LE MUTAZIONILE MUTAZIONILE MUTAZIONILE MUTAZIONI

Da che cosa sono causate le mutazioni?Da che cosa sono causate le mutazioni?

MUTAZIONIMUTAZIONI INDOTTEINDOTTEIl tasso di mutazione può Il tasso di mutazione può essere enormemente essere enormemente aumentato dall’esposizione aumentato dall’esposizione ad agenti mutageni fisici o ad agenti mutageni fisici o chimici.chimici.

MUTAZIONIMUTAZIONI INDOTTEINDOTTEIl tasso di mutazione può Il tasso di mutazione può essere enormemente essere enormemente aumentato dall’esposizione aumentato dall’esposizione ad agenti mutageni fisici o ad agenti mutageni fisici o chimici.chimici.

MUTAZIONI SPONTANEEMUTAZIONI SPONTANEEUn certo numero di errori avviene, spontaneamente, durante la Un certo numero di errori avviene, spontaneamente, durante la replicazione del DNA oppure nel corso della meiosi. replicazione del DNA oppure nel corso della meiosi.

MUTAZIONI SPONTANEEMUTAZIONI SPONTANEEUn certo numero di errori avviene, spontaneamente, durante la Un certo numero di errori avviene, spontaneamente, durante la replicazione del DNA oppure nel corso della meiosi. replicazione del DNA oppure nel corso della meiosi.

Agenti fisici (es. raggi X o UV)Agenti fisici (es. raggi X o UV)

Agenti mutageni chimiciAgenti mutageni chimici

Le mutazioni sono, generalmente, svantaggiose, nel senso che possono arrecaredanni più o meno gravi; a volte, però, in determinate situazioni ambientali, possonorivelarsi vantaggiose e favorire la sopravvivenza dell’individuo: in tal caso, lamutazione viene trasmessa alla discendenza e comporta la comparsa di un caratterenuovo all’interno della specie. Quindi………………………………………..

Le mutazioni sono determinanti ai fini dell’adattamento e dell’evoluzione delle specie.

I diversi tipi di mutazioniI diversi tipi di mutazioni

Mutazioni genomiche (del genoma): Mutazioni genomiche (del genoma): comportano modifiche nel numero dei cromosomi comportano modifiche nel numero dei cromosomi (monosomie, trisomie, poliploidie) (monosomie, trisomie, poliploidie)

Mutazioni cromosomicheMutazioni cromosomiche: : comportano modifiche nella struttura di un cromosomacomportano modifiche nella struttura di un cromosoma(delezione, duplicazione, inversione, traslocazione).(delezione, duplicazione, inversione, traslocazione).

Mutazioni geniche (o puntiformi):Mutazioni geniche (o puntiformi):Comportano modifiche in un singolo gene. Comportano modifiche in un singolo gene.

Mutazioni nel numero dei cromosomi (Aneuploidia)

Mutazioni nel numero dei cromosomi (Aneuploidia)

Monosomie e trisomie. Accade talvolta che nella meiosi i due omologhi anziché separarsi, migrino entrambi nella stessa cellula figlia (non disgiunzione). In questo modo si creano due cellule figlie, una con un cromosoma in meno e una con un cromosoma in più

Monosomie e trisomie. Accade talvolta che nella meiosi i due omologhi anziché separarsi, migrino entrambi nella stessa cellula figlia (non disgiunzione). In questo modo si creano due cellule figlie, una con un cromosoma in meno e una con un cromosoma in più

Monosomia Trisomia

Dopo la fecondazione un tipo di zigote avrà 1 cromosoma omologo, l’altro 3 cromosomi omologhi

Dopo la fecondazione un tipo di zigote avrà 1 cromosoma omologo, l’altro 3 cromosomi omologhi

Per quel che riguarda gli autosomi, nella specie umana nessuna Per quel che riguarda gli autosomi, nella specie umana nessuna monosomiamonosomia permette lo sviluppo dell’embrionepermette lo sviluppo dell’embrione

Per quel che riguarda gli autosomi, nella specie umana nessuna Per quel che riguarda gli autosomi, nella specie umana nessuna monosomiamonosomia permette lo sviluppo dell’embrionepermette lo sviluppo dell’embrione

In questa condizione infatti molti geni recessivi letali manifestano la loro azioneIn questa condizione infatti molti geni recessivi letali manifestano la loro azioneIn questa condizione infatti molti geni recessivi letali manifestano la loro azioneIn questa condizione infatti molti geni recessivi letali manifestano la loro azione

L’unico tipo di L’unico tipo di trisomiatrisomia autosomica compatibile con la sopravvivenza è quella del autosomica compatibile con la sopravvivenza è quella del cromosoma 21 (il più piccolo). Altre trisomie a carico di cromosomi piccoli (18, 13) cromosoma 21 (il più piccolo). Altre trisomie a carico di cromosomi piccoli (18, 13) comportano mortalità precoce (entro 1 anno)comportano mortalità precoce (entro 1 anno)

L’unico tipo di L’unico tipo di trisomiatrisomia autosomica compatibile con la sopravvivenza è quella del autosomica compatibile con la sopravvivenza è quella del cromosoma 21 (il più piccolo). Altre trisomie a carico di cromosomi piccoli (18, 13) cromosoma 21 (il più piccolo). Altre trisomie a carico di cromosomi piccoli (18, 13) comportano mortalità precoce (entro 1 anno)comportano mortalità precoce (entro 1 anno)

La trisomia del 21 determina la La trisomia del 21 determina la sindrome di Downsindrome di Down

La trisomia del 21 determina la La trisomia del 21 determina la sindrome di Downsindrome di Down

La frequenza di aneuploidia è La frequenza di aneuploidia è sorprendentemente altasorprendentemente alta

La frequenza di aneuploidia è La frequenza di aneuploidia è sorprendentemente altasorprendentemente alta

Si calcola che all’incirca Si calcola che all’incirca due due gravidanze su diecigravidanze su dieci abbiano termine abbiano termine molto precocemente a causa di molto precocemente a causa di aneuploidie o di altre malattie aneuploidie o di altre malattie genetichegenetiche

Si calcola che all’incirca Si calcola che all’incirca due due gravidanze su diecigravidanze su dieci abbiano termine abbiano termine molto precocemente a causa di molto precocemente a causa di aneuploidie o di altre malattie aneuploidie o di altre malattie genetichegenetiche

La sindrome di Down

La sindrome di DownÈ di gran lunga la malattia

genetica più frequente nell’uomo (uno ogni 700 nati)

È di gran lunga la malattia genetica più frequente nell’uomo (uno ogni 700 nati)

Le persone affette dalla SD hanno 47 cromosomi e nonostante il cromosoma 21 sia quello con meno geni, la sua trisomia altera notevolmente il fenotipo

Le persone affette dalla SD hanno 47 cromosomi e nonostante il cromosoma 21 sia quello con meno geni, la sua trisomia altera notevolmente il fenotipo

• Tratti caratteristici del voltoTratti caratteristici del volto• Bassa staturaBassa statura• Difetti cardiaciDifetti cardiaci• Ritardo mentaleRitardo mentale• Senescenza precoceSenescenza precoce• Predisposizione alla leucemia e alla Predisposizione alla leucemia e alla

malattia di Alzheimermalattia di Alzheimer• Aumento delle patologie odontoiatriche Aumento delle patologie odontoiatriche

(www(www.conosciamocimeglio.it/documenti/documenti?id=86).conosciamocimeglio.it/documenti/documenti?id=86)

Geni che predispongono a queste patologie sono stati localizzati sul cromosoma 21

Geni che predispongono a queste patologie sono stati localizzati sul cromosoma 21

L’incidenza della trisomia L’incidenza della trisomia 21 aumenta notevomente 21 aumenta notevomente con l’ètà della madrecon l’ètà della madre

L’incidenza della trisomia L’incidenza della trisomia 21 aumenta notevomente 21 aumenta notevomente con l’ètà della madrecon l’ètà della madre

Possibili cause

Le donne anziane Le donne anziane hanno maggior hanno maggior probabilità delle giovani probabilità delle giovani di portare a termine la di portare a termine la gravidanza di bambini gravidanza di bambini DownDown

Le donne anziane Le donne anziane hanno maggior hanno maggior probabilità delle giovani probabilità delle giovani di portare a termine la di portare a termine la gravidanza di bambini gravidanza di bambini DownDown

Diagnosi prenatale

Diagnosi prenatale

Alla nascita l’ovaia contiene già tutti i gameti Alla nascita l’ovaia contiene già tutti i gameti che costituiscono la sua linea germinale. Essi che costituiscono la sua linea germinale. Essi sono bloccati allo stadio di oociti di primo sono bloccati allo stadio di oociti di primo ordine. È possibile che la probabilità di ordine. È possibile che la probabilità di fallimento del sistema di disgiunzione fallimento del sistema di disgiunzione aumenti con l’ etàaumenti con l’ età

Alla nascita l’ovaia contiene già tutti i gameti Alla nascita l’ovaia contiene già tutti i gameti che costituiscono la sua linea germinale. Essi che costituiscono la sua linea germinale. Essi sono bloccati allo stadio di oociti di primo sono bloccati allo stadio di oociti di primo ordine. È possibile che la probabilità di ordine. È possibile che la probabilità di fallimento del sistema di disgiunzione fallimento del sistema di disgiunzione aumenti con l’ etàaumenti con l’ età

Le piante (ma non gli animali) sono in grado di sopravvivere ad un raddoppio completo di tutto il cariotipo (e quindi anche ad un raddoppio dei geni), una condizione nota come poliploidia

Le piante (ma non gli animali) sono in grado di sopravvivere ad un raddoppio completo di tutto il cariotipo (e quindi anche ad un raddoppio dei geni), una condizione nota come poliploidia

Alcune varietà della stessa specie possono avere corredo cromosomico 2n, 3n, 4n (ad es 60 90 o 120 cromosomi)

Alcune varietà della stessa specie possono avere corredo cromosomico 2n, 3n, 4n (ad es 60 90 o 120 cromosomi)

Nelle piante la poliploidia è un importante fattore di speciazione in quanto individui con numero cromosomico differente non possono fare tra loro figli fertili

Nelle piante la poliploidia è un importante fattore di speciazione in quanto individui con numero cromosomico differente non possono fare tra loro figli fertili

Mutazioni nel numero dei cromosomi sessuali

Mutazioni nel numero dei cromosomi sessuali

La non-disgiunzione dei cromosomi sessuali umani provoca varie malattie da aneuploidia. Nonostante il cromosoma X sia tra i più grandi sembra che l’aneuploidia degli eterocromosomi causi un minor perturbamento dell’equilibrio genetico

La non-disgiunzione dei cromosomi sessuali umani provoca varie malattie da aneuploidia. Nonostante il cromosoma X sia tra i più grandi sembra che l’aneuploidia degli eterocromosomi causi un minor perturbamento dell’equilibrio genetico

Fenotipicamente maschi con Fenotipicamente maschi con testicoli più piccoli del testicoli più piccoli del normale. Sterili e a volte con normale. Sterili e a volte con caratteri sessuali femminili caratteri sessuali femminili (es. seno )(es. seno )

Fenotipicamente maschi con Fenotipicamente maschi con testicoli più piccoli del testicoli più piccoli del normale. Sterili e a volte con normale. Sterili e a volte con caratteri sessuali femminili caratteri sessuali femminili (es. seno )(es. seno )

Indistinguibili dai maschi XY. Indistinguibili dai maschi XY. Tendono ad avere altezza Tendono ad avere altezza maggiore e caratteri maschili maggiore e caratteri maschili più sviluppatipiù sviluppati

Indistinguibili dai maschi XY. Indistinguibili dai maschi XY. Tendono ad avere altezza Tendono ad avere altezza maggiore e caratteri maschili maggiore e caratteri maschili più sviluppatipiù sviluppati

Il fenotipo non è molto diverso Il fenotipo non è molto diverso da quello delle normali da quello delle normali femmine XX ma hanno fertilità femmine XX ma hanno fertilità limitatalimitata

Il fenotipo non è molto diverso Il fenotipo non è molto diverso da quello delle normali da quello delle normali femmine XX ma hanno fertilità femmine XX ma hanno fertilità limitatalimitata

Fenotipicamente femmine Fenotipicamente femmine tuttavia gli organi sessuali tuttavia gli organi sessuali non maturano alla pubertà e non maturano alla pubertà e i caratteri sessuali secondari i caratteri sessuali secondari non si sviluppano. Statura non si sviluppano. Statura inferiore alla mediainferiore alla media

Fenotipicamente femmine Fenotipicamente femmine tuttavia gli organi sessuali tuttavia gli organi sessuali non maturano alla pubertà e non maturano alla pubertà e i caratteri sessuali secondari i caratteri sessuali secondari non si sviluppano. Statura non si sviluppano. Statura inferiore alla mediainferiore alla media

MUTAZIONI CROMOSOMICHEMUTAZIONI CROMOSOMICHEMutazioni nella struttura dei cromosomiMutazioni nella struttura dei cromosomi

MUTAZIONI CROMOSOMICHEMUTAZIONI CROMOSOMICHEMutazioni nella struttura dei cromosomiMutazioni nella struttura dei cromosomi

Esistono 4 tipi principali di mutazione della Esistono 4 tipi principali di mutazione della struttura dei cromosomistruttura dei cromosomiEsistono 4 tipi principali di mutazione della Esistono 4 tipi principali di mutazione della struttura dei cromosomistruttura dei cromosomi

• delezionedelezione

• duplicazione duplicazione

• inversioneinversione

•traslocazionetraslocazione

Delezione. Parte del cromosoma (e quindi delle basi del DNA) viene perduta. Tutti i geni contenuti nella parte interessata dalla delezione vanno perduti e quindi non possono esprimersi nel fenotipo

Delezione. Parte del cromosoma (e quindi delle basi del DNA) viene perduta. Tutti i geni contenuti nella parte interessata dalla delezione vanno perduti e quindi non possono esprimersi nel fenotipo

Duplicazione. Parte del cromosoma viene duplicata. I geni contenuti nella parte interessata sono duplicati. Perciò la cellula contiene tre o quattro copie di ciascun gene. In qualche caso ciò può danneggiare la cellula in quanto i sistemi di regolazione possono essere alterati

Duplicazione. Parte del cromosoma viene duplicata. I geni contenuti nella parte interessata sono duplicati. Perciò la cellula contiene tre o quattro copie di ciascun gene. In qualche caso ciò può danneggiare la cellula in quanto i sistemi di regolazione possono essere alterati

a b c d e f g h i l m n o p q r s t u v z

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Inversione. In seguito ad una rottura, una parte del cromosoma viene riunita in posizione invertita. A parte i geni che si possono trovare nel punto di rottura, non ci sono gravi conseguenze per la cellula. Tuttavia non può avvenire crossing over in questa regione in quanto essa non si appaia con quella del cromosoma omologo

Inversione. In seguito ad una rottura, una parte del cromosoma viene riunita in posizione invertita. A parte i geni che si possono trovare nel punto di rottura, non ci sono gravi conseguenze per la cellula. Tuttavia non può avvenire crossing over in questa regione in quanto essa non si appaia con quella del cromosoma omologo

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Traslocazione. In seguito ad una rottura, una parte del cromosoma (es n° 6) si stacca e viene inserito in un cromosoma diverso (es n° 12). Le traslocazione possono rendere complicato l’appaiamento dei cromosomi durante la meiosi

Traslocazione. In seguito ad una rottura, una parte del cromosoma (es n° 6) si stacca e viene inserito in un cromosoma diverso (es n° 12). Le traslocazione possono rendere complicato l’appaiamento dei cromosomi durante la meiosi

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A B C D E F G H I L M N O P Q R S T U V Z

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Mutazioni genicheMutazioni genicheMutazioni genicheMutazioni geniche

Le mutazioni geniche o puntiformi sono dovute in gran parte alla Le mutazioni geniche o puntiformi sono dovute in gran parte alla sostituzionesostituzione di una singola base nucleotidica del DNA con un’altra di una singola base nucleotidica del DNA con un’altraLe mutazioni geniche o puntiformi sono dovute in gran parte alla Le mutazioni geniche o puntiformi sono dovute in gran parte alla sostituzionesostituzione di una singola base nucleotidica del DNA con un’altra di una singola base nucleotidica del DNA con un’altra

Altri tipi di mutazione si originano in seguito alla perdita (Altri tipi di mutazione si originano in seguito alla perdita (delezionedelezione) ) o alla o alla inserzioneinserzione di una base nel filamento del DNA di una base nel filamento del DNAAltri tipi di mutazione si originano in seguito alla perdita (Altri tipi di mutazione si originano in seguito alla perdita (delezionedelezione) ) o alla o alla inserzioneinserzione di una base nel filamento del DNA di una base nel filamento del DNA

• SostituzioneSostituzione

• Delezione Delezione

• InserzioneInserzione

La talassemiaLa talassemia

La thalassemiaLa thalassemia• La thalassemia, conosciuta anche con i nomi di

anemia mediterranea e morbo di Cooley, è una malattia genetica del sangue che si trasmette per via ereditaria. La causa della malattia è un'alterazione dell'emoglobina contenuta nei globuli rossi. L'emoglobina è la molecola che permette ai globuli rossi di legare l'ossigeno e di trasportarlo a tutte le cellule del nostro corpo. L'emoglobina è formata da una testa, chiamata eme, che non varia mai e da quattro catene proteiche, indicate con le lettere greche alfa, beta e gamma.

STRUTTURA DELL’EMOGLOBINA ALL’INTERNO DEI GLOBULI ROSSI( numerose catene intrecciate)

• I difetti a carico di una o più di queste catene causano le diverse sindromi talassemiche: le alfa talassemie e le beta-talassemie. Nella thalassemia il globulo rosso in sè è normale, ma è fortemente alterato il suo contenuto di emoglobina sia a livello quantitativo che qualitativo. Questo provoca un'aumentata distruzione dei globuli rossi e un'alterazione nella loro produzione, causa dell'anemia e dei sintomi clinici. La beta thalassemia è la più diffusa nel bacino mediterraneo ed è provocata da un'alterazione delle catene globiniche di tipo beta che sono regolate da due geni, ereditati uno dal padre e uno dalla madre. Se è un solo gene ad essere colpito si parla di forma eterozigote e il soggetto colpito è un portatore sano. Quando l'alterazione colpisce entrambi i geni siamo di fronte ad una thalassemia major.

Globuli rossi microcitemici

Globuli rossi normali

Al microscopio ottico: si osservano i globuli rossi piccoli e deformati, tipici dell’anemia da carenza di ferro e della microcitemia

La terapia La malattia si evidenzia, in genere, pochi mesi dopo la nascita

con un quadro di anemia grave provocata da un ricambio troppo veloce dei globuli rossi che vengono distrutti molto rapidamente dalla milza, la quale aumenta di volume. Il midollo, malgrado il super lavoro, non riesce a produrre globuli rossi in quantità sufficiente. Il paziente è costretto a periodiche trasfusioni di sangue che provocano un dannosissimo accumulo di ferro che va eliminato attraverso una terapia ferrochelante. L'iperattività del midollo provoca una sua espansione che finisce col causare alterazioni scheletriche. Tipico è l'ispessimento delle ossa del cranio e degli zigomi. Il quadro clinico si accompagna ad un ridotto accrescimento, ad una pubertà ritardata e a varie altre complicanze. Oggi fortunatamente, grazie ad una corretta terapia queste caratteristiche e molte complicanze sono di riscontro sempre più raro. L'unico modo per arrivare alla guarigione della malattia è, oggi, il trapianto di midollo osseo, preferibilmente da un fratello compatibile al 100%

Come si trasmette:• La thalassemia è una malattia ereditaria e si

trasmette dai genitori ai figli secondo il cosiddetto carattere mendeliano autosomico recessivo. In altri termini, perché nasca un figlio malato è necessario che entrambi i genitori siano portatori dello stesso tipo di thalassemia. Un figlio con entrambi i genitori portatori sani di thalassemia ha il 25 % di possibilità di nascere affetto dalla malattia, il 25% di essere completamente sano e il 50% di essere portatore sano.

Se due portatori sani si accoppiano e generano un figlio, ci sono tre possibilità:

Per un 50% può nascere portatore sano (come i genitori)

Per un 25% può nascere malato

Per un 25% può nascere sano

M m M m

mm Mm Mm MM

M = allele dominante per la sintesi di emoglobina normale.

m = allele recessivo difettoso.

CARATTERI LEGATI AL SESSO

DIFETTI GENETICI RECESSIVI PRESENTI SUL CROMOSOMA X:

• DALTONISMO

• EMOFILIA

IL Daltonismo è un disturbo del sistema visivo descritto per la prima volta da John Dalton, scienziato inglese che ne era affetto nel 1798.

Si manifesta con l’incapacità di distinguere il rosso dal verde, ed è presente dalla nascita, anche se in genere viene scoperto del tutto casualmente durante un esame per la patente o sottoponendosi a un test attitudinale.

Esistono anche altri tipi di difetti legati al riconoscimento dei colori vengono indicati con il termine tecnico di discromatopsie. Si tratta di difetti ereditari che interessano mediamente circa l’8% della popolazione maschile e lo 0,4% di quella femminile…

… Tale differenza si spiega col fatto che l’alterazione genetica è localizzata nel cromosoma X; le donne hanno due cromosomi X ed è improbabile che l’alterazione colpisca entrambi.Gli uomini hanno un unico cromosoma X e se in questo manca il gene necessario alla discriminazione dei colori, l’alterazione si manifesta senz’altro. Molti confondono il daltonismo con l’acromatopsia.E’ importante capire la differenza, perché i daltonici hanno i tre coni dei colori rosso, verde e blu funzionanti, mentre negli acromatopseidi uno o più recettori assolutamente non operano.

Tra i popoli primitivi il daltonismo e, in generale, le altre discromatopsie sono più rare, perché qui il riconoscimento dei colori è legato alla sopravvivenza e assume una importanza di rilievo in attività come la caccia e la pesca. Nel mondo occidentale, i difetti del riconoscimento dei colori non provocano difficoltà molto serie. Chi ne è affetto può avere qualche dubbio davanti a un semaforo, oppure nello scegliere una cravatta o una nuova automobile, ma impara a poco a poco a compensare il difetto.

Per la rivelazione del daltonismo e delle cromatopsie in genere si utilizzano le tavole di Ishihara e i test di Fansworth.

Con questo test i daltonici fanno fatica a vedere i numeri, li vedono male, non li vedono o ne vedono solo uno, dei due numeri!

Altro tipo di test…

Nell’’ infanzia il daltonismo crea un particolare svantaggio specialmente dell’apprendimento e può condurre ad un complesso d’inferiorità ed alla autosottovalutazione.

Negli asili e nelle scuole materne si notano spesso disegni dove l’erba è rossa e i tetti verdi, perciò i bambini daltonici sono esposti a votazioni inferiori ed alla beffe dei loro compagni.

Come adulto, al volante, i daltonici rappresentano un pericolo molto elevato per l’ambiente, come per loro stessi. Chi vede perfettamente si accorge in tempo delle luci e degli indicatori di direzione e le estimano correttamente. Ma sono molto frequenti gli incidenti stradali dove daltonici attraversano i passaggi a livello sul rosso.Un’idea che un signore ha avuto è quello di fare dei semafori adatti ai daltonici, per impedire tutto questo!!!

Questa soluzione aiuterà i daltonici?

QUADRATI i segnali di opportunita' e indicazione,TRIANGOLARI i segnali di pericolo,ROTONDI i segnali di divieto!

L’irregolarità daltonica praticamente cessa usando una lente migliorativa.Essa è dotata di uno strato particolare che è progettato per permettere allo spettro della luce combinarsi in modo che la stimolazione dei colori avvenga normalmente, come dai soggetti che vedono correttamente. Nella realizzazione dello strato si è data grande attenzione all’effetto sulle lunghezze d’onda del rosso e del verde dove è presente l’irregolarità, agendo il meno possibile sulla lunghezza d’onda del blu.

Usando questa lente speciale migliorativa, detta colorlite, si raggiunge il prestigioso risultato di dare ai daltonici anche la visione delle sfumature dei colori. Nel 90% dei casi si ha un notevole miglioramento nella visione dei colori!