En una especie determinada, la variabilidad puede presentarse de

ABERRACIONES CROMOSÓMICAS
En
una
especie
determinada,
la
variabilidad
puede
SUMARIO
presentarse de tal modo que las diferencias entre individuos sean
graduales y en este caso se habla de variabilidad continua. Estas
diferencias pueden ser debidas a factores ambientales que sólo
afectan al fenotipo y que por lo tanto no son heredables, o bien
pueden tener su orígen en la llamada herencia polímera, en cuyo
La variabilidad discontinua, en cambio, es brusca y se debe a
cambios que no responden a las leyes de la herencia, cambios que
aparecen de forma espontánea en el seno de una población y son
heredables denominándose mutaciones.
Una mutación en una célula somática puede provocar
alteraciones en el organismo en el que se presente pero desaparece
en el momento en que muere el individuo que la posee. Sin
las
mutaciones
en
las
células
Página
1.Variaciones
Estructurales
caso las manifestaciones son heredables.
embargo,
Temas
sexuales,
óvulos
y
espermatozoides, pueden transmitirse como rasgos hereditarios
diferenciando a los descendientes del organismo en los que tuvo
lugar la mutación.
Se suelen distinguir dos tipos de mutaciones: genéticas y
cromosómicas.
• Las mutaciones genéticas o verdaderas mutaciones o
mutaciones propiamente dichas son aquéllas en las que hay
cambios moleculares en los genes a causa de errores en la
replicación o reparación de ADN. Una vez producida la mutación, el
nuevo gen, llamado mutante, es tan estable como aquél del cual
procede, llamado silvestre y se transmitirá a la descendencia.
• Las mutaciones cromosómicas son cambios en la
estructura o el número de los cromosomas e implican una variación
en la organización de los genes.
84
88
2.Variaciones
Numéricas
90
¿Qué son los cromosomas?
Los cromosomas son estructuras complejas localizadas en el
núcleo de la célula, compuestos por DNA, histonas y otras proteínas y
polisacáridos. Es decir, son una sola molécula de DNA condensado
sobre un esqueleto proteico en el núcleo celular. Cada cromosoma
contiene miles de genes.
Cada una de las dos moléculas paralelas de DNA en una
célula mitótica tras la replicación se denominan cromátidas
hermanas.
Morfología del cromosoma
Bajo el microscopio los cromosomas se ven como estructuras
delgadas y alargadas.
Presentan dos brazos separados por un estrechamiento o
constricción primaria llamada centrómero. El centrómero es el punto
de unión del huso mitótico y es parte integral del cromosoma. Es
esencial para el movimiento y segregación normal del cromosoma
durante la división celular.
De acuerdo a su estructura morfológica se puede clasificar,
según la ubicación del centrómero y tamaño relativo de sus brazos
cortos (p) y largo (q en:
• Metacéntricos: tienen los brazos cortos y largos de
aproximadamente la misma longitud con el centrómero en el punto
medio. brazos
• Submetacéntricos: tienen los brazos cortos y largos de
longitudes desiguales, con el centrómero más próximo a uno de los
extremos.
• Acrocéntricos: tienen el centrómero muy cerca de un
extremo, con un brazo corto muy pequeño. Con frecuencia tienen
constricciones secundarias en los brazos cortos conectando trozos
muy pequeños del DNA llamados tallos y satélites al centrómero. Los
tallos contienen genes que codifican el RNA ribosómico.
• Telocéntricos: presentan el centrómero en un extremo
y no posee uno de los brazos.
En los cromosomas de la metafase las cromátidas están
duplicadas (cromátides hermanas) y unidas a nivel del centrómero.
metacéntrico
Citogenética
La citogenética es el estudio de los cromosomas y las
enfermedades relacionadas, causadas por un número y/o estructura
anormales de los cromosomas.
Normalmente los cromosomas no se pueden ver con un
microscopio óptico, pero durante la división celular se condensan lo
suficiente como para poder ser fácilmente analizados a 1.000
aumentos. Se pueden usar distintos tejidos para obtener
preparaciones de cromosomas; por ejemplo, sangre periférica,
medula ósea, fluido amniótico y productos de la concepción.
Tras el análisis al microscopio, se toman imágenes de las
células en metafase y luego cada cromosoma se dispone en pares
de acuerdo con su tamaño y patrón de bandas, formando el
cariotipo o complemento cromosómico del individuo, tipico respecto
a forma, tamaño y número de la especie a la que pertenece. Se los
clasifica en orden decreciente, por números (excluídos los sexuales) y
son agrupados por letras (acorde al tamaño).
85
submetacéntrico
acrocéntrico
El bandeo cromosómico es el tratamiento de tinción mas
común que revela bandas características en los distintos
cromosomas, siendo éstas puntos de referencia útiles para
caracterizarlos.
Los métodos mas usados son los bandeo G, R, C, T y Q. Los
cuatro primero utilizan el colorante Giemsa en diferentes
procedimientos.
El bandeo Q utiliza la Quinacrina y se lo emplea al usar
técnicas de fluorescencia.
El idiograma es básicamente un "mapa cromosómico"
ilustrado, muestra la relación entre los brazos cortos y largos, el
centrómero(cen) y se ilustran también los patrones de bandas
específicos. Cada banda se numera para ayudar en la descripción
de las reorganizaciones.
Método básico para obtener
preparaciones de
cromosomas
• Recolección de la muestra
y preparación
• Cultivo celular.
• Adición de un inhibidor de
la mitosis en metafase.
• Recolección de las células.
• Tinción de las preparaciones cromosómicas.
• Detección de los posibles
cambios numéricos y estructurales.
Todos los análisis citogenéticos de rutina se realizan sobre
preparaciones cromosómicas que se han tratado y teñido para
producir un patrón de bandas específico de cada cromosoma. Esto
permite la detección de cambios sutiles en la estructura de los
cromosomas. El tratamiento de tinción más común se llama bandeo.
Una vez que se han obtenido las preparaciones de cromosomas
metafásicos teñidos pueden examinarse al micróscopio. Durante un
Idiograma de dos
análisis completo cada cromosoma se compara críticamente banda cromosomas con bandas
por banda con el patrón de la especie y con su homólogo.
G
Tras el análisis al micróscopio se toman imágenes de las
células en metafase, cada cromosoma se ubica por tamaño
formando el cariotipo.
El cariotipo es el complemento cromosómico del individuo,
típico respecto a la forma, el tamaño y número del cromosoma.
Cada especie presenta un determinado cariotipo por el que se
¿En qué casos dos
diferencia de las demás.
individuos normales de la
misma especie pueden
Cromosomas Normales.
tener cariotipos
diferentes?
Las células somáticas mamíferas normales tienen la totalidad
de cromosomas de la especie a la que pertenecen, es decir, todos
los pares de cromosomas somáticos o autosómicos y dos
cromosomas sexuales. A este conjunto se le llama el número diploide
(2n).
Las hembras tienen dos cromosomas X (autosomas + XX),
mientras que los machos tienen un cromosoma X y un cromosoma Y
(autosomas + XY).
Las células germinales, gametos, tienen la mitad de los
cromosomas de la especie; una copia de cada autosoma más un
solo cromosoma sexual. A esto se le llama número haploide.
Mutaciones Cromosómicas
Es el proceso de cambio que resulta del reordenamiento de
partes de los cromosomas, número anormal de cromosomas
individuales o número anormal de la dotación cromosómica.
Muchas
mutaciones
cromosómicas
producen
un
funcionamiento anormal de la actividad celular o del organismo. Son
dos las razones básicas para que esto ocurra: primero, las mutaciones
cromosómicas pueden dar como resultado un número anormal de
genes o una posición incorrecta de los mismos. Segundo, si la
mutación cromosómica está producida por una rotura del
cromosoma
86
cromosoma ésta puede, también, fracturar el gen con la
consecuente interrupción de su función.
Las mutaciones cromosómicas son importantes en distintos
niveles biológicos:
•
•
•
En investigación, proveen los caminos para explicar el
reordenamiento génico.
Su conocimiento es importante para la aplicación en
producción vegetal y animal.
Es uno de los procesos implicados en la evolución.
87
1
Variaciones Estructurales
Ejemplo:
Las anomalías estructurales implican cambios en la estructura
de uno o varios cromosomas. Pueden ser increíblemente complejas,
pero para nuestro propósito nos centraremos en los tipos más
comunes.
A
B
C
D
E
F
Secuencia normal
•
Deleción o deficiencia: representa pérdida de material
cromosómico. Pueden ser terminales o internas (intercalares), y
pueden producir por sí mismas efectos fenotípicos.
En homocigosis son usualmente letales debido a la falta total de
los genes de la región delecionada. En heterocigosis dependerá
de los genes afectados.
A
C
D
E
F
Deficiencia
•
Duplicación: presencia en exceso o repetición de una
sección de un cromosoma respecto de lo normal.
.
A
B
B
C
D
E
• Inversión: tiene lugar cuando se dan dos cortes en un
cromosoma y el segmento resultante gira 180° y se vuelve a unir,
formando un cromosoma que estructuralmente tiene la
secuencia invertida. Hay dos tipos de inversión:
1. Inversión paracéntrica: el segmento invertido
no incluye al centrómero.
2. Inversión pericéntrica: en el segmento invertido
está incluído el centrómero.
Ambos tipos de inversión causan cambios en los patrones de
bandas y el principal efecto es el cambio en la relación de
ligamiento y la tendencia a formar supergenes. Éstos son genes
que tienden a permanecer juntos en un bloque no
recombinante. En la meiosis, el heterocigota produce un rulo
para reparar el efecto de la inversión.
Aunque el portador de una inversión puede ser
completamente normal, tiene el riesgo de producir un embrión
con un desequilibrio cromosómico.
Duplicación
A
E
D
C
B
F
Inversión
A
B
C
D
J
G
H
I
E
K
F
•
Translocaciones:
implican
el
intercambio
o
transferencia de una porción de un cromosoma a otro no
homólogo. Pueden reconocerse distintas translocaciones, entre
las que se encuentran las siguientes:
1. Sencillas: en ellas se observa una sola rotura
2.
del cromosoma y la tranferencia directa del
fragmento roto de dicho cromosoma al
extremo de otro. Son súmamente raras.
Defases: son más frecuentes que las anteriores
y presentan tres roturas, de modo que un
fragmento resultante de dos roturas en un
cromosoma se inserta en la ruptura producida
en un cromosoma no homólogo.
88
Translocación
Puede diagnosticarse una inversión cuando se observan
rulos, reducción de la frecuencia de recombinación,
reducción de la fertilidad por
desbalance o muerte de
productos meióticos.
3. Recíproca
(equilibrada):
son
las
más
frecuentes y se presentan cuando las roturas
sencillas de dos cromosomas no homólogos
dan lugar al intercambio de las secciones.
Cualquiera sea el mecanismo de producción pueden actuar
normalmente en lo que se refiere al apareamiento de homólogos.
Así una translocación homocigótica forma el mismo número
de pares de homólogos que el homocigoto normal, la disyunción
meiótica es normal y cada uno de los gametos recibe un
complemento completo de genes.
Sin embargo en los heterocigotas para una translocación,
(presentan dos cromosomas comprometidos en la translocación y
dos cromosomas normales), se forman gametos desequilibrados que
darán lugar a cigotos inviables.
Una forma especial de translocación es la llamada
translocación Robertsoniana (fusión céntrica), en la que dos
cromosomas acrocéntricos funden sus centrómeros para dar un
cromosoma metacéntrico. El cromosoma resultante contiene todo
el material genético presente previamente en los dos cromosomas
separados.
Dado que las fusiones céntricas implican la sustitución de dos
cromosomas por uno, se verá afectado el número cromosómico
normal para la especie. Los individuos heterocigóticos para este tipo
de translocación, tendrán un cromosoma menos y los
homocigóticos dos; pero en ambos casos presentan fenotipos
normales porque poseen el genoma completo.
En el ganado vacuno la mayoría de las fusiones céntricas
tienen un efecto adverso, dando lugar a una proporción variable de
monosómicos y trisómicos que finalmente no sobreviven.
En el ovino parece no existir un efecto de este tipo, la
explicación más probable para estas diferencias es que los gametos
desequilibrados no llegan a ser funcionales en el ovino, mientras que
si lo son en los bovinos.
89
Las translocaciones recíprocas son diagnosticadas
genéticamente por la semiesterilidad y por el aparente ligamiento de genes
que se saben se encuentran
en cromosomas separados.
La letalidad de una deleción
heterocigota puede explicarse por el desbalance genómico y por pseudodominancia
de alelos letales recesivos
Fisión céntrica: un cromosoma metecéntrico se divide en
dos acrocéntricos, produciendo un animal con un
cromosoma adicional aunque
no va a ser trisómico.
2
Variaciones Numéricas
Las anomalías numéricas implican la pérdida y/o ganancia
del número de cromosomas normal para esa especie. Éstas pueden Dotación o set cromosómico
es también llamado número
ser de dos tipos:
• Aneuploidía: condición anormal donde uno o más monoploide (n).
cromosomas de la dotación completa faltan o se
presentan en un número mayor que lo normal.
• Euploidías: los cambios se refieren al set cromosómico
completo.
Cualquiera de estas dos situaciones ocaciona una variación
en el número normal de cromosomas de un organismo diploide,
causando efectos drásticos sobre la expresión fenotípica.
Las diferentes condiciones de aneuploidía son:
1.
2.
3.
4.
Nulisomía (2n – 2): pérdida de ambos cromosomas
homólogos.
Monosomía (2n – 1): falta un solo integrante del
par.
Trisomía (2n + 1): ganancia de una copia extra de
un cromosoma.
Tetrasómico (2n + 2): ganancia de un par extra de
cromosomas homólogos.
Además de lo mencionado, más de un par puede estar
afectado a la vez, por ejemplo un doble monosómico (2n-1-1) en el
que falta un cromosoma en dos pares simultáneamente o un doble
tetrasómico (2n+2+2).
El orígen de estas anormalidades puede deberse al proceso
denominado no-disyunción, es decir, los dos miemnbros de un par
de homólogos no se separan adecuadamente durante la meiosis I o
meiosis II, de modo que se forman gametos con ambos homólogos
mientras que otros gametos no presentan ninguno.
La fecundación de dichos gametos irregulares da lugar a
cigotos con cromosomas adicionales o con menor cantidad de
ellos.
Las aneuploidías pueden darse en cromosomas autosómicos
y en los sexuales. Una de las aberraciones más comunes es la falta
de un cromosoma X (monosomía). En el caso de hembras
monosómicas para el cromosoma X, su cariotipo se representa
como XO, donde O indica la falta de un comosoma sexual. Otra
aberración es la presencia de tres cromosomas X (trisomía).
En el caso de los machos mamíferos, la ausencia del
cromosoma X no es viable.
A diferencia del hombre los cariotipos XO, XXX, los machos
XXY, no se reconocen hasta que se investiga su cariotipo. Una
excepción notable son los gatos machos carey o caparazón de
tortuga. Son generalmente estériles y citogenéticamente resultan ser
XXY.
90
La
no-disyunción
puede
ocurrir también durante la
mitosis y el resultado es un
individuo que posee un
“mosaico cromosómico” .
No-disyunción en meiosis I
No disyunción durante la meiosis I
No disyunción
La no-disyunción se presenta
en aproximadamente un 5 %
de todas las meiosis y puede
afectar a cualquiera de los
autosomas
o
a
los
cromosomas sexuales.
n+1
n+1
n-1
Gametas Anormales
n-1
No disyunción durante la meiosis II
No-disyunción en meiosis II
No disyunción
n+1
n-1
Gametas
anormales
n
n
Gametas
normales
En cuanto a las euploidías, en la mayoría de las especies
diploides los individuos con mayor o menor cantidad de doteciones
cromosómicas, desarrollan de forma anormal. La palabra poliploide
se refiere a cualquier organismo en el que el número de dotaciones
cromosómicas sea superior al diploide.
Las causas que pueden originar una poliploidía son:
1. La fecundación de un óvulo por varios espermatozoides.
2. Un fallo en la mitosis que duplique el número de
cromosomas somáticos de un órgano sexual, con lo que
varía el número de cromosomas gaméticos.
3. Un fallo en la meiosis que dé lugar a un gameto diploide,
en vez de un gameto haploide.
Si bien son comunes en plantas y muchas especies de peces
pueden existir felízmente como poliploides, son totalmente inviables
en mamíferos. Una de las razones es que el balance sexual es
importante en mamíferos y toda variación al número diploide resulta
en esterilidad, ya que el mecanismo XY de determinación sexual se
altera facilmente al duplicarse las dotaciones cromosómicas.
Los animales que presentan algún tipo de euploidía son
aquellos que utilizan la partenogénesis (desarrollo de un individuo a
partir de un huevo no fecundado).
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El resultado de la nodisyunción en los cromosomas sexuales depende del
sexo del individuo en el que
tiene lugar la meiosis:
•
En hembras independientemente
de
cuando aquélla tenga lugar, algunos óvulos contendrán dos
cromosomas X, mientras que otros ninguno.
•
En
los
machos
pueden resultar cuatro tipos diferentes de
espermatozoides no
equilibrados dependiendo de si la nodisyunción tiene lugar
durante la meiosis I o
la meiosis II.
92
93