Le mutazioni cromosomiche

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Dionisia Pellegrino
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1 Le mutazioni cromosomiche Di numero Di forma poliploidie (3n, 4n, ecc.) Trisomie (2n + 1) aneuploidie Monosomie (2n - 1) delezione duplicazione inversione traslocazione

2 Il materiale ereditario degli eucarioti è organizzato in cromosomi il cui numero e la cui morfologia sono costanti nelle varie specie I cromosomi sono fatti di cromatina = DNA + proteine

3 I cromosomi sono visibili al microscopio ottico solo al momento della divisione cellulare perchè si condensano Raggiungono il massimo grado di contrazione ( ) in metafase 1. Trattamento con colchicina per bloccare le cellule in metafase 2. Trattamento ipotonico 3. Schiacciamento o disoersione delle cellule su vetrino: 4. cromosomi si spargono e separano Fino agli anni 70: colorazione Feulgen (omogenea): Cromosomi divisi per grandezza e forma Poi tecniche di bandeggio: cromosomi riconoscibili individualmente

4 Colorando i cromosomi umani con Giemsa si ottiene un caratteristico bandeggio che permette di distinguere ciascun cromosoma

6 C-Bande ed eterocromatina centromerica UOMO TOPO

8 Cromosomi di Drosophila in metafase senza colchicina con colchicina

9 I cromosomi politenici di Drosophila melanogaster

10 I cromosomi politenici sono cromosomi giganti che si trovano nelle ghiandole salivari, nell intestino e nei tessuti adiposi dei ditteri Osservati per la prima volta da Balbiani (1881) Sono prodotti per endomitosi (ripetuti cicli di replicazione non seguiti da segregazione) Sono cromosomi di cellule che sono in interfase Sono uniti a livello di una regione centrale detta cromocentro (costituita da eterocromatina) Gli omologhi sono appaiati Presentano un bandeggio naturale

11 Come si originano i cromosomi politenici

13 102 divisioni (1-102) 6 sottodivisioni (A-F) bande X 1-20; 2L R L R

14 Le mutazioni cromosomiche Di numero Di forma poliploidie (3n, 4n, ecc.) Trisomie (2n ± 1) aneuploidie Monosomie (2n - 1) delezione duplicazione inversione traslocazione

15 Delezione o deficienza Perdita di una porzione cromosomica in conseguenza di un evento di rottura

16 Tipi di delezioni Delezione terminale: singola rottura nella porzione terminale del cromosoma Delezione interstiziale: doppia rottura con perdita della porzione cromosomica interna e riunione delle estremità libere cromosoma normale delezione terminale delezione interstiziale

17 Come si originano le delezioni? temperatura radiazioni ionizzanti sostanze chimiche per rottura e riunione virus perdita per ricombinazione ineguale

18 Le delezioni multigeniche sono letali in omozigosi a causa dello sbilanciamento genico Le delezioni in eterozigosi creano problemi di appaiamento alla meiosi

19 Formazione di un ansa di delezione Df C2-11

20 La pseudodominanza Gli alleli recessivi scoperti dalla deficienza si esprimono fenotipicamente

21 Mappatura per delezione Per assegnare un gene ad una banda politenica si sfrutta la pseudodominanza. Si incrocia un ceppo mutante per questo gene con una serie di deficienze sovrapposte Gli incroci tra il mutante e le deficienze che scoprono il gene daranno progenie mut/def con fenotipo mutante Gli incroci tra il mutante e le deficienze che non lo scoprono daranno progenie mut/def con fenotipo selvatico

22 Mappatura per delezione x Df 1 Df 2 Df 3 se individui mut/df1 hanno fenotipo mutante mentre individui mut/df2 e mut/df3 hanno fenotipo selvatico il gene x risulta localizzato nella regione 3B1-2

23 La costruzione di una mappa cromosomica mediante le delezioni ha rivelato una buona corrispondenza con la mappa statistica Mappa fisica Mappa di associazione (statistica

24 Sindrome umana causata da delezione: cri du chat

25 Duplicazione mutazione cromosomica che deriva dal raddoppiamento di un tratto di cromosoma si verifica per crossing over ineguale tra cromatidi durante la meiosi

27 duplicazioni in tandem duplicazioni invertite

28 eterozigoti per duplicazioni si appaiano in varie configurazioni alla meiosi

31 Inversione Rotazione di un segmento di cromosoma Tipi di inversione inversioni paracentriche = inversioni che non comprendono il centromero inversioni pericentriche = inversioni che comprendono il centromero

33 I cromosomi di un eterozigote per una inversione si appaiano alla meiosi formando un ansa

34 Conseguenze di un crossing over all interno di una inversione paracentrica

35 eterozigote per una inversione paracentrica

36 Quando avviene uno scambio in una inversione paracentrica non si recuperano cromosomi ricombinanti

37 Un doppio scambio a due filamenti in una inversione paracentrica fa recuperare tutti e 4 i prodotti (anche quelli ricombinanti ) ma la frequenza con cui avviene è molto bassa

38 Conseguenze di un crossing over all interno di una inversione pericentrica

40 Le traslocazioni mutazioni cromosomiche in cui un frammento di un cromosoma si sposta su un altro cromosoma non omologo

41 Tipi di traslocazioni intracromosomica non reciproca (trasposizione) intercromosomica non reciproca intercromosomica reciproca

42 trasposizione

43 Le traslocazioni possono stabilire nuove relazioni di associazione,alterare la grandezza di un cromosoma e anche la posizione del centromero

44 N1 N2 traslocazione reciproca N1 N2 T1 T2 appaiamento in meiosi N1 T2 struttura a croce T1 N2

47 Il cromosoma Filadelfia scoperto da un ricercatore che lavorava a Filadelfia Fusione 9-22: formazione di un gene nuovo BRC-ABL, che contiene le "istruzioni" per una nuova proteina, chiamata bcr-abl, che funziona come un interruttore sempre acceso e determina una produzione continua di globuli bianchi da parte del midollo osseo. Accumulo di globuli bianchi nel sangue e in vari tessuti del corpo, provocando il quadro tipico della leucemia mieloide cronica.

48 Le mutazioni cromosomiche Di numero Di forma poliploidie (3n, 4n, ecc.) Trisomie (2n ± 1) aneuploidie Monosomie (2n - 1) delezione duplicazione inversione traslocazione

51 Nondisgiunzione in prima divisione Nondisgiunzione in seconda divisione Di solito, all origine di una trisomia o monosomia (spontanea) c è un errore durante la segregazione dei cromosomi alla meiosi di uno dei due genitori.

53 Monosomia (2n-1) effetti deleteri turba il bilanciamento genico porta in emizigosi mutazioni deleterie Nell uomo la monosomia per un autosoma è rara. Gli embrioni non si sviluppano e vengono perduti precocemente durante la gravidanza

54 Esempi di monosomia nella specie umana: Sindrome di Turner (XO) 1/5000 femmine nate Caratteristiche: femmine sterili bassa statura pliche epidermiche tra collo e spalle

55 Trisomia (2n+1) effetti deleteri turba il bilanciamento genico

56 Trisomie nella specie umana: Sindrome di Klinefelter (XXY) Caratteristiche: corporatura allampanata ritardo mentale sterili (1 ogni 1000 nati di sesso maschile)

57 Trisomie autosomiche umane Sindrome di Patau Sindrome di Edwards

58 La sindrome di Down La sindrome di Down è quella che provoca meno danni all organismo, quindi un numero maggiore di embrioni riesce a terminare lo sviluppo.

59 La sindrome di Down (trisomia del cromosoma 21) può essere dovuta a non disgiunzione che aumenta all aumentare dell età della madre L aumento del rischio con l età della madre dipende dal fatto che la meiosi femminile si arresta alla nascita e non vengono generati nuovi meiociti durante la vita della donna.

60 La sindrome di Down è anche un esempio di traslocazione robertsoniana N1 (21) T2 (14/21) N2 (14) adiac. 1 altern. altern. adiac. 1 adiacente1 = N1+T2 e N2 alternata = N1+N2 e T2

61 Poliploidia Variazioni nel numero di interi assetti cromosomici 3n, 4n, 6n Frequente nelle piante che si riproducono asessualmente (talea) Molte specie vegetali importanti per l alimentazione sono poliploidi: grano, caffè, banane, fragole..ma anche cotone, rose tulipani

62 Piante poliploidi sterili (triploidi con problemi alla meiosi) Problema superato con riproduzione per talea fertili Tetraploidi formati da duplicazione dei cromosomi in un ibrido AA x BB ibrido sterile AB Raddoppiamento cromosomico tetraploide fertile Gamete diploide AA BB meiosi AB

63 Poliploidia tessuto specifica Endomitosi: duplicazione dei cromosomi con separazione dei cromatidi fratelli ma senza divisione cellulare (fegato, rene) Politenia Endomitosi senza separazione dei cromatidi fratelli

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