La comunicazione feromonale nell'uomo - Università degli Studi ...

Principi e leggi
della genetica
(scienza
dell’ereditarietà)
Le leggi base che governano la trasmissione dei
caratteri ereditari sono state scoperte da Gregorio
Mendel a seguito di una serie di esperimenti
controllati condotti attorno al 1850 e pubblicati nel
1865
Che i caratteri fossero trasmessi alla progenie era una
nozione nota sin dall’antichità e la base dei processi di
selezione delle razze domestiche
Prima di Mendel (e per altri 40 anni dopo la sua
scoperta) si riteneva che la trasmissione dei caratteri
avvenisse per Eredità Uniparentale oppure
Mescolamento delle caratteristiche portate dai due
genitori.
08/01/2013
1

I figli di due genitori uno
bianco e uno nero sono di
colorazione intermedia
rispetto a quella dei genitori
(mulatti)
Se si incrociano un cane di
taglia grande con uno di
taglia piccola si ottiene una
progenie di dimensioni
intermedie
Oggi sappiamo che questo dipende dal fatto
che questi sono caratteri particolali, chiamati
poligenici in quanto sono controllati non da
un solo gene ma da un gran numero di geni
differenti, ognuno con un piccolo effetto sul
carattere
Le leggi dell’ereditarietà di Mendel
Il successo della ricerca scientifica di Mendel
si deve a due principali fattori:
L’applicazione di un disegno sperimentale
rigoroso e, per la prima volta in biologia, delle
leggi della probabilità
La scelta di un organismo particolarmente
adatto a questo tipo di esperimenti, il pisello
odoroso, Pisum sativum
08/01/2013
2

Carpello
Stami
Il fiore e le modalità di riproduzione del
Pisum sativum
Rimuovendo le antere
e trasportando il
polline da un’altra
pianta si esegue un
incrocio
Se non si fa
nulla la
pianta si
autoimpollina
08/01/2013
3

Mendel aveva a disposizione diverse
varietà di pisello odoroso che
differivano tra loro per numerose
caratteristiche. Tra queste selezionò
varietà che presentavano caratteri
facili da studiare.
Si trattava in tutti i casi di LINEE
PURE, cioè di piante che davano
sempre progenie con quella
stessa caratteristica
I sette caratteri scelti da Mendel
08/01/2013
4

Un carattere è una particolare
caratteristica dell’organismo (ad es. il
colore della pelle o colore del seme).
Con tratto ci si riferisce ad una
particolare forma del carattere, una
variante (ad es il tratto albino, o colore
del seme giallo o verde)
Il pisello odoroso, Pisum sativum:
Produce una progenie numerosa
È facile manipolare la riproduzione per ottenere incroci
particolari
È possibile fare la fecondazione artificiale
È possibile incrociare un individuo con se stesso
(autoimpollinazione)
Presenta numerosi caratteri (aspetti ereditabili che
variano a seconda degli individui) facilmente misurabili e
adatti allo studio
Tutti e 7 caratteri scelti presentavano DOMINANZA
COMPLETA
I 7 caratteri scelti si ereditavano indipendentemente
l’uno dall’altro
08/01/2013
5

Nei suoi primi esperimenti Mendel incrociò, rimuovendo
le antere da una delle due piante, tra loro due piante
provenienti da linee pure che differivano per un
carattere (es semi lisci/semi rugosi) : esperimento di
ibridazione
Queste piante vengono definite GENERAZIONE
PARENTALE o P
Mendel quindi contò, tra gli individui prodotti, quanti
presentavano il carattere di un genitore e quanti quello
dell’altro.
Queste piante vengono definite PRIMA
GENERAZIONE FILIALE o F 1
Quale che fosse il carattere esaminato, nella F 1 non vi
era mescolanza e si presentava uno solo dei due
tratti parentali
Seme giallo / seme verde
Seme liscio / seme rugoso
Baccello giallo / baccello verde
Pianta alta / pianta bassa
Fiore bianco / fiore viola
100% delle piante
con lo stesso
tratto presente in
uno dei due
genitori
08/01/2013
6

I sette caratteri scelti da Mendel
Il tratto che si manifesta nella nella
F 1 si chiama DOMINANTE
Il tratto che non si manifesta nella
nella F 1 si chiama RECESSIVO
Questo è noto come Principio di
dominanza. In realtà come si vedrà non
è sempre vero per tutti i caratteri
08/01/2013
7

Tuttavia il tratto recessivo non andava
perduto. Esso ricompariva se si incrociavano
gli individui della F1
Mendel prese gli individui della F1 e lasciò che
si auto-impollinassero
Mendel quindi contò, tra gli individui prodotti
da questo secondo incrocio , quanti
presentavano il carattere di un genitore e
quanti quello dell’altro
Queste piante vengono definite SECONDA
GENERAZIONE FILIALE o F 2
Anche nella
F 2 non vi era
mescolanza
e il carattere
recessivo
ricompariva
(circa una
pianta su 4)
08/01/2013
8

Questi dati confutavano l’ipotesi della
mescolanza dei caratteri in voga ai
tempi di Mendel in quanto:
1) Si verificava la dominanza di uno dei
due caratteri e non la loro mescolanza
2) I caratteri recessivi si
ripresentavano alla seconda
generazione e quindi non potevano
essersi mescolati
Questi dati confutavano anche la
teoria dell’eredità uniparentale
L’unico modo di spiegare questi risultati era
ipotizzare il fatto che ciascun individuo fosse
portatore di due fattori o versioni alternative
(che oggi chiamiamo alleli) per ciascun carattere
ereditario (che oggi chiamiamo gene). Questi
fattori si separano al momento della
formazione dei gameti (ogni gamete ne riceve
solo uno).
Alla fecondazione con l’unione dei due gameti
nello zigote, si ricostituisce una coppia di fattori
(alleli). Ciascuno di essi deriverà da un genitore
diverso
08/01/2013
9

Gli alleli sono geni che con varianti
diverse dello stesso carattere e occupano
loci corrispondenti su cromosomi
omologhi.
Esistono tipi diversi di alleli (ad es. quelli
che determinano seme liscio e quelli che
determinano seme rugoso)
I diversi alleli non hanno la stessa influenza
sul carattere: se un individuo possiede due
alleli diversi (ad es. l’allele seme liscio e
quello seme rugoso) solo uno, l’allele
dominante (liscio) si esprimerà nel
fenotipo.
08/01/2013
10

Il fenotipo ciò che appare, si
manifesta in un individuo, per
quanto concerne un dato
carattere
(aspetto fisico dell’organismo)
Il genotipo è la costituzione
genetica di questo organismo
Se un individuo possiede due alleli identici
si dice OMOZIGOTE per quel carattere
Se un individuo possiede due alleli diversi si
dice ETEROZIGOTE per quel carattere
Un individuo quindi può essere omozigote
per un carattere ed eterozigote per un altro
Se un individuo possiede due alleli recessivi
si dice che è omozigote recessivo se
possiede due alleli dominanti sarà
omozigote dominante
08/01/2013
11

Produce un solo
tipo di gameti
1/4 hanno fenotipo
RECESSIVO
3/4 hanno fenotipo
DOMINANTE
OMOZIGOTE dominante OMOZIGOTE recessivo
ETEROZIGOTE
2/3 sono
ETEROZIGOTI
1/3 sono
OMOZIGOTI
Produce un solo
tipo di gameti
Produce
due tipi di
gameti
Quadrato di Punnett
La prima legge di Mendel o LEGGE DELLA
SEGREGAZIONE DEI CARATTERI dice che
durante la formazione dei gameti i due
alleli segregano (si separano) finendo
ciascuno in un gamete diverso
Oggi sappiamo che i due alleli di uno stesso gene
si trovano (nello stesso punto della molecola di
DNA, stesso locus) sui due cromosomi
omologhi e che la segregazione degli alleli
avviene durante la meiosi (la quale serve a
produrre cellule gametiche con corredo
cromosomico n (aploide)
08/01/2013
12

Concetti fondamentali della prima
legge di Mendel
1) Alleli differenti sono responsabili delle diverse
versioni di un carattere ereditario
2) Un organismo eredita un allele da ciascun
genitore
3) Se i due alleli non sono identici uno sarà
dominante ed uno recessivo
4) I due alleli si separano (segregano) al
momento della formazione dei gameti
Nella generazione F 2 i piselli lisci non sono tutti uguali.
2/3 sono ETEROZIGOTI
1/3 sono OMOZIGOTI
Tuttavia non è possibile
distinguere gli uni dagli altri
in quanto hanno lo stesso
FENOTIPO
L’unico modo per poterli distinguere è incrociarli
L’incrocio che permette di distinguerli è il reincrocio ( o
test cross o incrocio di controllo) che consiste
nell’incrociare l’individuo di genotipo sconosciuto
con l’omozigote recessivo
08/01/2013
13

Reincrocio
(incrocio di controllo) SS o Ss ?
ss
Tutti lisci 50% lisci
50% rugosi
08/01/2013
14

La seconda legge di Mendel si riferisce
al modo in cui gli alleli relativi a geni
diversi (es. colore del seme – forma del
seme) si assortiscono negli incroci
Mendel questa volta prese in
considerazione gli incroci che si
ottenevano tra due piante pure
(omozigoti) che differivano per due
caratteri e studiò la trasmissione di
entrambi i caratteri negli incroci (incroci
diibridi)
Le due piante
differiscono sia
per il colore che
per la forma del
seme
OMOZIGOTE dominante OMOZIGOTE recessivo
ETEROZIGOTE
La F 1 presentava, come atteso, il
carattere dominante
Se si auto-impollina la F 1 la progenie
manterrà le combinazioni che
avevano i genitori (giallo con liscio e
verde con rugoso) oppure
compariranno nuove combinazioni?
08/01/2013
15

Mendel trovò che nella F2 comparivano anche
combinazioni nuove (ad es. giallo rugoso) chiamati anche
fenotipi ricombinanti
Più precisamente essi venivano prodotti
nella proporzione:
9 Gialli lisci
3 Verdi lisci
3 Gialli rugosi
1 Verde rugoso
Pertanto occorreva supporre che nella formazione dei
gameti ciascun carattere segregasse
indipendentemente da ciascun altro
08/01/2013
16

SY
Ss Yy
Sy sY
Gameti (aploidi)
sy
Alla meiosi, in ciascun gamete deve
andare un allele per ciascun gene (un allele
per il gene S e un allele per il gene Y)
08/01/2013
17

La seconda legge di Mendel:
Alleli appartenenti a geni differenti segregano
indipendentemente al momento della
formazione dei gameti e pertanto sono ereditati
indipendentemente uno dall’altro
La legge dell’indipendenza dei caratteri non è
sempre vera: se i geni che controllano due caratteri
si trovano vicini sullo stesso cromosoma essi
tenderanno ad essere associati nella progenie
Genotipo Fenotipo
SSyy
Ssyy
SSYy
SSYY
SsYy
SsYY
ssYY
ssYy
ssyy
Verde liscio
Giallo liscio
Giallo rugoso
Verde rugoso
Quando si
considerano più
alleli, sono
molto più
numerosi i
genotipi ai
quali
corrisponde lo
stesso
fenotipo
08/01/2013
18

La separazione casuale
dei cromosomi omologhi
durante la meiosi I,
spiega le leggi
mendeliane della
segregazione e
dell’assortimento
indipendente
La seconda legge di Mendel: segregazione o
assortimento indipendente dei caratteri
08/01/2013
19

PROBABILITA’ E LEGGI DI MENDEL
Le leggi della segregazione dei caratteri
e dell’assortimento indipendente
seguono le regole della PROBABILITA’
La scala di PROBABILITA’ va da 0 a 1:
Un evento che si verifica sicuramente
ha probabilità pari a 1
Un evento che non si verifica
sicuramente ha probabilità pari a 0
Es. se individuo è eterozigote Pp, la
probabilità che un gamete sia P o p è
1/2
Pp Pp
X
Segregazione degli alleli
Nelle cellule uovo
Segregazione degli alleli negli spermatozoi
p
P
p P
08/01/2013
20

Qual è la probabilità che due o più eventi
indipendenti si verifichino
contemporaneamente?
REGOLA DEL PRODOTTO: Calcolare la
probabilità di ogni singolo evento e poi
moltiplicare tutte le singole probabilità in
modo da ottenere la probabilità
complessiva della combinazione di eventi
Es: incrocio monoibrido in F2; la probabilità che si abbia il
fenotipo recessivo (pp) dipende da due eventi: probabilità
che una cellula uovo abbia p (1/2) e probabilità che uno
spermatozoo abbia p (1/2). Entrambi gli eventi si devono
verificare quindi la probabilità che si abbia in F2 il
fenotipo recessivo è dato dal prodotto ½ x ½ = ¼
Anche nella
F 2 non vi era
mescolanza
e il carattere
recessivo
ricompariva
(circa una
pianta su 4)
08/01/2013
21

Qual è la probabilità che una pianta F2 derivata
da un incrocio monoibrido sia eterozigote?
REGOLA DELLA SOMMA: la probabilità che un
evento si verifichi in due o più modi differenti è
dato dalla somma delle singole probabilità dei
diversi modi di ottenere il risultato
Es:; la probabilità che si abbia il genotipo eterozigote (Pp) dall’incrocio
monoibrido in F2. Questo può avvenire per unione di un allele recessivo p
e uno dominante P; ciascuno può derivare dalla cellula uovo o dallo
spermatozoo. probabilità che una cellula uovo abbia p (1/2) e probabilità
che uno spermatozoo abbia p (1/2), idem per P. Entrambi gli eventi si
devono verificare quindi la probabilità che si abbia in F2 il genotipo
eterozigote è dato dal prodotto ½ p uovo x ½ P sperm = ¼, ma può
essere anche il contrario: ½ P uovo x ½ p sperm = ¼
Quindi la probabilità totale di ottenere in F2 eterozigosi è ¼+1/4=1/2
Produce un solo
tipo di gameti
1/4 hanno fenotipo
RECESSIVO
3/4 hanno fenotipo
DOMINANTE
OMOZIGOTE dominante OMOZIGOTE recessivo
ETEROZIGOTE
2/3 sono
ETEROZIGOTI
1/3 sono
OMOZIGOTI
Produce un solo
tipo di gameti
Produce
due tipi di
gameti
Quadrato di Punnett
08/01/2013
22

Eccezioni alle regole trovate da Mendel
1) Dominanza incompleta
I sette caratteri
presi in esame da
Mendel mostrano
tutti dominanza
completa. Ci sono
però caratteri per i
quali l’eterozigote
mostra un fenotipo
intermedio tra quelli
dei due omozigoti:
gli alleli tuttavia non
si sono mescolati ma
riappaiono nella
seconda
generazione
Quando vi è dominanza completa di solito è
perche l’allele dominate codifica per un
enzima attivo mentre l’allele recessivo
codifica per un enzima inattivo
È sufficiente però che uno solo dei
due alleli “funzioni” perché si
ottenga il prodotto (ad esempio un
pigmento Giallo)
Nel caso di dominanza incompleta invece la cellula
produce più pigmento se entrambi gli alleli
codificano per un enzima funzionante di quanto non
faccia se un solo allele produce enzima attivo (è il caso
del pigmento rosso della bocca di leone)
08/01/2013
23

C’è un caso ancora diverso chiamato
codominanza nel quale entrambi
i tipi di alleli specificano per una
proteina funzionante e il fenotipo
dell’eterozigote non è intermedio
ma mostra entrambi i tratti
2) Allelia
multipla
E’ il caso dei gruppi
sanguigni ABO.
Molti geni anziché possedere due
sole forme alleliche, ne
possiedono tre o più
Nel sistema dei gruppi sanguigni ABO dell’uomo
per esempio ci sono tre alleli diversi I A I B i (anche
indicato come I O )
I A I B sono dominanti su I 0 .
I A I B sono tra loro Codominanti
08/01/2013
24

Sia I A che I B infatti codificano una specifica
glicoproteina che si trova sulla membrana
plasmatica dei globuli rossi (antigene di
membrana) mentre l’allele i non codifica alcuna
proteina
I A I A I A i Gruppo A
I B I B I B i Gruppo B
I B I A
Gruppo AB
i i Gruppo O
3) Geni
associati
(o concatenati)
Nei confronti di i sia I A
che I B si comportano
come normali alleli
dominanti
Codominanza
Omozigote recessivo
La seconda legge di Mendel dice che
gli alleli di ogni gene vengono
ereditati indipendentemente da
quelli degli altri geni
Tuttavia i genetisti si accorsero ben presto che certe coppie
di caratteri venivano spesso ereditate in modo
associato
La spiegazione di questo è che i geni si trovano sui
cromosomi. Se due geni si trovano sullo stesso
cromosoma, gli alleli che si trovano su uno dei due omologhi
tenderanno ad essere trasferiti allo stesso gamete
Questo non era accaduto negli
esperimenti di Mendel perché
ognuno dei sette caratteri era
su un differente cromosoma
08/01/2013
25

Coppia di cromosomi omologhi
Allele per
dimensioni
piccole
Allele per
pelo
chiaro
Meiosi
Pelo chiaro e piccole
dimensioni tenderanno
ad essere ereditati assieme
Meiosi
Allele per
dimensioni
grandi
Allele per
pelo
scuro
Pelo scuro e grandi
dimensioni tenderanno
ad essere ereditati assieme
Tuttavia anche per quei geni che si trovano sullo stesso
cromosoma si può avere riassortimento dei caratteri
Infatti durante la
profase I della
meiosi i cromosomi
omologhi si appaiano e i
cromatidi si
scambiano tratti
omologhi di DNA
(crossing over)
08/01/2013
26

Più vicini sono
tra loro 2 geni,
maggiore sarà
la probabilità
che vengano
ereditati
insieme
4) Geni legati al sesso
Quarantaquattro dei 46 cromosomi umani costituiscono gli
autosomi: 22 coppie di cromosomi omologhi che
contengono la stessa sequenza di geni (ma non la stessa
esatta sequenza di basi del DNA perché sono portatori di
alleli diversi)
I rimanenti due cromosomi costituiscono la coppia dei
cromosomi sessuali o eterocromosomi.
I due
eterocromosomi sono
diversi per dimensioni e
vengono designati con
lettere distinte, Y il più
piccolo e X il più grande
08/01/2013
27

X
Y
Porzione
non
omologa
Breve
porzione
omologa
Gli eterocromosomi
possiedono una porzione
omologa (nella quale
avviene crossing over) e
una non omologa.
Quest’ultima contiene
molti dei geni che
contribuiscono al
differenziamento
sessuale
08/01/2013
28

I cromosomi sessuali determinano il sesso dell’individuo
Nella specie umana (e nella
drosofila) la presenza di due
cromosomi uguali X determina il
sesso femminile (sesso
omogametico) mentre la
presenza del cromosoma Y (XY)
determina il sesso maschile
(sesso eterogametico)
XX Femmina
XY Maschio
Non è così in tutte le specie. In Api e Formiche il sesso
maschile è aploide, il femminile diploide. Negli uccelli il sesso
eterogametico è quello femminile (qui i cromosomi sessuali si
chiamano W e Z; WZ femmina e ZZ maschio). In diversi altri
vertebrati è determinato da geni negli autosomi e nelle
tartarughe è determinato ambientalmente dalla temperatura di
incubazione
Alla meiosi le femmine producono gameti uguali
tutti con un cromosoma X
I maschi invece producono due tipi di
spermatozoi.
Metà degli spermatozoi hanno il
cromosoma
cromosoma Y
X e metà hanno il
X Y
X XY
XY XX
Maschio
Maschio
XX
Femmina
Femmina
X
08/01/2013
29

I due tipi di spermatozoi rispondono in
modo leggermente diverso alle
condizioni ambientali dell’apparato
genitale femminile (es pH), hanno
velocità e longevità differente.
Eredità legata al sesso (o X-linked)
Molti geni si trovano sul cromosoma X nella
porzione che non ha omologo nel cromosoma
Y, quindi hanno una modalità di trasmissione
particolare
Gli alleli recessivi che appartengono a
questa categoria si comportano in modo
differente a seconda che appartengano
ad un maschio o ad una femmina
Un esempio di questa trasmissione è il daltonismo. Ci
sono diversi tipi di daltonismo. Il più comune provoca
l’incapacità a distinguere il rosso dal verde (per
mancanza di una popolazione di cellule della retina)
08/01/2013
30

Allele per il
daltonismo
Allele per il
daltonismo
X X Nella femmina l’espressione del
daltonismo è simile a quella dei
caratteri autosomici
X
Y
Essendo recessiva la
patologia, la presenza di una
copia dell’allele per il daltonismo
non dà alcuna manifestazione
fenotipica
Perché una femmina manifesti
daltonismo deve essere
omozigote recessivo (molto
raro)
Nel maschio l’allele per il
daltonismo si esprime anche
se è da solo perché sul
cromosoma Y esso non ha
un allele corrispondente
08/01/2013
31

Il maschio daltonico X D Y non può
trasmettere il carattere ai figli maschi
perché passa loro il cromosoma Y che non
porta il gene per quel carattere.
Passa però l’allele a tutte le sue figlie
femmine che sono pertanto portatrici.
Queste femmine portatrici a loro volta
produrranno figli maschi che per metà
sono affetti da daltonismo
08/01/2013
32

Malattie genetiche legate al sesso
L’emofilia è una malattia che colpisce quasi
solamente i maschi. Gli individui affetti mancano di
un fattore (una proteina) necessario per la
coagulazione del sangue. In seguito a ferite
l’emorragia non si arresta e si ha morte per
dissanguamento.
L’emofilia si trasmette come carattere
recessivo legato al sesso (si trova sul
cromosoma X), individui di di sesso femminile
sono di solito solo portatori e la trasmettono
ai figli maschi
Famoso è il caso della
famiglia reale inglese
X A X A x X a Y
X A
X A
X A X a
X A X a
X A Y
X a
X A Y
Y
Un maschio con la
malattia (se sopravvive)
trasmette l’allele a tutte
le sue figlie e a nessun
figlio (nessun
emofiliaco)
08/01/2013
33

X A X a x X A Y
X A
X a
X A X A
X A X a
X A Y
X A
X a Y
Y
Una femmina
portatrice passa la
mutazione a metà
delle figlie e a metà
dei figli (che saranno
affetti)
Maschio
emofiliaco
Una femmina portatrice che si sposa con un maschio affetto
ha il 50% di avere figli affetti indipendentemente dal sesso
X a
Femmina
emofiliaca
X A X a x X a Y
X A
X a X a
X a X A
X a Y
X a
X A Y
Y
Maschio
emofiliaco
08/01/2013
34

DISTROFIE MUSCOLARI DI
DUCHENNE & BECKER.
DMD e BMD sono varianti alleliche:
mutazioni nel gene della distrofina sul
cromosoma X causano rispettivamente
proteina assente o ridotta.
DMD: codoni di stop prematuri
BMD: espressione residua di distrofina
(proteina troncata). Sintomi più lievi
Compensazione del dosaggio dei geni
legati al cromosoma X
Nei mammiferi le femmine avrebbero un numero di
geni legati all’X doppio rispetto ai maschi. Ciò non
avviene in quanto a livello embrionale, casualmente
uno dei due viene inattivato generando un
cromosoma molto compatto chiamato corpo di
Barr.
Poiché l’evento è casuale in ciascuna cellula somatica allo
stadio embrionale, tutte le discendenti di quella cellula
avranno nel caso di eterozigosi, l’espressione di uno solo
dei due alleli; tale fenomeno è noto come
variegazione (es. chiazze di pelo scuro sui mantelli di
alcuni animali).
08/01/2013
35

5) Eredità poligenica
L’espressione di molti caratteri
ereditari è il più delle volte
controllata da alleli presenti su più
geni.
Eredità poligenica: più coppie di
geni indipendenti hanno effetti simili e
additivi sullo stesso carattere
08/01/2013
36

Es. colore della pelle nell’uomo controllato da 60
geni diversi che manifestano dominanza
incompleta.
6) Pleiotropia
La maggior parte dei geni può avere più di
un effetto fenotipico distinto, influenzare
cioè più tipi di cellule e processi fisiologici; si
parla allora di pleiotropia.
Molte malattie genetiche mostrano effetti
pleiotropici
es. fibrosi cistica con secrezioni mucose dense
nell’apparato respiratorio, digerente e
riproduttore causate da un difetto di una
proteina che trasporta il cloro.
08/01/2013
37

7) Epistasi L’epistasi è una forma di
interazione genica in cui la
Es. colore del
pelo del cane
Labrador. B
(colore del pelo
nero), b
(colore del pelo
marrone); E
(gene per la
deposizione del
colore del
pelo), e (gene
per la
deposizione del
colore del pelo,
inattivo).
presenza di determinati alleli di
un gene, può mascherare o
impedire l’espressione di alleli
di un gene diverso.
8) Influenza dell’ambiente sul
fenotipo
Questa influenza varia in base al
carattere esaminato.
Es. statura dell’uomo: influenze
genetiche ma anche nutrizionali
08/01/2013
38

Eredità mendeliana nell’uomo
Le leggi di Mendel (e quelle della
genetica post-mendeliana) possono
essere utilizzate per prevedere la
trasmissione delle malattie genetiche
nell’uomo
La gran maggioranza delle malattie
genetiche sono determinate da un allele
recessivo.
Generalmente le malattie genetiche sono dovute alla produzione di
un enzima difettoso che interrompe la via metabolica
Enzima A
Enzima B
difettoso
X
Enzima C
Negli individui eterozigoti l’altro allele riesce a supplire
producendo l’enzima funzionante in quantità maggiore
Enzima A
Enzima B
difettoso Enzima C
X
Enzima A Enzima B Enzima C
Alcuni moderni, raffinati metodi di diagnostica riescono a
determinare se è un solo allele o entrambi che producono l’enzima
X
X
X
08/01/2013
39

Nuovi alleli si originano per mutazione da quelli
esistenti
NB. Una proteina enzimatica è composta da molti aminoacidi. Una
mutazione che causi la sostituzione di un aminoacido ha grande
probabilità di comprometterne il funzionamento*
Quindi è molto più facile che appaia una mutazione che
compromette una certa funzione che non il contrario
* La gravità nel grado di compromissione di un enzima causata
dalla sostituzione di un aminoacido dipende da:
1) La posizione (se per esempio l’aminoacido fa parte del sito
attivo probabilmente a questo non riuscirà più a legarsi il
substrato)
2) Il tipo di aminoacido (se un aminoacido carico
positivamente sostituisce uno carico negativamente è assai
probabile che modifichi la forma della proteina e ne
comprometta gravemente la funzione)
Da un punto di vista evoluzionistico:
In una popolazione, nuovi alleli si originano di
continuo per mutazione da quelli esistenti. Nella
maggior parte dei casi essi non funzionano
correttamente e l’individuo che porta la mutazione ha
una fitness ridotta
Ogni tanto accade che la nuova versione della proteina
svolga la sua funzione meglio della precedente
(aumentando la fitness di chi la possiede) oppure che
la nuova versione della proteina sia in grado di svolgere
la sua funzione in condizioni ambientali differenti
(permettendo quindi agli individui che la possiedono di
colonizzare nuovi ambienti)
08/01/2013
40

08/01/2013
41