La GENETICA DI POPOLAZIONI

Presentazione sul tema: "La GENETICA DI POPOLAZIONI"— Transcript della presentazione:

1 La GENETICA DI POPOLAZIONI
studia con modelli matematici, a livello di gruppi di individui, la variabilità genetica che è l’unico tipo di variabilità rilevante per l’evoluzione

2 La variabilità genetica può essere studiata a diversi livelli:
tra sezioni diverse, ma omologhe, dello stesso genoma tra i due genomi aploidi di una cellula somatica tra cellule somatiche di uno stesso individuo tra gameti di un individuo tra gameti di individui diversi della stessa popolazione (variabilità genetica INTRA-popolazione) tra gameti di individui di popolazioni diverse della stessa specie (variabilità genetica INTER-popolazioni) tra gameti di individui di popolazioni diverse che appartengono a specie differenti (variabilità genetica INTER-specie o filogenetica)

3 La variabilità genetica può essere di estensione e natura differente:
da una singola coppia di basi a un intero gene, a regioni multigeniche, fino a segmenti di cromosoma visibili al microscopio ottico o addirittura a interi cromosomi. natura sostituzioni, delezioni, inserzioni, trasposizioni, traslocazioni, duplicazione di interi geni (variabilità del numero di geni) o di “motifs” più o meno lunghi disposti in tandem.

4 La variabilità genetica può essere osservata a diversi livelli:
morfologico macroscopico o microscopico

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6 Striatura e colore delle conchiglie della chiocciola Cepaea nemoralis
(a) Striata gialla; (b) non striata rosa

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8 La variabilità genetica può essere osservata a diversi livelli:
morfologico macroscopico o microscopico funzionale (ad esempio daltonismo)

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10 La variabilità genetica può essere osservata a diversi livelli:
morfologico macroscopico o microscopico funzionale (ad esempio daltonismo) di proprietà cinetiche di enzimi

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12 La variabilità genetica può essere osservata a diversi livelli:
morfologico macroscopico o microscopico funzionale (ad esempio daltonismo) di proprietà cinetiche di enzimi di comportamento elettroforetico o cromatografico di molecole proteiche

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14 La variabilità genetica può essere osservata a diversi livelli:
morfologico macroscopico o microscopico funzionale (ad esempio daltonismo) di proprietà cinetiche di enzimi di comportamento elettroforetico o cromatografico di molecole proteiche direttamente sul materiale genetico (sequenza di basi o analisi citogenetica)

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16 La variabilità genetica può essere analizzata con differenti tecniche, alcune di queste sono:
sierologiche (es. agglutinazione dei globuli rossi)

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18 elettroforesi di proteine
La variabilità genetica può essere analizzata con differenti tecniche, alcune di queste sono: sierologiche (es. agglutinazione dei globuli rossi) elettroforesi di proteine

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21 elettroforesi di proteine
La variabilità genetica può essere analizzata con differenti tecniche, alcune di queste sono: sierologiche (es. agglutinazione dei globuli rossi) elettroforesi di proteine analisi dell’attività enzimatica

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23 elettroforesi di proteine
La variabilità genetica può essere analizzata con differenti tecniche, alcune di queste sono: sierologiche (es. agglutinazione dei globuli rossi) elettroforesi di proteine analisi dell’attività enzimatica analisi di frammenti di DNA

24 Analisi di un polimorfismo dei frammenti di restrizione
o Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) BamHI DNA genomico BamHI* sonda o probe 7.0 kb 2.4kb 4.6kb

25 Analisi di un polimorfismo dei frammenti di restrizione
o Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) soggetti digestione DNA genomico con BamHI elettroforesi

26 Elettroforesi su gel di agarosio
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M - + 4.0 kb 5.0 kb 6.0 kb 7.0 kb 2.0 kb 3.0 kb Southern blotting

27 tampone di trasferimento
Southern blotting peso da circa 500 g carta assorbente piastra di vetro membrana di nylon (filtro) gel di agarosio tampone di trasferimento carta assorbente supporto autoradiografia

28 Ibridazione membrana di nylon (filtro) incubazione del filtro
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M membrana di nylon (filtro) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M incubazione del filtro con sonda marcata lavaggio del filtro esposizione del filtro su lastra autoradiografica

29 autoradiografia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M 7.0 kb 4.6 kb

30 mediante Polymerase Chain Reaction (PCR)
Analisi di un polimorfismo per presenza / assenza di un sito di restrizione mediante Polymerase Chain Reaction (PCR) DNA genomico BamHI* primer forward reverse 1.1kb 0.4kb 0.7kb

31 PCR digestione prodotto della PCR con BamHI elettroforesi
soggetti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 PCR digestione prodotto della PCR con BamHI soggetti 2 1 3 4 5 6 9 8 10 7 11 12 13 14 15 elettroforesi

32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M 1.25 kb 1.1 kb 0.75 kb 0.7 kb 0.50 kb 0.4 kb 0.35 kb

33 elettroforesi di proteine
La variabilità genetica può essere analizzata con differenti tecniche, alcune di queste sono: sierologiche (es. agglutinazione dei globuli rossi) elettroforesi di proteine analisi dell’attività enzimatica analisi di frammenti di DNA sequenza del DNA

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35 G A T C G C A T G C A T G/T G A T C

36 Coppia di geni in una cellula di un organismo diploide
segregazione allelica in una coppia di gameti S+ S- Gameti

37 I gameti a loro volta si accoppieranno per dare origine agli individui della generazione successiva.

38 Gameti Zigote omozigote +/+ S+ S- S+ S+ S- S+ S- S- S+ S+ S+ S- S+ S+
1 2 3 4 0.7 kb 0.4 kb 1.1 kb 5 Soggetto 4 S+ S+ Zigote omozigote +/+

39 Gameti Zigote omozigote -/- S+ S- S+ S+ S- S+ S- S- S+ S+ S+ S- S+ S+
1 2 3 4 0.7 kb 0.4 kb 1.1 kb 5 Soggetti 1 e 3 S- S- Zigote omozigote -/-

40 Gameti Zigote eterozigote S+ S- S+ S+ S- S+ S- S- S+ S+ S+ S- S+ S+ S+
1 2 3 4 0.7 kb 0.4 kb 1.1 kb 5 Soggetti 2 e 5 S+ S- Zigote eterozigote

41 Gli alleli a un locus possono essere anche tre, quattro, …, n.
Se indichiamo con n il numero degli alleli di un determinato locus i genotipi possibili di quel locus saranno

42 I genotipi possibili nel caso di due alleli, per esempio S+ e S-, saranno quindi
S+/S+ S+/S- S-/S- (oppure +/+, +/-, -/-)

43 Elaborazione dei dati raccolti in un campione analizzato per il polimorfismo presenza / assenza del sito di restrizione BamHI GENOTIPO +/+ +/- -/- totale GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui Numero di alleli Numero di alleli GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui Numero di alleli GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui Numero di alleli Numero di alleli Somma degli alleli + e

44 Frequenze alleliche

45 Elaborazione dei dati raccolti in un campione analizzato per il polimorfismo presenza / assenza del sito di restrizione BamHI GENOTIPO +/+ +/- -/- totale GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui Numero di alleli Numero di alleli Somma degli alleli + e Frequenza allelica di + = 60/128 = 0.469 Frequenza allelica di - = 68/128 = 0.531

46 Un gene si definisce polimorfico quando il suo allele più comune ha una frequenza
Viceversa un gene monomorfico è un gene che non è polimorfico. e il gene più comune ha una frequenza

47 NON può essere applicata in caso di alleli recessivi
L’errore della stima di una frequenza può essere calcolata nel modo seguente dove p è la stima della frequenza. IMPORTANTE Questa formula è valida solo se tutti i genotipi sono fenotipicamente visibili NON può essere applicata in caso di alleli recessivi

48 Elaborazione dei dati raccolti in un campione analizzato per il polimorfismo presenza / assenza del sito di restrizione BamHI GENOTIPO +/+ +/- -/- totale GENOTIPO +/+ +/- -/- totale Numero di individui Numero di alleli Numero di alleli Somma degli alleli + e Frequenza allelica di + = 60/128 = 0.469  0.44 Frequenza allelica di - = 68/128 = 0.531  0.44

49 6 alleli al locus V n = 6

50 Elettroforesi dell’enzima PhosphoGlicolato Phosphatase (PGP)
campo elettrico B alleli C

51 GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B Numero di alleli C Somma degli alleli A, B e C GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B Numero di alleli C Somma degli alleli A, B e C Frequenza allelica di A = 101/194 = 0.521 GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B Numero di alleli C Somma degli alleli A, B e C Frequenza allelica di A = 101/194 = 0.521 Frequenza allelica di B = 66/194 = 0.340 GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B Numero di alleli C Somma degli alleli A, B e C Frequenza allelica di A = 101/194 = 0.521 Frequenza allelica di B = 66/194 = 0.340 Frequenza allelica di C = 27/194 = 0.139 GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B Numero di alleli C GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A Numero di alleli B GENOTIPO A/A B/A C/A B/B C/B C/C totale Numero di individui Numero di alleli A ± 0.036 ± 0.034 ± 0.025