Gli alberi genealogici: ereditarietà mendeliana e gruppi sanguigni ABO

Gli alberi genealogici

• Le leggi scoperte da Mendel si applicano anche alla trasmissione ereditaria di molti caratteri negli esseri umani
• Le lentiggini, la forma dell'attaccatura dei capelli e quella dei lobi delle orecchie sono esempi di caratteri umani che si pensa siano controllati da un solo gene con due alleli, uno dominante e l'altro recessivo

Tratti dominanti

lentiggini attaccatura a punta lobo staccato

Tratti recessivi

assenza di lentiggini attaccatura dritta lobo attaccato

aa ma più comune

• Il termine "dominante" non ha nulla a che fare con
  • Normalità oppure con
  • maggiore diffusione di un tratto rispetto a un altro
• I tratti che prevalgono in natura, indicati come "tipo selvatico" (dall'inglese wild type) non sono sempre determinati da alleli dominanti
• Per studiare la trasmissione ereditaria dei caratteri umani, i genetisti analizzano l'esito di accoppiamenti che si sono già verificati e raccolgono quante più informazioni possibili sulla storia familiare di un dato carattere
• Le informazioni vengono raccolte in un albero genealogico (corrispondente al pedigree degli animali di razza)

I I III

Albero genealogico: lobo attaccato e staccato

Albero genealogico di una famiglia in cui si può osservare la trasmissione ereditaria dei tratti "lobo attaccato" e "lobo staccato".

Prima generazione (nonni)

Aa eteroz Aa eteroz aa Aa

Seconda generazione (genitori, zie e zii)

Il fenotipo A determina il carattere dei lobi staccati aa aa Aa eteroz Aa eteroz aa AA o Aa Tutti gli individui con i lobi attaccati sono recessivi (Mendel)

Terza generazione (fratello e sorella)

aa AA femmina maschio o Aa lobo attaccato lobo staccato Non possiamo però risalire al genotipo di questa figlia (omoz/eteroz)

Malattia dominante

AA aa Aa Aa Aa aa Aa Aa aa aa

Malattia di Huntington

1. II. 1 Normale Non affetto, deceduto

OLTRE LE LEGGI DI MENDEL

• Negli esperimenti di Mendel sulle piante di pisello, i membri della generazione F1 avevano sempre l'aspetto di un genitore o dell'altro
• Questa situazione è detta dominanza completa

Generazione P (linee pure)

X fiori viola fiori bianchi Y

Generazione F1

Tutte le piante hanno fiori viola 1 fecondazione tra piante della generazione F1 (F1 × F1)

La dominanza incompleta

Generazione P

rosso RR × bianco rr

Gameti

R Y

Generazione F1

rosa Rr 1 1

Gameti F1

R r 2 2 Y

Generazione F2

cellule spermatiche 1 1 R r 2 2 1 2 R cellule uovo RR Rr 1 r 2 RI rr

• Per alcuni caratteri, gli ibridi della F1 presentano un fenotipo intermedio rispetto a quelli dei due genitori, a causa di un fenomeno indicato come dominanza incompleta
• Questo fenotipo deriva dal fatto che i fiori dell'eterozigote sono influenzati sia dall'allele per il rosso sia da quello per il bianco
• Anche negli esseri umani si osservano esempi di dominanza incompleta
• Un caso riguarda l'allele recessivo (i) dell'ipercolesterolemia, una condizione caratterizzata da livelli pericolosamente alti di colesterolo nel sangue
  • Gli individui sani sono omozigoti dominanti (//)
  • Gli individui che soffrono di ipercolesterolemia sono eterozigoti (Ii)
  • L'ipercolesterolemia è ancora più pericolosa negli individui omozigoti (ii), che possono avere livelli di colesterolo fino a cinque volte più alti del normale

I recettori per le LDL (lipoproteine a bassa densità del sangue) favoriscono la demolizione del "colesterolo cattivo" trasportato nel flusso sanguigno. Chi possiede un numero troppo basso di questi recettori tende ad accumulare colesterolo nel sangue, con gravi rischi per la salute.

Genotipi

omozigote dominante li eterozigote ii omozigote recessivo

Lipoproteine del colesterolo cattivo LDL recettore delle LDL

Fenotipi

normale malattia lieve malattia grave

Poliallelia

Più di due alleli per lo stesso gene a seguito di mutazioni casuali Aumento del numero dei fenotipi possibili Il colore del manto dei conigli è determinato dal gene C di cui conosciamo 4 alleli

• C determina il colore grigio scuro;
• che produce il colore cincillà (grigio più chiaro);
• ¿ determina il fenotipo himalayano con il pigmento sulle estremità (colourpoint);
• c produce un animale albino.

La gerarchia di dominanza è: C > ccha, ch > c.

Genotipi

CC, Cecha, Cch, Cc cond and cande

Fenotipo

Grigio scuro Cincillà

Genotipi

čč, èc CC

Fenotipo

Colourpoint Albino

Gruppi sanguigni umani: Codominanza e poliallelia

5

Costruzione della sostanza A

allele A globuli rossi

Gene ABO

costruzione della sostanza B allele B globuli rossi cromosoma 9 nessuna costruzione di sostanza allele O globuli rossi J

Gruppo sanguigno A

A A A

Gruppo sanguigno B

6

Gruppo sanguigno 0

A B 0 0

Nella codominanza due alleli di uno stesso locus sono entrambi espressi negli eterozigoti.

Gruppi sanguigni

controllati da 3 alleli A - I ALLELE CODOMINANTE ALLELE CODOMINANTE i ALLELE RECESSIVO

Gruppo sanguigno AB

F BB 0 BI

Gruppi sanguigni AB0: poliallelia e codominanza

Finora abbiamo esaminato modelli di ereditarietà riguardanti geni con 2 ALLELI

• La maggior parte dei geni in una popolazione si presenta in più di due forme o varianti, indicate come alleli multipli
• I gruppi sanguigni AB negli esseri umani ne sono un esempio

Tipi di globuli rossi

Gruppo A Gruppo B Gruppo AB Gruppo O

A B AB

Anticorpi presenti

Anti-B Anti-A Nessuno Anti-A e Anti-B

Antigeni presenti

. . Nessuno A B A e B

Antigene- Anticorpo Ricorda: l'antigene è una molecola riconosciuta come ESTRANEA dal Sistema immunitario che la combatte con l'anticorpo.

I quattro gruppi sanguigni derivano da varie combinazioni di 3 diversi alleli chiamati

• JA (per la presenza della molecola A)
• IB (per la B)
• i (per l'assenza di entrambe le molecole)

Gruppo sanguigno (fenotipo)

A B AB O

Genotipo

JAJA oppure JA¡ IBIB oppure ĮBi JAIB ii

Globuli rossi

polisaccaride A polisaccaride B

Le persone con genotipo [A]B producono entrambi i polisaccaridi e sono quindi di gruppo AB

• Questo è un esempio di codominanza

Gruppi sanguigni umani

Gruppo sanguigno (fenotipo)

A B AB O

Genotipo

JAJA oppure B oppure Fi AB ii

CODOMINANZA

Chi può donare il sangue a chi?

Gli individui producono anticorpi contro antigeni NON presenti sui propri globuli rossi.

Donare

I Ricevere

Gruppo A

A B AB A ANTIGENE A ANTICORPI ANTI-B Ricevono da A e 0 Donano a A e AB

Gruppo B

B ANTIGENE B ANTICORPI ANTI-A Ricevono da Be 0 Donano a B e AB

Gruppo AB

AB ANTIGENE A ANTIGENE B NESSUN ANTICORPO Recettori universali Donano a AB

Gruppo 0

0 NESSUN ANTIGENE ANTI-A e ANTI-B ANTICORPI Ricevono da 0 Donatori universali

Reazione in seguito all'aggiunta di anticorpi

IL FATTORE RH

Proteina D Rh negativo Rh positivo Macaco rhesus Karl Landsteiner Premio Nobel per la medicina 1930

RICEVITORI

DONATORI

0 0 A A B B AB Rh- Rh+ Rh- Rh+ Rh- Rh+ Rh- AB Rh+ 0 Rh- X X X X X X K 0 Rh+ X x X X x A Rh- X J X X X X A Rh+ J X X B Rh- X X X X X B Rh+ X X x AB Rh- X X X X AB Rh+ J XXXXX X X

Compatibilità tra gruppi sanguigni

Melarossa

GRUPPO

PUÒ DONARE IL SANGUE A: PUÒ RICEVERE SANGUE DA:

A+

A+, AB+ A+, A-, 0+, 0-

A-

A+, A-, AB+, AB- A-, 0-,

B+

B+, AB+ B+, B-, 0+, 0-

B-

B+, B-, AB+, AB- B-, 0-

0+

0+, A+, B+, AB+ 0+, 0-

0-

Tutti (viene detto donatore universale) 0-

AB+

AB+ Tutti

AB-

AB+, AB- AB-, A-, B-, 0-

A antigen Rh factor B antigen

AB+ A+ B+ O+ AB- A- B- 0-

Gruppo sanguigno: mamma e papà

Gruppo della mamma

0 A B AB

Gruppo del papà

0 0 A, 0 B, 0 A, B A A, 0 A, 0 A, B, AB, 0 A, B, AB B B, 0 A, B, AB, 0 B, 0 A, B, AB AB A, B A, B, AB A, B, AB A, B, AB

n

CODOMINANZA V/S DOMINANZA INCOMPLETA

IMPORTANTE: non confondere la codominanza (espressione di due alleli dello stesso gene) con la dominanza incompleta (espressione di un tratto intermedio)

Codominante

AB Blood type AB AB

Dominanza Completa

La dominanza completa o semplice viene spiegata per la prima volta da Mendel nella sua prima legge (legge della dominanza). Quando un allele è dominante sull'altro, in modo completo, ne consegue che l'altro allele (recessivo) non ha possibilità di esprimersi. Il fenotipo manifestato dall'eterozigote sarà quello dell'allele dominante.

Dominanza Incompleta

Quando un allele è dominante sull'altro, ma non in modo completo, ne consegue che l'altro allele ha possibilità di esprimersi, anche se in misura minore rispetto all'allele dominante. Il fenotipo manifestato dall'eterozigote è un fenotipo intermedio tra quelli dei due omozigoti (dominante e recessivo).

Codominanza

Fenomeno per cui un singolo gene ha più di un allele dominante. Il fenotipo manifestato dall'eterozigote sarà caratterizzato dall'espressione di entrambi gli alleli dominanti.

Omozigote

Eterozigote Omozigote Eterozigote Dominante Recessivo Dominante-Recessivo Dominante Recessivo Dominante-Recessivo SS Ss SS Ss . Eterozigote Codominante AB Blood type AB AB

https://www.youtube.com/watch?v=2d4CN4SJjyc

https://w ww.youtube.com/watch?v=2d4CN4SJjyc

DOMINANZA COMPLETA

Il fenotipo manifestato dall'eterozigote sarà quello dell'omozigote dominante

DOMINANZA INCOMPLETA

Il fenotipo dell'eterozigote sarà intermedio tra quello dominante e recessivo

CODOMINANZA

Il fenotipo dell'eterozigote non sarà intermedio ma domineranno sia A che B. Sull'eritrocita si troveranno sia gli antigeni A che B

Omozigote

Eterozigote Dominante-Recessivo Ss Omozigote Eterozigote Dominante-Recessivo Ss Omozigote Eterozigote Codominante Codominante-recessivo AB Blood type AB AB T.D.MEDICINA

La pleiotropia e esempi

PLEIOTROPIA: un singolo gene può influenzare diversi caratteri.

Esempio: ANEMIA FALCIFORME

• malformazione genetica dell'emoglobina (proteina che trasporta l'O2 nei globuli rossi) che tendono a unirsi l'una all'altra e a cristallizzare

Sintomi: carenza di globuli rossi (anemia), danni al cervello, fegato, milza, cuore ...

Gene Fenotipi Pleiotropia: uno stesso gene influenza più tratti fenotipi.

La pleiotropia e esempi

PLEIOTROPIA: un singolo gene può influenzare diversi caratteri.

Esempio: polli

in alcuni polli lo stesso allele dominante frizzle è responsabile di:

• piume arricciate
• temperatura corporea
• numero di uova deposte.

Gene Fenotipi Pleiotropia: uno stesso influenza più tratti fenotipi. gene

Pleiotropia

Molti geni non determinano un solo carattere, ma manifestano più effetti fenotipici contemporaneamente, apparentemente non correlati tra loro: è la pleiotropia. Per questo, una mutazione su uno di questi geni può avere molteplici danni sull'individuo. Diverse patologie sono legate a effetti pleiotropici. La fibrosi cistica, ad esempio, responsabile di una produzione anomala di muco, ha effetti nell'apparato respiratorio, digerente, riproduttore; l'anemia falciforme provoca febbre, danni a diversi organi, infezioni, reumatismi, ingrossamento della milza e molto altro. Interessante è il caso di gatti bianchi che hanno un occhio verde e uno azzurro e sono sordi, in genere dalla parte dell'occhio azzurro. Il gene pleiotropico controlla la produzione di melanina dai melanociti, che viene distribuita sul pelo e sull'iride Un gruppo di melanociti è presente anche lungo il nervo acustico. Da qui la sordità e la mancanza di pigmentazione.