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allegra-valentini
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Determinazione cromosomica del sesso
ZW ZZ
½ W e ½ Z tutti Z
½ WZ ½ ZZ
XY XX
½ XY ½ XX
½ Y e ½ X tutti X
Eredità legata al sesso
Gameti XW 1/2 Y 1/2
XW 1/2
XWXW
1/4
XWY
1/4
Xw
1/2
XwXW
1/4
Xw Y
1/4
Gameti Xw 1/2 Y 1/2
XW 1/2
XWXw
1/4
XWY
1/4
Xw
1/2
XwXw
1/4
Xw Y
1/4
XW XW Xw Y P
XW Xw XW Y F1 XW Xw Xw Y F1
F2 F2
Xw Xw XW Y P
EREDITA’ LEGATA AL SESSO NELL’UOMO
XX XY XX XY
XY XX XY XY XX XY XX
XX XY XX XY XX XY XX
XX XY XX XY XX XY
XY XY XX XY XY XX
XY XX XY XX XY XX XY
XY
Eredità non nucleare
Fenotipi della F1
Fenotipi parentali
I risultati di questi 9 incroci dimostrano che il carattere “colore della foglia” è trasmesso alla progenie solo dall’ovulo: quindi è determinato da geni citoplasmatici (nei cloroplasti)
Anche questo albero genealogico, in cui il carattere è trasmesso esclusivamente dalla madri ai figli di ambo i sessi, testimonia di un’eredità citoplasmatica (mitocondri)
ASSOCIAZIONE
F2
Gameti pr vg 100%
pr+vg+ 50% pr+ pr vg+ vg 25% +25%
pr vg 50% pr pr vg vg 25% +25%
pr+pr+vg+ vg+ pr pr vg vgP
F1 pr+pr vg+ vg pr pr vg vg
ASSOCIAZIONE E SCAMBIO
F2
Gameti pr vg 100%
pr+vg+ 44% pr+ pr vg+ vg 22% +22%
pr vg 44% pr pr vg vg 22% +22%
pr+vg 6% pr+ pr vg vg 3% +3%
prvg+ 6% pr pr vg+ vg 3% +3%
pr+pr+vg+ vg+ pr pr vg vgP
F1 pr+pr vg+ vg pr pr vg vg
ASSOCIAZIONE e CROSSING-OVER: due o più geni sullo stesso cromosoma
senza crossing over
a b a b
a ba B
dopo crossing over
A BA B
A b A B
ANAFASE 2
Solo gameti parentali
GAMETI
a b ab
a b
ab
A B
AB
A B
AB
A b
ANAFASE 2
a b
ab
a B
aB
A B
AB
Ab
GAMETI
anche gameti ricombinanti
Crossing-over, ricombinazione e chiasmi.
a b a b
A BA B
a b a b
A BA B
METAFASE
chiasma
A b
ANAFASE 2
a b
ab
a B
aB
A B
AB
Ab
GAMETI
Crossingover
terminalizzazionedel chiasmaDIPLOTENE
ANAFASE 1
ASSOCIAZIONE E SCAMBIO 2
b+b+vg+ vg+ b b vg vgP
F1 b+b vg+ vg b b vg vg
Gameti b vg 100%
b+vg+ 40% b+ b vg+ vg 20% +20%
b vg 40% b b vg vg 20% +20%
b+vg 10% b+ b vg vg 5% +5%
b vg+ 10% b b vg+ vg 5% +5%
F2
crossing over = scambio di segmenti di cromosomi
Wx C
wx c
wx c
wx c
assenza di crossing over crossing over
wx c
wx c
Wx C
wx c
Wx c
wx c
wx C
wx c
Distanza tra i geni e frequenza di ricombinanti
A B A B a b
a b
A D A D
a d
a d
ABAbaBab
AB
ab
ADAdaDad
ADAdaDad
Maggiore è la distanza tra i geni,
più alta è la probabilità che fra di essi vi sia un crossing over,
più alta è la frequenza di ricombinanti fra loro.
SAGGIO A TRE PUNTI
v+v cv+ cv ct+ct vv cvcv ctct
v cv ct
v cv+ ct+ vv cv+cv ct+ ct 580
v+ cv ct v+v cvcv ct ct 592
v cv ct+ vv cvcv ct+ ct 45
v+ cv+ ct v+v cv+cv ct ct 40
v cv ct vv cvcv ct ct 89
v+ cv+ ct+ v+v cv+cv ct+ct 94
v cv+ ct vv cv+cv ct ct 3
v+ cv ct+ v+v cvcv ct+ ct 5
268/1448
Ricombinanti per v e cv (18,5%)
191/1448
Ricombinanti per v e ct (13,2%)
93/1448
Ricombinanti per cv e ct (6,4%)
Ordinamento lineare dei geni
268/1448
Ricombinanti per v e cv (18,5%)
191/1448
Ricombinanti per v e ct (13,2%)
93/1448
Ricombinanti per cv e ct (6,4%)
v ct+ cv+
v ct+ cv+
v+ ct cv v+ ct cv
v ct cv v+ ct+ cv+ 12,6%
v ct+ cv v+ ct cv+ 5,9%
v ct cv+ v+ ct+ cv 0,55%
atteso 0,84%
misura la distanza v-ct: 13,2 u.m.
misura la distanza ct-cv: 6,4 u.m.
atteso
coeff. di coincidenza 0,65
Interferenza (I) = 1-c.d.c = 0,35
Analisi delle tetradi ordinate
a a A
A
Prima divisione meiotica
Seconda divisione meiotica Mitosi
duplicazione
a a
A A
a
a
a
A
A A
a a
a
a
A
A
A
A
A
a
I centromeri e i geni per cui non c’è stato crossing over segregano in prima divisione meiotica (segreganti MI: 2 gruppi di 4 spore)
Il crossing over nelle tetradi ordinate:ipotesi del crossing over prima della duplicazione
Seconda divisione meiotica Mitosi
duplicazione
Prima divisione meiotica
A A
a
a
IPOTESI: il crossing over avviene prima della replicazione e coinvolge 4 cromatidi su 4
a
A
A
A
a
a
A A
a
a
I geni per cui c’è stato un crossing over segregano anche essi in prima divisione meiotica (segreganti MI);questa ipotesi non prevede in nessun caso la segregazione in MII, cioè 4 gruppi di 2
A A a a
A
A
a
a
a
a
A
A
Il crossing over nelle tetradi ordinate
a a
Seconda divisione meiotica Mitosi
duplicazione
a
A
A
a
Prima divisione meiotica
a
A
a
A
A A
a
a
a
A
A
a
A
A
a
a
I geni per cui c’è stato un crossing over segregano in seconda divisione meiotica (segreganti MII)
La distanza tra il centromero e il locus è data dalla frequenza dei segreganti MII : 2
A A
Poiché effettivamente si osserva la segregazione in MII, se ne conclude che il crossing over avviene dopo la replicazione e coinvolge due cromatidi su quattro
Segregazione di geni lontani dal centromero
b
b+
b
b+
b
b+
b
b+
b
b+
b
b+
La frequenza massima di segreganti MII di geni molto lontani dal
centromero e che quindi segregano indipendentemente è pari a 2/3.
Distanza tra geni sullo stesso braccio cromosomico
a b a b A B
A B
a b
A B
A B
a b
A B
A B
a b
a b
a b a b A B
A B
a b
A B
A B
a b
a B
A b
a B
A b
Sia il gene A che il gene B segregano in
seconda divisione meiotica
(segreganti MII)
Il gene A segrega in prima divisione meiotica
(segregante MI)
Il gene B segrega in seconda divisione
meiotica(segreganti MII)
La distanza tra A e B è data dalla frequenza di questi segreganti : 2
Se A e B sono sullo stesso braccio dello stesso cromosoma
sono possibili solo queste due modalità
di segregazione
Distanza tra geni su due bracci dello stesso cromosoma
b cb c B C
B C
b cb c B C
B C
Solo il gene B segrega in seconda divisione
meiotica
(segreganti MII)
Solo il gene C segrega in seconda divisione meiotica (segreganti MII)
Le distanze tra B e il centromero e fra C e il centromero sono date dalle frequenze di questi segreganti : 2
Se B e C sono su due bracci diversi dello stesso cromosoma
sono possibili solo queste due modalità
di segregazione
b c
B C
b C
B c
b c
b C
B c
B C
b c
B C
B C
b c
b C
b C
B c
B c
Distanza tra geni sul due cromosomi
bb BB
Il gene B segrega in prima divisione meiotica
(segregante MI); il gene D segrega in seconda
divisione meiotica(segreganti MII)
Se A e B sono su due cromosomi
diversisono possibili
solo queste due modalità di
segregazione
dd DD
dd DD
BB bb
Le distanze tra B e il proprio centromero e fra C e il proprio centromero sono date dalle frequenze di questi segreganti : 2
b d
b d
DB
B D
B d
B d
b D
b D
Db
dB
Db
dB
DB
DB
db
db
Il gene B segrega in seconda divisione
meiotica (segreganti
MII); il gene D segrega in prima divisione
meiotica (segregante MI).
Segregazione indipendente tra geni su due cromosomi
bb BB d
d DD
dd DD
BB bb
b d
b d
DB
B D
b d
b d
B D
B D
Db
dB
Db
dB
dB
dB
Db
Db
a c a c
a c
a c
A C
A C
A C
A C
a c a c A C
A C
Doppi crossing over tra due-tre-quattro filamenti A B D
A B D
a b d
a b d
A B D A B D
a b d a b d
A B D A B D
a b d
a b d
A B D
A B D
a b d a b d
A B dA b da B Da b D
A B DA b Da B da b d
A B dA b Da B Da b d
A B DA b da B da b D
ParentaleRicombinante doppio Ricombinante doppioParentale
RicombinanteRicombinante doppioRicombinanteParentale
Parentale RicombinanteRicombinante doppioRicombinante
RicombinanteRicombinanteRicombinanteRicombinante
Le quattro combinazioni di doppi crossing over sono equiprobabili (non c’è interferenza cromatidica) la frequenza ricombinanti fra A e D è del 50 %, come dopo un crossing over singolo
Ogni crossing over può interessare con pari probabilità ciascuna delle possibili coppie di cromatidi di un bivalente che siano omologhi ma non fratelli
Doppio c.o. a due filamenti
Doppio c.o. a tre filamenti
Doppio c.o. a tre filamenti
Doppio c.o. a
quattro filamenti
Coniugazione batterica
F+ F+F-
Hfr F-
Hfr F-
F- ricombinante
F- ricombinante
ricombinazione
ricombinazione
I ceppi F+ infettano solo ceppi F-, trasformandoli in F+ e inducendo ricombinazione a bassa frequenza, tramite il passaggio di una copia del fattore F
I ceppi Hfr derivano, a bassa frequenza, dai ceppi F+; non infettano i ceppi F- ma inducono, solo in essi, ricombinazione ad alta frequenza
I ceppi Hfr trasferiscono integralmente o in parte una copia del proprio cromosoma
La ricombinazione non è reciproca: alcuni alleli del cromosoma del batterio ricevente vengono sostituiti dagli alleli corrispondenti provenienti dal cromosoma del ceppo Hfr; non si forma la combinazione complementare
F+ F+F-
Dai ceppi Hfr si possono formare, a bassa frequenza, cellule F+, capaci di trasformare i batteri F- in F+; dunque il fattore F si era integrato nel cromosoma batterico (Hfr) ma se ne può dissociare
abc
def
g
abc
def
g
abc
def
g
abc
def
g
abc
def
g
L’organizzazione del cromosoma batterico: gli esperimenti di coniugazione interrotta
b c d e f g a
g f e d c b a
d e f g a b c
In uno stesso ceppo Hfr l’ordine di trasferimento dei geni è costante e si presenta un gradiente di probabilità di ricombinazione dei diversi geni: i cromosomi vengono trasferiti in forma lineare sempre a partire dallo stesso punto ma per segmenti di differente lunghezza; è possibile mappare linearmente i geni per gradiente di trasferimento
a b c d e f ga b c d e a b c
a b c d e f g
a b c d e f g
Diversi ceppi Hfr presentano diversi ordini di trasferimento, che però sono tra loro permutazioni circolari; dunque il cromosoma batterico in origine è circolare e il fattore F si può inserire in punti diversi
Vi sono ceppi Hfr che trasmettono i geni in ordine inverso rispetto ad altri; dunque il fattore F ha una polarità che determina l’ordine del trasferimento dei geni e può inserirsi nello stesso punto con polarità opposte
A
B
A B
Coniugazione batterica: interpretazione
F+ F+F-
F+
Hfr
Il fattore di fertilità F è un plasmide che può essere trasmesso da un batterio
Escheirichia coli che lo possiede (F+) a uno che ne è sprovvisto (F-), che così
diventa, a sua volta, F+
il fattore F può integrarsi nel cromosoma, mediante uno scambio; i ceppi con il fattore F integrato hanno un’alta frequenza di ricombinazione (Hfr)
F-
Hfr
Hfr
F’
I batteri Hfr possono passare, del tutto o in parte, una copia del loro cromosoma, in forma lineare, a un batterio F-
I batteri Hfr, mediante uno scambio, possono rilasciare dal proprio cromosoma il fattore F; talvolta nel plasmide può essere incorporato un piccolo segmento del cromosoma; un plasmide così costituito viene chiamato F’
I meccanismi di ricombinazione nella
coniugazione batterica
strR
strSstrSstrR
strS
strR
Un solo crossing over (o un numero dispari) produce un cromosoma lineare, non vitale
Due crossing over (o un numero pari) producono un cromosoma circolare ricombinante, vitale e un frammento lineare ricombinante, non vitale
endogenote
esogenote
Il batterio F- mentre ha al proprio interno il segmento cromosomico lineare proveniente dall’Hfr viene chiamato merozigote
A
Il plasmide F’, contenendo alcuni geni batterici, determina nel batterio che lo contiene una condizione di merodiploidia
a
Il plasmide F’ si reinserisce con alta frequenza nel cromosoma batterico e sempre nello stesso sito, la regione omologa ai geni batterici che ha incorporato, attraverso un crossing over
Mappatura dei geni batterici attraverso la frequenza di ricombinazione dopo coniugazione Hfr x F-
a b c
A B C
a b c
A B C
A B C
a b c
a b c
A B C
ABc
Abc
ABC
AbC
Deriva da 2 c.o. esterni alla regione in esame: la frequenza non è informativa delle distanze fra i geni studiati
Deriva da 4 c.o.: rarissimo, identifica il gene mediano
Deriva da 2 c.o., di cui una fra B e C, di cui misura la distanza
Deriva da 2 c.o., di cui una fra A e B, di cui misura la distanza
Si selezionano i geni più tardivi (A)
Ciclo litico (fagi T pari) e ciclo lisogeno (fagi temperati)
integrazione
I batteri che hanno incorporato il cromosoma virale nel proprio si moltiplicano
induzione
Ciclo litico
Ciclo lisogeno
Nota: il cromosoma del fago è rappresentato in forma circolareanche nel capside, anche se circolarizza solo entro la cellula batterica
Infezione mista e ricombinazione nei fagi virulenti
h-
r-
h+
r-
h-
r+
h+
r+
Nota: il cromosoma del fago è rappresentato in forma circolareanche anche nel capside, anche se circolarizza solo entro la cellula batterica
Trasduzione generalizzata: fago P1 in Escheirichia coli
a b c
A B C
A B C
a b c a b c
A B CcotrAB
cotrBC
Cotr AB, BC, AC
CotrACraro
Si seleziona per un marcatore sul frammento trasdotto (lungo al massimo come il cromosoma di un fago) e si misura la vicinanza a 2 a 2 dei geni come frequenza di cotrasduzione
Se seleziono A, A è cotrasdotto con B più che con C, che quindi non è in mezzo; se seleziono B, B è cotrasdotto con frequenze simili con A e C; quindi A non è in mezzo: in mezzo è B
a b c
A B C
Si misurano quindi le distanze AB e BC direttamente dalla frequenza di cotrasduzione
Trasduzione specializzata nel fago
12
gal bio
1 2
galbio
bio1
2
gal
2
gal
dgal
gal-
bio
gal
2
helper dgal
gal- biogal
TS
I
Analisi fine del gene: ricombinazione intragenica
rII A
Non infetta il ceppo K Infetta il ceppo K
Non infetta il ceppo KNon infetta il ceppo KCeppo B
La frequenza di ricombinazione si calcola come frequenza di virus capaci di infettare E. coli ceppo K x 2 sul totale dei virus dello stesso lisato capaci di infettare il ceppo B
La frequenza minima di ricombinazione intragenica è pari allo 0,01%; quindi il gene è costituito da subunità di dimensione costante che possono ricombinare fra
loro; tali subunità hanno la dimensione di 1 nucleotide; la mappa dei siti ricombinabili entro un gene è ancora lineare
Mappatura per delezione di siti mutabili
Esistono mutazioni che non possono ricombinare con altre mutazioni nello stesso gene: si tratta di delezioni
1 2 6 7
1 2 6 7
3 5
4 Cromosoma normale
Cromosoma con delezione del segmento che contiene i siti mutabili 3, 4 e 5; per questi siti non vi può
essere ricombinazione con il cromosoma normale
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ab
cd
e
I II III IV V VI VII VIII
Se si dispone di un numero adeguato di delezioni si può suddividere il gene in regioni caratterizzate dalle sovrapposizioni di diverse delezioni, cui si possono assegnare i siti mutabili sulla base delle
delezioni con cui non ricombinano
È possibile mettere in sequenza le delezioni a seconda delle regioni delete che condividono, che ne inibiscono la ricombinazione
Si può localizzare ogni nuova mutazione in una delle regioni in cui è suddiviso il gene sulla base delle delezioni con cui ricombinao meno
Il gene è costituito da un numero molto elevato di siti mutabili; tali subunità hanno la dimensione di 1
nucleotide; la mappa dei siti mutabili entro un gene è ancora
lineare;alcuni siti hanno una frequenza di mutazione molto più alta di quella attesa per caso: sono
stati chiamati punti caldi