LE MUTAZIONI
Da che cosa sono causate le mutazioni?
MUTAZIONI SPONTANEE
Un certo numero di errori avviene, spontaneamente, durante la
replicazione del DNA oppure nel corso della meiosi.
MUTAZIONI INDOTTE
Il tasso di mutazione può
essere enormemente
aumentato dall’esposizione ad
agenti mutageni fisici o chimici.
Agenti fisici (es. raggi X o UV)
Agenti mutageni chimici
Le mutazioni sono, generalmente, svantaggiose, nel senso che possono arrecare
danni più o meno gravi; a volte, però, in determinate situazioni ambientali, possono
rivelarsi vantaggiose e favorire la sopravvivenza dell’individuo: in tal caso, la
mutazione viene trasmessa alla discendenza e comporta la comparsa di un carattere
nuovo all’interno della specie. Quindi………………………………………..
Le mutazioni sono determinanti ai fini dell’adattamento
e dell’evoluzione delle specie.
I diversi tipi di mutazioni
Mutazioni genomiche (del genoma):
comportano modifiche nel numero dei cromosomi
(monosomie, trisomie, poliploidie)
Mutazioni cromosomiche:
comportano modifiche nella struttura di un cromosoma
(delezione, duplicazione, inversione, traslocazione).
Mutazioni geniche (o puntiformi):
Comportano modifiche in un singolo gene.
Mutazioni nel numero dei
cromosomi (Aneuploidia)
Monosomie e trisomie.
Accade talvolta che nella
meiosi i due omologhi anziché
separarsi, migrino entrambi
nella stessa cellula figlia (non
disgiunzione).
In questo modo si creano due
cellule figlie, una con un
cromosoma in meno e una
con un cromosoma in più
Dopo la fecondazione un
tipo di zigote avrà 1
cromosoma omologo,
l’altro 3 cromosomi
omologhi
Monosomia
Trisomia
Per quel che riguarda gli autosomi, nella specie umana nessuna monosomia
permette lo sviluppo dell’embrione
In questa condizione infatti molti geni recessivi letali manifestano la loro azione
L’unico tipo di trisomia autosomica compatibile con la sopravvivenza è quella del
cromosoma 21 (il più piccolo). Altre trisomie a carico di cromosomi piccoli (18, 13)
comportano mortalità precoce (entro 1 anno)
La trisomia del 21 determina la
sindrome di Down
La frequenza di aneuploidia
sorprendentemente alta
è
Si calcola che all’incirca due
gravidanze su dieci abbiano termine
molto precocemente a causa di
aneuploidie o di altre malattie
genetiche
La sindrome di Down
È di gran lunga la malattia genetica
più frequente nell’uomo (uno ogni
700 nati)
Le persone affette dalla SD hanno 47
cromosomi e 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
Geni che predispongono a queste
Alzheimer
patologie sono stati localizzati sul
• Aumento delle patologie odontoiatriche cromosoma 21
(www.conosciamocimeglio.it/documenti/documenti?id=86)
L’incidenza della trisomia 21
aumenta notevomente con
l’ètà della madre
Diagnosi
prenatale
Possibili cause
Le donne anziane hanno
maggior probabilità delle
giovani
di
portare
a
termine la gravidanza di
bambini Down
Alla nascita l’ovaia contiene già tutti i gameti che
costituiscono la sua linea germinale. Essi sono
bloccati allo stadio di oociti di primo ordine. È
possibile che la probabilità di fallimento del sistema
di disgiunzione aumenti con l’ età
Le piante (ma non gli animali) sono in grado di sopravvivere ad un
raddoppio completo di tutto il cariotipo (e quindi anche ad un
raddoppio dei geni), una condizione nota come poliploidia
Alcune varietà della stessa specie
possono
avere
corredo
cromosomico 2n, 3n, 4n (ad es 60
90 o 120 cromosomi)
Nelle piante la poliploidia è un
importante
fattore
di
speciazione in quanto individui
con
numero
cromosomico
differente non possono fare tra loro
figli fertili
Mutazioni nel numero
dei cromosomi sessuali
La non-disgiunzione dei cromosomi sessuali umani provoca varie
malattie da aneuploidia. Nonostante il cromosoma X sia tra i più
grandi sembra che l’aneuploidia degli eterocromosomi causi un
minor perturbamento dell’equilibrio genetico
Fenotipicamente
femmine
tuttavia gli organi sessuali non
maturano alla pubertà e i
caratteri sessuali secondari non si
sviluppano. Statura inferiore alla
media
Il fenotipo non è molto diverso da
quello delle normali femmine XX
ma hanno fertilità limitata
Fenotipicamente
maschi
con
testicoli più piccoli del normale.
Sterili e a volte con caratteri
sessuali femminili (es. seno )
Indistinguibili dai maschi XY.
Tendono
ad
avere
altezza
maggiore e caratteri maschili più
sviluppati
MUTAZIONI CROMOSOMICHE
Mutazioni nella struttura dei cromosomi
Esistono 4 tipi principali di mutazione della
struttura dei cromosomi
• delezione
• duplicazione
• inversione
•traslocazione
Delezione.
Parte del cromosoma (e quindi delle basi del DNA)
viene perduta. Tutti i geni contenuti nella parte interessata dalla
delezione vanno perduti e quindi non possono esprimersi nel
fenotipo
1)
2)
abcdefghilmnopqrstuvz
abcdefghilmnopqrsvz
Duplicazione.
Parte del cromosoma viene duplicata. I geni
contenuti nella parte interessata sono duplicati. Perciò la cellula
contiene tre o quattro copie di ciascun gene. In qualche caso ciò
può danneggiare la cellula in quanto i sistemi di regolazione
possono essere alterati
1)
abcdefghilmnopqrstuvz
2)
abcdefgefghilmnopqrstuvz
Inversione.
In seguito ad una rottura, una parte del cromosoma
viene riunita in posizione invertita. A parte i geni che si possono
trovare nel punto di rottura, non ci sono gravi conseguenze per la
cellula. Tuttavia non può avvenire crossing over in questa regione in
quanto essa non si appaia con quella del cromosoma omologo
1)
abcdefghilmnopqrstuvz
2)
abcdefghilmno
3)
abcdefghilmnorqpstuvz
stuvz
Traslocazione.
In seguito ad una rottura, una parte del
cromosoma (es n° 6) si stacca e viene inserito in un cromosoma
diverso (es n° 12). Le traslocazione possono rendere complicato
l’appaiamento dei cromosomi durante la meiosi
abcdefghilmnopqrstuvz
1)
ABCDEFGHILMNOPQRSTUVZ
abcdefghilmnopqrs
2)
ABCDEFGHILMNOPQRSTUVZt
uvz
Mutazioni geniche
Le mutazioni geniche o puntiformi sono dovute in gran parte alla
sostituzione di una singola base nucleotidica del DNA con un’altra
Altri tipi di mutazione si originano in seguito alla perdita (delezione)
o alla inserzione di una base nel filamento del DNA
• Sostituzione
• Delezione
• Inserzione
La talassemia
La thalassemia
• La thalassemia, conosciuta anche con i nomi di
anemia mediterranea e morbo di Cooley, è una
malattia genetica del sangue che si trasmette
per via ereditaria. La causa della malattia è
un'alterazione dell'emoglobina contenuta nei
globuli rossi. L'emoglobina è la molecola che
permette ai globuli rossi di legare l'ossigeno e di
trasportarlo a tutte le cellule del nostro corpo.
L'emoglobina è formata da una testa, chiamata
eme, che non varia mai e da quattro catene
proteiche, indicate con le lettere greche alfa,
beta e gamma.
STRUTTURA DELL’EMOGLOBINA ALL’INTERNO DEI
GLOBULI ROSSI( numerose catene intrecciate)
• I difetti a carico di una o più di queste catene causano
le diverse sindromi talassemiche: le alfa talassemie e le
beta-talassemie.
Nella thalassemia il globulo rosso in sè è normale, ma è
fortemente alterato il suo contenuto di emoglobina sia
a livello quantitativo che qualitativo. Questo provoca
un'aumentata distruzione dei globuli rossi e
un'alterazione nella loro produzione, causa dell'anemia
e dei sintomi clinici. La beta thalassemia è la più diffusa
nel bacino mediterraneo ed è provocata da
un'alterazione delle catene globiniche di tipo beta che
sono regolate da due geni, ereditati uno dal padre e uno
dalla madre. Se è un solo gene ad essere colpito si parla
di forma eterozigote e il soggetto colpito è un
portatore sano. Quando l'alterazione colpisce entrambi
i geni siamo di fronte ad una thalassemia major.
Globuli rossi
microcitemici
Globuli rossi normali
Al microscopio ottico: si osservano i globuli rossi piccoli e
deformati, tipici dell’anemia da carenza di ferro e della
microcitemia
La terapia
La malattia si evidenzia, in genere, pochi mesi dopo la nascita
con un quadro di anemia grave provocata da un ricambio troppo
veloce dei globuli rossi che vengono distrutti molto rapidamente
dalla milza, la quale aumenta di volume. Il midollo, malgrado il
super lavoro, non riesce a produrre globuli rossi in quantità
sufficiente. Il paziente è costretto a periodiche trasfusioni di
sangue che provocano un dannosissimo accumulo di ferro che va
eliminato attraverso una terapia ferrochelante. L'iperattività del
midollo provoca una sua espansione che finisce col causare
alterazioni scheletriche. Tipico è l'ispessimento delle ossa del
cranio e degli zigomi. Il quadro clinico si accompagna ad un
ridotto accrescimento, ad una pubertà ritardata e a varie altre
complicanze. Oggi fortunatamente, grazie ad una corretta
terapia queste caratteristiche e molte complicanze sono di
riscontro sempre più raro. L'unico modo per arrivare alla
guarigione della malattia è, oggi, il trapianto di midollo osseo,
preferibilmente da un fratello compatibile al 100%
Come si trasmette:
• La thalassemia è una malattia ereditaria e si
trasmette dai genitori ai figli secondo il
cosiddetto carattere mendeliano autosomico
recessivo. In altri termini, perché nasca un figlio
malato è necessario che entrambi i genitori
siano portatori dello stesso tipo di thalassemia.
Un figlio con entrambi i genitori portatori sani di
thalassemia ha il 25 % di possibilità di nascere
affetto dalla malattia, il 25% di essere
completamente sano e il 50% di essere
portatore sano.
M = allele dominante per
la sintesi di emoglobina
normale.
m = allele recessivo
difettoso.
Mm
Mm
Se due portatori sani
si accoppiano e
generano un figlio, ci
sono tre possibilità:
Per un 50% può
nascere portatore
sano (come i genitori)
Per un 25% può
nascere malato
Per un 25% può
nascere sano
mm
Mm
Mm
MM
CARATTERI LEGATI AL SESSO
DIFETTI GENETICI
RECESSIVI
PRESENTI SUL
CROMOSOMA X:
• DALTONISMO
• EMOFILIA
IL Daltonismo è un disturbo del sistema
visivo descritto per la prima volta da John
Dalton, scienziato inglese che ne era
affetto nel 1798.
Si manifesta con l’incapacità di
distinguere il rosso dal verde, ed è
presente dalla nascita, anche se in genere
viene scoperto del tutto casualmente
durante un esame per la patente o
sottoponendosi a un test attitudinale.
Esistono anche altri tipi di difetti legati al riconoscimento dei colori vengono
indicati con il termine tecnico di discromatopsie. Si tratta di difetti
ereditari che interessano mediamente circa l’8% della popolazione maschile e
lo 0,4% di quella femminile…
… Tale differenza si spiega col fatto che l’alterazione genetica è localizzata
nel cromosoma X; le donne hanno due cromosomi X ed è improbabile che
l’alterazione colpisca entrambi.
Gli uomini hanno un unico cromosoma X e se in questo manca il gene
necessario alla discriminazione dei colori, l’alterazione si manifesta
senz’altro. Molti confondono il daltonismo con l’acromatopsia.
E’ importante capire la differenza, perché i daltonici hanno i tre coni dei
colori rosso, verde e blu funzionanti, mentre negli acromatopseidi uno o più
recettori assolutamente non operano.
Tra i popoli primitivi il daltonismo e, in generale, le altre discromatopsie
sono più rare, perché qui il riconoscimento dei colori è legato alla
sopravvivenza e assume una importanza di rilievo in attività come la caccia
e la pesca. Nel mondo occidentale, i difetti del riconoscimento dei colori
non provocano difficoltà molto serie. Chi ne è affetto può avere qualche
dubbio davanti a un semaforo, oppure nello scegliere una cravatta o una
nuova automobile, ma impara a poco a poco a compensare il difetto.
Per la rivelazione del daltonismo e delle
cromatopsie in genere si utilizzano le tavole di
Ishihara e i test di Fansworth.
Con questo test i daltonici fanno fatica a vedere i numeri, li vedono male, non li
vedono o ne vedono solo uno, dei due numeri!
Altro tipo di test…
Nell’’ infanzia il daltonismo crea un
particolare svantaggio specialmente
dell’apprendimento e può condurre
ad un complesso d’inferiorità ed
alla autosottovalutazione.
Negli asili e nelle scuole
materne si notano spesso
disegni dove l’erba è rossa e i
tetti verdi, perciò i bambini
daltonici sono esposti a
votazioni inferiori ed alla
beffe dei loro compagni.
Come adulto, al volante, i daltonici rappresentano un pericolo molto elevato per
l’ambiente, come per loro stessi. Chi vede perfettamente si accorge in tempo
delle luci e degli indicatori di direzione e le estimano correttamente.
Ma sono molto frequenti gli incidenti stradali dove daltonici attraversano i
passaggi a livello sul rosso.
Un’idea che un signore ha avuto è quello di fare dei semafori adatti ai daltonici,
per impedire tutto questo!!!
Questa soluzione aiuterà i daltonici?
QUADRATI i segnali di opportunita' e indicazione,
TRIANGOLARI i segnali di pericolo,
ROTONDI i segnali di divieto!
L’irregolarità daltonica praticamente cessa usando una lente migliorativa.
Essa è dotata di uno strato particolare che è progettato per permettere allo
spettro della luce combinarsi in modo che la stimolazione dei colori avvenga
normalmente, come dai soggetti che vedono correttamente. Nella
realizzazione dello strato si è data grande attenzione all’effetto sulle
lunghezze d’onda del rosso e del verde dove è presente l’irregolarità, agendo
il meno possibile sulla lunghezza d’onda del blu.
Usando questa lente speciale migliorativa, detta colorlite, si raggiunge il
prestigioso risultato di dare ai daltonici anche la visione delle sfumature dei
colori. Nel 90% dei casi si ha un notevole miglioramento nella visione dei
colori!