Genetica umana Ramón Lucas Lucas, LC lucas@unigre.it www.ramonlucas.org 1
Storia P Anni 30: coperta dei difetti congeniti del metabolismo (difetto ereditario nei processi normali del metabolismo) P Anni 30-45: piano eugenetico nazista: eliminazione degli ebrei abitanti in Europa, dei gruppi inferiori e di quelli difettosi P Anni 45-50: condanna dell eugenetica nazista; ma rimane l idea della necessità di migliorare la costituzione genetica umana. P Fine anni 50: è naturale il desiderio che ogni nuova generazione rappresenti un avanzamento genetico rispetto alla precedente: il miglior metodo per realizzarlo è l inseminazione artificiale (Muller) proposta la scelta germinale, banche con seme di persone superiori, intellettualmente e fisicamente. 2
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Storia P Sindrome di Down (J. Lejeune: 1959): presenza di un cromosoma 21 doppio P 1943, Avery, MacLeod, McCarty: la molecola dell acido desossiribonucleico (DNA) è il materiale di cui son fatti i geni P 1953, Watson e Crick: il DNA è costituito da una struttura a doppia elica P Anni 70- < Ingegneria genetica umana: < diagnosi prenatali e test genetici, < terapie geniche, < biotecnologie (applicazione su uomo, animali e piante). 4
Storia P Storia del PROGETTO GENOMA UMANO < 1989 Aunncio < 1990: Inizio < 2000: Annuncio della bozza completa della sequenza (95%) < 2001: La bozza è resa pubblica P Obiettivi del progetto < determinare l intera sequenza nucleotidica del genoma umano < quanti geni abbiamo (25.000-30.000); < come funzionano le cellule; < come evolvono gli esseri viventi; < in che modo le singole cellule si trasformano in organismi complessi; < cosa accade esattamente quando ci ammaliamo. 5
Storia P Anni 90- Questioni etiche: < Teologi e filosofi: questioni del rischio e del danno < Discussione sulle tecniche e sulle possibili terapie future < La tentazione di playing God? P Consiglio d Europa, Convenzione di bioetica (1991): < Non si potrà procedere a test predittivi di malattie genetiche o che permettano di identificare il soggetto come portatore di un gene responsabile di una malattia o di scoprire una predisposizione o suscettibilità genetica ad una malattia, se non a fini medici o di ricerca medica, e sotto riserva di un counseling genetico appropriato P La Convenzione di Oviedo del 1997 sui diritti dell uomo e la biomedicina. 6
LE CELLULE Germinali Somatiche 23 cromosomi 46 cromosomi Ovulo Spermatozoo Differenziate Staminali Osee nervose epatiche... Embrionali (Totipotenti) In organismo già formato (Pluripotenti/ Multipotenti) Embrione nei primissimi stadi dello sviluppo Placenta Cordone ombelicale Midollo 7
P Programmazione del genoma umano La Cellula - Un uomo adulto 75.000 miliardi di cellule - Cellula - Membrana cellulare - Citoplasma - Nucleo: nucleolo + cromosomi - Mitocondri - Ribosomi - Centrioli. 8
< Genetica: il genoma umano DNA : Basi (Lettere, alfabeto chimico) < È il doppio filamento avvolto a spirale di cui è formato il cromosoma < È formato da quattro BASI o lettere chimiche: Adenina, Timina, Citosina, Guanina. 9
< Genetica: il genoma umano Le Triplette (Parole) < Le quattro BASI o lettere chimiche: Adenina, Timina, Citosina, Guanina combinandosi a gruppi di tre paia A-T C-G T-A formano le triplette (aminoacidi) < Una sequenza di aminoacidi è una proteina. /Pictures/Bioetica/adn explicacion.avi L 10
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P Genetica: Il genoma umano I Geni (Frasi) < Gruppi di triplette combinate tra loro in una sequenza determinata formano i geni, che sono i piani costruttivi di ciascuna proteina < Ogni cellula somatica utilizza solo una minima parte del genoma: quella che le serve per produrre la sua proteina < Il Gene utilizzato dalla cellula si chiama attivo, gli altri, passivi < Le cellule nelle quali nessun Gene è attivo si chiamano totipotenti o staminali, perché adatte ad essere attivate geneticamente in un modo o nell altro. 12
P Genetica: Il genoma umano PAllele I Geni (Frasi) < Forme diverse di uno stesso gene < Ogni variante di sequenza di un gene < Due cromosomi omologhi possiedono gli stessi geni, ma diverse forme alleliche. 13
P Genetica: Il genoma umano Il genoma (Libro) < La successione programmata dei geni lungo tutto il nastro di DNA forma il genoma, cioè, il libro. Il genoma è, dunque, la somma totale della combinazione di triplette (ATCG) < È suddiviso in molte sezioni: i geni (combinazione singola di triplette per formare i piani costruttivi di ciascuna proteina) < In ogni cellula c è tutto il genoma al completo. 14
P Il genoma umano: < Def.: insieme dei geni contenuti nei cromosomi di una cellula Cromosomi L DNA: Basi L Triplette L Geni L Genoma 46 ATGC Singola Tripl. GruppiTrip. Somma Tri. (Lettere) (Parole) (Frasi) (Libro) < Scoperta ed Identificazione dei cromosomi umani < Progetto Genoma Umano : Inizio 1990; 26 Giugno 2000, HGP e Celera Genomics: 3 billioni lettere chimiche nel DNA umano; 25-30.000 geni Sperimentazione ed ingegneria genetica Selezione e predeterminazione del sesso Discriminazione dei disabili genetici: aborto, polizze assicurative Illusione di un mondo ideale senza sofferenza... Brevettazione del risultato delle biotecnologie. 15
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Comosomi umani P Il numero e la morfologia dei cromosomi è tipico per ogni specie. Tuttavia non è il numero dei cromosomi che rende la specie unica ma informazione portata in quei cromosomi. Specie umana: 46 cromosomi organizzato in 23 coppie di omologhi, uno di origine paterna e uno di origine materna. 17
Meiosi e Mitosi Divisione Divisione Gameti Cellule 18
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Meiosi P Gli organismi superiori si riproducono mediante l unione di due cellule sessuali specializzate, i gameti (aploidi) che si uniscono a formare un unica cellula chiamata zigote (diploide) P Il mantenimento di un numero costante di cromosomi è assicurato mediante un tipo particolare di divisione cellulare riduzionale chiamato meiosi. P Il materiale cromosomico si raddopia UNA volta e la cellula si divide DUE volte. 20
21 Mitosi
Mitosi P Divisione cellulare eucariotica P Processo complesso che interessa il nucleo e assicura che ogni nuovo nucleo riceva lo stesso numero e gli stessi tipi di cromosomi che erano presenti nel nucleo di origine P Produce due cellule diploidi. Cellula madre 46 cr Cellula figlia 46 cr Cellula figlia 46 cr 22
La meiosi genera le diversità La mitosi è un processo conservativo. 23
Mutazioni genetiche P Il patrimonio genetico della specie umana va incontro a continue modificazioni; questo salvaguarda la capacità di adattamento all ambiente. P Tuttavia, alcune di queste modificazioni, o mutazioni, comportano malattie genetiche. 24
Classificazione delle malattie genetiche Cromosomiche Sindrome di Klinefelter (XXY XY) Sindrome di Turner (X XX) Sindrome di Down (cr 21!!!!!) Malattie genetiche Monogeniche Multifattoriali Talassemia Emofilia Daltonismo Fibrosi cistica Albinismo Diabete Malattie cardio-circolatorie L arteriosclerosi, L obesità Il cancro 25
Classificazione delle malattie genetiche P La maggior parte delle caratteristiche di un individuo, come il colore degli occhi, l altezza, il carattere etc... non segue la trasmissione caratteristica dei geni mendeliani, ma è determinata dall'intervento di più geni, che spesso interagiscono con l'ambiente. P La gran parte delle malattie umane più frequenti sono multifattoriali. Fra queste il diabete, le malattie cardiocircolatorie, l arteriosclerosi, l obesita e il cancro. 26
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