Mutazioni cromosomiche: le variazioni della struttura o del numero dei cromosomi

Benvenuta/o in una nuova dispensa Pro-Med!. In questo articolo continueremo il discorso sulle mutazioni che abbiamo iniziato nella dispensa precedente riguardante le mutazioni semplici. Se te lo sei perso, vai subito a recuperarlo cliccando qui.

Oggi ci occuperemo di quelle che, in generale, vengono chiamate anomalie cromosomiche. Queste non sono altro che variazioni della struttura dei cromosomi o del loro numero nel cariotipo rispetto ad una condizione normale.

Infatti, come tutti sappiamo, il numero e il tipo di cromosomi di un organismo è specie specifico ed è osservabile mediante tecniche che permettono di bloccare la cellula in metafase (quando tutti i cromosomi sono compattati e disposti lungo la piastra metafasica) usando sostanze come la colchicina, che impedisce la corretta formazione del fuso mitotico. I cromosomi, quindi, possono essere ordinati (generalmente in ordine di grandezza) e contati.

Analisi del cariotipo.

Nel cariotipo normale dell’uomo si indica il numero di cromosomi (non di coppie!) e si specificano i cromosomi sessuali:

  • 46, XX = individuo di sesso femminile normale;
  • 46, XY = individuo di sesso maschile

Quando si analizza un cariotipo si possono individuare mutazioni che interessano:

  • Parti di cromosoma = aberrazioni cromosomiche;
  • Interi cromosomi = aneuploidie;
  • Interi assetti cromosomici = monoploidie e poliploidie.

Prima di partire, facciamo insieme un quiz flash.

Quale di queste sindromi può essere causata da una traslocazione cromosomica?

A. Sindrome di Turner

B. Sindrome di Cri-du-Chat

C. Sindrome di Down

D. Sindrome di Edwards

E. Sindrome di Dupré

Prima di rispondere vediamo che cos’è una traslocazione cromosomica e anche altri tipi di anomalie cromosomiche.

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Aberrazioni cromosomiche.

Variazioni di struttura = si possono originare da una o più rotture cromosomiche che portano alla formazione di estremità tronche “appiccicose” che tendono ad attaccarsi tra loro o ad altri cromosomi: l’assenza del telomero per rottura della doppia elica rende i cromosomi instabili.

Questi possono riarrangiare in vari modi generando quattro tipi di aberrazioni cromosomiche:

  • Delezione: è l’unica che non può revertere (tornare alla situazione originale) perciò è la più dannosa;
  • Duplicazione;
  • Inversione;
  • Traslocazioni
Grafica presa da larapedia.com

Ora le vedremo brevemente una alla volta.

La delezione comporta perdita di materiale da un cromosoma a causa di una o più rotture e quindi porta alla formazione di un cromosoma deleto. Le conseguenze dipendono

  • dalla regione coinvolta;
  • dal tipo di organismo: se il corredo è aploide (n) sicuramente la delezione sarà più grave, se si tratta di un poliploide (come lo sono vari tipi di piante) avrà complessivamente un effetto meno significativo.

La Sindrome di Cri-di-Chat è l’unica delezione vitale nell’uomo e comporta la perdita del braccio più corto del cromosoma 5: i soggetti affetti presentano ritardo mentale e anomalie fisiche.

La duplicazione è il raddoppiamento di una porzione di cromosoma. Si origina solitamente per crossing-over ineguale in regioni con sequenze altamente ripetute. Può essere importante dal punto di vista evolutivo perché una copia dell’allele rimane inalterata su un cromosoma, mentre l’altra espandendosi genera un nuovo allele che produce più prodotti genici!

L’inversione, invece, è dovuta a due eventi di rottura di un tratto di cromosoma che si stacca momentaneamente per reintegrarsi dopo aver compiuto una rotazione di 180°. Se comprende il centromero del cromosoma può essere evidente perché cambia il rapporto tra i bracci!

Tanto per essere precisi, chiamiamo:

  • inversione pericentrica = quella che coinvolge il centromero;
  • inversione paracentrica = quella che non coinvolge il centromero.

In entrambi i casi si ha perdita di funzione (se viene coinvolto un gene codificante), alterata espressione (se un gene finisce sotto il controllo di elementi regolativi differenti) e sterilità parziale negli eterozigoti (i gameti contenenti questi cromosomi non sono vitali).

La traslocazione è lo scambio di tratti cromosomici tra cromosomi non omologhi e genera nuove associazioni geniche. Le conseguenze sono le stesse dell’inversione!

Un caso molto interessante è la forma familiare della Sindrome di Down (5% dei casi): è data dalla traslocazione robertsoniana tra cromosoma 21 e cromosoma 14.

Vediamo ora le anomalie cromosomiche di numero.

Aneuploidie.

Aneuploidia = si origina per perdita o per non disgiunzione durante la divisione cellulare (mitotica o meiotica). Può essere letale negli animali ma è tollerata nelle piante.

  • Monosomia = perdita di un singolo cromosoma.

L’unico esempio nell’uomo è la Sindrome di Turner = 45, X.

  • Trisomia = presenza di un singolo cromosoma in più, si forma una tripletta e non una coppia!

Le aneuploidie possono essere a carico degli autosomi o dei cromosomi sessuali:

Autosomi (esempi)

– Sindrome di Down (forma sporadica, 95% dei casi) = assetto 47, XX (o XY), +21 (si indica alla fine il numero del cromosoma aggiuntivo!);

– Sindrome di Patau = 47, XX (o XY), +13 (muoiono dopo pochi mesi di vita);

– Sindrome di Edwards = 47, XX (o XY), +18 (muoiono dopo pochi mesi di vita).

Cromosomi sessuali (esempi)

– Sindrome di Klinefelter = assetto 47, XXY;

– Femmine normali ma con due corpi di Barr = assetto XXX (hanno fertilità ridotta).

 

Poliploidie.

Poliploidia = variazioni di interi assetti cromosomici. Letali per la maggior parte degli animali, tollerate nelle piante. Si originano per non disgiunzione di interi assetti cromosomici.

  • Monoploidia = ogni cromosoma è presente in singola copia. È rara e spesso letale ma è la condizione normale per alcuni insetti sociali, come i fuchi.

Curiosità! Le piante spesso moltiplicano il loro intero assetto cromosomico (autopoliploidia) per shock termico o a causa di somministrazione di veleni del fuso mitotico. Questo le rende generalmente sterili a causa dell’elevato numero di cromosomi (diventa difficile effettuare una segregazione corretta durante la meiosi di assetti tri- o tetra-ploidi) ma producono frutti di dimensioni maggiori e diventano più resistenti ad ambienti sfavorevoli.

Quindi, possiamo ora rispondere al quiz iniziale. Conosciamo adesso da cosa derivano le varie sindromi elencate e sappiamo anche che la sindrome di Down può essere di due tipi, familiare o sporadica, perciò è proprio la risposta c) quella corretta al quesito.

Curiosità! Anche la Sindrome di Patau può essere generata da traslocazione robertsoniana.

Spero sia tutto chiaro. Vi auguro una buona giornata e buono studio!

Beatrice Rosoni e tutta Pro-Med Family

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