Determinazione cromosomica del sesso
XY
½Ye ½X
½ XY
XX
ZW
tutti X
½ We ½ Z
½ XX
½ WZ
ZZ
tutti Z
½ ZZ
Eredità legata al sesso
P
XW XW
Xw Y
P
Xw Xw
XW Y
F1
XW Xw
XW Y
F1
XW Xw
Xw Y
F2
Gameti
XW
1/2
XW
1/2
XWXW
1/4
Xw
1/2
Y
1/2
Gameti
Xw
1/2
XWY
1/4
XW
1/2
XWXw
1/4
XwXW Xw Y
1/4
1/4
Xw
F2 1/2
Y
1/2
XWY
1/4
XwXw
Xw Y
1/4
1/4
EREDITA’ LEGATA AL SESSO
NELL’UOMO
XX
XY
XY
XX XY
XX
XY
XY XX
XX
XY
XY
XX
XX
XY XX
XX
XY
XY XX
XX
XY
XY
XX XY
XY
XX XY
XY
XX
XY
XX
XY
XX XY
XY
XY XX
Eredità non nucleare
Fenotipi
parentali
Anche questo albero genealogico, in cui il
carattere è trasmesso esclusivamente dalla
madri ai figli di ambo i sessi, testimonia di
un’eredità citoplasmatica (mitocondri)
Fenotipi della F1
I risultati di questi 9
incroci dimostrano che il
carattere “colore della
foglia” è trasmesso alla
progenie solo dall’ovulo:
quindi è determinato da
geni citoplasmatici (nei
cloroplasti)
ASSOCIAZIONE
P
pr+pr+vg+ vg+
F1
pr+pr vg+ vg
Gameti
F2
pr pr vg vg
pr pr vg vg
pr vg
100%
pr+vg+ 50%
pr+ pr vg+ vg
25% +25%
pr vg 50%
pr pr vg vg
25% +25%
ASSOCIAZIONE E SCAMBIO
P
pr+pr+vg+ vg+
F1
pr+pr vg+ vg
Gameti
F2
pr pr vg vg
pr pr vg vg
pr vg
100%
pr+vg+ 44%
pr+ pr vg+ vg
22% +22%
pr vg 44%
pr pr vg vg
22% +22%
pr+vg 6%
pr+ pr vg vg
3% +3%
prvg+ 6%
pr pr vg+ vg
3% +3%
ASSOCIAZIONE e CROSSING-OVER: GAMETI
due o più geni sullo stesso cromosoma
a
b
GAMETI
a
b
ab
a
ab
senza
crossing
over
b
dopo
crossing
over
ab
a
a
b
b
ANAFASE 2
A
A
A
B
B
B
B
aB
a
a
A
A
b
B
anche
gameti
b
ricombinanti
B
ANAFASE 2
A
AB
A
a
B
AB
b
Ab
Solo
gameti
parentali
A
AB
B
Crossing-over, ricombinazione e chiasmi.
GAMETI
a
b
ab
a
a
A
A
b
b
B
B
chiasma
Crossing
over
a
a
A
A
a
B
aB
ANAFASE 1
ANAFASE 2
b
b
B
B
DIPLOTENE
A
terminalizzazione
del chiasma
METAFASE
b
Ab
A
AB
B
ASSOCIAZIONE E SCAMBIO 2
P
b+b+vg+ vg+
F1
b+b vg+ vg
b b vg vg
b b vg vg
b vg
Gameti
F2
100%
b+vg+ 40%
b+ b vg+ vg
20% +20%
b vg 40%
b b vg vg
20% +20%
b+vg 10%
b+ b vg vg
5% +5%
b vg+ 10%
b b vg+ vg
5% +5%
crossing over = scambio di segmenti di cromosomi
Wx
C
wx
c
wx
c
wx
c
assenza di crossing over
crossing over
Wx
C
wx
C
wx
c
wx
c
wx
c
Wx
c
wx
c
wx
c
Distanza tra i geni e frequenza di ricombinanti
A
A
a
a
A
A
B
B
b
b
D
D
a
d
a
d
AB
Ab
aB
ab
AB
AD
Ad
aD
ad
AD
Ad
aD
ad
ab
Maggiore è la distanza tra i geni,
più alta è la probabilità che fra di essi vi sia un crossing over,
più alta è la frequenza di ricombinanti fra loro.
SAGGIO A TRE PUNTI
v+v cv+ cv ct+ct
v
v
cv+ ct+ vv
v+
v+v
cv
ct
v
cv
ct+ vv
vv cvcv ctct
cv
ct
cv+cv
ct+ ct
580
cvcv
ct ct
592
cvcv
ct+ ct
45
v+ cv+ ct
v+v
cv+cv
ct ct
40
v
vv
cvcv
ct ct
89
cv+cv
ct+ct
94
cv
ct
v+ cv+ ct+ v+v
v
cv+
v+ cv
ct
vv
cv+cv
ct+
v+v
cvcv
ct ct
3
ct+ ct
5
268/1448
Ricombinanti per
v e cv (18,5%)
191/1448
Ricombinanti per
v e ct (13,2%)
93/1448
Ricombinanti per
cv e ct (6,4%)
Ordinamento lineare dei geni
v
v
v+
v+
ct+
ct+
ct
ct
cv+
cv+
cv
cv
misura la distanza v-ct: 13,2 u.m.
misura la distanza ct-cv: 6,4 u.m.
v ct cv
v+ ct+ cv+
12,6%
v ct+ cv
v+ ct cv+
5,9%
v ct cv+
v+ ct+ cv
0,55%
0,84%
atteso
268/1448
Ricombinanti per
v e cv (18,5%)
191/1448
Ricombinanti per
v e ct (13,2%)
93/1448
coeff. di
coincidenza
0,65
atteso
Interferenza (I) = 1-c.d.c = 0,35
Ricombinanti per
cv e ct (6,4%)
Analisi delle tetradi ordinate
I centromeri e i geni per cui non c’è stato crossing over
segregano in prima divisione meiotica (segreganti MI:
a
2 gruppi di 4 spore)
a
a
a
a
a
A
A
Prima
divisione
meiotica
a
a
Seconda
divisione
meiotica
Mitosi
A
A
A
A
A
A
duplicazione
Il crossing over nelle tetradi ordinate:ipotesi del
crossing over prima della duplicazione
IPOTESI: il crossing over avviene prima della
replicazione e coinvolge 4 cromatidi su 4
A
A
A
A
a A
A
a
Aa
Prima
divisione
meiotica
A
A
Seconda
divisione
meiotica
I geni per cui c’è stato aun crossing
Mitosi
a
a
over segregano anche aessi in prima
a
divisione meiotica (segreganti
a
MI);questa ipotesi non prevede in
nessun caso la segregazione in MII,
duplicazione
cioè 4 gruppi di 2
Il crossing over nelle tetradi ordinate
I geni per cui c’è stato un crossing
over segregano in seconda divisione
meiotica (segreganti MII)
a
a
a
A
Poiché effettivamente si osserva
a
la segregazione
inPrima
MII, se ne
a
divisioneover
concludeA che il crossing
meiotica
A
avviene dopo la replicazione e
coinvolge due cromatidi su
a
quattro
A
A
Seconda
divisione
meiotica
Mitosi
a
a
A
La distanza tra il centromero e il
locus è data dalla frequenza dei
segreganti MII : 2
A
A
duplicazione
Segregazione di geni lontani dal centromero
b
b+
b
b+
b
b+
b
b+
b
b+
b+
b
La frequenza massima di segreganti MII di geni molto lontani dal
centromero e che quindi segregano indipendentemente è pari a 2/3.
Distanza tra geni sullo stesso braccio cromosomico
Sia il gene A che il
gene B segregano in
seconda divisione
meiotica
(segreganti MII)
a
a
A
A
b
b
B
B
Se A e B sono sullo
stesso braccio dello
stesso cromosoma
sono possibili solo
queste due modalità
di segregazione
Il gene A segrega in
prima divisione meiotica
(segregante MI)
Il gene B segrega in
seconda divisione
meiotica(segreganti MII)
a
a
A
A
b
b
B
B
La distanza tra A e B è
data dalla frequenza di
questi segreganti : 2
Distanza tra geni su due bracci dello stesso cromosoma
Solo il gene B segrega
in seconda divisione
meiotica
(segreganti MII)
b
b
B
B
c
c
C
C
Se B e C sono su due
bracci diversi dello
stesso cromosoma
sono possibili solo
queste due modalità
di segregazione
Solo il gene C
segrega in seconda
divisione meiotica
(segreganti MII)
b
b
B
B
c
c
C
C
Le distanze tra B e il
centromero e fra C e il
centromero sono date
dalle frequenze di questi
segreganti : 2
Distanza tra geni sul due cromosomi
Il gene B segrega in
seconda divisione
meiotica (segreganti
MII); il gene D segrega
in prima divisione
meiotica (segregante
bMI).
Il gene B segrega in
prima divisione meiotica
(segregante MI); il gene
D segrega in seconda
divisione
meiotica(segreganti MII)
Se A e B sono su due
cromosomi
diversisono possibili
solo queste due
modalità di
segregazione
Le distanze tra B e il
proprio centromero e fra
C e il proprio centromero
sono date dalle frequenze
di questi segreganti : 2
b
B
B d
d
D
D
B
B
b
b d
d
D
D
Segregazione indipendente tra geni su due cromosomi
B
B
b
b d
d
D
D
a
a
A
A
c
c
C
C
b
b
B
B d
d
D
D
Doppi crossing over tra due-tre-quattro filamenti
A
A
B
B
D
D
a
b
d
B
B
D
D
a
a
b
b
d
d
A
A
B
B
D
D
a
b
d
a
A
A
a
A
b
b
B
d
d
D
Doppio c.o.
a due
filamenti
ABD
AbD
a Bd
a b d
Parentale
Ricombinante doppio
Ricombinante doppio
Parentale
Doppio c.o.
a tre
filamenti
ABd
AbD
a BD
a b d
Ricombinante
Ricombinante doppio
Ricombinante
Parentale
ABD
Abd
a Bd
a b D
Parentale
Ricombinante
Ricombinante doppio
Ricombinante
Doppio c.o.
a tre
filamenti
Ricombinante
ABd
Doppio c.o.
Ricombinante
Abd
A
B
D
a quattro
Ricombinante
a BD
a
b
d
filamenti
Ricombinante
a
b
d
a b D
Le quattro combinazioni di doppi crossing over sono equiprobabili (non c’è interferenza
Ogni crossing over
può interessare con pari probabilità ciascuna delle possibili
cromatidica)
la frequenza ricombinanti fra A e D è del 50 %, come dopo un crossing
coppie di cromatidi di un bivalente che siano omologhi ma non fratelli
over singolo
Coniugazione batterica
I ceppi F+ infettano solo ceppi F-, trasformandoli in
F+ e inducendo ricombinazione a bassa frequenza,
tramite il passaggio di una copia del fattore F
F+
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
F+
I ceppi Hfr
derivano, a bassa
frequenza, dai ceppi
ricombinazione F ricombinante F+; non infettano i
ceppi F- ma
inducono, solo in
essi, ricombinazione
ad alta frequenza
ricombinazione F- ricombinante
I ceppi Hfr trasferiscono integralmente o in parte una copia del proprio cromosoma
La ricombinazione non è reciproca: alcuni alleli del cromosoma del batterio ricevente
vengono sostituiti dagli alleli corrispondenti provenienti dal cromosoma del ceppo Hfr;
non si forma la combinazione complementare
F+
F-
F+
Dai ceppi Hfr si possono formare, a bassa
frequenza, cellule F+, capaci di trasformare i
batteri F- in F+; dunque il fattore F si era
integrato nel cromosoma batterico (Hfr) ma se ne
può dissociare
L’organizzazione del cromosoma batterico:
gli esperimenti di coniugazione interrotta
In uno stesso ceppo Hfr l’ordine di trasferimento dei geni è
costante e si presenta un gradiente di probabilità di
ricombinazione dei diversi geni: i cromosomi vengono
trasferiti in forma lineare sempre a partire dallo stesso
punto ma per segmenti di differente lunghezza; è possibile
mappare linearmente i geni per gradiente di trasferimento
g
a
Diversi ceppi Hfr presentano diversi
b
f
ordini di trasferimento, che però sono
a
c g
tra loro permutazioni circolari;
ed
b
dunque il cromosoma batterico in
f
c
g
a
origine è circolare e il fattore F si può
b ed
inserire in punti diversi
f
c
g
a
ed
Vi sono ceppi Hfr che trasmettono i geni
b
in ordine inverso rispetto ad altri;
f
dunque il fattore F ha una polarità che
c
determina l’ordine del trasferimento dei
g
a ed
geni e può inserirsi nello stesso punto
b
con polarità opposte
f
c
ed
A
A
B
B
a
a
a
b c
b c
b c
de f
de
g
a
b c
de
g
b c
de
a
g
f
f
de
f
g
a
b c
f ed
g
a
b c
de f
c b
g
a
Coniugazione batterica: interpretazione
Il fattore di fertilità F è un plasmide che
può essere trasmesso da un batterio
Escheirichia coli che lo possiede (F+) a
uno che ne è sprovvisto (F-), che così
diventa, a sua volta, F+
il fattore F può integrarsi nel
cromosoma, mediante uno scambio; i
ceppi con il fattore F integrato hanno
un’alta frequenza di ricombinazione
(Hfr)
FF+
F+
I batteri Hfr possono passare, del tutto o in
parte, una copia del loro cromosoma, in
forma lineare, a un batterio FF+
FHfr
I batteri Hfr, mediante uno scambio, possono
rilasciare dal proprio cromosoma il fattore F; talvolta
nel plasmide può essere incorporato un piccolo
segmento del cromosoma; un plasmide così costituito
viene chiamato F’
F’
Hfr
Hfr
I meccanismi di
ricombinazione nella
coniugazione batterica
esogenote
strR
strS
strS
strR
strR
strS
Il batterio Fmentre ha al
proprio interno il
segmento
cromosomico
lineare
proveniente
dall’Hfr viene
chiamato
merozigote
Un solo crossing over (o un numero dispari)
produce un cromosoma lineare, non vitale
endogenote Due crossing over (o un numero pari) producono un cromosoma
circolare ricombinante, vitale e un frammento lineare
ricombinante, non vitale
Il plasmide F’, contenendo alcuni geni batterici,
determina nel batterio che lo contiene una condizione di
merodiploidia
A
a
Il plasmide F’ si reinserisce con alta frequenza
nel cromosoma batterico e sempre nello stesso
sito, la regione omologa ai geni batterici che ha
incorporato, attraverso un crossing over
Mappatura dei geni batterici attraverso la frequenza di
ricombinazione dopo coniugazione Hfr x FSi selezionano i geni più tardivi (A)
A
B
C
a
b
c
A
B
C
a
b
c
A
B
C
a
b
c
A
B
C
a
b
c
Abc
Deriva da 2 c.o., di cui una fra A e
B, di cui misura la distanza
ABc
Deriva da 2 c.o., di cui una fra B
e C, di cui misura la distanza
ABC
Deriva da 2 c.o. esterni alla
regione in esame: la frequenza
non è informativa delle distanze
fra i geni studiati
Deriva da 4 c.o.: rarissimo,
AbC identifica il gene mediano
Ciclo litico (fagi T pari) e
ciclo lisogeno (fagi temperati)
Ciclo lisogeno
I batteri che hanno incorporato il
cromosoma virale nel proprio si
moltiplicano
integrazione
induzione
Nota: il cromosoma del fago è rappresentato in
forma circolareanche nel capside, anche se
circolarizza solo entro la cellula batterica
Ciclo litico
Infezione mista e ricombinazione nei fagi virulenti
Nota: il cromosoma del fago è rappresentato in
forma circolareanche anche nel capside, anche
se circolarizza solo entro la cellula batterica
r+
h-
rhr+
rh+
h+
Trasduzione generalizzata: fago P1 in Escheirichia coli
Si seleziona per un
marcatore sul frammento
trasdotto (lungo al massimo
come il cromosoma di un
fago) e si misura la vicinanza
a 2 a 2 dei geni come
frequenza di cotrasduzione
Se seleziono A, A è
cotrasdotto con B più
che con C, che quindi
non è in mezzo; se
seleziono B, B è
cotrasdotto con
frequenze simili con A
e C; quindi A non è in
mezzo: in mezzo è B
Si misurano
quindi le
distanze AB e
BC direttamente
dalla frequenza
di cotrasduzione
A
B
C
a
b
c
A
B
C
a
b
c
cotr
BC
cotr
AB
A
B
C
a
b
c
A
B
C
a
b
c
Cotr
AB,
BC,
AC
Cotr
AC
raro
Trasduzione specializzata nel fago l
2
2
1
gal
bio
gal
l dgal
2
2
gal
TS
1
gal
bio
bio
2
gal-
I
gal
1
gal-
gal
bio
bio
l dgal
l helper
Analisi fine del gene: ricombinazione
intragenica
Ceppo B
Non infetta il ceppo K
Non infetta il ceppo K
rII A
Non infetta il ceppo K
Infetta il ceppo K
La frequenza di ricombinazione si calcola come frequenza di virus capaci di infettare
E. coli ceppo K x 2 sul totale dei virus dello stesso lisato capaci di infettare il ceppo B
La frequenza minima di ricombinazione intragenica è pari allo 0,01%; quindi il
gene è costituito da subunità di dimensione costante che possono ricombinare fra
loro; tali subunità hanno la dimensione di 1 nucleotide; la mappa dei siti
ricombinabili entro un gene è ancora lineare
Mappatura per delezione di siti mutabili
Esistono mutazioni che non possono ricombinare con altre mutazioni nello
stesso gene: si tratta di delezioni
4
Cromosoma normale
3
5
1
2
6
7
1
2
6
7
Cromosoma con delezione del segmento che contiene
i siti mutabili 3, 4 e 5; per questi siti non vi può
essere ricombinazione con il cromosoma normale
Se si dispone di un numero adeguato di delezioni si
può suddividere il gene in regioni caratterizzate
dalle sovrapposizioni di diverse delezioni, cui si
possono assegnare i siti mutabili sulla base delle
delezioni con cui non ricombinano
I II
d
III
IV
V
b
c
VI VII
VIII
a
Il gene è costituito da un numero
molto elevato di siti mutabili; tali
subunità hanno la dimensione di 1
nucleotide; la mappa dei siti
mutabili entro un gene è ancora
lineare;alcuni siti hanno una
frequenza di mutazione molto più
alta di quella attesa per caso: sono
stati chiamati punti caldi
e
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
È possibile mettere in sequenza le delezioni a seconda delle regioni
delete che condividono, che ne inibiscono la ricombinazione
Si può localizzare ogni nuova mutazione in una delle regioni in cui è
suddiviso il gene sulla base delle delezioni con cui ricombinao meno