33
Determinazione cromosomica del sesso ZW ZZ ½ W e ½ Z tutti Z ½ WZ ½ ZZ XY XX XY ½ XX ½ Y e ½ X tutti X

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

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Page 1: 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

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

Page 2: 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

Page 3: 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

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

Page 4: 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 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)

Page 5: 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

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

Page 6: 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

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

Page 7: 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

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

Page 8: 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

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

Page 9: 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

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

Page 10: 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

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

Page 11: 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

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.

Page 12: 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

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%)

Page 13: 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

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

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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)

Page 15: 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

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

Page 16: 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

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

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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.

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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

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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

Page 20: 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

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).

Page 21: 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

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

Page 22: 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

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

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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

Page 24: 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

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

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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’

Page 26: 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

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

Page 27: 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

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)

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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

Page 29: 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

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

Page 30: 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

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

Page 31: 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

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

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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

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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