Come si possono studiare i cromosomi? Quando sono al massimo della loro visibilità!

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Orsola Di Stefano
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1 I CROMOSOMI UMANI

2 Come si possono studiare i cromosomi? Quando sono al massimo della loro visibilità!

3 Il ciclo cellulare stimolazione con mitogeni le cellule si separano sintesi DNA blocco m ito s i metafase colchicina duplicazione dei cromosomi i cromosomi si separano cellule con cromosomi duplicati

metafase colchicina duplicazione dei cromosomi i

4 Cellula in metafase

5 piastra metafasica

6 C r o m o s o m a c o n b a nd e G t e lo m e r o c e nt r o m e r o B a n d e G p a llid e Band e G s c ur e r ic c h e in A T poc h i ge ni r ic c h e in G C m o lt i g e n i t e lo m e r o

7 Ideogrammi cromosomi con bandeggio

8 Ogni specie possiede un numero di cromosomi proprio, l uomo ne ha 46 (2n, dove n è il numero di cromosomi aploide: 22 coppie di autosomi e due cromosomi sessuali) Il cane ne ha 78 Il gatto 38 Il cavallo 64 Il topo 44..

aploide: 22 coppie di autosomi e due cromosomi

9 CARIOTIPO UMANO NORMALE bande G

10 Patologia cromosomica aa c c aa ric ric oo d d ee li numero cromosomi autosomici struttura cromosomi sessuali

11 Alterazioni numeriche aneuploidi Cromosomi autosomici: 13,18,21 Trisomie: Monosomie: Cromosoma X* Cromosoma X Disomie X e Y nel maschio euploidi poliploidie

12 cromosomi autosomici Trisomie: presenza di tre cromosomi omologhi piuttosto che i normali due: il numero totale dei cromosomi umani diviene pertanto 2n+1=47.

13 Incidence of Down Syndrome (per 1000 births) Trisomie Mother s age

15 Tra la 6 e la 12 sett. di vita intrauterina si realizza una fase critica del processo di sviluppo e differenziazione del feto; nel Down in quella fase si assiste ad un rallentamento di tutti processi in confronto ad un feto normale, con il risultato di una basso peso alla nascita, ritardo di crescita e sviluppo di cervello, occhi, mani cuore. Benda CE,1969

differenziazione del feto; nel Down in quella fase si assiste ad un rallentamento di

16 Sindrome di Down

17 Trisomia 18

18 Trisomia 18 (sindrome di Edwards); 1/ trisomia 18 caratteristico aspetto del viso, sterno corto, dita che si sovrappongono e mani a pugno chiuso, piede torto sinistro.

19 Trisomia 18 Nota: il 2 e il 5 dito sono sovrapposti al 3 e al 4.

20 Trisomia 18 piede torto sinistro.

21 Trisomia 18 Severo ritardo mentale Difetti cardiaci congeniti 90% exitus entro il primo anno

22 Trisomia 13

23 Trisomia 13 Trisomia 13 Sindrome di Patau (1/5.000)

24 Trisomia S u r v iv a l ( % ) 1 d a y 1 w e e k 1 m o n t h 1 ye a r 8 8,1 4 2,9 25 2,4

25 cromosomi sessuali Trisomie: X

26 Sindrome XXX X 1/1000 femmine fenotipo, pubertà e fertilità, abitualmente normale QI : normale o moderatamentediminuito 47, XXX

27 cromosomi sessuali Monosomie: X

28 Monosomia X: Sindrome di Turner 45,X0

29 S in d ro m e d i T u rn e r Linfedema Coartazione dell aorta P te rig iu m c o lli A tta c c a tu ra b a s s a d e i c a p e lli

30 Sindrome di Turner seno non sviluppato capezzoli distanziati Torace a botte Ipogonadismo primario: disgenesia gonadica

31 Sindrome di Turner Paziente adulta Statura: 1,50 m SC 13 anni, con la madre

32 cromosomi sessuali disomia X nel maschio

33 Sindrome XXY, Klinefelter

34 Sindrome XXY, Klinefelter

35 Sindrome XXY, Klinefelter Ipogenitalismo,ipogonadismo sterilità

36 Ginecomastia (10-15%) Distribuzione dei peli pubici di tipo ginoide

37 cromosomi sessuali disomia Y nel maschio

38 Sindrome doppio Y

40 Anomalie strutturali cromosomi autosomici cromosomi sessuali

41 Traslocazione robertsoniana Due cromosomi acrocentrici cromosomi autosomici

42 Traslocazione robertsoniana Le d u e b ra c c ia c o rte v a n n o p e rs e D u e c ro m o s o m i a c ro c e n tric i

43 Traslocazione robertsoniana Le d u e b ra c c ia c o rte v a n n o p e rs e D u e c ro m o s o m i a c ro c e n tric i

44 Carrier di traslocazione (45,XX)

45 N o r m a le S b ila n c i a t i C e l l u la p r o g e n i t r ic e B ila nc ia t o

46 Sindrome di Down da traslocazione 14/21 46,XY

47 Traslocazione reciproca cromosomi autosomici e sessuali

48 Traslocazione reciproca

49 Traslocazione reciproca 8/5

50 Segregazione meiotica in portatore di traslocazione reciproca Accoppiamento in meiosi segregazione gameti Normale, bilanciato sbilanciati sbilanciati aborti ripetuti I trim. sbilanciati

51 Modalità di trasmissione Caratteri complessi (più comuni) Multi fattoriali, dovuti a fattori sia genetici che ambientali Non mostra le classiche caratteristiche mendeliane

52 Eredità complessa I c a ra tte ri c o m p le s s i v a ria n o in m o d o c o n tin u o d a u n m in im o a d u n m a s s im o s e n z a e v id e n ti s c a rti tra i v a lo ri.

53 P e r i c a ra tte ri c o m p le s s i s i u s a il te rm in e d i q u a n tita tiv o p e r in d ic a re c h e l e ffe tto fe n o tip ic o è d o v u to a ll a z io n e c o m b in a ta d i m o lti fa tto ri c ia s c u n o c o n u n p ic c o lo c o n trib u to a d d itiv o. A d d itiv o s ig n ific a c u m u la tiv o, c io è n e s s u n g e n e è d o m in a n te o re c e s s iv o ris p e tto a ll a ltro.

54 Questo comportamento è ben rappresentata da una distribuzione normale (gaussiana)

55 La media e la varianza caratterizzano la distribuzione dei caratteri quantitativi. x (curva gaussiana) x = media σ² σ² = ampiezza curva o varianza

56 La distribuzione dei valori attorno alla media è determinata dalla deviazione standard (ds). Circa il 68%, 95%, 99,7% delle osservazioni cadono nell intervallo di ± 1, 2 o 3 ds

57 Caratteri comuni che mostrano una distribuzione normale Pressione arteriosa Dermatoglifi Statura Intelligenza Colore della pelle

E possibile dimostrare che un fenotipo con una distribuzione normale nella popolazione generale è generato da una eredità poligenica (cioè dovuto alla azione di molti geni a differenti loci ciascuno

58 E possibile dimostrare che un fenotipo con una distribuzione normale nella popolazione generale è generato da una eredità poligenica (cioè dovuto alla azione di molti geni a differenti loci ciascuno con un uguale effetto additivo). Consideriamo ad es. la statura. Ipotesi 1): due alleli ad 1 locus con uguale frequenza a(alto) b(basso) fenotipo discontinuo con 3 gruppi fenotipici in rapporto 1 (alto aa):2 (medio ab):1(basso bb). Ipotesi 2):due loci con due alleli ciascuno con effetto additivo 5 gruppi fenotipici in un rapporto 1(4 geni alto) 4 ( 3 alto+1basso) 6 (2 alto+2basso) 4 (1 alto+3 basso) 1(4basso). Ipotesi 3): sistema a tre loci con due alleli ciascuno rapporti fenotipici sarebbero 1:6:15:20:15:6:1.

59 Altro es. colore della pelle: tre geni ciascuno con due alleli

60 Da questi esempi appare evidente che come aumenta il numero dei loci, la distribuzione fenotipica tende alla normalità confermando l azione additiva di molti geni a loci differenti

61 Malattie con soglia Alcune malattie (complesse) non seguono, apparentemente, la distribuzione normale. La malattia c è o non c è. La spiegazione è una sottostante condizione di suscettibilità. Se la malattia c è o non c è dipende dal superamento o meno di una soglia di suscettibilità

64 Caratteristiche eredità complessa Non esistono geni prevalenti o maggiori. Effetto finale dovuto all interazione tra geni e ambiente. Per le malattie, difficoltà nel valutare il rischio di ricorrenza. Sempre comunque di molto inferiore al rischio più basso noto per malattie mendeliane. La maggior parte dei rischi di ricorrenza sono empirici, cioè dedotti dall osservazione. Range* 3% 5% * Può variare e seconda delle famiglie in base al numero degli affetti e del grado di parentela

65 Heritability ovvero ereditabilità (h²): quantifica il peso relativo dei fattori genetici vs quelli ambientali, si valuta dal grado di s o m ig lia n z a tra p a re n ti e s p re s s o c o m e c o e ffic ie n te d i c o rre la z io n e ( fu n z io n e s ta tis tic a d e lla d is trib u z io n e n o rm a le ). indica la quota di variazione fenotipica osservata in una popolazione dovuta a fattori genetici (rapporto varianza genotipica/ varianza fenotipica totale). h2 = G / P = G / (G + E) Poiché la variazione fenotipica è maggiore di quella dovuta a fattori genetici, il valore di h² deve essere inferiore a 1 Valore compreso tra 0 e 1 E un concetto riferito ad una popolazione

66 Conclusioni I caratteri "poligenici o " polifattoriali " hanno patterns di ereditarietà complessi. Mentre tutti i geni, anche quelli mendeliani, interagiscono con l ambiente, con effetti più o meno evidenti sul fenotipo, il ruolo dell ambiente nell eredità polifattoriale è determinante ai fini dell effetto finale. Ciò che si trasmette è la suscettibilità.

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