Biologia · Unità 4 0.75 CFU

Ereditarietà, mutazioni, leggi di Mendel, cromosomi e alberi genealogici.

Teoria essenziale

1. Mutazioni: variazioni del genoma

Le mutazioni sono variazioni permanenti della sequenza del DNA. Possono essere:

Mutazioni geniche (puntiformi): alterazioni di singoli nucleotidi.
- Sostituzione: cambio di una base (es. A→G).
- Inserzione: aggiunta di uno o più nucleotidi.
- Delezione: rimozione di uno o più nucleotidi.
- Mutazioni silenti: non cambiano l'amminoacido (ridondanza del codice).
- Mutazioni missenso: cambiano un amminoacido.
- Mutazioni nonsenso: creano un codone di stop prematuro.
Mutazioni cromosomiche: alterazioni della struttura o del numero dei cromosomi.
- Strutturali: delezioni, duplicazioni, inversioni, traslocazioni.
- Numeriche: aneuploidie (es. trisomia 21) e poliploidie.
Espansione di sequenze ripetute: aumento del numero di ripetizioni (es. malattia di Huntington, sindrome dell'X fragile).

🧬 Meccanismi di riparazione del DNA:

Riparazione su singolo filamento: riparazione per escissione di basi (BER) o di nucleotidi (NER).
Riparazione su doppio filamento: riparazione per ricombinazione omologa (HR) o unione di estremità non omologhe (NHEJ).

2. Alleli e leggi di Mendel

Gli alleli sono versioni diverse di uno stesso gene. Un individuo può essere:

Omozygote: due alleli identici (es. AA o aa).
Eterozygote: due alleli diversi (es. Aa).
Eterozigote composto: due alleli mutati diversi (es. A1A2).

Leggi di Mendel

Legge della segregazione: gli alleli di un gene si separano durante la formazione dei gameti.
Legge dell'assortimento indipendente: geni diversi su cromosomi diversi si assortiscono indipendentemente.

Esempio di incrocio Aa × Aa

Fenotipo: 3:1 (dominante:recessivo). Genotipo: 1:2:1 (AA:Aa:aa).

Dominanza e recessività

Dominanza completa: l'allele dominante maschera il recessivo (es. AA/Aa = fenotipo dominante).
Dominanza incompleta: l'eterozigote ha fenotipo intermedio (es. fiori rossi × bianchi → rosa).
Codominanza: entrambi gli alleli sono espressi (es. sistema AB0: IAIB = gruppo AB).

Alleli multipli (poliallelia)

Più di due alleli per un gene (es. sistema AB0: IA, IB, i).
IA e IB sono codominanti, i è recessivo.

Pleiotropia ed epistasi

Pleiotropia: un gene influenza più caratteri (es. fenilchetonuria).
Epistasi: un gene maschera l'espressione di un altro gene (es. colore del mantello nei topi).

3. Associazione genica e mappe

Associazione completa: geni sullo stesso cromosoma, ereditati insieme (senza crossing-over).
Associazione incompleta: geni sullo stesso cromosoma ma separati da crossing-over durante la meiosi.
Mappe fisiche: basate sulla sequenza fisica del DNA (bp).
Mappe genetiche: basate sulla frequenza di ricombinazione (centiMorgan, cM).

4. Espressione genica modulata dall'ambiente

Penetranza: percentuale di individui con un genotipo che mostrano il fenotipo.
espressività: variabilità dell'espressione fenotipica (grado di manifestazione).
Caratteri poligenici: determinati da più geni (es. altezza, colore della pelle).
Eredità quantitativa: caratteri continui con distribuzione normale.
Imprinting genomico: espressione genica dipendente dall'origine parentale (es. sindrome di Prader-Willi e Angelman).

5. Cromosomi umani e cariotipo

Il cariotipo umano normale è 46, XX (femmina) o 46, XY (maschio).
Diploidia: due copie di ogni cromosoma (22 coppie di autosomi + 1 coppia di cromosomi sessuali).
Cromosomi omologhi: hanno gli stessi geni (alleli diversi).
Bandeggio: tecnica per identificare i cromosomi (G-banding, Q-banding, R-banding).

Alterazioni del cariotipo

Euploidia: numero corretto di cromosomi (46).
Aneuploidia: variazione del numero di cromosomi.
- Trisomia: 3 copie di un cromosoma (es. trisomia 21 = sindrome di Down).
- Monosomia: 1 copia di un cromosoma (es. sindrome di Turner, 45,X).
Poliploidia: multipli del corredo aploide (es. triploidia 69,XXX).
Alterazioni strutturali: traslocazioni, inversioni, delezioni, inserzioni.

🧬 Esempio: Trisomia 21 (sindrome di Down)

Cariotipo: 47, XX +21 o 47, XY +21.
Caratteristiche: disabilità intellettiva, caratteristiche facciali peculiari, cardiopatie congenite.
Rischio aumenta con l'età materna.

6. Alberi genealogici

Gli alberi genealogici (pedigree) rappresentano la trasmissione di un carattere in una famiglia.

Modalità di ereditarietà	Caratteristiche	Esempi
Autosomica dominante	Trasmessa da entrambi i sessi, ogni generazione, 50% di rischio	Malattia di Huntington, Acondroplasia
Autosomica recessiva	Saltano generazioni, consanguineità, 25% di rischio	Fibrosi cistica, Fenilchetonuria, Anemia falciforme
X-linked dominante	Trasmessa da entrambi i sessi, ma più frequente nelle femmine	Rachitismo ipofosfatemico
X-linked recessiva	Più frequente nei maschi (eterozigoti nelle femmine portatrici)	Emofilia A, Distrofia muscolare di Duchenne, Daltonismo
Y-linked	Trasmessa solo da padre a figlio maschio	Ipertricosi auricolare
Mitocondriale	Trasmessa esclusivamente per via materna (tutti i figli)	Neuropatia ottica di Leber (LHON)

Esempi svolti

🧬 Esempio 1 – Mutazioni
Quale tipo di mutazione trasforma un codone che codifica per un amminoacido in un codone di stop?
Soluzione: Mutazione nonsenso (crea un codone di stop prematuro).

🧬 Esempio 2 – Leggi di Mendel
In un incrocio Aa × Aa, quale proporzione fenotipica si ottiene in caso di dominanza completa?
Soluzione: 3:1 (tre individui con fenotipo dominante, uno con fenotipo recessivo).

🧬 Esempio 3 – Ereditarietà
Se una malattia è autosomica recessiva, quanti sono i figli affetti da genitori entrambi portatori sani (Aa × Aa)?
Soluzione: 25% (aa).

Esercizi guidati

✏️ Esercizio 1 – La fibrosi cistica è una malattia autosomica recessiva. Se due portatori sani (Aa × Aa) hanno un figlio, qual è la probabilità che sia affetto?

Soluzione: La probabilità è del 25% (genotipo aa). L'incrocio Aa × Aa dà: 25% AA, 50% Aa, 25% aa.

✏️ Esercizio 2 – Quale modalità di ereditarietà è caratterizzata dal fatto che la malattia si manifesta solo nei maschi ed è trasmessa dal padre?

Soluzione: Ereditarietà Y-linked (trasmessa da padre a figlio maschio).

✏️ Esercizio 3 – La trisomia 21 è una: a) aneuploidia, b) poliploidia, c) mutazione genica?

Soluzione: La trisomia 21 è un'aneuploidia (3 copie del cromosoma 21 invece di 2).

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