Estensioni alle leggi di Mendel, genetica e biologia, Università Vita-Salute San Raffaele

VIT SAN UNIVERSITA UniŞA RAFFAELE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele

Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato Modulo di Biologia Applicata e Genetica Medica Docente: Dott.ssa Alessandra Corso Anno accademico: 2024/25NA-SALUTE SE RAFFAELE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele

Dominanza Incompleta

Non esiste un allele dominante e uno recessivo: entrambi gli alleli partecipano in egual misura a determinare il fenotipo dell'organismo eterozigote. Eterozigote: fenotipo intermedio tra quelli manifestati dagli omozigoti. Incrociando due eterozigoti, il rapporto fenotipico della progenie è di 1:2:1, non il classico rapporto di 1:3 individuato da Mendel. Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Generazione Parentale (P) e F1

Frutti viola Frutti bianchi x PP A pp P P Gameti p p Fecondazione Frutto violetto Frutto violetto 2. Piante eterozigoti producono frutti violetti perché l'allele per il viola è dominante incompleto sull'allele per il bianco. × Pp A Pp P p Gameti p p Fecondazione

Generazione F2

Spermatozoi P P 3. Quando le piante F, vengono incrociate tra loro, producono una progenie con frutti viola, violetto e bianco con un rapporto 1:2:1. p pp Pp Cellule UOVO p Pp pp 1. Quando piante di linea pura che producono melanzane viola o bianche vengono incrociate, le piante F, sono tutte violetto. Generazione F,NA-SALUTE SE RAFFAELE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Dominanza Incompleta: Spiegazione Molecolare

• Un gene codifica una specifica proteina, spesso un enzima.
• Alleli diversi di uno stesso gene codificano forme diverse della stessa proteina, in questo caso un enzima che produce il pigmento necessario alla melanzana di assumere il colore viola.
• Omozigote PP: entrambi gli alleli codificano una forma attiva dell'enzima, producono una quantità sufficiente di pigmento necessaria per assumere quella colorazione.
• Omozigote pp: entrambi gli alleli codificano una forma alterata dell'enzima che non è in grado di sintetizzare il pigmento. In assenza di pigmento la melanzana risulta bianca.
• Eterozigote Pp: possiedono la metà degli enzimi funzionanti, producono una quantità ridotta di pigmento, insufficiente per determinare il colore viola dell'omozigote. Assumono un colore violetto.

Generazione Parentale (P) e F1 delle Melanzane

Frutti viola Frutti bianchi × PP pp A P P Gameti p p Fecondazione Generazione F, Frutto violetto Pp 1 P p GametiNA-SALUTE SE RAFFAELE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Dominanza incompleta Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Ipercolesterolemia Familiare

• Genotipo omozigote (H H): soggetti sani, livelli fisiologici di colesterolo nel sangue
• Genotipo eterozigote (H h): 1 individuo su 500 livelli del colesterolo nel sangue: doppio rispetto al normale predisposti allo sviluppo di aterosclerosi, rischio di malattie cardiovascolari nell'età adulta
• Genotipo omozigote (h h): 1 individuo su un milione i valori di colesterolo nel sangue possono superare dl 500% quelli normali insorgenza di complicazioni cardiocircolatorio in età precoce (infarto, ictus ... )

Alleli e Recettori

• Allele H: codifica un recettore di membrana importante per il trasporto interno alla cellula del colesterolo circolante (LDL)
• H h: esprime una quantità dimezzata di recettori di membrana rispetto all'individuo H H
• h h: recettore assente sulla membrana delle cellule dell'individuo Ereditarietà: segue i rapporti della dominanza incompleta rappresentati nelle slides precedenti

Probabilità di Ereditarietà

• Entrambi i genitori portatori di un gene alterato (Hh x Hh), probabilità:
• 1/4 = 25% dei casi, figli sani
• 1/2 = 50% dei casi, figli eterozigoti, affetti da ipercolesterolemia e portatori di una copia alterata
• 1/4 = 25% dei casi, figli omozigoti con forma più grave di ipercolesterolemiaNA-SALUTE SE RAFFAELE UNIVE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Codominanza

• Non esistono alleli dominanti e recessivi

Gruppi Sanguigni AB0

Genotipo	Fenotipo	Antigeni	Anticorpi
	gruppo A	A	anti-B
	gruppo B	B	anti-A
	gruppo AB	AB	nessuno
	gruppo 0	nessuno	anti-A, anti-B

• gruppo A: il globulo rosso esprime gli antigeni A sulla superficie, l'organismo produce anticorpi anti-antigeni B
• gruppo B: il globulo rosso esprime gli antigeni B sulla superficie, l'organismo produce anticorpi anti-antigeni A
• gruppo AB: il globulo rosso esprime sua gli antigeni A sia gli antigeni B sulla superficie, non produce anticorpi
• gruppo 0: il globulo rosso non esprime antigeni sulla sua superficie, produce anticorpi anti-antigeni A e anti-B.

Poliallelia e Genotipi

• Poliallelia: 3 alleli dello stesso gene sono responsabili del gruppo sanguigno (Iº, IA, IB) 6 genotipi possibili: Iº1º, IAIº, IAIA, IBIO, IBIB, JAIB
• IA e IB sono dominanti su Iº: l'eterozigote IAIº appartiene al gruppo sanguigno A, l'eterozigote IBIº appartiene al gruppo sanguigno B
• IA, IB sono codominanti: l'eterozigote IAIB appartiene al gruppo AB, il globulo rosso esprime sia gli antigeni A sia B BB BO IT, IT
• Eterozigote: manifesta contemporaneamente entrambi i fenotipi omozigoti
• Poliallelia: a un carattere fenotipico corrispondono più di 2 alleli dello stesso gene Gruppi sanguigni del sistema AB0: 4 fenotipi/gruppi sanguigni:NA-SALUTE SE RAFFAELE IND UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Codominanza: Trasfusione di Sangue

Compatibilità dei Gruppi Sanguigni AB0

Trasfusione di sangue: occorre verificare la compatibilità tra il sangue del donatore e il sangue del ricevente.

Gruppi sanguigni (fenotipi)	Genotipi	Anticorpi nel sangue	Reazione che avviene quando il sangue dei gruppi sottoindicati viene mescolato con gli anticorpi presenti nel sangue dei gruppi riportati a sinistra
0	ii	Anti-A Anti-B	8 &
A	/A/A oppure	Anti-B	8 800
C	B oppure	Anti-A
AB	/A /B	-	88 O

• Reazione di rigetto: agglutinazione del sangue in circolo con gravi danni che possono portare alla morte.
• Gruppo 0: donatore universale, poiché i globuli rossi non esprimono antigeni sulla superficie, non si sviluppa nessuna reazione di rigetto.
• Gruppo 0: può ricevere solo sangue di tipo 0. L'organismo produce anticorpi anti-antigeni A e anti-antigeni B: qualora venisse iniettato sangue di tipo A, B o AB si verificherebbe un rigetto.
• Gruppo A: può ricevere sangue di tipo A o 0. Dato che produce anticorpi anti-B, se si mescolasse con il sangue di tipo B o AB si verificherebbe una reazione di rigetto. Lo stesso vale per il Gruppo B se si mescolasse con il sangue di tipo A o AB.
• Gruppo AB: può ricevere sangue di qualsiasi gruppo sanguigno poiché non produce anticorpi, dato che possiede sia gli antigeni A che gli antigeni B.NA-SALUTE SE MIND UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Pleiotropia

Uno stesso gene influenza caratteri diversi

Anemia Falciforme: Effetti Fenotipici

Anemia falciforme: anemia dovuta a una forma alterata dell'emoglobina causata dalla mutazione di un gene codificante una delle sue subunità. Effetti fenotipici:

• Gli eritrociti assumono una forma a falce, viscosi: meno efficaci nel trasporto dell'ossigeno, difficoltà a muoversi all'interno dei vasi sanguigni.
• Tendono ad aggregarsi ostruendo i piccoli vasi sanguigni e accumulandosi nella milza. 0,55 pm
• Fragili: emolisi in 10/20 giorni rispetto ai 120 giorni di vita degli eritrociti sani. La maggior parte degli individui sono sani alla nascita e diventano sintomatici dopo che i livelli di emoglobina fetale diminuiscono. Sintomi: anemia cronica, infezioni frequenti, dolori, debolezza e stanchezza associati alla carenza di globuli rossi sani, ittero. A lungo andare lo scarso flusso sanguigno può danneggiare organi interni: ischemia, ictus, sindrome toracica acuta, danni a carico di cuore, reni, gonfiore del fegato e della milza.NA-SALUTE SE RAFFAELE UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Pleiotropia: Anemia Falciforme e Selezione Naturale

Anemia falciforme: malattia ereditaria a trasmissione autosomica recessiva

• Omozigote recessivo: affetto dalla malattia
• Eterozigote: portatore sano senza sintomi o con tratti falcemici (anemia e stanchezza). La selezione naturale non ha eliminato questo gene mutante dalle popolazioni africane, mediterranee e afro-americane nonostante comporti lo svilupparsi di una malattia grave: l'anemia falciforme presenta dei vantaggi.
• Maggior resistenza al plasmodio della malaria (Plasmodium falciparum) Nelle zone malariche, l'aspettativa di vita dei soggetti portatori del gene mutato sono maggiori rispetto agli individui sani.

Ereditarietà Autosomica Recessiva

Autosomal Recessive Parents mutation Carrier Carrier Children Affected Carrier Carrier Unaffected NIH U.S. National Library of MedicineNA-SALUTE SE RAFFAELE IND UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Eredità Poligenica

• Un singolo carattere fenotipico è controllato da più geni: «poligeni»
• Esempi: altezza, peso, dimensioni corporee, colore della pelle ...

Colore della Pelle

Colore della pelle: determinato dalla presenza di un pigmento di colore bruno (melanina) nelle cellule cutanee Dominanza incompleta: nessuno è dominante sugli altri, hanno effetti additivi 3 coppie di alleli (Aa, Bb, Cc):

• AABBCC: pelle molto scura
• aabbcc: pelle molto chiara
• AaBbCc: pelle di tonalità intermedia
• AAbbCc, aaBBCc, AaBBcc, AaBbCc: individui con 3 alleli «pelle scura», hanno la stessa tonalità della pelle. Eredità poligenica: ereditati separatamente Tra i fattori ambientali che influiscono, oltre ai geni, nel colore della pelle: esposizione al sole, stimola la produzione di melanina in misura diversa a seconda del genotipo.

Generazioni P, F1 e F2 della Pigmentazione Cutanea

Generazione P x aabbcc AABBCC (Pelle molto chiara) (Pelle molto scura) Y Generazione F, x AaBbCc AaBbCc Generazione F: Cellule uovo Spermatozoi ஸ் Frequenza di comparsa Pigmentazione cutaneaNA-SALUTE SE RAFFAELE IND UniSR Università Vita-Salute San Raffaele Istituti Ospedalieri Bergamaschi Gruppo San Donato

Geni Concatenati

Pianta di pisello: caratteri non studiati da Mendel, colore del fiore (Pp) + forma del polline (Ll) PPLL: fenotipo dominante, fiori viola e granuli pollinici allungati ppll: fenotipo recessivo, fiori rossi e granuli pollinici tondi Incrociando due eterozigoti per entrambi i caratteri (PpLl x PpLl)

• NON si ottengono 4 combinazioni fenotipiche diverse con rapporto 9:3:3:1
• Solo 2 fenotipi possibili nella maggior parte della progenie (fiori viola e granuli pollinici allungati; fiori rossi e granuli pollinici tondi) Rapporto fenotipico: 3:1
• Solo alcune piante mostrano le altre combinazioni fenotipiche (PPll: fiori viola e granuli tondi; ppLL: fiori rossi e granuli allungati) Geni concatenati: presenti sullo stesso cromosoma, durante la meiosi non si dividono, vengono ereditati insieme. Una piccola percentuale della progenie manifesta le altre due combinazioni di fenotipi perché È avvenuto il crossing-over.

Frequenza di Ricombinazione

Frequenza di ricombinazione : individui con fenotipo ricombinante × 100 totale della popolazione P L L durante il crossing-over. Cromosomi omologhi P P P LO L Meiosi I Tetrade Cromatidio Crossing-over 1 P Cromosomi ricombinanti L 1 Meiosi II Più i geni sullo stesso cromosoma sono distanti, maggiore è la probabilità che si separino