Ancora a proposito di leggi (quelledi Mendel) con molte eccezioni….

Costruzione di mappe geniche

Rapporto fenotipico tra diibridi

Anche Bateson e Punnett(1905) lavorarono sul Pisumsativum di Mendel, ma conaltri caratteri…

A-B- 9

A-bb 3

aaB- 3

aabb 1

AaBb x AaBb

Mendel Colore fiore : porpora (P) o rosso (p)Forma del granello di polline:

allungato (L) o rotondo (l)

4831 porpora allungato (P-L-)

390 porpora rotondo (P-ll)

393 rosso allungato (ppL-)

1338 rosso rotondo (ppll)

PPLL x ppll

PpLl x PpLl

Frequenza dei gameti: 1:1:1:1

Diapositiva 44Diapositiva 44

Meiosi e II legge di Mendel

Meiosi e II legge di Mendel

Tendenza dei doppi dominanti edei doppi recessivi a rimanere

insieme nei gameti.

Spiegazione cercata ma non trovata…

I gameti parentali (P)sono ereditatipreferenzialmente

Ancora Morgan… e Drosophila

Colore dell’occhio:Porpora (pr) o rosso(pr+)Ali: vestigiali (vg) olunghe (vg+) prpr+ vgvg+ x prpr vgvg

Reincrocio diibrido F1

pr+vg+ 1339 710pr vg 1195 710pr+vg 152 710pr vg+ 154 710

Totale 2840 2840

prpr vgvg x pr+pr+ vg+vg+ P

prpr+ vgvg+

Se ciascuno dei genitori P è omozigote perun recessivo i rapporti cambiano:

pr+vg+ 157pr vg 147pr+vg 965pr vg+ 1067

Totale 2335

pr+ pr+ vg vg x pr pr vg+ vg+

pr pr+ vg vg+ x pr pr vg vg F1

P

584584584584

2336I gameti parentali (P)sono comunqueereditatipreferenzialmente

In questi esperimenti era possibile recuperare i fenotipi ricombinanti,quelli cioè in cui i geni si erano riassortiti, ma la loro frequenza rispetto ai

parentali non era, come atteso del 50%, ma molto meno.

Gradi di libertà: 3

pr+vg+ 1339 710pr vg 1195 710pr+vg 152 710pr vg+ 154 710

Totale 2840 2840

O A d (O-A) d2 d2/A

629485

-558-556

395.641223.225311.364309.136

557,24331,30432,54435,40

1.756,48

Ipotesi zero: assortimento indipendente

pr+vg+ 1339 710pr vg 1195 710pr+vg 152 710pr vg+ 154 710

Totale 2840 2840

O A d (O-A) d2 d2/A

629485

-558-556

395.641223.225311.364309.136

557,24331,30432,54435,40

1.756,48

Ipotesi zero: assortimento indipendente

Gradi di libertà: 3

pr+vg+ 1339 710pr vg 1195 710pr+vg 152 710pr vg+ 154 710

Totale 2840 2840

O A d (O-A) d2 d2/A

629485

-558-556

395.641223.225311.364309.136

557,24331,30432,54435,40

1.756,48

Ipotesi zero: assortimento indipendente

chi quadro: Ipotesi da rifutare!

Gradi di libertà: 3

I geni che si trovano sullo stesso cromosoma vengonodefiniti associati o concatenati.

accoppiamento

pr vg

pr+ vg+

pr

pr+ vg

vg+

repulsione

A seconda della disposizione degli alleli (accoppiamento o repulsione) i genitori trasmettono o cromosomi con pr+vg+ e pr vg, oppure cromosomi con pr+vg e prvg+ con frequenza diversa da quanto atteso in base agli esperimenti di Mendel.

Morgani intuì che i due geni pr e vg erano localizzatisullo stesso cromosoma.

I gameti più frequenti formati dagli individui F1saranno pr+vg+ e prvg.

Accoppiamento (coupling)

I gameti più frequenti formati dagliindividui F1 saranno pr+vg e prvg+

+

+

+

+

Repulsione (repulsion)

Come si originano leclassi meno frequenti?

Morgan: le classi meno frequenti si originano da un crossing over, cioè uno scambio fisico tra idue cromosomi omologhi.

parentale

parentale

ricombinante

ricombinante

Il crossing over avviene inprofase di meiosi I

I chiasmi sono la manifestazionevisibile del crossing over

Questo è l’unico momento in cui i due cromatidi fratelli sono diversi!

Il crossing over è un evento comunque raro, quindi solo una partedegli omologhi ricombina; questo spiega perché prevalgono i

cromosomi parentali.

Creightone

McClintock(1931)

Barbara McClintock e Harriet Creighton

AaBbx aabb AB 25%Ab 25%aB 25%ab 25%

A e B sono geniindipendenti

AB 35%Ab 15%aB 15%ab 35%

A e B sono geniassociati

Associazione genica

AaBbx aabb

I ricombinanti si possono generare quindi:

in conseguenza dell’assortimento indipendente

in seguito a crossing over

Geni indipendenti e geni associati

prpr vgvg x pr+pr+ vg+vg+

prpr+ vgvg+ x prpr vgvgF1

pr+vg+ 1339pr vg 1195pr+vg 151pr vg+ 154

Totale 2839

L’incrocio con l’omozigote recessivo (testcross) consente dianalizzare la meiosi di un solo genitore.

Il test cross

non serve il reincrocio conl’omozigote recessivo

y w 43 ricombinanti

y+ w 2146 parentali

y w+ 2302 parentali

y+ w+ 22 ricombinanti

maschi:

y w+/ y w+ x y+w/Y

y w+/y+w x y w+/Y

F1

P

y w+

y w+

y+ w

y+ wX

si considera solo laprogenie maschile

L’associazione dei geni sull’X

Morgan osservò che le frequenze deiricombinanti variavano per differenticoppie di geni considerati; dedussepertanto che la frequenza deiricombinanti riflettesse l’effettivadistanza dei geni.

La distanza di mappa

Crossing over più probabile fra geni lontani che fra geni vicini

Sturtevant elaborò un metodo per calcolarela distanza dei geni associati:

utilizzare la percentuale di ricombinanticome indice della distanza tra due coppie

di geni in una mappa genetica.

La distanza di mappa viene misurata in unitàdi mappa (um) o centimorgan (cM).

Una unità di mappa corrisponde ad unafrequenza di ricombinazione dell’1%.

Definizione delladistanza di mappa

Distanza dimappa frequenza di ricombinazione X 100=

numero dei ricombinantinumero totale della progenie=Frequenza di

ricombinazione

Calcolo della distanza di mappa

pr vg/pr+vg+ x pr vg/prvg

d pr/vg = (23+21)/400 x 100 = 0.11 x 100= 11 um

pr vg/pr vg 165pr+vg+/ pr vg 191

pr vg+ /pr vg 23 pr+vg/pr vg 21

400

parentali

ricombinanti

pr vg11.0

Esempio di calcolo delladistanza di mappa

La mappa è lapercentuale diricombinanti

Una unità di mappa corrisponde allafrequenza di ricombinazionedell’uno per cento; nell’esempio alato, il 18% della progenie saràricombinante, ovvero i geni vg e bdistano tra loro 18 unità di mappao centiMorgans

Se in un reincrocio si osserva una frequenzadi ricombinazione del 50%, si può inferireche i due geni assortiscono in modoindipendente. Questo è dovuto o a genieffettivamente indipendenti, o a geniassociati così distanti tra loro che laprobabilità che avvenga almeno un crossingover tra i due è molto elevata.

Associazione a due punti

Mappa di geni a coppieLe distanze tra geni concatenatisono additive.Considerando i geni a due a due, èpossibile costruire mappe diassociazione con le posizionirelative dei geni.

Quando i geni sono lontaniaumenta la probabilità di eventimultipli di c.o. e si perde larelazione lineare tra frequenza diricombinazione e distanza dimappa

I crossing over multipli

Maggiore è il numero dei crossing over,minore è la probabilità che avvengano!

Il saggio a tre punti permettedi determinare l’ordine di tregeni sul cromosoma E ledistanze di mappa.

Il saggio a tre punti

1. determinare la disposizione degli alleli nei genitoriesaminando le classi parentali (quelle che mostranofrequenza più alta);

2. identificare le classi di progenie derivanti da doppicrossing over (quelle che mostrano frequenza più bassa);

3. stabilire l’ordine dei geni sul cromosoma in base alladisposizione degli alleli nelle classi dei doppi crossing over.

Come si stabilisce l’ordine dei geni?

Stabilire l’ordine dei geni

Che cosa accade con un doppiocrossing over?

L’esame dei doppi crossingover permette di dedurrequale gene si trova inmezzo.

La coppia di alleli centrali viene scambiata rispetto

alle 2 coppie di alleli esterni

p+ j+ r+

p+ r+ j+

r+ p+ j+

p j r

p r j

r p j

p+ j r+

p j+ r

p+ r j+

p r+ j

r+ p j+

r p+ j

cromatidi doppiricombinantipossibile ordine genico

L’ordine dei geni

Doppi

d p-j= (52+46+4+2) x100 =20.8um500

d j-r= (22+22+4+2) x100 =10 um500

rr+

Calcolodelle

distanzedi mappa

d p-r= 20.8 + 10 = =30.8um

Calcolo delladistanza tra p

ed r ignorando j

rr+

d p-r= (52+46+22+22)x100=28.4um500

d p-r= (52+46+22+22+4+2+4+2)x100500

bisogna aggiungere duevolte i doppi scambi

30,8um (20,8+10)

In alcuni casi la frequenza dei doppi scambi osservata è inferiorea quella attesa. Questo perché a volte, per vari motivi (strutturatridimensionale del cromosoma, ingombro dei complessi coinvoltinella ricombinazione, ecc.) un crossing over in una zonacromosomica interferisce con il fatto che avvenga nelle zoneimmediatamente adiacenti; posso quindi misurare quanto datiattesi e osservati coincidano.

= frequenza dei doppi scambi osservatifrequenza dei doppi scambi attesi

Coefficiente dicoincidenza(c.c)

Interferenza (I) = 1- coefficiente di coincidenza

Interferenza ecoefficiente di coincidenza

• doppi scambi osservati = attesi

• doppi scambi osservati < attesi

c.c. =1 I= 0

c.c. < 1 I > 0

Quindi

distanza di mappa della regione I

100X distanza di mappa regione II

100

es:

Doppi scambi attesi: 0.208 x 0.100 = 0.0208

Doppi scambi osservati: 6/500= 0.012

cc= 0.012/0.0208=0.577 I= 1-0.577=0.423

Calcolo della frequenza deidoppi scambi attesi