mRNA. Il tRNA caricato con la metionina si lega al codone d’inizio AUG, completando la formazione del complesso d’inizio La subunità maggiore si unisce al complesso d’inizio e il tRNA caricato con la metionina occupa il sito P. traduzioni - allungamento L’anticodone di un tRNA in arrivo si lega al codone presente nel sito A Si viene a formare il legame peptidico tra la metionina e il secondo amminoacido grazie all’enzima peptidil-transferasi Dal sito P si stacca il tRNA libero; il ribosoma quindi si sposta di un codone lungo l’mRNA: il peptide in via di sintesi si sposta così nel sito P. Il tRNA libero viene rilasciato attraverso il sito E traduzione - terminazione Il fattore di rilascio di lega al complesso quando nel sito A entra un codone di stop Il fattore di rilascio distacca il tRNA dal sito P e libera il polipeptide mRNA, subunità maggiore e minore del ribosoma si separano recap Replicazione Trascrizione Traduzione Ribosomi liberi o Sede Nucleo Nucleo adesi al RER (citoplasma) Legame Legame Legami fosfodiesterico e Legame peptidico fosfodiesterico legami a idrogeno Mezzi coinvolti DNA-polimerasi III e I RNA-polimerasi Ribosomi e tRNA Catene Prodotti DNA mRNA polipeptidiche RNA Gli RNA possono essere: Codificanti come l’mRNA Non codificanti come: ○ rRNA: principale costituente dei ribosomi ○ tRNA: coinvolto nella traduzione ○ snRNA: coinvolto nello splicing ○ miRNA: coinvolto nella regolazione genica 6. Test Medicina e Odontoiatria 2020 La sequenza nucleotidica AUGCCAUGGAAGAGA codifica per gli amminoacidi Met-Pro-Trp-Lys-Arg. Una mutazione che provocasse la sostituzione del nono nucleotide contenente guanina con un nucleotide contenente adenina (G → A) comporterebbe: A. La terminazione della catena proteica con l’amminoacido Trp perché la tripletta che si verrebbe a formare è una tripletta di stop B. Nessuna modifica grazie alla ridondanza del codice genetico C. La sostituzione dell’amminoacido Trp nella catena proteica D. La perdita dell’amminoacido Lys E. La terminazione della catena proteica con l’amminoacido Pro perché la nuova tripletta che si verrebbe a formare è una tripletta di stop 6. e AUGCCAUGGAAGAGA AUGCCAUGAAAGAGA UAA, UAG, UGA → codoni di stop → segnale di terminazione → proteina tronca eccezioni Selenocisteina: ○ Osservata per la prima volta nel 1986: è il 21° amminoacido ○ Ha struttura simile alla cisteina, ma deriva dalla Selenocisteina serina ○ È codificata dal codone UGA Pirrolisina: ○ Osservata per la prima volta nel 2004: è il 22° amminoacido Pirrolisina ○ È un derivato della lisina ○ È codificata dal codone UAG Vengono codificati da particolari segmenti di mRNA  Banca dati Luglio 2024 7. Un mRNA costituito da 900 nucleotidi codificherà per: A. Una proteina costituita da meno di 300 amminoacidi B. Una proteina costituita esattamente da 900 amminoacidi C. Una proteina con una lunghezza equivalente a quella degli esoni dai quali deriva D. Una proteina costituita al massimo da 900 amminoacidi E. Una proteina costituita da poco più di 300 amminoacidi 7. A Regole: Codone d’inizio → AUG Codoni di STOP, NON codificanti → UAA, UGA, UAG (900 /3) - 1 codone di STOP = < 299  Banca dati Luglio 2024 8. Il tRNA svolge un ruolo cruciale nella traduzione dell’mRNA. Riguardo a tale molecola è FALSO affermare che: A. La sua configurazione “a trifoglio” è mantenuta da ponti disolfuro tra tratti complementari della sua sequenza nucleotidica B. Il sito di attacco dell’amminoacido è all’estremità 3’ C. L’anticodone è un gruppo di tre basi che riconosce il corrispondente codone nell’mRNA durante la traduzione D. Si associa all’mRNA e interagisce con i ribosomi E. All’estremità 3’ è presente una sequenza uguale (5’-CCA-3’) in tutti i tRNA  8. A Il tRNA presenta una struttura a trifoglio, resa possibile grazie ai legami H: Braccio A → anticodone complementare al codone sull’mRNA Estremità 3’→ caricamento dell’amminoacido specifico Braccio D → riconoscimento per aminoacil-tRNA sintetasi Braccio TΨC → riconoscimento del ribosoma  Banca dati Luglio 2024 9. Se un gene di una cellula eucariotica viene trasferito in una cellula procariotica, è possibile che il gene codifichi una proteina identica in entrambe le cellule? A. Si, perchè il codice genetico è degenerato B. No, perchè il codice genetico è degenerato C. No, perchè il codice genetico è ridondante D. Si, perchè il codice genetico è ridondante E. Si, perchè il codice genetico è universale 9. e Il codice genetico è RIDONDANTE e UNIVERSALE Eccezioni: Mitocondri di alcune specie →UGA codifica per triptofano Alcuni protozoi  Procarioti vs eucarioti Nei procarioti trascrizione e traduzione avvengono simultaneamente nel citosol La trascrizione procariotica è regolata dagli operoni, segmenti di DNA costituiti da: ○ Promotore: sito di legame dell’RNA polimerasi ○ Operatore: sito di legame del repressore, proteina codificata da un gene regolatore ○ Geni strutturali: codificano per le proteine batteriche operoni Operoni inducibili: i geni non sono espressi perché un repressore lega l’operatore impedendo la trascrizione; se l’induttore lega il repressore, questo si stacca, permettendo la trascrizione dei geni Operoni reprimibili: l’operatore è libero e i geni sono espressi; in presenza di un ligando, il repressore si lega al sito operatore e blocca la trascrizione operone lac Assenza di lattosio: il repressore blocca il legame tra RNA polimerasi e l'operatore. Presenza di lattosio: il repressore viene inattivato → l’RNA polimerasi è in grado di trascrivere i geni strutturali. enzimi dell’operone lac In presenza di lattosio vengono trascritti i tre geni codificanti per gli enzimi: β-galattosidasi: scinde il lattosio nei monosaccaridi corrispondenti (che possono essere usati) e converte il lattosio in allolattosio, induttore della trascrizione Lattosio-permeasi: permette al lattosio di attraversare la membrana cellulare Transacetilasi: aggiunge gruppi acetile al lattosio appena entra nella cellula operone triptofano Abbondanza di Trp: il triptofano si lega ad un repressore che, a sua volta, si lega all’operatore Assenza di Trp: l’operatore non viene represso dal repressore e continua la sintesi del triptofano. virus Entità biologica non cellulare: assemblaggio organizzato di macromolecole (proteine, acidi nucleici) Dimensioni: 10-300 nm Struttura: ○ Materiale genetico: DNA o RNA a singolo o doppio filamento ○ Capside proteico Parassita endocellulare obbligato: sfrutta l’apparato biosintetico della ○ Envelope (non in tutti i virus) cellula ospite ciclo litico e lisogeno Entrambi cominciano con l’iniezione di un acido nucleico virale nella cellula ospite. Ciclo litico: replicazione del genoma virale nella cellula ospite, lisi e liberazione di virus Ciclo lisogeno: il genoma virale si integra con quello dell’ospite ciclo litico e lisogeno Virioni: proteine e acidi nucleici prodotti ex novo e assemblati con il genoma virale; escono dalla cellula per lisi, uccidendola (ciclo litico) Provirus (profago): il genoma virale che si inserisce nel DNA della cellula ospite; a seguito della duplicazione cellulare, il DNA virale viene trasmesso alle cellule figlie (ciclo lisogeno)  10. L’operone lac è un operone inducibile, quindi: A. In assenza di lattosio la RNA polimerasi trascrive i geni B. In presenza di lattosio la RNA polimerasi si lega all’operatore C. In presenza di lattosio la RNA polimerasi si lega al promotore D. In presenza di lattosio il repressore si lega all’operatore E. In presenza di lattosio la RNA polimerasi si lega al repressore  Banca dati Luglio 2024 10. c Operone Lac: Assenza di lattosio: il repressore è attivo e si lega all’operatore, impedendo alla RNA polimerasi di trascrivere i geni lac Presenza di lattosio: il repressore è inattivato, l’RNA polimerasi può legarsi al promotore e cominciare la sintesi introduzione alla genetica Carattere: una qualsiasi caratteristica dell’organismo Genotipo: insieme dei geni di un individuo presenti nel suo DNA I caratteri di un individuo sono descritti da molti geni (circa 20.000) Molte volte un carattere dipende da più di un gene definizioni Fenotipo: la manifestazione esterna dei caratteri di un individuo, tutto ciò che si può osservare Il fenotipo è determinato dall’interazione tra genotipo e ambiente Il genotipo determina il fenotipo definizioni Gene: unità funzionale del DNA che codifica permette la trasmissione dei caratteri Allele: forma alternativa di un gene Braccio p Ogni gene presente sugli autosomi è presente corto in due copie Ogni gene è presente in diverse varianti, dette alleli, uguali o diversi tra loro OMOZIGOTE Ogni individuo ha dunque due alleli per ogni ETEROZIGOTE coppia di geni Ogni coppia di alleli è responsabile di un Braccio q carattere ereditario lungo (colore degli occhi, dei capelli, ecc.) definizioni Cromosomi omologhi Cromosomi omologhi: sono dei cromosomi che in loci corrispondenti presentano gli stessi geni, i quali possono portare varianti diverse (alleli) Gene “E” Gene “e” della stessa informazione Locus “E” Locus: è la posizione che un gene occupa lungo l’asse longitudinale di un cromosoma definizioni In una coppia di alleli diversi, l’azione di un allele FENOTIPO può essere dominante (A) o recessiva (a) Di conseguenza, si può distinguere un fenotipo dominante o recessivo AA aa Aa GENOTIPO Fenotipo: dominante Fenotipo: recessivo Genotipo: AA o Aa Genotipo: aa riproduzione sessuata Gameti aploidi (23 cromosomi) 23+23 cromosomi (46 cromosomi) quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a A 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a Aa 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a Aa a 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a Aa aa 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ quadrato Di punnet 1. Identificare il genotipo dei Alleli madre ♀ genitori 2. Identificare i gameti dei due A a genitori a Aa aa 3. Disegnare la tabella a doppia entrata a Aa aa 4. Eseguire gli incroci 5. Interpretare i risultati Alleli padre ♂ 11. Valentina e Gennaro vogliono avere un figlio, entrambi però sono portatori di una malattia autosomica recessiva. Se la malattia è letale nel feto in omozigosi, qual è la probabilità di avere un figlio maschio completamente sano? A. ⅛ B. ½ C. ¼ D. ⅙ E. ⅓ 11. d Malattia letale in omozigosi: A a La probabilità di avere un figlio sano e non portatore è di ⅓ A AA Aa Moltiplichiamo poi per ½, la probabilità che il figlio sia maschio a Aa aa ⅓x½=⅙ quadrato di punnet Qual è la probabilità di avere un figlio eterozigote da due genitori omozigoti dominanti? A A A AA AA A AA AA quadrato di punnet Qual è la probabilità di avere un figlio eterozigote da un genitore omozigote dominante e uno eterozigote? A A A AA AA a Aa Aa quadrato di punnet Qual è la probabilità di avere un figlio omozigote recessivo da un genitore omozigote recessivo e uno eterozigote? A a a Aa aa a Aa aa leggi di mendel (i) Principio della dominanza Se si incrociano due individui di linea pura (omozigoti) per un carattere, la prole (F1) manifesta solo il fenotipo di uno dei due genitori, quello dominante A A a Aa Aa a Aa Aa leggi di mendel (II) Principio della segregazione Nell’autofecondazione degli ibridi della F1, ciascuno dei due alleli che determinano un carattere si separa dall’altro (segrega) in gameti diversi A a A AA Aa a Aa aa leggi di mendel (iii) Principio dell’assortimento indipendente Se si incrociano individui che differiscono per più caratteri, ciascuna coppia di alleli viene ereditata indipendentemente dalle altre assortimento indipendente I geni che codificano per il colore e per la superficie del seme assortiscono in modo indipendente poiché si trovano su cromosomi differenti Geni linked Gameti: Ab e aB Crossing-over Gameti: AB e ab N.B. Se due geni dello stesso cromosoma si trovano molto vicini tra loro (geni linked), segregano insieme Alleli multipli In generale, intervengono solo due alleli a determinare un carattere in un organismo Tuttavia, vi sono molti caratteri per i quali in natura vi sono più di due alleli Esempio: gruppi sanguigni Gruppi Sanguigni La trasmissione dei gruppi sanguigni è data dalla combinazione di tre alleli: A dominante su 0 B dominante su 0 A e B codominanti Codominanza Due alleli diversi dominanti si manifestano insieme Gruppi sanguigni Genotipo Fenotipo Omozigote Eterozigote Gruppo 0 00 Gruppo A AA A0 Gruppo B BB B0 Gruppo AB AB esempio Quali sono i possibili risultati dell’incrocio tra una madre eterozigote del gruppo A e un padre omozigote del gruppo B? Fenotipo Genotipo B B Maschio Gruppo B Omozigote BB A AB AB Femmina Gruppo A Eterozigote A0 0 B0 B0 Fattore Rh È determinato dalla presenza di un gene per il fattore Rh (D): DD: Rh+ Dd: Rh+ dd: Rh- Dominanza incompleta La prole nella F1 (eterozigote) manifesterà un fenotipo intermedio tra quello dei genitori (omozigoti) Altre eccezioni Pleiotropia: un gene controlla l’espressione di più caratteri ○ Anemia falciforme ○ Fenilchetonuria (PKU) Eredità poligenica: una caratteristica fenotipica è controllata da più geni Epistasi epistasi L’espressione di un gene (epistatico) interferisce sull’espressione di un altro gene (ipostatico) Esempio: È sufficiente la presenza di un allele A A è epistatico affinchè il gene B non possa esprimersi B è ipostatico cariotipo Il cariotipo è la costituzione del patrimonio genetico dal punto di vista morfologico È importante per valutare il numero e la forma dei cromosomi cariotipo Per rappresentare il cariotipo si indica: Il numero dei cromosomi totali Il tipo di cromosomi sessuali Cromosomi Sessuali XY Autosomi: tutti tranne X e Y Cromosomi sessuali (“eterosomi”): X e Y ○ La femmina possiede due alleli di ogni gene presente sul cromosoma X ○ Il maschio è emizigote: possiede un solo allele dei geni presenti sul cromosoma X Cromosomi Sessuali XY Nell’essere umano ci sono 46 cromosomi: 22 coppie di autosomi 1 coppia di eterosomi: XX o XY N.B. Il sesso del nascituro dipende da quale spermatozoo feconda l’ovulo Alberi genealogici Un carattere può essere ereditato in tre modi: Legato ad un autosoma in modo dominante o recessivo Legato ad un cromosoma sessuale in modo dominante o recessivo (maggioranza dei casi) ○ La patologia colpisce con frequenza diversa i due sessi Legato ai mitocondri: trasmissione esclusivamente materna MALATTIA AUTOSOMICA RECESSIVA Il carattere si manifesta solo se entrambi gli alleli sono recessivi (aa) Colpisce maschi e femmine indistintamente Salta alcune generazioni filiali La malattia si può manifestare per: ○ Incrocio di due portatori sani ○ Incrocio di un portatore sano e un soggetto malato ○ Incrocio di due soggetti malati Esempio: l’albinismo, una patologia caratterizzata dalla mancanza di un pigmento (la melanina) MALATTIA AUTOSOMICA RECESSIVA 12. È dato il seguente albero genealogico, che testimonia la trasmissione di una malattia autosomica recessiva in una famiglia. Quale delle seguenti affermazioni è errata? A. 1 e 2 della generazione I sono entrambi portatori B. 1 e 2 della generazione II sono entrambi portatori C. 3 della generazione II ha ⅓ di probabilità di essere portatore D. 3 della generazione III è sicuramente portatore E. 2 della generazione III ha ⅔ di probabilità di essere portatore 12. c 3 di II può essere: Omozigote dominante Eterozigote A a A AA Aa a Aa aa Probabilità che sia portatore ⅔ MALATTIA AUTOSOMICA DOMINANTE Il carattere si manifesta sia in un individuo omozigote dominante (AA) che in un eterozigote (Aa) Colpisce maschi e femmine indistintamente Colpisce ogni generazione Il soggetto affetto deve almeno avere un genitore affetto I soggetti sani non possono trasmettere la malattia MALATTIA AUTOSOMICA DOMINANTE 13. Giuseppa è figlia di Lavinia, affetta da sferocitosi ereditaria (malattia causata da una mutazione dominante autosomica delle proteine con la funzione di ancorare la membrana plasmatica dell’eritrocita al citoplasma) e di Romolo, affetto dalla stessa patologia in eterozigosi. Qual è la probabilità che la ragazza sia malata in eterozigosi di sferocitosi ereditaria e che abbia gruppo sanguigno A0, se i genitori hanno rispettivamente AB e B0? A. 1/16 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/2 E. 1/12 13. Lavinia potrebbe essere AA oppure Aa: se la madre è AA: se la madre è Aa: A A A a A AA AA A AA Aa a Aa Aa a Aa aa ½*½=¼ ½*½=¼ Non possono verificarsi contemporaneamente quindi: ¼ + ¼ = ½ 13. c Consideriamo ora il gruppo sanguigno Giuseppe avrà ¼ della probabilità di avere gruppo B 0 sanguigno A0 A AB A0 Moltiplichiamo per ½ quindi: B BB B0 ½*¼=⅛ MALATTIA x-linked recessiva Colpisce di più i maschi perché le femmine sono affette solo se sia la madre che il padre trasmettono l’allele X malato Tutte le femmine affette sono omozigoti recessive I maschi affetti hanno di norma genitori sani e non trasmettono mai la malattia ai figli maschi Le femmine portatrici eterozigoti trasmettono la malattia al 50% dei figli maschi e trasmettono il tratto di portatrice al 50% delle figlie femmine Esempi: Emofilia: incapacità del sangue di coagulare normalmente (fenotipo emorragico) Daltonismo: incapacità, totale o parziale, di percepire i colori MALATTIA x-linked recessiva MALATTIA x-linked dominante Tutte le femmine sane saranno per forza omozigoti recessive Tutti i maschi sani saranno per forza X recessivi Affetti entrambi i sessi, più spesso le femmine Padri affetti possono avere solo figlie femmine affette ma non figli maschi affetti Tutti i maschi malati hanno la madre malata MALATTIA x-linked Dominante trasmissione mitocondriale esempi di malattie Dominanti Recessive AUTOSOMICHE Corea di Huntington Anemia falciforme Fenilchetonuria Albinismo Fibrosi cistica X-LINKED Sindrome di Rett Emofilia Daltonismo 14. Francesca, donna sana e di genotipo A0 Rh ++, è incinta, ma non sa chi è il padre. Per scoprirlo senza allarmare i possibili padri richiedendo un test del DNA, decide di chiedere loro il gruppo sanguigno e se sono affetti da malattie genetiche. Il primo, Enrico, ha gruppo sanguigno B negativo ed è portatore sano di anemia mediterranea; il secondo, Otto, è zero positivo ed è affetto da anemia mediterranea; l’ultimo, Andrea, è A negativo e aveva il padre portatore sano di anemia mediterranea ma non ha mai fatto un test genetico. Sapendo che il figlio è maschio, zero positivo e sano, quale delle seguenti informazioni è sicuramente sbagliata? A. Enrico potrebbe essere il padre B. Andrea potrebbe essere il padre C. Otto potrebbe essere il padre D. Il figlio è eterozigote per il gruppo Rh E. Nessuna delle precedenti 14. C Anemia mediterranea, malattia autosomica recessiva Se Otto fosse il padre ○ Il figlio dovrebbe essere almeno portatore sano a a ○ Non potrebbe sicuramente essere sano A Aa Aa → Quindi Otto non può essere il padre A Aa Aa MUTAZIONI 3 diversi tipi: Geniche (o puntiformi) nucleotidi Genomiche numero dei cromosomi Cromosomiche struttura dei cromosomi MUTAZIONI puntiformi Interessano il singolo gene, a livello dei nucleotidi che lo compongono Silenti: la sostituzione di un nucleotide porta alla formazione di un codone che codifica per il medesimo amminoacido Missenso (o “di senso”): la sostituzione di un nucleotide porta alla formazione di un nuovo codone che codifica per un amminoacido diverso da quello originario Non senso: la sostituzione di nucleotide porta alla formazione di un codone di STOP, tale da rendere la proteina risultante “tronca” 15. Il seguente albero genealogico rappresenta un pattern di ereditarietà tipico di una malattia: A. Autosomica dominante B. Mitocondriale C. x-linked recessiva D. Autosomica recessiva E. x-linked dominante 15. b L’albero genealogico rappresenta il pattern ereditario di una malattia mitocondriale: Tutti i figli di madri affette sono malati, mentre i figli di padre malato sono sani Infatti, i mitocondri sono ereditati unicamente dalla madre mutazioni frame-shift Slittamento del frame di lettura a seguito di una inserzione/delezione di uno o più nucleotidi. La conseguenza è una sequenza amminoacidica che non corrisponde, se non in parte, al trascritto originario Inserzione Normale Delezione MUTAZIONI genomiche Variazioni intero corredo cromosomico Variazioni nel numero di un solo cromosoma (aneuploidia) Monosomia Trisomia Turner (X0) Down (21) Patau (13) Edward (18) Klinefelter (XXY) MUTAZIONI genomiche Sindrome di Turner Sindrome di Down MUTAZIONI cromosomiche Delezione Duplicazione Inserzione Traslocazione FINE !