DAI GENI ALLE MALATTIE GENETICHE

I geni sono le unità ereditarie che contengono le istruzioni per generare o influenzare un dato carattere trasmesso alla prole. Ogni gene ha un suo locus, ossia una particolare posizione di un cromosoma. Le forme alternative  molecolari di uno stesso gene sono chiamate "alleli". In ogni cellula è presente un nucleo, che a sua volta contiene 46 cromosomi (ad eccezione della cellula uovo e della cellula spermatozoo, che ne contengono 23), corpuscoli dalla struttura filamentosa, disposti in 23 paia e composti da una catena molto lunga di DNA (acido desossiribonucleico), oltre che da un rivestimento proteico.
Il DNA è una molecola a doppio filamento (chiamata anche doppia elica) nella quale è codificata l'informazione per la composizione di aminoacidi e proteine, elementi essenziali del nostro organismo.

Tutti i geni dell'organismo costituiscono il genotipo. Il fenotipo è l'insieme dei caratteri, chimici, fisici osservabili.

Dopo la metà del 1800 Charles Darwin e Alfred Wallace composero la teoria dell’evoluzione della specie, secondo la quale delle variazioni che si trasmettono da generazione a generazione, consente la selezione naturale e la salvaguardia della specie. E' uno dei capisaldi della genetica, ancora attuale ai nostri giorni.

Ibridando piante di pisello, Mendel dimostrò che gli organismi diploidi hanno per ogni carattere due geni, cioè due unità di materiale ereditario. Incrociando due razze che differiscono per un solo carattere, tutti i discendenti ibridi della I generazione sono uguali. Se uno degli alleli ereditato dai genitori è dominante, solo questo determina l’aspetto dei figli; invece, se gli alleli sono codominanti, l'aspetto dei figli è intermedio tra quello dei genitori. Mendel, effettuò degli incroci tra loro due piante entrambe di linea pura per uno stesso carattere, che lo presentavano in due forme nettamente distinte. Da questo esperimento scoprì che possono esistere forme alternative di un gene, appunto gli alleli,  alcune delle quali sono dominanti, mentre altre sono recessive:

• omozigote dominante un individuo che ha 2 alleli dominanti (AA)

• omozigote recessivo un individuo che ha 2 alleli recessivi (aa)

• eterozigote individuo che ha 2 alleli diversi (Aa)

Gli organismi diploidi ereditano, per ciascun carattere, una coppia di geni. Nella meiosi, i due geni si separano e ciascun gamete che si forma riceve univocamente l'uno o l'altro gene, ma non entrambi.

MENDEL E LE TRASMISSIONE DEI CARATTERI

Incrociando individui eterozigoti per una coppia di alleli nella seconda generazione ricompaiono i caratteri puri o posseduto dai “nonni” su un grande numero di individui.

• Il 25% è puro per il carattere dominante

• Il 25% è puro per il carattere recessivo

• Il 50% è ibrido

Mendel eseguì anche incroci di ibridi (tra piante di linea pura che presentavano forme alternative di due diversi caratteri). Ciascuna coppia di geni tende a segregarsi nei gameti in modo indipendente dalle altre coppie di geni localizzate sui cromosomi che non sono omologhi rispetto ai due cromosomi su cui quella coppia è localizzata.

Quando si incrociano individui dotati di più coppie di alleli, ciascuna di esse si comporta in modo indipendente dalle altre.

I cromosomi possono essere autosomi e sessuali. I primi sono cromosomi uguali nei due sessi, mentre quelli sessuali non sono uguali nei maschi e nelle femmine.

femmine = XX

maschi = XY

I gameti prodotti da una donna (XX) recano un cromosoma X, mentre metà dei gameti prodotti da un uomo (XY) reca un cromosoma X, l'altra metà reca un cromosoma Y. Il cromosoma Y determina il sesso del nascituro

Per cariotipo si intende il quadro visivo in cui i vari cromosomi di una cellula sono in ordine di grandezza.

IL CROSSING OVER

Alcuni geni presenti su uno stesso cromosoma, tendono a finire nello stesso gamete. Si definisce questo fenomeno come associazione dei geni. Invece, per crossing over si intende il fenomeno per cui avviene la rottura e lo scambio di segmenti corrispondenti tra cromosomi omologhi. Quanto tra loro si trovano più lontani due geni lungo un cromosoma, tanto più frequentemente essi sono soggetti a subire il crossing over. Si può affermare, inoltre, che:

• due geni situati l'uno accanto all'altro su un cromosoma vanno a finire quasi sempre nello stesso gamete;

• due geni relativamente distanti tra loro su un cromosoma sono più soggetti al crossing over,

• due geni situati molto distanti tra loro su uno stesso cromosoma subiscono molto spesso il crossing over, da sembrare assortirsi indipendentemente l'uno all'altro.

Malattie ereditarie a trasmissione semplice

Le malattie ereditarie a trasmissione semplice si dividono in:

• autosomiche dominanti, che si manifestano clinicamente anche quando l'individuo è portatore di un unico gene; 

• autosomiche recessive, che si manifestano clinicamente solo se entrambi i geni sono mutati;

• legate al sesso.

Le malattie ereditarie a trasmissione semplice sono caratterizzate da mutazioni di un singolo gene; tuttavia esistono anche malattie multifattoriali, causate dall'interazione di più geni con fattori ambientali (virus, radiazioni ...). Ad esempio, il rischio il diabete mellito, non si presenta sistematicamente da genitori a figli, essendo in relazione con aspetti ambientali. Le mutazioni genetiche presentano una sostituzione di una base con un'altra, una inserzione di una base in una sequenza del gene, una delezione di una base o l'inversione di una breve sequenza nucleotidica del gene.

Altre malattie genetiche particolari sono anomalie cromosomiche, determinate da mancanza, eccesso o anomalie di uno o più cromosomi. Può avvenire delezione, consistente nella perdita di una frazione del cromosoma. In questi casi, sono letali negli omozigoti, ma sono compensate dal gene normale nei soggetti eterozigoti. Un'altra mutazione cromosomica è la duplicazione, vale a dire il raddoppiamento di un tratto cromosomico. Sono, di solito, meno dannosi rispetto alla delezione. L'inversione, invece, è quel cambiamento di ordine di due o più geni del cromosoma, causata da rotture, rotazioni di 180° e riunione. Infine, nella traslocazione avviene un distacco di una porzione cromosomica e il suo attacco in una parte non omologa. Queste ultime anomalie sono legate all'insorgenza dei tumori.

La sindrome di Turner è detta anche disgenesia ovarica. E' caratterizzata da nanismo ed infantilismo sessuale, amenorrea primaria, sterilità, assenza di estrogeni, malattie renali e cardiovascolari. La persona affetta da tale sindrome presenta uno sviluppo psichico normale. Avviene per mutazione del cromosoma x, e si nel 75% dei casi avviene per trasmissione materna, mentre nel 25% per trasmissione paterna.

La sindrome di Down è chiamata anche trisomia 21. E' la trisomia autosomica più frequente. Si presenta con ritardo mentale, bassa statura, naso appiattito, orecchie prominenti, ritardo mentale, collo corto, anomalie palmari, anomalie renali e cardiache ed un maggior rischio di morte nei primi anni di vita.  Nel 90% dei casi avviene per una non disgiunzione meiotica del cromosoma 21 nella gametogenesi (per lo più materna).