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Argomenti e definizioni di genetica

“Il genio non è altro che una più grande attitudine alla pazienza” detto del naturalista francese George Louis conte di Leclerc (1707-1788) perciò armatevi di pazienza e rispondete alle due domandine dopo la lettura di queste pagine (compreso l’articolo apparso sulla rivista Le Scienze numero 462)

Tema: GENETICA ED EREDITARIETÀ (da le Garzantine del Corriere della Sera)

Che cos’è la genetica?

È la scienza biologica che studia la trasmissione dei caratteri ereditari ai discendenti e le modalità con cui tali caratteri si manifestano nell’individuo, la natura dei cromosomi e dei geni e le modalità con cui questi esercitano la loro azione sull’individuo. Storicamente i primi studi di genetica furono quelli dell’abate austriaco Gregorio Mendel (1822-1884) che scoprì, con esperimenti condotti sui piselli, le leggi che regolano l’ereditarietà dei caratteri.

Da allora la genetica ha avuto un grande sviluppo e il suo campo di studi si è molto ampliato, suddividendosi in diversi rami:
1. genetica mendeliana, che studia la trasmissione dei caratteri ereditari alla prole;
2. genetica citoplasmatica, che studia l’ereditarietà dei caratteri non presenti nei cromosomi nel nucleo;
3. citogenetica, che studia le relazioni strutturali e funzionali tra geni e cromosomi; uno dei suoi principali risultati è l’aver dimostrato che i geni sono regolarmente ordinati nei cromosomi;
4. genetica delle popolazioni, che studia la dinamica delle frequenze geniche nelle popolazioni; è riuscita a identificare molti fattori che determinano l’evoluzione e la causa della variabilità delle popolazioni, legata innanzitutto alle mutazioni;
5. genetica biochimica, che studia in termini biochimici come i geni esercitano la loro azione sull’organismo, e analizza gli aspetti biochimici della replicazione e mutazione dei geni;
6. genetica molecolare, che studia l’organizzazione del gene a livello del DNA (acido desossiribonucleico), il meccanismo molecolare che regola l’attività dei geni (codificazione delle proteine, e quindi degli enzimi) e la loro azione nel determinare le caratteristiche dell’individuo (genetica dello sviluppo e del differenziamento);
7. genetica umana e genetica chimica, che studiano le mutazioni geniche e le patologie correlate nell’uomo.
È forse proprio nel campo della genetica biochimica e molecolare che sono stati ottenuti i risultati più brillanti, resi possibili dallo sviluppo di tecnologie di indagine particolarmente avanzate, applicate allo studio di organismi semplici a rapida moltiplicazione come i batteri (in particolare Escherichia coli) e i batteriofagi.

Grazie alla genetica biochimica e molecolare sono stati indagati e chiariti, del tutto o in parte, svariati problemi: quali sono i principali?

Sono stati studiati e definiti la natura del gene, la sua discontinuità, il suo meccanismo d’azione e il ruolo dell’acido ribonucleico, o RNA, come intermediario nel trasferimento dal DNA alle proteine. È stato decifrato il codice genetico; è stata individuata la causa delle mutazioni, correlate a processi che provocano alterazioni ereditarie del codice genetico e si è accertato che l’espressione finale di un gene è correlata anche a una rete di interazioni con altri geni del genoma (patrimonio genetico), a sua volta in rapporto con l’ambiente in cui ogni cellula vive. Si è scoperta una classe speciale di geni, i trasposoni, che non hanno postazione fissa sui cromosomi e che hanno un ruolo importante nel differenziamento genetico. È stato individuato il fenomeno dell’imprinting genetico, secondo cui certi geni sono attivi o meno a seconda che vengano trasmessi alla prole dal padre o dalla madre. Infine sta per concludersi, nell’ambito del progetto Genoma, l’analisi del patrimonio genetico dell’uomo, mentre si compiono già, nell’ambito della consulenza genetica, la valutazione del rischio riproduttivo e, nell’ambito della terapia genica, alcuni interventi terapeutici che fanno uso di materiale genico.

Che cos’è il Progetto Genoma?

È uno studio internazionale di rilevante importanza che tende all’identificazione e All’analisi dei centomila e più geni che costituiscono il patrimonio genetico (genoma, appunto) umano.

Che cosa si intende per “consulenza genetica”?

Un atto medico che nella fase precedente al concepimento può definire il rischio di trasmettere ai figli una malattia ereditaria, mentre nella fase che segue il concepimento ne fa la diagnosi.

Che cosa si intende per “ingegneria genetica”?

Quel complesso di tecnologie che consentono la manipolazione in vitro del DNA proveniente da organismi diversi, ossia la modificazione stabile e mirata del patrimonio genetico di un organismo.

Quali sono le applicazioni più importanti dell’ingegneria genetica nel campo della ricerca medica?

La produzione di sostanze di interesse medico e terapeutico (per esempio interferone, fattore di crescita, insulina), la diagnosi e lo studio delle malattie genetiche, la terapia genica, e le ricerche sulle basi genetiche del cancro.

Che cos’è l’ereditarietà?

È la trasmissione di caratteri ereditari da una generazione all’altra. L’ereditarietà è solitamente determinata dai cromosomi, presenti nel nucleo delle cellule; esiste tuttavia anche una ereditarietà che dipende da materiale genetico esistente nel citoplasma delle cellule e non del nucleo, come l’ereditarietà mitocondriale.

Che cosa si intende per ereditarietà mitocondriale?

Una trasmissione per via materna, dal momento che i mitocondri dello zigote (ovulo fecondato) provengono in pratica tutti dall’ovocita materno (i pochi mitocondri presenti nello spermatozoo non entrano, al momento della formazione dello zigote, nell’ovocita.

Che cosa sono i mitocondri?

Sono strutture del citoplasma provviste di DNA, RNA ed enzimi che ne consentono la riproduzione autonoma.

Che cosa sono i cromosomi?

Sono strutture, per lo più a forma di bastoncello, lunghe generalmente pochi micron, presenti nel nucleo di tutte le cellule. Il numero dei cromosomi è in genere costante in una stessa specie (per esempio: 46 nell’uomo, 78 nel cane, 42 nel grano) ed è sempre pari, in quanto il corredo cromosomico cellulare proviene per metà dal padre e per metà dalla madre. I cromosomi sono uniti in coppie in una stessa cellula: quando i due costituenti sono uguali si dicono autosomi, quando hanno forma differente, come si verifica nel caso dei cromosomi sessuali, vengono chiamati allosomi o eterocromosomi. Per quanto sempre presenti, i cromosomi sono visibili solamente durante la divisione cellulare. Sono essenzialmente costituiti da cromatina,cioè da DNA e proteine basiche (istoni), e sono portatori di tutti o quasi i geni che determinano i caratteri ereditari dell’organismo.

Che cosa si intende per “carattere ereditario”?

Una particolare caratteristica somatica o funzionale che si trasmette da una generazione all’altra ed è determinata dai geni, che sono particelle dei cromosomi, o meglio, come già detto, frammenti di DNA che fungono da “stampi” per proteine specifiche, in quanto indicano la sequenza degli aminoacidi che le costituiscono.

In che modo i cromosomi trasmettono i caratteri ereditari?

I cromosomi trasmettono i caratteri ereditari in quanto partecipano attivamente al processo di divisione cellulare. Questo si articola in quattro stadi: durante il primo, chiamato profase, scompare la membrana nucleare e cominciano a individualizzarsi i cromosomi, in numero caratteristico e costante per ogni specie, costituiti da due filamenti abbinati (cromatidi), mentre l’apparato della sfera si sdoppia e con esso il centriolo, che si porta ai poli opposti del nucleo e dà origine a una struttura fibrillare chiamata fuso acromatico o mitotico. Segue lo stadio detto metafase nel quale i cromosomi scorrono all’equatore del fuso mitotico disponendosi in piano (piastra equatoriale), poi si dividono longitudinalmente in due in modo che i cromatidi assumono il valore di cromosomi.

Nella fase successiva, detta anafase, i due nuovi gruppi di cromosomi così formatisi si spostano verso i due poli della cellula; infine nell’ultima fase (detta telofase) si riforma la membrana nucleare; all’equatore della cellula compaiono due solchi, mentre i cromosomi perdono la loro individualità e avviene la scissione definitiva delle due cellule figlie. Si ha quindi un periodo di riposo detto interfase. Questa serie di fenomeni, che si susseguono ordinatamente nella mitosi, ha lo scopo di ripartire qualitativamente e quantitativamente il patrimonio genetico fra i due nuclei figli, mantenendo costante nelle successive generazioni cellulari il numero dei cromosomi. Per questo la mitosi viene detta anche equazionale.

Il numero dei cromosomi è uguale in tutte le cellule dell’organismo?

Sì, tranne che nei gameti (spermatozoi e ovuli). In questi il numero caratteristico per la specie, che nell’uomo è di 46 (numero diploide), è ridotto della metà: 23 (numero aploide). Nella fecondazione i 23 cromosomi dello spermatozoo si uniscono ai 23 cromosomi dell’ovulo, ripristinando così il numero normale (46) di cromosomi.

Come fanno i cromosomi a ridursi alla metà nei gameti?

Nella formazione dei gameti avviene un processo detto meiosi o divisione riduzionale o mitosi eterotipica, che è il processo di divisione cellulare tipico delle cellule sessuali, da cui hanno origine gameti con un numero di cromosomi dimezzato (aploide). La meiosi, che si verifica in genere alla fine della gametogenesi, ha lo scopo di bilanciare l’effetto della fecondazione e consentire al nuovo individuo di conservare costante il numero di cromosomi caratteristico della specie a cui appartiene.

I cromosomi sono tutti uguali?

No, hanno diversa lunghezza e in certi casi diversa forma. I 46 cromosomi sono presenti nelle cellule appaiati a due a due (23 coppie). Di queste coppie, 22 sono formate da cromosomi omologhi, detti autosomi, i due cromosomi di ogni coppia sono uguali, ma la loro lunghezza varia da una coppia a un'altra, le 22 coppie di autosomi vengono numerate in ordine decrescente di lunghezza dall’1 al 22; esse trasmettono i caratteri somatici e psichici. La 23° coppia è formata dai cromosomi sessuali, che determinano il sesso.

In che maniera il sesso viene determinato nei cromosomi sessuali?

Nella donna i cromosomi sessuali sono uguali (XX); nel maschio sono diversi (XY). Nei gameti (cioè nelle cellule destinate alla riproduzione), che hanno un numero aploide (23 cromosomi singoli anziché 23 coppie), il cromosoma sessuale è uno solo; nella cellula-uovo, cioè nel gamete femminile, il cromosoma sessuale è sempre X; nello spermatozoo, cioè nel gamete maschile, il cromosoma può essere X o Y. Quando l’uovo viene fecondato con uno spermatozoo che ha il cromosoma X, avrà i due cromosomi sessuali uguali (XX) e darà origine a un individuo di sesso

femminile; quando invece lo spermatozoo fecondato ha il cromosoma sessuale Y, l’uovo fecondato avrà i cromosomi sessuali diversi (XY) e darà origine a un maschio.

Che cosa sono i geni?

Sono unità ultramicroscopiche responsabili della trasmissione dei caratteri ereditari della specie. I geni, costituiti da acido desossiribonucleico (DNA) o in alcuni virus, da acido ribonucleico (RNA), sono situati nei cromosomi in posizione caratteristica e costante (locus) in modo che in ogni coppia di cromosomi omologhi (uno di origine paterna e uno di origine materna) a loci uguali corrispondano geni preposti allo stesso carattere. Se i geni preposti allo stesso carattere sono uguali, si dice che sono allo stato di omozigosi e che la cellula che li contiene è omozigote rispetto a quel dato carattere.

Se invece i geni preposti allo stesso carattere non sono uguali, cioè sono diversi, la cellula è allora detta eterozigote, un gene (sempre di un cromosoma omologo) esplica un azione più forte ed è detto gene dominante, rispetto all’altro (cioè di quello del 2° cromosoma omologo, perché i cromosomi omologhi sono sempre accoppiati), che è detto gene recessivo.

Perciò il carattere cui il gene recessivo è preposto (cioè il carattere che deve essere trasmesso da quel gene, che è quello recessivo e non dominante) non si manifesta, il carattere si manifesta invece nel locus dove è trasmesso dal gene dominante.

A ogni moltiplicazione cellulare i geni si duplicano in modo che ogni cellula figlia contenga geni uguali. I geni sono individuabili soltanto quando insorgono cause fisiche e chimiche che alterano il particolare segmento di DNA che costituisce il gene in esame, trasformandolo in stati funzionali diversi (mutazione); in condizioni normali, tuttavia, se ne può verificare la trasmissione alla progenie mediante le leggi mendeliana

Geni letali si chiamano quelli che trasmettono caratteri anormali, responsabili di malformazioni o disfunzioni congenite, la cui azione si manifesta in genere allo stato omozigote.

Come fanno i caratteri ereditari a trasmettersi ai figli?

Nella fecondazione, quando il gamete maschile penetra in quello femminile (unione dello spermatozoo con l’ovulo), si ha la fusione dei due nuclei; i cromosomi del gamete maschile si uniscono a quelli del gamete femminile. In questo modo l’uovo fecondato, e quindi il successivo embrione, ha una metà dei caratteri ereditari di origine paterna e una metà di origine materna.

Che cos’è il genotipo?

È l’insieme dei caratteri ereditari di un organismo, ossia dei geni che si trovano nei cromosomi. Si distingue dal fenotipo che è invece l’insieme dei caratteri “visibili” dell’individuo. I caratteri visibili sono soltanto una parte dei caratteri ereditari, dei quali molti rimangono latenti nel genotipo e si manifestano nei discendenti in particolari condizioni.

Che cosa sono gli alleli?

Gli alleli, o allelomorfi, sono due geni che regolano lo stesso carattere. Provengono uno dal padre e l’altro dalla madre, e si trovano nella stessa posizione (locus) di cromosomi appaiati (omologhi). Quando il loro numero è superiore a due si parla di alleli multipli. Quando un genotipo è formato da due alleli uguali è detto omozigote, se da alleli differenti eterozigote per quel dato carattere.

Che cos’è il cariotipo?

È la mappa, ottenuta in laboratorio, che rappresenta i cromosomi tipici di un individuo, o di una specie, analizzati sia nel numero sia nella morfologia.

Che cosa accade quando un gene muta?

La mutazione, che consiste in sostituzioni, delezioni (perdite) o inserzioni di uno o più nucleotidi, può produrre la mancata espressione della proteina specificata dal gene normale, o può venire espressa una proteina la cui funzione si rivela insufficiente o eccessiva. Questo difetto, quindi, può anche indurre una patologia.
LE LEGGI DI MENDEL

La trasmissione dei caratteri ereditari avviene secondo regole determinate?

Sì. Le prime leggi sull’ereditarietà furono scoperte da Gregorio Mendel, ma non furono tenute in considerazione fino al 1900, allorché furono riprese da tre botanici: H. De Vries, C. Correns, ed E. von Tschermak.

In che cosa consistono le leggi di Mendel?

Fondamentalmente queste leggi sono tre:
1. legge della dominanza o della omogeneità del fenotipo
2. legge della segregazione
3. legge della indipendenza
Che cos’è la legge della dominanza?

La legge della dominanza dice che ogni carattere ereditario può essere dominante o recessivo nei confronti dei caratteri analoghi (colore degli occhi, tipo di capigliatura, forma del naso, presenza della fossetta del mento ecc.). quando un

carattere è dominante prevale rispetto al carattere analogo (alleli presente nel cromosoma omologo) e si manifesta sempre nei discendenti di prima generazione. Per esempio, incrociando piselli a semi lisci con piselli a semi rugosi Mendel ottenne in prima generazione tutti piselli a semi lisci, essendo questo carattere dominante rispetto all’altro (semi rugosi). Questi piselli sono tutti a semi lisci, ma “ibridi”, nel senso che il carattere “semi rugosi”, pur non comparendo, è tuttavia presente nel loro patrimonio genetico, e può comparire nei loro discendenti.

La stessa cosa avviene nell’uomo. Il carattere “occhi scuri” è dominante rispetto al carattere “occhi azzurri”: se un individuo possiede il carattere “scuro” derivante da un genitore e il carattere “azzurro” trasmessogli dall’altro genitore, avrà gli occhi scuri perché è un carattere, appunto, dominante. In questo caso, tuttavia il carattere è presente allo stato ibrido (eterozigote). Un carattere può essere presente in due modi: allo stato puro (omozigote) quando è stato ereditato da entrambi i genitori; allo stato ibrido (eterozigote) quando è stato ereditato da un solo genitore e ha prevalso sul carattere diverso ereditato dall’altro genitore, perché dominante.

Che cos’è la legge della segregazione?

Essa stabilisce questo principio: incrociando fra loro due individui ibridi (eterozigoti) per un certo carattere, questo carattere si trasmette nei discendenti secondo una proporzione particolare e fissa.

Facciamo il caso che i genitori siano ibridi per il carattere “colore degli occhi”. Entrambi hanno occhi scuri (carattere dominante) ma possiedono nel patrimonio genetico anche il carattere recessivo “occhi azzurri”. Nei figli possono accadere 4 casi, secondo le quattro combinazioni possibili:
1. il carattere “occhi scuri” del padre si unisce al medesimo carattere della madre: il figlio avrà occhi scuri allo stato puro (omozigote)
2. il carattere “occhi scuri” del padre si unisce al carattere “occhi azzurri” della madre: il figlio avrà sempre gli occhi scuri, ma in forma ibrida (eterozigote): nel suo patrimonio genetico ha, latente, anche il carattere “occhi azzurri”
3. il carattere “occhi azzurri” del padre si unisce al carattere “occhi scuri” della madre: il figlio avrà gli occhi scuri come nel caso b (cioè “occhi scuri” in forma eterozigote)
4. il carattere “occhi azzurri” del padre si unisce al carattere “occhi azzurri” della madre: il figlio avrà occhi azzurri in forma omozigote.
In altre parole, i discendenti di due genitori che presentano un carattere dominante, ma allo stato eterozigote, hanno figli con lo stesso carattere in dei casi (un quarto in forma pura e due quarti in forma ibrida) e con carattere diverso (recessivo) nel rimanente quarto. I caratteri recessivi, per comparire nella discendenza, devono essere sempre presenti in forma omozigote pura.

Che cos’è la legge della indipendenza?

La legge della indipendenza stabilisce che se si prendono in considerazione, in un incrocio, due coppie di caratteri alla volta (ossia incrociando piselli a semi gialli e lisci con piselli a semi verdi e rugosi) si ottiene una prima generazione costituita interamente da piselli gialli e lisci (essendo questi caratteri dominanti). Incrociando poi fra loro questi individui si ottiene una seconda generazione costituita da di piselli gialli e lisci; di piselli gialli e rugosi; di piselli verdi e lisci e di piselli verdi e rugosi. In altre parole, i due caratteri, pur essendo uniti fra loro, si trasmettono alla prole indipendentemente l’uno dall’altro. Questa legge, perfettamente valida per geni di cromosomi differenti, è verificata solo in parte per i geni dello stesso cromosoma, essendo questi più o meno legati tra loro, a seconda della posizione che occupano nel cromosoma.

Le leggi di Mendel sono valide per tutti gli esseri viventi?

Sono valide per tutti gli organismi animali e vegetali a struttura cellulare. Non lo sono per batteri e virus.
MALATTIE EREDITARE

Quali sono le malattie determinate da fattori ereditari?
- malattie genetiche (note anche come mendeliane o monofattoriali), dovute alla presenza di uno o due geni aberranti in un singolo locus di un autosoma o di un cromosoma sessuale
- malattie cromosomiche dovute ad aberrazioni cromosomiche
- malattie multifattoriali dovute alla presenza contemporanea di più geni aberranti in un certo numero di loci
- malattie lisosomiali
- Malattie genetiche
- Malattie dovute ad alterazioni genetiche degli autonomi
Da che cosa dipendono queste malattie?

Da un gene alterato (aberrante), localizzato in una delle 22 coppie di autosomi. Tale gene può avere carattere dominante o recessivo.

Malattie dovute a geni autosomici dominanti

Quali sono le malattie legate a geni autosomici dominanti?

Fra le malattie derivate da geni autosomici dominanti sono da considerarsi:
- neurofibromatosi o malattia di von Recklinghausen
- teleangectasia emorragica ereditaria
- malattia di von Willebrand
- sferocitosi
- corea di Huntington
- acondroplasia
le patologie dovute a geni dominanti sono abbastanza rare, per cui di solito sono ammalati gli individui eterozigoti, cioè i portatori di un gene patologico e del normale alleli recessivo; metà dei figli di una coppia malato-sana sarà malata (fanno eccezione alcune malattie come la sferocitosi)

Che cos’è la neurofibromatosi o malattia di von Recklinghausen?

È un affezione neurocutanea, caratterizzata dalla presenza di numerosi tumoretti (fibromi) lungo i nervi periferici; ha un decorso lungo e benigno. Il gene responsabile è situato sul cromosoma 17.

Che cos’è la teleangectasia emorragica?

È una malattia caratterizzata da manifestazioni emorragiche che derivano da piccoli ammassi capillari dilatato intorno alla bocca e al naso, o in altre zone della pelle o del tubo digerente.

Che cos’è la malattia di von Willebrand?

È una malattia emorragica congenita che rientra nel gruppo delle sindromi emofiliache, in quanto è dovuta a mancanza o diminuzione o alterata funzione di un fattore di coagulazione detto, appunto, fattore di von Willebrand. Se ne distinguono tre tipi, di cui i primi due sono a eredità autosomici dominante, il terzo a eredità autosomici recessiva.

Che cos’è la sferocitosi?

È una malattia, nota come ittero emolitico congenito, caratterizzata dalla presenza nel sangue di globuli rossi a forma sferica

Che cos’è la corea di Huntington?

È una rara malattia nervosa che si manifesta in genere fra i 35 e i 50 anni (eccezionalmente può evidenziarsi anche durante l’infanzia). È caratterizzata da contrazioni muscolari rapide, improvvise, involontarie e scoordinate, e dalla progressiva riduzione delle capacità mentali (demenza). Il difetto genetico è stato localizzato sul braccio corto del cromosoma 6.

Che cos’è l’acondroplasia?

È una patologia ereditaria, caratterizzata da alterazioni a carico delle cartilagini di accrescimento, che porta a limitazione della statura (nanismo), e da idrocefalo. La terapia che corregge il nanismo è chirurgica (tecnica del riallineamento in distrazione).

Malattie dovute a geni autosomici recessivi

Quali sono le malattie determinate da geni autosomici recessivi?

Qui si considerano: la malattia fibrocistica, il morbo di Cooley, la fenilchetonuria, la malattia di Tay-Sachs, la galattosemia, la degenerazione epatolenticolare o malattia di Wilson. Nel caso di queste malattie, dovute a un gene recessivo, l’individuo eterozigote (portatore) è sano. Se si accoppia con un individuo pure eterozigote, un quarto dei figli avrà il gene aberrante in doppia dose (omozigote) e pertanto sarà malato, metà dei figli sarà eterozigote (portatori sani) e il restante quarto sarà costituito da omozigoti sani.

L’incidenza di malattie dovute a geni autosomici recessivi è maggiore nei matrimoni tra consanguinei?

Sì, perché è maggiore la probabilità che due consanguinei siano portatori (eterozigoti) di uno stesso gene patologico.

Che cos’è la fibrosi cistica?

La fibrosi cistica del pancreas, o mucoviscidosi, è una malattia ereditaria che si riscontra in Europa, in un bambino su 2000. la trasmissione è recessiva e il gene responsabile, identificato nel 1989 e localizzato sul cromosoma 7, presenta una mutazione che si esprime nella mancanza dell’amminoacido fenilalanina nella proteina codificata dallo stesso gene.

Quali sono gli effetti della mancanza di fenilalanina?

Le cellule ghiandolari non sono più capaci di secernere ioni cloro e quindi, per cause biochimiche, acqua. Ciò spiega il sintomo caratteristico di questa malattia: la secrezione di muco denso da parte delle ghiandole mucose delle vie respiratorie e dell’intestino. Anche le lacrime, il sudore, la saliva e i succhi digestivi sono più viscosi del normale e tendono a ostruire i rispettivi dotti ghiandolari, con gravi conseguenze.

Quali organi colpisce maggiormente?

Vengono colpiti tutti gli organi dotati di ghiandole esocrine. Gli effetti più gravi si manifestano nelle vie respiratorie; i piccoli bronchi, occlusi dal muco, sono più ricettivi alle infezioni. Per quanto riguarda il pancreas (il pancreas è una ghiandola mediana, annessa all’apparato digerente, secerne l’insulina, il glucagone, i succhi pancreatici, che sono enzimatici, digestivi), l’organo va incontro a fibrosi e la conseguente riduzione della funzione pancreatica produce seri problemi della digestione e dell’assorbimento dei grassi e delle proteine.

Come viene diagnosticata?
- prelevando una piccola quantità di sudore dalla cute e analizzandolo; in presenza di fibrosi cistica si riscontra un tasso salino di 2-4 volte superiore alla norma (metodo di Gibson-Cook);
- con esame radiografico al torace: i bronchi presentano un’immagine più marcata e talora possono riscontrarsi nei polmoni focolai infiammatori;
- riscontrando nelle feci la presenza di una quantità abnorme di grassi non digeriti (esame chimico-fisico). Nel neonato si analizza il meconio (il meconio indica le feci del neonato nei primi 2-3 giorni, contenente secrezioni intestinali e liquido amniotico ingerito nella vita intrauterina);
- dosando gli enzimi pancreatici
Quando si manifesta?

Di solito la diagnosi viene fatta verso il secondo o terzo anno di vita.

La malattia può essere letale?

Sì. Tuttavia, mentre in passato la metà dei bambini malati non superava i cinque anni, oggi a questa età sono in vita il 90% dei malati, e l’80% supera i vent’anni.

Come si cura?

Con una dieta ricca di proteine e a modesto contenuto di lipidi, con apporto di sale ed elevate dosi di vitamine, con somministrazione di estratti pancreatici e costante uso di antibiotici per prevenire eventuali infezioni. Dal 1994 è disponibile un nuovo farmaco, la DNAasi, enzima che, digerendo i filamenti liberati dalle cellule disgregate che compongono il muco, lo fluidifica. Inoltre il bambino deve fare inalazioni ed esercizi fisici di fisioterapia respiratoria (drenaggio posturale, espettorazione forzata, rieducazione motoria).

Per quanto tempo è necessario continuare tale terapia?

Per tutta la vita

Quali probabilità di sopravvivenza hanno i bambini affetti da fibrosi cistica?

La situazione si sta oggi evolvendo en senso sempre più positivo, sia per le crescenti conoscenze acquisite circa la causa effettiva della malattia, sia perché la terapia volta a prevenire le frequenti infezioni delle alte vie respiratorie ha ridotto notevolmente il rischio di danni polmonari permanenti; sia, infine, perché la costante somministrazione di antibiotici a scopo profilattico e curativo ha consentito e consente di salvaguardare molti bambini dalle infezioni.

I genitori di un bambino affetto da fibrosi cistica possono avere altri figli?

Sì, ma devono tener presente che esiste una probabilità su quattro che il figlio successivo soffra della stessa malattia e che in due casi su quattro il figlio potrà a sua volta trasmettere la malattia ai suoi figli.

È possibile diagnosticare la fibrosi cistica prima della nascita?

Sì.

Si eseguono screening neonatali?

Sì, si ricerca nel sangue l’IRT, tripsina immunoreattiva

Che cos’è la galattosemia?

È una malattia caratterizzata da difetti nel metabolismo dello zucchero presente nel latte (galattosio). Normale è invece il metabolismo dello zucchero di frutta (fruttosio) e di canna (saccarosio).

Può essere diagnosticata precocemente?

Sì, mediante un esame del sangue, atto a rivelare la presenza dell’enzima necessario al metabolismo del galattosio. Inoltre si può ricercare, anche in bambini molto piccoli, la presenza dello zucchero nelle urine.

La si può prevenire e curare?

Sì, eliminando il galattosio della dieta del piccolo: il latte normale deve essere sostituito con alimenti equivalenti, non contenenti galattosio.

Che cos’è la malattia di Wilson?

La malattia di Wilson, o degenerazione epatolenticolare, consiste in un difettoso metabolismo del rame, che si accumula nel cervello, nel fegato, negli occhi o in altri organi. Questo accumulo può finire per interferire nel funzionamento degli organi interessati.

È possibile curarla?

Sì, mediante appositi preparati, in grado di aiutare l’organismo a smaltire le quantità di rame in eccesso.

Quali altre malattie ereditarie possono entrare in questa categoria?

La talassemia e la drepanocitosi (malattie del sangue), ma devono essere distinte dalle altre perché sono malattie cosiddette a <<eredità intermedia>>. Dipendono anch’esse da geni alterati presenti negli autosomi, ma possono presentarsi sia nei soggetti omozigoti sia in quelli eterozigoti. In altre parole, il gene aberrante si comporta a volte come dominante, a volte come recessivo.
- Malattie da alterazioni genetiche dei cromosomi sessuali
Quali sono le malattie dovute ad alterazioni genetiche dei cromosomi sessuali?

Si tratta di malattie dovute a un gene aberrante situato sul cromosoma X; il cromosoma Y, infatti è deputato principalmente alla determinazione della mascolinità. Nel maschio i geni del cromosoma X sono rappresentati in dose singola (emizigoti) per cui un gene mutato si manifesta anche se recessivo; ciò spiega perché certe malattie dovute a geni presenti sul cromosoma X si manifestino nei maschi e non nelle femmine di una famiglia. Nel caso di caratteri dominanti la malattia è più frequente tra le femmine e si riscontra in tutte le figlie di un maschio malato; ne è un esempio la sindrome di Alport (forma di nefrite ereditaria). Nel caso di carattere recessivo la malattia è più frequente nei maschi e non si riscontra nelle figlie di un padre sano; ne sono esempi l’emofilia A e la distrofia muscolare progressiva (o di Duchenne).

Emofilia; a che cosa è dovuta l’emofilia?

Ad un gene alterato, recessivo, presente nel cromosoma sessuale X. Nella donna, che ha due cromosomi sessuali X, la malattia non compare, perché il gene della malattia (è recessivo), è bilanciato dall’allele normale presente nell’altro cromosoma X. Nel maschio, invece, che ha corredo XY, la malattia si manifesta: non esiste infatti nel cromosoma Y l’allele normale che lo contrasti. Per tale ragione, solitamente l’emofilia colpisce esclusivamente i maschi, mentre le femmine sono portatrici.

Distrofia muscolare progressiva; a che cosa è dovuta la distrofia muscolare progressiva?

Ad un gene aberrante recessivo, presente nel cromosoma X. Questo gene è il più lungo finora conosciuto, comprendendo ben due milioni di nucleotidi. Le mutazioni che lo riguardano sono di vario tipo, tra cui ampie delezioni.

Daltonismo; in che cosa consiste il daltonismo?

Nell’incapacità di distinguere i colori (acromatopsia), o soltanto alcuni colori, più spesso il verde e il rosso. È causato dal deficit della sintesi di uno, due o tre dei pigmenti fotosensibili contenuti nei recettori retinici (coni) deputati alla visione cromatica. È un’anomalia ereditaria legata ai cromosomi sessuali e l’allele responsabile è recessivo. Il nome deriva dal chimico e fisico inglese Dalton, che ne era affetto.
- Malattie cromosomiche
Quali sono le aberrazioni cromosomiche responsabili di queste malattie?

Possono essere numeriche o strutturali. Nel primo caso può esservi un numero di cromosomi multiplo della condizione aploide (3n, 4n, ecc.), per cui si parla di poliploidia, oppure può esservi una anomalia del numero in difetto (aneuploidia) o in eccesso (trisomia ecc.) a carico di uno o più cromosomi. Nel secondo caso le anomalie riguardano la struttura cromosomica; si tratta di delezione (perdita), duplicazione, inversione, traslocazioni di materiale cromosomico.
- malattie da alterazioni numeriche dei cromosomi
Quali sono le malattie legate a un’alterazione nel numero di cromosomi?

Sono essenzialmente: la sindrome di Down, la sindrome di Klinefelter, la sindrome di Turner.

A che cosa è dovuta la sindrome di Down?

La sindrome di Down o mongolismo è dovuta al fatto che nella fecondazione passano nell’uovo fecondato tre cromosomi 21 (è detta quindi trisomia 21), anziché i normali due. La ragione risiede nel fatto che il cromosoma 21, nel gamete femminile, per un fenomeno di non disgiunzione verificatosi nella meiosi, è doppio. Pertanto, nella fecondazione questi due cromosomi 21 si uniscono all’altro cromosoma 21 di origine paterna e formano una terna anormale. Ciò accade con una certa frequenza nelle madri anziane. Quando la sindrome di Down compare nei figli di madri giovani, la causa sembra risiedere in un fenomeno di traslocazioni di materiale genetico che, preso da un altro cromosoma, viene trasmesso al figlio assieme al normale cromosoma 21.

Che cos’è e da che cosa dipende la sindrome di Klinefelter?

La sindrome di Klinefelter, che colpisce i maschi, è caratterizzata da atrofia dei testicoli, assenza di spermatozoi e ingrossamento delle mammelle. È asintomatica alla nascita e si manifesta nell’adolescenza, sotto forma di arresto della maturazione puberale. Dipende dal fatto che il cromosoma sessuale X è in soprannumero: l’individuo, anziché avere la coppia XY, presenta XXY, e talvolta i cromosomi X sono addirittura tre o quattro. La sindrome di Klinefelter colpisce circa 2 nati per mille ed è la causa più comune di ipogonadismo maschile primario.

Da che cosa è determinata la sindrome di Turner?

Nella sindrome di Turner, i cromosomi sessuali sono diminuiti: esiste un solo cromosoma X (monosemia), anziché la coppia XX. La sindrome colpisce le femmine ed è caratterizzata da bassa statura, assenza di mestruazioni, atrofia delle ovaie e mancato sviluppo dei caratteri sessuali secondari. Sono anche presenti alterazioni scheletriche e dell’apparato cardiocircolatorio.
- malattie da alterazioni strutturali dei cromosomi
Quali sono le malattie da alterazioni strutturali dei cromosomi?

Ricordiamo: la sindrome del grido del gatto, l’atassia teleangectasia, l’anemia di Fanconi e lo xeroterma pigmentoso.

Che cosa si intende per sindrome del grido del gatto?

Una sindrome caratterizzata da ritardo mentale e dalla crescita con malformazione del laringe, che causa la tipica vocalizzazione (grido del gatto). È dovuta a delezione relativa al cromosoma 5.

Che cos’è l’atassia teleangectasia?

Una patologia progressiva, a trasmissione autosomici recessiva, con predisposizione a tumori linfatici.

Che cos’è l’anemia di Fanconi?

È chiamata anche anemia perniciosiforme costituzionale infantile, è una malattia a trasmissione autosomici recessiva, caratterizzata dalla forte diminuzione di tutte le cellule del sangue prodotte nel midollo osseo (globuli rossi, globuli bianchi e piastrine). Ne consegue una predisposizione alle infezioni e alle neoplasie, in particolare alla leucemia acuta.

Che cosa s’intende per xeroterma pigmentoso?

Una patologia ereditaria recessiva, detta anche xeroterma di Kaposi e caratterizzata da ipersensibilità alla luce solare, che evolve fino allo sviluppo di tumori cutanei sia benigni che maligni.
- Malattie multifattoriali
Che cos’è l’eredità multifattoriale?

È un eredità che dipende da molti fattori, i quali interagiscono in diversa maniera. Riguarda le numerose condizioni, anche non patologiche, in cui un certo carattere, o una certa affezione, compare in una famiglia con una frequenza superiore che nel resto della popolazione, senza però manifestare un preciso rapporto di tipo mendelliane. È il caso della statura, dell’intelligenza, di certe doti naturali (come quelle della musica, della capacità di disegnare, della tendenza alla matematica), nonché di patologie come il diabete, la schizofrenia, l’ulcera gastroduodenale, l’ipertensione essenziale, l’artrite reumatoide, le deformazioni del piede, il labbro leporino e la palatoschitosi, la spina bifida, la stenosi pilorica, la lussazione congenita dell’anca. Al contrario di quelle geniche, le malattie multifattoriali sono relativamente frequenti e il loro sviluppo è dato da interazioni tra condizionamento genetico e condizionamento ambientale. In genere cioè, la presenza di geni aberranti costituisce non la condizione sufficiente perché la malattia si manifesti, bensì la predisposizione alla malattia stessa, che si palesa con il concorso di fattori ambientali diversi.
- Malattie lisosomiali
Che cosa sono le malattie lisosomiali?

Sono malattie ereditarie (autosomiche recessive oppure interessanti il cromosoma X), così dette perché sono caratterizzate da un deficit di enzimi correlato a particolari strutture cellulari, i lisosomi. Gli enzimi di cui sono ricchi i lisosomi controllano l’utilizzazione del nutrimento cellulare e i rapporti tra le cellule.

Quali sono le conseguenze del deficit enzimatico?

Si accumulano sostanze non scomposte nel sistema nervoso (malattia di Tay-Sachs), nei reni (malattia di Fabry), nel miocardio (malattia di Pompe), nel fegato e nella milza (malattia di Niemann-Pick).

Come si curano tali malattie?

Trattamenti terapeutici risolutivi a tutt’oggi non esistono. Tuttavia sono utili la somministrazione di enzimi sostitutivi, il trapianto di midollo osseo e la terapia genica (per ora sperimentale).

È possibile la diagnosi prenatale?

Sì, grazie alle moderne tecniche diagnostiche è possibile dosare l’attività enzimatica, ricercare alterazioni specifiche nelle cellule ed eseguire il test del DNA.
EUGENETICA

(è la branca della medicina che, basandosi sulle leggi della genetica, si propone di migliorare la salute della popolazione attraverso misure che evitino il diffondersi di caratteri ereditari indesiderabili)

Le malattie ereditarie sono numerose?

Le vere e proprie <<malattie>> a carattere ereditario non sono molto numerose; ma le influenze ereditarie sulla salute sono molto forti e la loro incidenza è in progressivo aumento. Le statistiche sulla mortalità infantile dicono che il 40% dei casi di morte dei neonati è dovuto ad alterazioni che hanno carattere genetico.

La maggioranza delle malattie e delle malformazioni ereditarie sono caratteri dominanti o recessivi?

La maggior parte dei caratteri è recessiva e quindi compare solo in una piccola percentuale di casi.

I caratteri ereditari possono <<saltare>> una generazione e ricomparire in quella successiva?

Sì.

Se un individuo ha una malformazione ereditaria, è probabile che nei suoi figli si presenti la stessa malformazione?

Sì, ma non bisogna dimenticare che patologie ereditarie compaiono solo in una piccola percentuale di nascite. Indubbiamente, però, per una famiglia nella quale sono conosciute malattie ereditarie le probabilità che queste si ripresentino nella discendenza sono assai più elevate rispetto a una famiglia in cui simili malattie sono ignote.

Due individui appartenenti a famiglie in cui siano note alterazioni ereditarie possono sposarsi tra loro?

Sì, ma devono tener presente che esiste la possibilità di trasmettere tali alterazioni ai figli. È opportuno pertanto che, prima di decidere di avere figli, consultino un genetista, oppure si rivolgano a un consultorio di genetica.

Ci si può sposare tra parenti?

Sì, ma è meglio non avere figli se la parentela è stretta, in quanto nella prole potrebbero manifestarsi caratteri recessivi indesiderabili.

Se si appartiene a una famiglia in cui sono noti casi di malattie mentali, ci si può sposare ugualmente?

Dipende dalla malattia in questione. Spesso in diverse malattie a componente ereditaria gli effetti delle condizioni ambientali sono prevalenti nell’instaurarsi o meno della malattia mentale stessa.

È possibile evitare di avere bambini con patologie ereditarie?

Questo problema è collegato a quello, più generale, della medicina preventiva per quanto riguarda le malattie ereditarie. In primo luogo, è bene evitare di procreare con appartenenti a famiglie che notoriamente presentano patologie ereditarie. In secondo luogo, coloro che sposano parenti devono considerare attentamente l’opportunità di avere figli, in quanto tale condizione di consanguineità può provocare il manifestarsi di indesiderabili caratteri ereditari latenti. Infine, le coppie nelle cui famiglie si sospetti vi siano casi di malattie ereditarie faranno bene a rivolgersi a uno specialista in genetica umana: con opportuni esami, oggi è infatti possibile stabilire se, per esempio, un individuo è portatore di anemia drepanocitica (una rara forma ereditaria); nel caso la risposta sia affermativa per entrambi, questi dovrebbero evitare di avere figli.

L’intelligenza è ereditaria?

È difficile stabilire l’esatto ruolo che eredità e ambiente giocano sull’intelligenza. Si sa che due genitori intelligenti hanno maggiori probabilità di avere figli intelligenti, ma non si può stabilire con esattezza fino a che punto l’ambiente sia determinante. È noto, peraltro, che i ritardati mentali hanno sovente genitori ugualmente ritardati; tuttavia questo può essere causato da eventi lesivi o infettivi all’atto della nascita.

Chi ha già un figlio anormale, rischia che anche altri eventuali figli lo siano?

È noto che molte anomalie sono la conseguenza di particolari condizioni verificatesi durante la gestazione o alla nascita. Dei caratteri ereditari, molti sono recessivi e pertanto la possibilità che altri figli siano affetti da malattie ereditarie è scarsa; in tali casi, tuttavia, è necessario rivolgersi preventivamente a un medico specializzato in materia.

Chi è affetto da alterazioni ereditarie può sposarsi e avere figli?

Sposarsi, senz’altro, ma deve attentamente considerare, con l’aiuto di un medico esperto, l’opportunità di avere figli . molti caratteri ereditari, come abbiamo detto più volte, sono recessivi, e possono manifestarsi solo in pochi membri lontani dell’intero albero genealogico. Altri sono per contro legati a caratteri dominanti e la probabilità che si manifestino in un figlio è alta; in tal caso è assai meglio adottare un bambino che averne uno proprio.

Che ha avuto malformazioni, quali il labbro leporino o il piede torto, deve stare particolarmente attento nello scegliersi il compagno?

Sì, è meglio che evito di sposare una persona nella cui famiglia siano, o siano state, presenti malformazioni similari.

La longevità è ereditaria?

No, ma può essere ereditaria la predisposizione alla longevità.

Il peso e la statura sono caratteristiche ereditarie?

L’altezza assai più del peso. Il peso dipende infatti dalle abitudini alimentari e queste sono collegate assai più all’ambiente che ai fattori ereditari. In talune famiglie, tuttavia, esiste una tendenza all’obesità ed è stato recentemente identificato un gene che ne sembra responsabile.

La <<personalità>> è ereditaria?

L’eredità può giocare un certo ruolo nello sviluppo della personalità, ma indubbiamente assai limitato. Il contributo di gran lunga più importante è dato dall’ambiente nel quale la personalità dell’individuo si sviluppa.

C’è un fondamento di verità nell’idea che vuole che la cosiddetta <<pecora nera>> della famiglia abbia ereditato gli aspetti più sfavorevoli da un antenato?

No.

Le tendenze criminali sono ereditarie?

No, tuttavia la scienza ricerca cause organiche e genetiche per l’aggressività.

Il cancro è ereditario?

No, sebbene la tendenza allo sviluppo di certi tumori possa essere ereditata; in ogni caso il cancro è senz’altro correlato con un’alterazione che si instaura nel materiale genetico contenuto nelle cellule, derivando dall’accumulo, dopo la nascita, di danni genetici (mutazioni). Sono stati però individuati tumori che possono definirsi ereditari: il retinoblastoma che è un tumore embrionale che colpisce la retina ed è correlato a mutazioni relative al cromosoma 13; il tumore di Wills, nefroblastoma (cancro del rene) che si riscontra soprattutto in bambini al di sotto dei 4 anni ed è correlato a delezione (la delezione è una perdita di materiale genetico: un alterazione cromosomica) a livello del cromosoma 11; la forma ereditaria di tumore del colon detta FAP (poliposi adenomatosa familiare), con gene responsabile nel cromosoma 21.

Si può facilmente determinare con precisione la paternità?

Sì; con particolari esami del sangue è possibile determinare la paternità con un margine di errore minimo. La ricerca della paternità si esegue studiando i gruppi sanguigni del padre presunto, della madre e del figlio. I gruppi sanguigni sono quattro: A; B; AB; 0; e si ereditano secondo le leggi mendeliane. Con questo metodo è innanzitutto possibile, in prima istanza, <<escludere>> certe paternità. Un figlio, per esempio, non può avere un gruppo sanguigno che non appartenga almeno a uno dei due genitori. Se è di gruppo B (oppure AB) e la madre è di gruppo 0, il padre non può avere gruppo A. Un figlio che abbia gruppo sanguigno A o B o AB non può avere entrambi i genitori di gruppo 0 e così via. Quando invece la paternità, sulla base dei gruppi sanguigni, è semplicemente <<possibile>> (perché il figlio ha lo stesso gruppo di uno dei due genitori, oppure è di gruppo AB mentre i genitori sono uno A e l’altro B), si devono eseguire indagini successive, che prendono in considerazione altri fattori ereditari (impronte genetiche del DNA) che consentono di indicare la paternità.

Che cosa si intende per carattere congenito?

Un carattere semplicemente presente alla nascita, perché acquisto durante la vita embrionale o durante il parto. Per esempio, se la madre si ammala di rosolia durante le prime settimane di gestazione , il virus disturberà profondamente lo sviluppo del feto, potendo causare cecità, malformazioni cardiache o altro. In questo caso, tali malattie sono da considerarsi congenite e non ereditarie, poiché sono sopravvenute durante la gestazione.

Il modo di vivere della gestante può influire sull’embrione?

Sì; soprattutto le malattie della madre possono influire negativamente sullo sviluppo del l’embrione, provocando anomalie. Queste però sono semplicemente congenite, non ereditarie. Gli stress emozionali che possono colpire la madre durante la gestazione non influenzano invece lo sviluppo dell’embrione.

L’esposizione ai raggi X o le emanazioni radioattive possono interferire sul corretto sviluppo dell’embrione?

Tali esposizioni, specialmente se troppo prolungate durante le prime settimane di gestazione, possono determinare mutazioni nei cromosomi dei gameti (sia maschili che femminile) e pregiudicare il normale sviluppo dell’embrione, determinando la comparsa di alterazioni nei figli o successivamente nei nipoti.

L’assunzione di certi medicinali durante i primi mesi di gravidanza può danneggiare l’embrione?

Sì, attraverso due meccanismi. Esistono sostanze capaci di determinare danni e malformazioni all’embrione per azione diretta, ossia passando dalla madre al figlio e danneggiando direttamente le cellule di questo: per tale motivo una gestante non deve assolutamente prendere alcuna medicina che non le sia stata espressamente prescritta dal medico. In questo meccanismo, tuttavia l’eredità non ha niente a che fare. Nel secondo meccanismo, invece, l’eredità conta, nel senso che alcune reazioni a certi farmaci o comunque a sostanze chimiche sono determinate da una ipersensibilità che viene trasmessa ereditariamente.

TERAPIA GENICA

Un trattamento che può essere considerato veramente rivoluzionario nella storia della medicina, teso a correggere difetti genici mediante tecniche di ingegneria genetica.

Quando è stata applicata per la prima volta?

Nel 1990, negli Stati Uniti. L’intervento fu realizzato su una bambina affetta da SCID (immunodeficienza combinata grave).

Come è avvenuto l’intervento?

Con la procedura <<ex vivo>>, ossia prelevando alla paziente le cellule deficitarie dell’enzima, cioè i linfociti, introducendo poi in esse il gene correttivo mediante un virus vettore, coltivandole quindi in vitro e reimmettendole infine nel circolo sanguigno della paziente.

Interventi simili sono stati eseguiti anche in Italia?

Sì, nel 1992 è stato effettuato a Milano il primo intervento in Europa di terapia genica. A differenza del protocollo statunitense, che riguardava solo i linfociti del sangue, il protocollo italiano ha introdotto il gene correttivo anche nelle cellule del midollo osseo. Questa procedura ha reso possibile il superamento del limite che la procedura statunitense presentava: i linfociti hanno vita breve (come tutte le cellule ematiche), per cui il trattamento va ripetuto a intervalli; le cellule progenitrici del midollo (cellule staminali) persistono nel tempo, dando luogo a cellule discendenti specializzate, oltre che a coppie di se stesse.

Esistono procedure diverse di terapia genica?

Sì. La procedura sopra descritta è, come detto, quella della <<terapia ex vivo>>, che introduce il gene correttivo nelle cellule malate del paziente e in seguito le reimmette nel suo circolo sanguigno. Nella <<terapia in situ>> il gene correttivo è inoculato, su vettore virale, direttamente nelle cellule dei tessuti più colpiti dalla malattia (per esempio, nei muscoli nel caso della fibrosi cistica). Nella <<terapia in vivo>> si immettono in circolo vettori virali del gene correttivo, trattato con recettori per poter riconoscere le cellule bersaglio.

Quali virus vengono utilizzati per trasportare il gene correttivo?

Sono spesso retrovirus nel cui genoma è inserito il gene normale che interessa. Affinché il virus funzioni soltanto da vettore, ne viene impedita la riproduzione togliendo al suo RNA le sequenze che codificano le proteine virali.

Quali sono le cellule più adatte per ricevere il trapianto di geni?

Le cellule staminali del midollo osseo, le cellule dell’epidermide e del derma, le cellule del fegato (epatociti): possono essere infatti prelevate e reintrodotte facilmente nell’organismo e vivono abbastanza a lungo.

Attualmente quali malattie possono essere trattate con questo tipo di terapia?

Si può cercare di correggere i difetti o direttamente nelle cellule interessate o nei precursori, come è il caso delle cellule del sangue e dei linfociti del sistema immunitario, causa di anemie ereditarie e di deficienze immunitarie ereditabili. In generale sembrano correggibili patologie correlate a scarsa o assente produzione di particolari proteine, come l’emofilia A e B o la già citata SCID.

Per quali malattie la terapia genica è in sperimentazione clinica in Italia?

Per l’ipercolesterolemia familiare (stato patologico che determina un abnorme aumento del colesterolo ematico), per la fibrosi cistica, per alcuni tumori (melanoma, neoplasia polmonare, taluni tumori cerebrali), per la distrofia muscolare.

La terapia genica può essere impiegata per accrescere le capacità difensive dell’organismo contro il cancro?

Sì, in alcune strategie di immunoterapia, per ora solo in sperimentazione clinica.

Esistono altre sperimentazioni cliniche di terapia genica contro il cancro?

Sì, per esempio, quelle che cercano di sopprimere l’irrorazione sanguigna necessaria alla crescita del tumore, quelle che tentano di compensare le mutazioni geniche che codificano proteine dannose, quelle che attivano processi che normalmente riparano i difetti genici.

Che cos’è il gene p53?

Un gene oncosoppressore, che nel cancro umano appare spesso mutato (come nel cancro del colon, per esempio). Esso codifica per una proteina, la p53 per esempio, che controlla il DNA cellulare nella divisione: se il DNA viene danneggiato per una mutazione, la proteina può arrestare la divisione cellulare oppure indurre la morte della cellula stessa (apoptosi). È in sperimentazione la terapia genica di sostituzione con copie sane del gene mutato.

Che cosa si intende per geni protooncogeni, geni oncogeni e geni oncosoppressori?

In condizioni di normalità i geni protooncogeni favoriscono la crescita della cellula, i geni oncosoppressori la inibiscono; sono, cioè due gruppi di geni che, pur costituendo una piccola parte del genoma umano, hanno un ruolo importante nello sviluppo del cancro. Infatti, quando subiscono una mutazione, i protooncogeni possono diventare oncogeni e quindi favorire una riproduzione cellulare incontrollata, mentre nei geni oncosoppressori può venire inattivata la funzione inibente.

Sono sperimentati anche trapianti di geni nelle cellule cerebrali?

Sì. Probabilmente rappresenteranno in futuro una strategia per rallentare i processi degenerativi di alcune malattie neurologiche (per esempio il morbo di Parkinson e la malattia di Alzheimer).

La terapia genica è sperimentata per l’AIDS?

Sì.

La terapia genica umana può intervenire anche sulle cellule riproduttive o della linea germinale?

Fino a oggi sono stati evitati interventi di manipolazione genica che possa essere trasmessa ai discendenti degli individui trattati. La terapia genica della linea germinale umana, unita alla clonazione, presenta gravissimi interrogativi

di ordine etico. Se da un lato si potrebbe arrivare a trasformare un embrione geneticamente difettoso in una coppia sana, dall’altro lato tali procedure potrebbero sia essere male applicate ai fini eugenetici, sia avere effetti anche imprevedibili.

Che cos’è la clonazione?

Una tecnica che consente la predisposizione, a partire da un capostipite, di copie geneticamente identiche. È applicata ai vegetali e, in laboratorio, ad animali nell’intento di ottenere forme utili. In ingegneria genetica è impiegata per ottenere un numero in pratica illimitato di copie di un determinato gene.

DEFINIZIONI DI GENETICA 1 (pagine 2)

I genetisti per i loro studi usano il metodo scientifico di indagine ipotetico-deduttivo che consiste nel fare delle osservazioni formulare delle ipotesi che spieghino le osservazioni, programmare ed eseguire degli esperimenti che consentano di provare le ipotesi formulate				La ricerca genetica può essere di base o applicata, nella ricerca genetica di base gli esperimenti sono mirati alla comprensione dei fenomeni fondamentali			Nella ricerca genetica applicata gli esperimenti sono mirati alla risoluzione di problemi specifici nella società o allo sfruttamento delle scoperte
Gli organismi che hanno contribuito in modo significativo alla definizione di importanti principi genetici sono stati: *Saccharomyces cerevisiae(fungo unicellulare, lievito), Tethraymena(protozoo unicellulare), Chlamhydomonas reinhadtii(un’alga verde unicellulare), Neurospora crassa(la muffa del pane), Pisum sativum(il pisello), Zea mays(il mais), Gallus(il pollo), Drosophila* melanogaster(il moscerino della frutta), *Caenorhabditis elegans(un verme nematode), Arabidopsis* thaliana(una piccola pianta), *Mus musculus(il topo), e Homo sapiens*(la specie umana).
I genetisti dividono la genetica in quattro branche: la genetica classica o della trasmissione, che si occupa del modo con il quale i geni e i caratteri sono trasmessi da una generazione all’altra e come i geni ricombinano tra di loro: esempio l’analisi dell’albero genealogico o degli incroci realizzati in laboratorio.			La genetica molecolare che si occupa dell’organizzazione molecolare e della funzione dei geni: un esempio di studio è l’analisi degli eventi molecolari coinvolti nell’espressione genica.		La genetica delle popolazioni che studia l’eredità dei caratteri determinati da uno o pochi geni in gruppi di individui. Un esempio di studio è l’analisi della frequenza dei geni che causano malattie nella popolazione.				La genetica quantitativa che tiene conto anch’essa dell’eredità di caratteri in gruppi di individui, ma quando questi sono determinati simultaneamente da molti geni: un esempio è lo studio dell’analisi del peso dei frutti e della resa di un raccolto.
La genetica ha dimostrato che molte differenze tra gli organismi sono il risultato delle differenze dei geni che essi possiedono, è il risultato di un processo evolutivo di mutazioni (cioè di alterazioni ereditabili nel materiale genico), di ricombinazioni ( che avvengono quando i cromosomi si scambiano il materiale genico grazie ad enzimi che catalizzano il taglio e l’unione di nucleotidi: negli eucarioti durante la meiosi con il crossing over, nei procarioti con il crossing over tutte le volte che filamenti uguali o quasi uguali di DNA si allineano tra loro), di selezione (scoperta da Charles Darwin).						La ricerca applicata è mossa da fini diversi: in agricoltura ha contribuito significativamente a migliorare gli animali da carne: riducendo la quantità di grasso del bue o del maiale, o delle piante: maggior proteine nei semi di soia, pomodori più resistenti, in medicina sono studiate le basi molecolari di molte malattie dovute a difetti genici, ha realizzato saggi diagnostici rapidi per l’identificazione di queste malattie e farmaci per la relativa cura.
Una delle tecnologie più utilizzate per creare prodotti biotecnologici geneticamente modificati è la tecnologia del DNA ricombinante che permette ai biologi molecolare di spostare un segmento di DNA da un organismo nel DNA di un altro organismo e di clonare (cioè di fare copie identiche) la nuova molecola di DNA ricombinante. Ad esempio nel campo della riproduzione delle piante, questa tecnologia ha permesso di trasferire alcune caratteristiche come la resistenza a determinate malattie, dalle piante non coltivate alle piante coltivate, nell’allevamento zootecnico da latte, ha permesso di aumentare il latte prodotto, nell’allevamento del pollame ha permesso di aumentare il numero di uova prodotte, in medicina questa tecnica è utilizzata nella produzione di antibiotici, ormoni ed altre molecole, nella diagnosi e nella terapia di alcune malattie genetiche.
Le banche dati genetiche sono strumenti di ricerca in WEB che permettono la divulgazione dell’enorme quantità di informazioni conosciute nel campo della genetica e della biologia molecolare.		Le mappe genetiche illustrano la disposizione dei geni sui cromosomi e le distanze genetiche tra i vari geni. La posizione di un gene sulla mappa (o sul cromosoma al quale si riferisce) è definita locus o locus genico, lo scopo è quello di conoscere l’organizzazione dei geni sui cromosomi, sono utili per l’isolamento e la clonazione di geni d’interesse e per ottenere la sequenza dei genomi.						La frequenza di ricombinazione è la percentuale di volte che cambia, nella progenie, la combinazione allelica presente nella combinazione parentale originaria, cioè le distanze genetiche tra i geni posizionati sullo stesso cromosoma.
Gli organismi modello sono gli organismi utilizzati dai genetisti per la loro ricerca, fin dal tempo in cui furono stabiliti i principi di ereditarietà, per essere adatti alla sperimentazione genetica dovevano corrispondere alle seguenti proprietà:	Lo sperimentatore deve conoscere perfettamente la storia genetica dell’organismo usato
	Il ciclo vitale dell’organismo deve essere relativamente corto in modo da avere a disposizione un gran numero di generazioni in un tempo relativamente breve. In questo modo i ricercatori possono raccogliere dati da molte generazioni il moscerino della frutta, per esempio, si riproduce ogni 10 – 14 giorni
	L’accoppiamento deve produrre una prole numerosa
	Gli organismi devono essere facilmente maneggiabili. Per esempio, centinaia di moscerini possono essere contenuti in piccoli contenitori
	Ancora più importante, tra gli individui di una popolazione devono essere presenti cambiamenti genetici che permettono lo studio dei caratteri ereditari. Più evidente è il cambiamento, più facile sarà l’analisi genetica.
La cellula vegetale e la cellula animale hanno in comune la caratteristica organizzativa definita dai seguenti organelli: citoscheletro, perossisomi, mitocondri, ribosomi, membrana nucleare, poro nucleare, cromatina, centrioli, nucleolo, reticolo endoplasmatico rugoso, nucleo, reticolo endoplasmatico liscio, apparato di Golgi, lisosoma, citoplasma, membrana plasmatica, la particolarità della cellula vegetale è quella di essere dotata di un grande vacuolo centrale, tonoplasto, cloroplasto, plasmodesmi, parete cellulare.

DEFINIZIONI DI GENETICA 2 ( pagine n° 3)

La comprensione di come i caratteri ereditari siano trasmessi dai genitori ai figli ebbe inizio con il lavoro di Gregor Johann Mendel (1822-1884). Utilizzò il metodo sperimentale basato sulla interpretazione dei rapporti dei diversi tipi di progenie ottenuti dai suoi incroci e sull’allestimento di esperimenti mirati e convincenti per confermare le sue ipotesi, utilizzò il modello di analisi più semplice, affrontando lo studio di un solo carattere alla volta. L’impostazione è sempre stata la seguente: due individui diploidi che differiscono nel fenotipo producono gameti aploidi mediante divisione meiotica. La fecondazione di gameti femminili con gameti maschili porta alla formazione di zigoti dai quali si originano gli individui diploidi della progenie. *L’analisi dei* fenotipi della *progenie* permette di interpretare il meccanismo con cui vengono ereditati i fenotipi in esame.		La pianta del pisello da orto (Pisum sativum) è stata scelta perché soddisfa molti dei requisiti che rendono un organismo adatto ad essere utilizzato negli incroci genetici (si coltiva facilmente, produce fiori e frutti nello stesso anno della semina, permette la raccolta di una grande quantità di semi, manifesta differenze visibili in caratteristiche ereditarie).
		Le leggi di Mendel spiegano come i caratteri siano basati dal comportamento dei geni, localizzati sui cromosomi, durante la formazione dei gameti aploidi (contenenti un solo allele di ogni locus). Ogni genitore contribuisce con un solo allele presente in ciascun gamete. Quando i due gameti si uniscono (nella fecondazione), si ripristina la situazione diploide (due alleli dello stesso locus). Ogni carattere è determinato da due alleli di un dato gene o locus.
La pianta del pisello normalmente si riproduce per autofecondazione: le antere poste all’estremità degli stami (organi maschili) producono il polline (gametofiti maschili) che si posa sul pistillo (che contiene i gameti femminili), all’interno dello stesso fiore e feconda la pianta. È possibile prevenire l’autofecondazione della pianta mediante la rimozione degli stami da un fiore già sbocciato, prima che le antere abbiano prodotto il polline maturo. Successivamente il polline prodotto dagli stami di un altro fiore viene raccolto e deposto sul pistillo del fiore privo di stami: questa è la tecnica dell’incrocio o fecondazione incrociata (cioè l’unione tra il gamete maschile di un individuo: il polline, e il gamete femminile di un altro individuo: l’uovo; una volta avvenuto l’incrocio, lo zigote si sviluppa nei semi (i piselli) che vengono poi piantati. Infine vengono analizzati i fenotipi delle piante originate dai semi.
I ceppi di linee autentiche o linee pure sono i ceppi di piselli scelti da Mendel perché sono quelli che mantengono costanti i caratteri presi in esame per molte generazioni nel passaggio dai genitori alle generazioni successive
I legge (l’uniformità della generazione ibrida) enuncia che la prima generazione ibrida (F1), risultante dall’incrocio tra due organismi omozigoti (nella generazione P o parentale) che differiscono per due forme alternative dello stesso carattere, è costituita da organismi tutti eterozigoti e uguali fra loro, il cui fenotipo può corrispondere a quello di uno dei due genitori. L’allele che si manifesta è definito dominante (lettera maiuscola), l’altro recessivo (lettera minuscola). Esempio: AA aa = Aa (se A dominante e a recessivo, gli individui della F1 hanno tutti fenotipo A).
omozigote = un individuo che possiede due alleli identici di un dato gene eterozigote = un individuo che possiede due alleli diversi di un dato gene
II legge (la segregazione) enuncia che la seconda generazione ibrida (F2), risultante dall’incrocio tra due eterozigoti per un solo gene (Aa, monoibridi), è costituita da organismi i cui genotipi e fenotipi si ritrovano in rapporti definiti e costanti. Durante la formazione dei gameti, i due alleli di un gene segregano (cioè si separano), per cui ogni gamete porta solo uno dei due alleli. L’unione casuale dei gameti determina un rapporto fenotipico di 1:2:1 (cioè 1 omozigote dominante, 2 eterozigoti, 1 omozigote recessivo) e fenotipico di 3:1 (cioè 3 esprimono il carattere dominante e 1 non lo esprime, è quello portato dall’omozigote recessivo), questo è valido nel caso di dominanza completa Esempio: Aa Aa = 1AA:2Aa:1aa (rapporto fenotipico 3A:1°)	III legge (l’assortimento indipendente) enuncia che i risultati degli incroci tra organismi che differiscono per due caratteri controllati da due geni diversi(localizzati su due paia di cromosomi omologhi) sono determinati dal fatto che durante la formazione dei gameti la segregazione degli alleli di un gene è indipendente da quella degli alleli dell’altro gene. Un organismo eterozigote per gli alleli di due geni diversi (Aa Bb, diibrido) produce quattro tipi diversi di gameti aploidi, ugualmente probabili. L’unione casuale di tali gameti dà luogo a una progenie costituita da nove diversi genotipi e a causa della dominanza, da quattro diversi fenotipi nel rapporto di 9:3:3:1 (cioè 9 esprimono tutti e due i caratteri, 3 esprimono il 1° carattere, 3 esprimono il 2° carattere, 1 è omozigote recessivo per tutti e due i caratteri). Il quadrato di Punnett (o tabella a doppia entrata) è uno strumento utile per prevedere i genotipi e i fenotipi risultanti da incroci in cui i genitori differiscono per due geni. Esempio: Aa Bb Aa Bb = 9 A-B-:3 A-bb:3aaB:1aabb

Il test-cross o reincrocio di prova permette di determinare il genotipo (non conosciuto) dominante di un carattere: occorre incrociare l’organismo a fenotipo dominante (quindi portatore dell’allele dominante), con un omozigote recessivo (A-aa), infatti, se i figli sono: 1) tutti A, l’organismo A- è AA; 2) ½ A½a, l’organismo A- è Aa. L’incrocio tra un organismo eterozigote e un omozigote recessivo viene definito back-cross		Il comportamento dei geni o alleli, coincide con le *proprietà* e il *comportamento dei cromosomi*: 1) entrambi i cromosomi sono presenti in coppie di omologhi; 2) alla meiosi entrambi i cromosomi si separano, ma si riuniscono alla fecondazione, 3) le diverse paia di cromosomi omologhi segregano indipendentemente le une dalle altre
Le leggi di Mendel regolano la trasmissione dei geni e non la loro espressione: infatti analizzando la progenie di incroci e le discrepanze tra il risultato osservato e il risultato atteso, sono state osservate delle deviazioni, dovute alla risultante delle complesse interazioni dei geni con i geni e dei geni con l’ambiente. La conseguenza è quindi che i rapporti fenotipici e genotipici osservati possono essere diversi da quelli attesi in base ai principi mendelliane, vanno pertanto considerati:	La penetranza e l’espressività: il grado di penetranza è la percentuale di portatori di un dato allele che manifestano il fenotipo corrispondente (11%=penetranza completa; espressività è il grado di manifestazione di un carattere (uniforme o variabile)
	Interazione tra alleli: il fenotipo di un eterozigote, in cui sono presenti due alleli diversi dello stesso locus, dipende dal rapporto che si instaura tra i due alleli e che può essere di dominanza e recessività, intermediarietà, codominanza vedi tavola 6
	Interazione tra geni: l’espressione di un dato carattere può dipendere dalla presenza nel genotipo di altri geni ed essere diversa a seconda dell’interazione tra gli alleli dei diversi geni
	Allelismo multiplo: di un gene possono esistere più di alternative alleliche. Ogni singolo individuo diploide comunque contiene al massimo due alleli di un gene, anche se nella popolazione esiste un ampia varietà allelica vedi tavola 6
	Pleiotropia e letalità: un singolo gene può essere responsabile di più e diversi caratteri fenotipici, spesso apparentemente non correlati. I geni responsabili di malattie genetiche dell’uomo sono spesso pleiotropici (cioè l’azione primaria del gene si ripercuote a cascata su organi e tessuti diversi; es. anemia falciforme, fibrosi cistica, fenilchetonuria) caso estremo della pleiotropia è la letalità: alleli letali sono responsabili (a diverse età) della morte dell’individuo portatore

DEFINIZIONI DI GENETICA 3 (pagine n° 2)

Dominante = allele o fenotipo espresso sia allo stato omozigote, sia allo stato eterozigote (dominanza completa) a livello fenotipico l’eterozigote è sostanzialmente non distinguibile dall’omozigote dominante		Recessivo = un allele o un fenotipo espresso solo allo stato di omozigosi (recessività completa)
Dominanza incompleta = intermediarietà, assenza di dominanza di uno dei due alleli in un eterozigote, l’eterozigote ha un fenotipo intermedio tra quello dei singoli omozigoti per l’uno o l’altro allele coinvolti		Codominanza = situazione in cui l’eterozigote mostra il fenotipo di entrambi i genitori omozigoti
Allele selvatico = è quell’allele designato come “standard” cioè normale per un ceppo od un organismo, è il più diffuso.	Allele mutante o mutato = ogni alternativa dell’allele selvatico di un gene. Gli alleli mutanti possono essere dominanti o recessivi rispetto agli alleli selvatici	Alleli multipli = sono le due o più forme alternative di un singolo gene, esempio il sistema di gruppo sanguigno
Un esempio di alleli multipli di un gene è rappresentato dalla serie allelica dei gruppi sanguigni ABO nell’uomo (esistono una ventina di diversi gruppi sanguigni umani: 3 sono quelli importanti per il fatto dell’incompatibilità in caso di trasfusione). Per il sistema ABO esistono quattro fenotipi rappresentati dai quattro gruppi sanguigni O, A, B, e AB; questi 4 fenotipi sono originati dai 6 possibili genotipi creati dalle diverse forme di tre alleli: , , i; che sono 3 forme alleliche multiple del gene selvatico “A”, sito nel locus genico detto ABO, leggi tema: il sangue.
La dominanza completa è la condizione per cui un allele è dominante su un altro e, di conseguenza, il fenotipo dell’eterozigote è uguale a quello dell’omozigote dominante. Nella recessività completa un allele recessivo è fenotipicamente espresso solo quando l’organismo è omozigote per questo allele	Gli esempi di dominanza completa e recessività completa sono i caratteri studiati da Mendel sul pisello:
	Colore del fiore e del rivestimento del seme: rivestimento del seme di colore grigio (dominante) o bianco ( recessivo ) e colore del fiore porpora (dominante) o bianco ( recessivo ); è da notare che un singolo gene controlla le caratteristiche cromatiche sia del rivestimento del seme che del fiore.
	Colore del seme: giallo* (dominante) o verde ( recessivo ).*
	Forma del seme: liscio* (dominante) o rugoso ( recessivo )..*
	Colore del baccello: verde* (dominante) o giallo ( recessivo ).*
	Forma del baccello: pieno* (dominante) o irregolare ( recessivo ).*
	Altezza dello stelo: lungo* (dominante) o corto ( recessivo ).*
	Posizione del fiore: assiale* (dominante) o terminale (recessivo ).*
Si dice dominanza incompleta o parziale quando un allele non è completamente dominante su un altro: il fenotipo appare intermedio tra i due omozigoti per i due alleli coinvolti.	Esempio nel *pollo: negli incroci Andalusi blu, dal piumaggio grigio. Incrociando una linea pura di polli con piumaggio nero* (omozigote ) e una linea pura con piumaggio bianco (omozigote ) danno alla una progenie con piume grigio-blu (gli Andalusi blu eterozigoti ) , incrociando nella due eterozigoti Andalusi blu, i due alleli segregheranno nella progenie e produrranno polli neri, Andalusi, bianchi, nel rapporto 1:2:1, il modo più efficiente per ottenere Andalusi è l’incrocio nero x bianco in quanto tutta la progenie è costituita da polli Andalusi: negli eterozigoti il bianco diluisce il nero a grigio-blu, quindi tra i due alleli si stabilisce una dominanza incompleta perché il fenotipo appare intermedio. (C = colore, W = white, B = black)
La codominanza è una variazione della relazione di dominanza in un certo modo correlata alla dominanza incompleta. Nella codominanza l’eterozigote manifesta entrambi i fenotipi dei due omozigoti, non un fenotipo intermedio	Esempio della serie degli alleli del gruppo sanguigno ABO. Gli individui eterozigoti sono fenotipicamente di gruppo AB, poiché sulla superficie dei loro globuli rossi sono presenti sia gli antigeni A (espressione dell’allele ) sia gli antigeni B (espressione dell’allele ). Quindi i due alleli e sono codominanti
È detto allele letale l’allele che determina la morte di un individuo, gli alleli letali possono essere legati al sesso o autosomici, dominanti o recessivi. L’esistenza di alleli letali di un gene indica che il prodotto normale di quel gene è essenziale per le funzioni dell’organismo; il gene è detto gene essenziale.
L’ambiente e l’espressione genica lo sviluppo di uno zigote in un organismo multicellulare è realizzato attraverso un processo regolato di crescita e differenziamento, dovuto alle interazioni del genoma con l’ambiente cellulare interno e con l’ambiente esterno. Lo sviluppo di un organismo avviene attraverso una serie programmata di cambiamenti fenotipici che in condizioni ambientali normali è praticamente irreversibile. Quattro processi principali interagiscono tra loro per compiere il complesso processo dello sviluppo: la replicazione del materiale genetico, la crescita, il differenziamento dei vari tipi cellulari, l’aggregazione delle cellule differenziate in tessuti e organi definiti. Lo sviluppo è quindi il risultato di un intreccio di vie biochimiche complesse, le cui tappe sono sotto il controllo genico. Ognuna di queste vie è suscettibile alle influenze ambientali se i prodotti genici che le controllano sono condizionati da fattori ambientali interni o esterni. Questo fenomeno è indagato utilizzando organismi da laboratorio il cui fenotipo è inequivocabilmente conosciuto, in questo modo si può analizzare il grado di espressione fenotipica di un gene al variare delle condizioni ambientali (età di insorgenza, sesso, temperatura, sostanze chimiche).

DEFINIZIONI DI GENETICA 4 (pagine n° 2)

Effetti dell’ambiente: l’espressione fenotipica di un gene dipende da numerosi fattori, compresa l’influenza con l’ambiente. Esempi di influenze ambientali sull’espressione genica	Età di insorgenza l’età di un organismo determina cambiamenti ambientali interni che possono condizionare la funzionalità del gene. L’azione dei geni non è continua, ma nel tempo avviene una attivazione e una disattivazione programmata dei geni durante lo sviluppo e la realizzazione delle funzioni di un organismo. Esistono numerose malattie genetiche la cui insorgenza è correlata con l’età: la calvizie comune che compare nei maschi tra i 20 e i 30 anni di età, la distrofia muscolare di Duchenne si manifesta nei bambini tra i 2 e i 5 anni: nella maggior parte dei casi non si conosce la natura della dipendenza dall’età.
	Sesso l’espressione di particolari geni può essere influenzata dal sesso, nel caso di geni legati al sesso le differenze nei fenotipi dei due sessi sono correlate al diverso complemento genico dei due cromosomi sessuali, tuttavia in alcuni casi i geni che sono localizzati sugli autosomi influenzano un particolare carattere che compare in un sesso ma non nell’altro, questi sono detti caratteri limitati al sesso: la comparsa delle corna in alcune specie di pecore (i maschi con i geni per le corna hanno le corna, mentre le femmine con questi geni non le presentano), la capacità di produrre uova o spermatozoi, la distribuzione dei peli sul viso dell’uomo. I caratteri influenzati dal sesso sono caratteri presenti in ambedue i sessi, ma hanno un comportamento diverso in termini di frequenza, ad esempio il carattere della calvizie comune si comporta come dominante nei maschi e come recessivo nelle femmine
	Temperatura le reazioni biochimiche all’interno della cellula sono catalizzate da enzimi la cui funzione non è influenzata, alle normali variazioni, dalla temperatura, in alcuni casi però gli alleli di alcuni geni possono dare origine ad enzimi sensibili a variazioni di temperatura. Un esempio è rappresentato dal colore nel pelo dei conigli Himalayani. Alcuni genotipi di questo coniglio bianco determinano lo sviluppo di peli di colore scuro a livello delle estremità (orecchie, naso, zampe) dove la temperatura è più bassa, un effetto simile si verifica anche nei gatti siamesi. La diversa colorazione del manto in queste regioni non può essere attribuita a differenze genotipiche delle cellule: tale ipotesi è stata provata allevando conigli Himalayani in diverse condizioni di temperatura; a 30° C il colore di tutto il pelo è bianco, a 25° C esprime il tipico fenotipo Himalayano.
	Sostanze chimiche alcune sostanze chimiche hanno effetti significativi sull’organismo: nell’uomo la fenilchetonuria è una malattia controllata da un gene autosomici recessivo che comporta un’alterazione dell’assorbimento della fenilalanina (aminoacido contento nelle proteine). Negli individui omozigoti per l’allele recessivo si manifestano diversi sintomi: ritardo mentale in età precoce; la fenilchetonuria è trattata riducendo la quantità di fenilalanina assimilata con la dieta. Fenotipi “fenocopia” indotti da sostanze chimiche: una fenocopia è definita come un alterazione fenotipica non ereditaria indotta da particolari fattori ambientali, simile a quella indotta da una mutazione genetica. Il periodo nel quale un organismo è più sensibile a cambiamenti indotti dall’ambiente corrisponde alle prime fasi della vita: piccoli cambiamenti possono portare gravi conseguenze future, il virus della rosolia se contratto dalla madre nei primi 12 mesi di gravidanza può causare sordità, cataratta, difetti cardiaci nel nasciuturo, senza che questo sia omozigote di alleli recessivi rari, un farmaco sedativo, oggi vietato, il talidomode, ha causato tra il 1959 e il 1961 la nascita di bambini ammalati di focomelia, che causa un arresto nello sviluppo delle ossa lunghe ed è causata da un raro allele dominante.
Eredità genetica ed ambiente la variabilità della maggior parte dei caratteri genetici trattati dalle leggi di Mendel è determinata principalmente dalle differenze nel genotipo, cioè le differenze genotipiche sono dovute a differenze genotipiche. Per molti caratteri, tuttavia il fenotipo è influenzato sia dai geni che dall’ambiente, ad esempio l’intelligenza e la tendenza a bere.		L’eredità legata al sesso è rappresentata dai geni associati fisicamente ai cromosomi sessuali degli eucarioti, questi geni sono detti legati al sesso. Nell’Uomo e negli altri mammiferi, la presenza di un cromosoma Y determina il sesso maschile (XY), la sua assenza il sesso femminile (XX) perché in assenza del cromosoma Y le gonadi si differenziano in ovari. I maschi per quanto concerne i geni associati all’ X sono definiti emizigoti, dato che il gene è presente in singola copia nell’organismo, non avendo alcun omologo sul cromosoma Y.
Nella specie umana sono conosciuti almeno 100 caratteri determinati da geni identificati sul cromosoma X e la maggior parte di essi è determinata da alleli recessivi				Un carattere controllato da un gene mutato localizzato sul cromosoma Y, che non abbia il corrispettivo sul cromosoma X, è detto legato all’ Y o oloandrico (“interamente” maschile)
Il cromosoma X del maschio è trasmesso solamente alle figlie femmine, perché, dal maschio è sempre ricevuto dalla madre.
Ereditarietà recessiva associata al cromosoma X: un carattere determinato da un allele mutato recessivo, localizzato sul cromosoma X viene definito carattere recessivo legato all’ X. l’albero genealogico più conosciuto per un tipo di questo carattere è quello dell’emofilia: malattia dovuta alla mancanza di un fattore della coagulazione del sangue. Per i caratteri recessivi legati all’ X, la femmina deve essere omozigote per l’allele recessivo per manifestare il carattere mutato, mentre un maschio esprime il carattere in presenza di una sola copia dell’allele recessivo sul cromosoma X. Quindi i maschi affetti trasmettono l’allele mutato a tutte le loro figlie e a nessuno dei loro figli maschi			Eredità dominante legata al cromosoma X: un carattere controllato da un gene mutato dominante localizzato sul cromosoma X è definito carattere dominante legato all’ X, solo pochi caratteri sono stati identificati. Le femmine eterozigoti manifestano il carattere, avendo 2 cromosomi X, è più frequente nelle femmine, non può essere trasmesso dal padre ad un figlio maschio.		Eredità legata al cromosoma Y dovrebbe essere manifestata da tutti i figli maschi e da nessuna femmina, non esistono le prove genetiche, il gene SRY per il fattore della differenziazione testicolare, è localizzato sul cromosoma Y

DEFINIZIONI DI GENETICA 5 (pagine n° 2)

Il DNA o acido deossiribonucleico è il materiale genetico di tutti gli organismi viventi: procarioti ed eucarioti, è anche il materiale genetico di molti virus che li infettano.		Nel DNA vi sono in tutto quattro basi azotate, adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T)
Il DNA è fatto di due catene (o filamenti), formate da unità dette nucleotidi. Ciascun nucleotide è formato da uno zucchero desossiribosio, da un gruppo fosfato e da una base azotata. L’appaiamento delle basi azotate dei nucleotidi tra le due catene comporta la formazione di una doppia elica.		L’informazione genetica è data dalla sequenza di queste 4 basi all’interno di un filamento di DNA, cioè dai geni che sono quindi sequenze specifiche di nucleotidi: queste sequenze descrivono i caratteri che sono trasmessi dai genitori alla prole
L’RNA o acido ribonucleico è il materiale genetico di molti virus quando non hanno il DNA	Nell’RNA tre basi azotate sono come quelle del DNA, la quarta base azotata, la timina è sostituita dall’uracile (U)	I geni controllano tutti gli aspetti della vita di un organismo, in quanto codificano i prodotti (proteine, ormoni, enzimi) responsabili per lo sviluppo, la riproduzione e cosi via. Il processo mediante il quale il prodotto di un gene viene espresso è detto espressione del gene, si realizza col meccanismo della sintesi proteica, la sintesi proteica inizia con la sintesi di una molecola di RNA a singola elica che rappresenta la copia di un segmento di DNA.
La trasmissione dell’informazione genetica è il modo con cui i geni controllano i caratteri che determinano il nostro aspetto, la nostra crescita, le malattie genetiche. Che cosa occorre sapere?		Il gamete è una cellula riproduttiva matura specializzata per la fusione sessuale. Ogni gamete è aploide e si unisce a una cellula avente la stessa origine, ma prodotta dal sesso opposto, generando uno zigote diploide
Il cromatidio è una delle due unità longitudinali distinte e visibili di tutti i cromosomi replicati; diventa visibile fra l’inizio della profase e la metafase della mitosi	Il cromatido fratello è il cromatido che deriva dalla replicazione di un cromosoma durante l’interfase del ciclo cellulare	Lo zigote è la cellula prodotta mediante fusione dei gameti maschili e femminili
		L’incrocio è l’accoppiamento tra due individui, che porta alla fusione dei gameti
		Il locus o locus genico è il sito specifico su un cromosoma in cui un gene è localizzato
La cromatina è quella parte di DNA associata a proteine: ogni frammento cromatinico riflette le caratteristiche generali dei cromosomi ma non quelle specifiche di ogni singolo cromosoma	Il cromosoma è il materiale genetico della cellula complessato con proteine ed organizzato in certo numero di strutture lineari, il suo nome significa corpo colorato per la sua capacità di colorarsi	Il gene o fattore mendeliano è una sequenza di nucleotidi che determina una caratteristica in un organismo. I simboli dei geni sono sottolineati o in corsivo.
		Gli alleli sono forme alternative di un gene, ad esempio gli alleli S e s determinano la superficie liscia o rugosa del seme di pisello, come i simboli dei geni sono sottolineati o in corsivo

Il cromosoma sessuale, negli organismi eucarioti, è il cromosoma rappresentato in modo diverso nei due sessi, è visibilmente diverso dagli altri, uno è il cromosoma X e l’altro il cromosoma Y, di solito il sesso XX è femminile ed il sesso XY è maschile		Il genotipo indica la costituzione genica di un individuo
		Il genotipo omozigote per un determinato allele (e quindi per una determinata caratteristica fenotipica) in un organismo diploide (cioè con due copie di ogni cromosoma) si ha quando entrambi gli alleli (due: uno per ogni cromosoma) sono uguali. Gli omozigoti producono un solo tipo di gameti (meiosi) per un gene localizzato nel locus	Il genotipo eterozigote per un determinato allele (e quindi per una determinata caratteristica fenotipica) in un organismo diploide (cioè con due copie di ogni cromosoma) si ha quando gli alleli (due: uno per ogni cromosoma) sono diversi. Gli eterozigoti producono due tipi di gameti (meiosi) uno per ogni diversa forma allelica dello stesso gene (quindi della stessa caratteristica fenotipica)
Il cromosoma X è il cromosoma presente in due coppie nel *sesso* omogametico(cioè nella femmina), ed in una copia nel *sesso* eterogametico(cioè nel maschio), è più grande del cromosoma Y	Il cromosoma Y è quello che è presente in una copia nel *sesso* *eterogametico* (cioè nel maschio), insieme al cromosoma X, non è presente nel *sesso* *omogametico* (cioè nella femmina)
Gli autosomi sono tutti gli altri cromosomi caratteristici della specie, esclusi i cromosomi sessuali.
I cromosomi non omologhi sono i cromosomi che contengono geni diversi e che non si appaiano alla meiosi, caratteristici dei procarioti aploidi (cioè con una sola serie di cromosomi), e dei gameti	I cromosomi omologhi sono i membri del paio di cromosomi identici nella disposizione dei geni presenti e nella loro struttura visibile, caratteristici degli eucarioti diploidi (cioè con due serie di cromosomi).	L’allele dominante è quello responsabile della forma fenotipica (nella F1 di due capostipiti omozigoti per 2 diverse forme dello stesso carattere e quindi un omozigote dominante e un omozigote recessivo) ed è indicato con la lettera maiuscola
		L’allele recessivo è quello che non appare nella forma fenotipica (nella F1 di due capostipiti omozigoti in 2 diverse forme dello stesso carattere e quindi un omozigote dominante e un omozigote recessivo) ed è indicato con la lettera minuscola
Il crossing over è il termine che si usa che rappresentare il processo di scambio reciproco tra cromosomi che dà origine ai ricombinanti	I crossing over multipli avvengono durante la meiosi, quando si verifica più di un crossing over in una particolare regione di un cromosoma	Il fenotipo è la manifestazione fisica di un carattere genetico, che deriva da uno specifico genotipo e dalla sua interazione con l’ambiente.

DEFINIZIONI DI GENETICA 6 (pagine n° 2)

Osservati al microscopio i cromosomi differiscono in dimensioni e morfologia tra le diverse specie ed anche all’interno della stessa specie. Ogni cromosoma presenta una costrizione detta centromero che è importante per il comportamento dei cromosomi durante la divisione cellulare, la posizione del centromero è utilizzata per classificare i cromosomi eucariotici			Un cromosoma metacentrico ha il centromero localizzato nel centro in modo che il cromosoma è diviso in due bracci di dimensioni circa uguali.
			I cromosomi submetacentrici hanno un braccio più lungo dell’altro
			I cromosomi acrocentrici mostrano un braccio con un appendice su cui spesso vi è un rigonfiamento detto satellite
			I cromosomi telocentrici hanno un solo braccio in quanto il centromero è situato ad una estremità
La lunghezza del cromosoma e la posizione del centromero sono costanti per ogni cromosoma e aiutano ad identificare i singoli cromosomi	Il cariotipo è il set completo di tutti i cromosomi in metafase (in metafase perché è i cromosomi si trovano in fase più condensata e sono più osservabili al microscopio). Il cariotipo è speciespecifico e tra gli organismi eucarioti esiste una ampia variabilità per quanto riguarda il numero, la dimensione e la forma dei cromosomi.				In un cariotipo umano, i cromosomi sono numerati per facilitarne l’identificazione, per convenzione la coppia di cromosomi più grande è designata col *numero* 1, quella successiva con 2 e così via, i cromosomi in base alla morfologia (cioè alla forma) sono raggruppati in *lettere, quelli simili hanno la stessa lettera: A (1°,2°,3° paio), B (4,5), C (6,7,8,9,10,11,12, X), D (13,14,15), E (16,17,18), F (19,20), G (21,22, Y). Per distinguerli ulteriormente, i singoli cromosomi, sono colorati diversamente nelle singole parti, o regioni, o bande*.
La *tecnica del bandeggio G* prevede una colorazione con enzimi proteolitici (digeriscono parzialmente le proteine cromosomiche) e poi la colorazione Giemsa che produce delle bande nere chiamate bande G. nei cromosomi umani in metafase si distinguono 300 bande G, in profase circa 2000 bande.		La nomenclatura dei cromosomi in base al bandeggio G permette di indicare un gene e la sua localizzazione riferendosi a regioni e subregioni: ciascun cromosoma ha due bracci separati dal centromero, il braccio più corto viene detto p e quello più grande q. le regioni e le subregioni sono poi attribuite dal centromero di appartenenza in modo che la regione 1 sia la più vicino al centromero. Ad esempio il gene BRCA1 della predisposizione al tumore al seno ha la localizzazione 17q21, ciò significa che il gene è sul braccio lungo del cromosoma 17 nella regione 21. inoltre le subregioni sono indicate con dei numeri decimali posti dopo i numeri delle regioni.
Ogni cromosoma è costituito da una lunga molecola di DNA complessata con proteine e RNA a formare una sostanza denominata cromatina. I cromosomi sono dispersi nel nucleo durante l’interfase del ciclo cellulare e si condensano, diventando compatti e visibili, durante la mitosi e la meiosi.		La fibra di cromatina è caratterizzata da livelli successivi di compattamento: la fibra elementare è costituita da una successione regolare di subunità, (i nucleosomi), ciascuna costituita da un tratto di DNA, di circa 200 paia di basi avvolte attorno ad un aggregato globulare costituito da otto proteine basiche, gli istoni, a due a due uguali (l’ottaedro di istoni), un ulteriore avvolgimento della fibra di cromatina a solenoide con 5-6 nucleosomi per giro. La struttura è stabilizzata da un altro istone, ulteriori avvolgimenti e ripiegamenti (loops) attorno ad un impalcatura proteica (scaffold) con progressiva riduzione della lunghezza del cromosoma e aumento del diametro. Si distinguono due tipi di cromatina: l’eucromatina e l’eterocromatina.
Il ciclo cellulare è l’insieme del processo ciclico di crescita o mitosi (o divisione nucleare o cariocinesi) e di divisione della cellula (o citocinesi) negli organismi eucarioti uni e pluricellulari. il ciclo ha una durata di 24 ore anche se varia molto a seconda dell’organismo e del tipo di cellula.	Nelle cellule somatiche proliferanti, il ciclo cellulare è composto da due fasi: la fase (o divisione) mitotica (M) e un interfase compresa fra due divisioni. L’interfase si divide in tre fasi G1 (gap1), S, e G2 (gap2). Durante la fase G1 (fase di presintesi) le cellule si preparano per la replicazione del DNA e dei cromosomi che avviene durante la fase S (di sintesi). Durante la fase G2 (fase post-sintetica) la cellula si prepara per la divisione cellulare o fase M: l’esatta replicazione dei cromosomi avviene durante l’interfase e, quando la cellula entra in mitosi, si ha la distribuzione di un completo assetto cromosomico in ciascuno dei due nuclei figli. Il tempo in cui si svolge il ciclo cellulare è variabile, la variabilità è nella fase G1: da alcuni minuti nelle cellule del feto e in quelle tumorali, ad alcuni anni nelle cellule nervose dell’individuo adulto, alcune cellule escono dalla fase G1 e entrano in una fase quiescente di non divisione detta G0 (G zero) come avviene per gli osteoblasti e le fibre muscolari, dalla fase G0 possono rientrare nel ciclo cellulare.					La mitosi è una fase del ciclo cellulare che porta alla formazione di nuclei figli (negli eucarioti), che contengono lo stesso numero di cromosomi e che sono geneticamente identici fra loro e al nucleo dal quale si sono originati. Prima della mitosi i cromosomi si duplicano. La mitosi è seguita dalla citocinesi, la proliferazione sia delle cellule aploidi che delle cellule diploidi avviene per mitosi
La meiosi consiste in una replicazione del DNA (duplicazione dei cromosomi) seguita da due divisioni di un nucleo diploide (2N che contiene un assetto cromosomico aploide di origine paterna e uno di origine materna) per formare quattro cellule o nuclei aploidi (N); negli animali (che si riproducono sessualmente) questa divisione cellulare porta alla formazione di gameti aploidi (gametogenesi). Durante la prima delle due divisioni avviene l’appaiamento, il crossing over e la sinapsi dei cromosomi omologhi.				La fecondazione è l’unione della cellula sessuale femminile e di quella maschile, che formano un’unica cellula, lo zigote, a partire dalla quale, negli organismi pluricellulari, ha inizio lo sviluppo dell’embrione. Negli animali, la fecondazione è esterna se avviene fuori dal corpo della femmina, come per esempio in quasi tutti i pesci e gli anfibi; è invece interna se il maschio introduce i propri gameti nel corpo della femmina mediante un organo copulatore. La fecondazione è interna in tutti gli animali terrestri e in molti animali acquatici. Nei vegetali la fecondazione segue all’impollinazione: il granulo di polline emette un tubulo pollinico, che raggiunge l’ovario e lo feconda.

DEFINIZIONI DI GENETICA 7 (pagine 2)

Mitosi è il processo di divisione cellulare delle cellule somatiche. Segue la fase G2 e completa il ciclo cellulare. La divisione del nucleo (cariocinesi) produce due cellule figlie geneticamente identiche fra loro e identiche alla cellula madre. Si distinguono diverse fasi: 1 Profase: i cromosomi, ciascuno suddiviso in due cromatidi fratelli, si condensano progressivamente e diventano visibili all’interno del nucleo. Il fuso mitotico comincia ad assemblarsi e i nucleoli scompaiono. 2 Prometafase scompare l’involucro nucleare. Inizia la formazione dei cinetocori (che sono aggregati multiproteici a cui si attaccano i microtubuli implicati nel successivo movimento dei cromatidi ai rispettivi poli) 3 Metafase i cromosomi, raggiunto il massimo grado di condensazione, si dispongono sul piano equatoriale (piastra equatoriale) del fuso mitotico. Le fibre del fuso prendono contatto con i microtubuli del cinetocoro. 4 Anafase i cromatidi fratelli di ogni cromosoma si separano a livello dei centromero e migrano ai poli opposti. 5 Telofase i cromosomi, raggiunti i rispettivi poli, iniziano a decondensarsi, si ricostituisce l’involucro nucleare e ricompaiono i nucleoli. 6 Citocinesi la membrana cellulare si contrae a livello della regione mediana del citoplasma creando un solco che separa progressivamente le due cellule figlie.

I tratti ereditari sono le caratteristiche di un individuo che vengono trasmesse da una generazione all’altra; ognuno di essi è sotto il controllo di un segmento del DNA chiamato gene (fattore), la costituzione genetica di un individuo è definita il suo genotipo mentre il fenotipo rappresenta l’insieme delle caratteristiche osservabili (strutturali e funzionali) di un organismo ed è il risultato della interazione fra il genotipo e l’ambiente.

L’acquisizione dell’aspetto fenotipico finale è un processo molto complesso e coinvolge una grande quantità di vie metaboliche che interagiscono fra loro: influenze ambientali interne ed esterne (ormoni, alimentazione ecc.) che si verificano casualmente durante lo sviluppo possono far sì che individui con lo stesso genotipo possano manifestare fenotipi diversi, e individui con lo stesso fenotipo possono avere genotipi diversi.

Nella meiosi a differenza che nella mitosi si ha la riduzione a metà del numero dei cromosomi, e ogni gamete eredita un solo cromosoma di ogni paio di omologhi, si ha rimescolamento del patrimonio ereditario in quanto si ha una distribuzione casuale dei cromosomi omologhi alla 1 divisione meiotica e distribuzione casuale dei cromatidi fratelli alla 2 divisione che causa nuove combinazioni di cromosoma in ogni gamete, si scambio di parti di cromosomi omologhi mediante il *crossing over* con nuove combinazioni di alleli in ogni cromosoma		Meiosi è la forma specializzata di divisione cellulare, che produce le cellule germinali o gameti aploidi (cellule uovo nelle femmine e spermatozoi nei maschi) e avviene in organi deputati (ovaio nelle femmine e testicolo nel maschio). Implica due divisioni cellulari successive, precedute da una duplicazione del DNA, tra le quali non avviene la replicazione del DNA. Si distinguono: 1 Profase 1 è la fase caratterizzante la meiosi, durante la quale si verificano eventi chiave, suddivisa in ulteriori fasi: a) leptotene in cui i cromosomi appaiono come lunghi filamenti attaccati ad ogni estremità all’involucro nucleare. Ogni cromosoma è suddiviso in due cromatidi fratelli b) zigotene i cromosomi iniziano a condensarsi, gli omologhi si avvicinano e si appaiono (sinapsi), costituendo una struttura denominata tetrade c) pachitene i cromosomi si condensano ulteriormente e tra gli omologhi appaiati può avvenire uno scambio di parti (crossing over) d) diplotene gli omologhi si separano progressivamente rimanendo uniti in punti specifici (chiasmi) che segnano il punto in cui è avvenuto un crossing over e) diacinesi i cromosomi appaiono ancor più condensati e gli omologhi si allontanano sempre di più. 2 Metafase 1 i cromosomi si dispongono sulla piastra equatoriale e le fibre del fuso prendono contatto con il cinetocoro formatosi a livello del centromero di ogni cromosoma 3 Anafase 1 i due omologhi di ogni paio migrano ciascuno a un polo (si disgiungono) mantenendo i due cromatidi uniti a livello del centromero 4 Telofase e Citocinesi simili alla mitosi. alla fine della 1 divisione ogni cellula figlia contiene un numero cromosomico ridotto a metà (n) ma un contenuto di DNA =2C (sono cellule aploidi con un doppio contenuto di DNA come nelle cellule diploidi. 2 Meiosi 2 le fasi sono le stesse che nella mitosi, dato che all’anafase 2 i due cromatidi fratelli di ogni cromosoma migrano ai poli opposti, ogni cellula figlia contiene un numero cromosomico n e un contenuto di DNA=1C (aploidia)
Mitosi: in *cellule* *somatiche*	Meiosi: in *cellule* *sessuali*
Una divisione cellulare, due cellule figlie	Due divisioni cellulari, quattro prodotti meiotici
Costanza del numero cromosomico (es. cellula diploide)	Numero cromosomico ridotto a metà nei prodotti della meiosi
Non appaiamento dei cromosomi omologhi	Appaiamento dei cromosomi omologhi
Assenza di crossing-over	Almeno due crossing-over per paio di omologhi
Processo conservativo: genotipi delle cellule figli identici a quello della cellula madre	Genera variabilità tra i prodotti della meiosi
Cellula che entra in mitosi è aploide o diploide	Cellula che entra in meiosi è diploide
Il DNA può venire replicato (cellule somatiche)	Il DNA non può venire replicato

IL SANGUE

Un esempio di alleli multipli di un gene è rappresentato dalla serie allelica dei gruppi sanguigni ABO nell’uomo (esistono una ventina di diversi gruppi sanguigni umani: 3 sono quelli importanti per il fatto dell’incompatibilità in caso di trasfusione).

Per il sistema ABO esistono quattro fenotipi rappresentati dai quattro gruppi sanguigni O, A, B, e AB; questi 4 fenotipi sono originati dai 6 possibili genotipi creati dalle diverse forme di tre alleli: , , i; che sono 3 forme alleliche multiple del gene selvatico “A”, sito nel locus genico detto ABO.

Per capire questo occorre considerare tutti i possibili genotipi: dalla combinazione di e (o viceversa) si origina: 1 + 2 + 1; dalla combinazione di e i (o viceversa) si origina: 1 +2 i + 1 i i; dalla combinazione di e i (o viceversa) si origina: 1 + 2i +1 i i; quindi i sei diversi genotipi possibili sono: ; ; ; i; i; i i; che corrispondono, come vedremo, ai quattro gruppi sanguigni O, A, AB, B.

Gli individui omozigoti per l’allele recessivo i sono di gruppo sanguigno O.

Gli alleli e sono entrambi dominanti su i.

Un individuo che manifesta fenotipicamente il gruppo sanguigno A può avere il genotipo oppure i e, similmente un individuo di gruppo sanguigno B può avere come genotipo oppure i.

Gli individui eterozigoti sono di gruppo sanguigno AB.

I meccanismi di trasmissione genetica del sistema ABO seguono i principi basilari di Mendel.

Un individuo di gruppo sanguigno O deve avere il genotipo i i e i suoi genitori potrebbero essere entrambi sia di gruppo O (i ii/ i), sia ambedue di gruppo A ( i i, da cui si ottiene ¼ di progenie i/ i), sia ambedue di gruppo B ( i i ), sia uno di gruppo A e l’altro di gruppo B ( i i ). In altre parole, i genitori dovrebbero essere omozigoti per l’allele i oppure eterozigoti con uno dei due alleli necessariamente i.

La tipicizzazione del sangue (cioè la determinazione del gruppo sanguigno di un individuo) e l’analisi dell’ereditarietà dei gruppi sanguigni sono spesso usate in medicina legale nei casi di controversie per la paternità o la maternità oppure nei casi di scambi di neonati in ospedale.

In questi casi, i dati genetici non possono provare l’identità del genitore. L’analisi genetica condotta solo sulla base di gruppi sanguigni può però essere utilizzata per dimostrare che un individuo non è il genitore di quel bambino. Per esempio un bambino con gruppo sanguigno AB (genotipo ) non può avere un genitore con fenotipo di gruppo O ( genotipo i i ).

Le leggi della maggior parte dei paesi normalmente non ritengono sufficiente per una sentenza legale solo la tipicizzazione del sangue. Si ricorre a tipi di analisi più sofisticate tra cui la prova sul DNA fingerprinting.

Nelle trasfusioni di sangue devono essere attentamente confrontati i gruppi sanguigni dei donatori e dei riceventi, in quanto gli alleli per questo carattere dirigono la sintesi di specifiche molecole, gli antigeni cellulari, che sono situate sulla superficie dei globuli rossi.

Un antigene è una molecola che non viene riconosciuta come propria da un organismo e che stimola la produzione di molecole proteiche specifiche, dette anticorpi che si legano ad esso e lo distruggono.

Ogni individuo possiede un gran numero di antigeni sulla superficie delle cellule, molti dei quali sono riconosciuti come molecole estranee da altri individui: da qui la necessità di determinare il gruppo sanguigno nelle trasfusioni e il tipo di tessuti nei trapianti.

Gli antigeni generalmente non sono riconosciuti come estranei dall’individuo che li esprime (le malattie autoimmuni sono un’eccezione). Karl Landsteiner (1868-1943) scoprì i gruppi sanguigni umani ABO all’inizio del 1900. in seguito a questa scoperta ricevette nel 1930 il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina, dieci anni dopo con A. Weiner, identificò il fattore Rh (leggi oltre).

L’allele specifica l’antigene A. Individui di gruppo A (genotipo o i ) hanno sulla superficie dei loro globuli rossi gli antigeni A ed il siero preparato dal loro sangue contiene anticorpi, prodotti naturalmente, contro l’antigene B (chiamati anticorpi anti B) e non contro l’antigene A.

Anticorpi contro l’antigene B agglutinano o agglomerano (e quindi aumentano di volume e di peso), tutti i globuli rossi che presentano l’antigene B.

Poiché le cellule agglutinate non riescono a scorrere nei capillari sottili, l’agglutinazione porta ad insufficienza d’organo e ad una possibile morte.

Al contrario, individui di gruppo B (genotipo i ), hanno sulla superficie dei loro globuli rossi antigeni di tipo B ed il siero preparato dal loro sangue contiene anticorpi, prodotti naturalmente, contro l’antigene A e non contro l’antigene B. individui di gruppo sanguigno AB (genotipo ) presentano entrambi gli antigeni sui loro globuli rossi ed il loro siero non contiene né gli anticorpi anti-A né gli anti-B. Infine nelle persone con gruppo O (genotipo i i) nessuno dei due antigeni è presente sulla superficie dei loro globuli rossi ed il loro siero contiene sia anticorpi anti-A che anti-B.

Quali tipi di trasfusioni sono tollerati tra individui con gruppi sanguigni differenti per il sistema ABO?

individui di gruppo A hanno antigeni di tipo A quindi possono donare il sangue solamente a coloro che non hanno anticorpi anti-A, cioè individui di gruppo sanguigno A e AB.
gli individui di gruppo B producono antigeni di tipo B, quindi possono donare il sangue solamente a coloro che non hanno anticorpi anti-B, cioè individui di gruppo sanguigno B e AB.
gli individui di gruppo AB hanno sia gli antigeni A che gli antigeni B, quindi possono donare il sangue solamente a coloro che non hanno né anticorpi anti-A né anti-B, cioè a individui di gruppo sanguigno AB
gli individui di gruppo 0 non producono alcun tipo di antigene e quindi possono donare il sangue a tutti: cioè a persone di gruppo A, B, AB e O.

Noterete da questa presentazione che individui di gruppo sanguigno AB possono ricevere trasfusioni di sangue da individui di ciascuno dei 4 gruppi. Quindi coloro il cui sangue è di gruppo AB sono chiamati riceventi universali.

In maniera simile, il sangue di tipo O non può essere donato ad ogni persona poiché non sviluppa alcuna reazione. Quindi individui con sangue di tipo O sono chiamati donatori universali.

Nel 1939 Levine e Stetson studiarono un caso di incompatibilità trasfusionale non spiegabile attraverso i 4 gruppi sanguigni del sistema ABO, nel 1940 Wiener scoprì un fattore del sangue delle scimmie macaco (Macacus rhesus), il quale, inoculato nei conigli, determinava la formazione di un anticorpo che agglutinava i globuli rozzi dell’85% degli uomini di razza bianca.

La presenza di tale antigene o fattore Rh divideva dunque gli individui di razza bianca in due categorie: quelli che lo possedevano (Rh-positivi) e quelli che ne erano privi (Rh-negativi). Può avvenire l’incompatibilità Rh in una donna gravida quando il sangue del figlio ha un fattore Rh + e la madre un fattore Rh -: l’anti RH, diversamente dagli anticorpi del sistema ABO, non è prodotto naturalmente, ma si forma all’ingresso dei globuli rossi (o eritrociti o emazie) fetali attraverso la placenta, causando lo stato di eritroblastosi fetale.

Esistono differenze ereditarie nella struttura della membrana dei globuli rossi che ostacolano la trasfusione: alcune proteine possono essere riconosciute come estranee (antigeni, antigeni eritrocitari o agglutinogeni) dal sistema immunitario di un soggetto ricevente “non compatibile” che possiede nel sangue (o plasma o siero) anticorpi specifici.

Questi anticorpi provocano l’agglutinamento delle emazie trasfuse, che formano ammassi tali da ostruire i vasi e vengono distrutte da leucociti e macrofagi

Il sistema di antigeni dei globuli rossi più importante è il sistema ABO che classifica i tipi di sangue in 4 gruppi o tipi:

gruppo O i globuli rossi non hanno antigeni, il sangue ha, prodotti naturalmente, gli anticorpi anti-A e anti-B
gruppo A i globuli rossi hanno l’antigene A, il sangue ha, prodotti naturalmente, gli anticorpi anti-B
gruppo B i globuli rossi hanno l’antigene B, il sangue ha, prodotti naturalmente, gli anticorpi anti-A
gruppo AB i globuli rossi hanno sia l’antigene A che l’antigene B, il sangue non ha anticorpi

la presenza di anticorpi determina la compatibilità fra tipi di sangue: in una trasfusione il sangue del donatore non deve essere riconosciuto dagli anticorpi del ricevente: non coesistono mai un anticorpo e il suo corrispondente antigene.

Il siero (e i relativi anticorpi) del gruppo sanguigno:	Con i globuli rossi (e i relativi antigeni) del plasma sanguigno di tipo:
Il siero (e i relativi anticorpi) del gruppo sanguigno:	donatore O nessun antigene: donatore universale, può ricevere solo dallo O perché ha anti-A e anti-B nel siero	donatore A antigene A	donatore B antigene B	donatore AB antigene A antigene B
ricevente O anti-A anti-B	TP è identico: assenza di agglutinazione, trasfusione possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-A del ricevente O riconoscono l’antigene A dei globuli rossi del donatore A, trasfusione non possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-B del ricevente O riconoscono l’antigene B dei globuli rossi del donatore B, trasfusione non possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-A e anti-B del ricevente O riconoscono l’antigene A e l’antigene B dei globuli rossi del donatore AB, trasfusione non possibile
ricevente A anti-B	TP assenza di agglutinazione perché gli anticorpi anti-B del ricevente A non hanno antigeni da riconoscere, trasfusione possibile	TP è identico: assenza di agglutinazione, trasfusione possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-B del ricevente A riconoscono l’antigene B dei globuli rossi del donatore B, trasfusione non possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-B del ricevente A riconoscono l’antigene B dei globuli rossi del donatore AB, trasfusione non possibile
ricevente B anti-A	TP assenza di agglutinazione perché gli anticorpi anti-A del ricevente B non hanno antigeni da riconoscere, trasfusione possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-A del ricevente B riconoscono l’antigene A del donatore A, trasfusione non possibile	TP è identico: assenza di agglutinazione, trasfusione possibile	agglutinazione perché gli anticorpi anti-A del ricevente B riconoscono l’antigene A del donatore AB, trasfusione non possibile
ricevente AB ricevente universale perché non ha nessun anticorpo	TP assenza di agglutinazione non può avvenire la reazione antigene anticorpo, mancando gli anticorpi del ricevente AB e gli antigeni del donatore O trasfusione possibile	TP assenza di agglutinazione non può avvenire la reazione antigene anticorpo, mancando gli anticorpi del ricevente AB non è riconosciuto l’antigene A del donatore trasfusione possibile	TP assenza di agglutinazione non può avvenire la reazione antigene anticorpo, mancando gli anticorpi del ricevente AB non è riconosciuto l’antigene B del donatore trasfusione possibile	TP è identico: assenza di agglutinazione, trasfusione possibile

Gruppi sanguigni A B O nell’uomo, determinati dagli alleli ; ; i

Fenotipo ( gruppo sanguigno )

Genotipo

i i

o i

Di Giovanni Cavalieri fonte: sites.google.com

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