LICEO SCIENTIFICO STATALE
“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE
CORSO SPERIMENTALE F
DOCENTE Prof. Enrico Campolmi
NOZIONI DI GENETICA UMANA
genetica umana
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Mutazione: modificazione improvvisa di un carattere che viene
successivamente trasmessa alla progenie. Essa è dovuta ad una
modificazione della struttura del DNA.
Le variazioni del DNA (gli alleli dei vari geni) sono dovute a mutazioni
Le mutazioni sono cieche: il DNA non conosce il proprio significato
Le mutazioni aumentano la variabilità e costituiscono il substrato
dell’evoluzione
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
genetica umana
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CAUSE DELLE MUTAZIONI
Errori durante la duplicazione del DNA
Errori durante la meiosi: difetti del crossing over; non disgiunzione dei
cromosomi
Effetto dell’esposizione a radiazioni: ad es. raggi X, raggi ultravioletti
Effetto dell’esposizione a sostanze chimiche: ad es. sostanze presenti
nel fumo di tabacco, alcuni coloranti, alcuni conservanti alimentari;
prodotti dell’inquinamento ecc.
Le mutazioni possono venire indotte artificialmente in laboratorio, per
cercare di migliorare piante coltivate e microrganismi di interesse
agricolo ed industriale
genetica umana
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Le mutazioni possono produrre effetti:
a) Positivi (ad esempio resistenza all’AIDS, gene A1 Milano)
b) Indifferenti (ad es. capacità/incapacità 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
Autosomi (22 coppie)
I cromosomi si dividono in:
Cromosomi sessuali (1 coppia,
XX femmina; XY maschio)
genetica umana
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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 più 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 può
avere figli malati
Eterozigote (Aa) PORTATORE SANO. Fenotipicamente sano; può avere
figli malati
Omozigote recessivo (aa) MALATO
genetica umana
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Gli ammalati difficilmente si riproducono, trasmettendo la mutazione
La mutazione viene trasmessa (e conservata nella popolazione) dagli
eterozigoti, portatori sani, inconsapevoli della loro condizione
Padre Aa
Da una coppia di
portatori sani, nascono:
Madre
Aa
25% sani
50% portatori sani
25% malati
La frequenza della malattia è
uguale per ambo i sessi
♀
A
a
♂A
AA
a
Aa
sano
portatore
Aa
aa
portatore
malato
La probabilità aumenta se i genitori sono consanguinei o appartengono ad
uno stesso gruppo (minoranze etniche o religiose, isolamento geografico)
Fenilchetonuria, fibrosi cistica, anemia falciforme, albinismo
genetica umana
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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
anch’esse singolarmente molto rare
Rispetto a queste mutazioni (malattie) si hanno le seguenti condizioni:
Omozigote dominante (AA) MALATO. (talvolta abortito spontaneamente)
Eterozigote (Aa) MALATO
Omozigote recessivo (aa) SANO
Tali malattie si conservano nella
popolazione come nuove mutazioni
oppure perché si manifestano dopo
l’età riproduttiva
Autosomiche dominanti:
Huntington, acondroplasia
corea
di
genetica umana
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Mutazioni legate al sesso (al cromosoma X)
Il cromosoma Y è molto più piccolo del
cromosoma X e porta molti meno geni
Il cromosoma Y non si ricombina e si eredita
solo dal padre (come il cognome)
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 è affetto da una mutazione
recessiva si genera la seguente situazione:
Donna (XX) portatrice sana: l’allele sano domina su quello malato.
Fenotipicamente sana, può avere figli maschi malati
Maschio (XY) malato: non esiste altro gene in grado di bilanciare quello
malato
genetica umana
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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 può trasmetterle)
Da madre portatrice e padre sano si ha:
25% femmine sane XX
25% femmine portatrici XX
25% maschi sani XY
25% maschi malati XY
Madre
portatrice
XX
Padre malato XY
Madre
portatrice
XX
♀
X
X
Padre sano XY
♂X
♀ XX
Y
♂ XY
portatrice
sano
♀ XX
♂ XY
malata
genetica umana
malato
♀
X
X
♂X
♀ XX
Y
♂ XY
sana
sano
♀ XX
♂ XY
portatrice
malato
Una femmina malata può
derivare solo dal matrimonio
(molto raro) tra una portatrice
ed un malato
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Mutazioni legate al sesso: emofilia, daltonismo
genetica umana
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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
Riguardano l’insieme dei geni posti sulla porzione anomala di
cromosoma
L’entità del danno dipende dal numero e dall’importanza dei geni
interessati. La maggior parte da luogo ad aborto spontaneo.
Parte
di
un
cromosoma
viene
perduta; tutti i geni in
essa contenuti vanno
persi e non possono
esprimersi
nel
fenotipo
Delezione
genetica umana
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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
invertita, provocando un’inversione dell’ordine dei geni
genetica umana
in posizione
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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 più e due gameti
un cromosoma in meno rispetto al
numero normale
genetica umana
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Se invece due cromatidi non
separano nella meiosi II avremo:
due gameti con numero normale
cromosomi;
un gamete con un cromosoma
più;
un gamete con un cromosoma
meno rispetto al normale
si
di
in
in
Quando un gamete normale ne
feconda uno cui manca un
cromosoma, nello zigote una delle
23 coppie di omologhi è un
singoletto e si parla di monosomia
genetica umana
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Quando un gamete normale ne
feconda uno con un cromosoma in
più, nello zigote una delle 23 coppie
di omologhi è una tripletta e si parla
di trisomia
Monosomie degli autosomi
Sono tutte non vitali (la mancanza
di un cromosoma è incompatibile
con la vita)
Trisomie degli autosomi
Solo tre sono vitali, anche se l’80% dei feti trisomici sono comunque
spontaneamente abortiti
Trisomia 13, sindrome di Patau
Trisomia 18, sindrome di Edwards
genetica umana
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Trisomia 21, sindrome di Down
E’ la malattia genetica più frequente
nell’uomo
L’incidenza aumenta notevolmente con
l’età della madre
Diagnosi
prenatale
genetica umana
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La sindrome di Down
Nonostante il cromosoma 21 sia quello
con meno geni, la sua trisomia altera
notevolmente il fenotipo
•
•
•
•
•
•
Tratti caratteristici del volto
Bassa statura
Difetti cardiaci
Ritardo mentale
Senescenza precoce
Predisposizione alla
leucemia e alla malattia di
Alzheimer
genetica umana
L’età media è inferiore ai 30
anni
Geni che predispongono a
queste patologie sono stati
localizzati sul cromosoma 21
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Monosomie dei cromosomi sessuali
La monosomia 0Y non è vitale, in quanto il
cromosoma X porta un numero di geni molto
superiore al cromosoma Y e non può quindi
mai mancare
Monosomia OX, sindrome di Turner
E’ l’unica monosomia compatibile con
la vita
Il fenotipo è femminile con caratteri
anomali di gravità variabile
Speranza di vita ed intelligenza sono
normali, gli individui sono sterili.
genetica umana
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Trisomie dei cromosomi sessuali
Trisomia XXY, sindrome di Klinefelter
Il fenotipo è maschile con caratteri
anomali di gravità variabile
Gli individui sono sterili, può esserci
lieve ritardo mentale
Trisomia XYY
Dovuta a non disgiunzione nella
meiosi II del maschio
Trisomia XXX metafemmina
Il fenotipo è maschile e normale
Il fenotipo è femminile e normale
Occasionalmente può
lieve ritardo mentale
Occasionalmente può esserci
sterilità e lieve ritardo mentale
esserci
genetica umana
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RIASSUMENDO
genetica umana
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Per le mutazioni cromosomiche e genomiche è possibile la diagnosi
prenatale dal cariotipo del feto.
amniocentesis
villocentesis
genetica
umana
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