2002 - Homeopatía Veterinaria

2002| Genética para Médicos Veterinarios (Apuntes)
Dr. Flavio Briones M.V. 1
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I LA GENETICA EN MEDICINA
A. Introducción:
En 1906 William Bateson definio genética como “la ciencia que se ocupa de la
herencia y la variación, para descubrir las leyes que gobiernan la presentación de
similitudes y diferencias en los individuos con relación a sus progenitores”. Por su
parte, la citogenética es la encargada de relacionar los hechos descritos por la
genética, con los fenómenos que ocurren dentro de la célula. En otras palabras, es la
genética aplicada al estudio de los cromosomas.
B. Aspectos Generales:
Actualmente se acepta que la genética es el campo de la biología donde se estudia el
patrimonio hereditario, los fenómenos de la variabilidad y las causas que la originan.
El genotipo es el conjunto de todos los factores hereditarios contenidos en el material
genético cromatínico contenido en el núcleo de la célula, participando en la
configuración estructural (anatómica) y funcional de un individuo y también en su
forma de reaccionar ante las diferentes situaciones ambientales, lo que se conoce
como constitución.
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El fenotipo por su parte, es la agrupación de propiedades, tanto estructurales como
funcionales, que se observan en un individuo, y es consecutivo a la interacción del
material genético y el ambiente a lo largo de la vida.
La variación entre los individuos de una población se origina principalmente por dos
razones:
-
Diferencias cualitativas y cuantitativas debidas a influencias ambientales o
a circunstancias no hereditarias del desarrollo. Este tipo de causas se
denomina modificaciones y afectan solo al fenotipo.
-
Diferencias cualitativas y cuantitativas determinadas por el genotipo en el
transcurso de una sucesión generacional.
Se le llaman variaciones
hereditarias y son debidas a recombinación de caracteres y mutaciones.
C. Campos de Aplicación de la Genética:
La genética tiene aplicación en diferentes campos de la investigación médica y
biológica:
-
Genética molecular: Estudia la estructura y las propiedades químicas de
los ácidos nucleicos y de los prótidos nucleares.
-
Genética bioquímica: Investiga las síntesis bioquímicas que son
controladas genéticamente. Se denomina también bioquímica nuclear.
4
-
Citogenética:
Es la genética aplicada a los cromosomas y su
comportamiento; acupandose además de las anomalías de estas
estructuras.
En medicina veterinaria, la genética tiene aplicación en el estudio de las
enfermedades producidas por factores genéticos o influenciados por estos
(enfermedades hereditarias o de disposición genética).
Esta genética de carácter patológico tiene diversas áreas en la medicina veterinaria:
-
Genética de las alteraciones metabólicas y funcionales, como son las
enzimopatias hereditarias, disproteinemias u otras alteraciones del
metabolismo de origen molecular y las alteraciones funcionales como la
paresia espastica.
-
Genética de las alteraciones del desarrollo embrionario, o sea las
alteraciones congénitas y los factores letales.
-
Genética de los trastornos de la conducta, como la agresividad, los vicios,
etc.
-
La farmacogenética, que estudia la variedad de respuesta a los fármacos
entre los individuos de una misma especie; por lo general en directa
relación con las variaciones de origen genético de la metabolización de
estos.
5
-
La inmunogenética, que incluye la genética de los grupos sanguíneos, de
las desproteinemias sanguíneas y de la reacción inmune en general, en
especial en los transplantes
La aplicación del punto de vista genético a la investigación de las causas de las
enfermedades, a contribuido al progreso de la comprensión de los procesos
patológicos. Por ello debe ser tenida en cuenta tanto por el profesional clínico como
por el medico veterinario asesor de reproducción animal, especialmente en lo que se
refiere a la erradicación de las enfermedades hereditarias de los animales domésticos.
D. Concepto de Gen:
La expresión Gen, que deriva del latín generare (procrear) y significa unidad de
procreación, era desconocida incluso por Mendel, ya que fue recién introducida en
1909 por Johansen.
Para este investigador, los genes eran unidades de calculo matematico que permitían
caracterizar los ensayos de cruzamiento y las formas de combinación y disociación de
las unidades hereditarias, desconociendo su naturaleza biológica.
Actualmente como Gen se denomina a una zona del material genético (región del
ácido desoxiribonucleico) que cuenta con funciones especificas, de los cuales se
generan, en iteracción con el medio ambiente citoplasmático, estímulos bioquímicos
que actúan sobre el desarrollo y organización de los seres vivos.
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Cada individuo, para un determinado carácter, posee una pareja de genes, uno
aportado por la madre y otro por el padre, los cuales pueden tener un efecto
completamente diferente para el desarrollo de este caracter o complejo de caracteres.
A los genes de una pareja homologa se les denomina alelos (del griego allelon =
recíprocamente).
Los alelos serían, en consecuencia, formas alternativas de un
mismo carácter o de genes homólogos, que ocupan regiones correspondientes en la
cadena de ADN.
En las células eucariontes, que tienen separado el núcleo del citoplasma, el transporte
y reparto del material genético durante la división celular, mitótica o meiótica, se
efectúa a través de los cromosomas. En estas estructuras, los genes tienen un lugar
especifico dentro de un cromosoma especifico, el cual se denomina locus (plural =
loci)
Desde que se acepta que los genes están ubicados en lugares determinados de los
cromosomas o locus, tanto en genética humana como veterinaria se están realizando
estudios para determinar la ubicación de los genes de un determinado carácter, para
efectuar los mapas genéticos.
Estos mapas genéticos permitirán explicar los efectos patológicos de ciertos loci y en
zootécnia,
reconocer
disposiciones
especiales
determinantes
de
caracteres
productivos, favorables o no.
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La variación genética de un determinado caracter puede estar condicionado por un
solo par de genes o por un gran numero de ellos. La totalidad de genes y factores
hereditarios, localizados en el juego cromosómico, se denomina genomio, el cual
junto al material genético extracromosómico constituye el idiotipo.
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Genética Médica para Médicos Veterinarios
II CITOGENÉTICA.
A. Historia:
A comienzos del siglo XX los estudios citológicos estaban mucho más desarrollados
que la genética. Los comienzos de la citología se remontan al siglo XVII, en el que
Hooke, Leeuwenhoek, Malpighi y muchos otros hicieron las primeras observaciones
de la estructura microscópica de los organismos.
En la segunda mitad del siglo XIX se tenían conocimientos bastante claros sobre el
núcleo y el citoplasma, reconociéndose ya en 1866 la importancia del núcleo como
principal factor de herencia. La división mitótica había sido ampliamente estudiada
por Flemming en 1882 e incluso Waldeyer en 1888 había descrito los cromosomas
como unidades diferenciadas, mientras que la genética recién recibe un impulso
importante a principios del siglo XX, cuando De Vries, Correns y Van Tschermak
redescubren las leyes de Mendel, publicadas en 1866, que pasaron desapercibidas
hasta esa fecha.
La citogenética surge a comienzos del presente siglo, partiendo de la hipótesis de que
las leyes de Mendel se podrían explicar por el comportamiento de los cromosomas.
La primera contribución al respecto la realizó Montgomery en 1909, quien, sin
conocer los trabajos de Mendel, observa que los cromosomas maternos y paternos se
unían en parejas por cierto tiempo y volvían a separarse al formar las células
sexuales.
La ubicación de los factores mendelianos,
denominados genes por
Johansen en 1909, en los cromosomas fue puesta en evidencia por Sutton, Boveri y
McClung1 en 1902, siendo este ultimo quien formula la hipótesis del cromosoma
impar determinador del sexo, que llamo accesorio, al descubrirlo en insectos
Ortópteros. Esta hipótesis sugirió por primera vez, la relación existente entre un
cromosoma particular y un determinado carácter, interpretación precursora de lo que
vendría más tarde, cuando Morgan describe los genes ligados al sexo.
En el transcurso del siglo XX, la citogenética a tenido un desarrollo realmente
significativo. Corresponde, por lo tanto, destacar algunos de los aportes técnicos que
así lo han permitido.
Los colorantes específicos para cromosomas fueron desarrollados por Belling, con la
finalidad de facilitar su visualización.
El método de aplastamiento se generalizó a partir de las investigaciones en maíz
hechas por McClintock y su grupo. Este sistema reemplazó el de cortes en parafina y
la posterior reconstrucción de los cromosomas mediante dibujos.
Actualmente, el estudio de los cromosomas se realiza a partir de cultivos de linfocitos
provenientes de sangre periférica, método descrito por Moorhead en 1960. Los
linfocitos en cultivo son estimulados a multiplicarse mediante el uso de un antígeno,
la phytohaemaglutinina y después de 2 ó 3 días, cuando un número suficiente de
células se ha dividido, la división es detenida durante la metafase mitótica por la
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McClung, C. E. 1902. The accessory chromosome - Sex determinant?. Biological Bulletin, 3:43-84.
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adición de colchicina, un tóxico de origen vegetal, o su análogo sintético colcemid, la
cual bloque la formación de sub unidades proteicas, comprometiendo la formación
del uso mitótico.
Las técnicas de bandeo cromosómico, descritas a partir de 1970, han permitido un
conocimiento exacto de los cromosomas, en especial de su estructura.
La citogenética (o genética celular) comienza a desarrollarse a partir de la
formulación de la teoría cromosomica de la herencia por Sutton y Boveri entre 1902 y
1903. Esta teoría puso en manifiesto la relación existente entre dos fenómenos que
hasta ese momento se consideraban aislados entre sí: la forma de transmisión de la
información genética postulada por Mendel, a través de los genes y el
comportamiento de los cromosomas durante la división celular (mitosis y meiosis) y
la fecundación.
El material genético de los eucariontes, que se encuentra en forma de cromatina
durante la interfase, está contenido en el núcleo celular. Durante la división celular,
meiótica o mitótica, éste se organiza formando los cromosomas. La citogenética se
encarga del estudio de la organización molecular y estructural del núcleo y de los
cromosomas y de establecer la relación entre estas estructuras con las funciones
génicas.
Es la encargada también de organizar los cariotipos, vale decir la descripción del
número, tamaño y morfología de los cromosomas, de animales y plantas, los tipos y
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frecuencias de los cambios cromosómicos de las poblaciones y la evolución de estos
cambios en el tiempo.
Durante la metafase de la división mitótica, los cromosomas, que por lo general son
constantes en su forma y número para todas las células somáticas de un individuo de
su especie, alcanzan su máxima condensación, por lo que se hace visible al
microscopio óptico y pueden ser individualizados y caracterizados. La descripción del
conjunto de cromosomas de un individuo y de la especie se denomina cariotipo.
El cariotipo permite la exacta identificación de las especies y la estimación del
parentesco entre especies cercanas sobre la base de las diferencias y semejanzas
cariotipicas. Además, en las especies animales de especial interés, el análisis
citogenético adquiere mayor relevancia debido a la relación existente entre
determinadas patologías y alteraciones del cariotipo.
B. Criterios de análisis citogenéticos:
Si bien el cariotipo es el método mas utilizado en citogenética; el tamaño del
genoma, cantidad de ADN en el núcleo, es otro criterio de análisis, que permite
acercarse al conocimiento de la estructura, composición y organización del genoma.
B.1. Tamaño del genoma:
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Cada especie tiene una cantidad propia y característica de ADN en su genoma, lo que
se conoce como valor (ADN) se expresa en pilogramos (Pg) o en número de pares de
bases nucleadas.
El rango de variación del tamaño del genoma entre los seres vivos es del rango de las
cinco cifras. Dentro de un mismo grupo, por ejemplo las plantas con flores, también
se presentan grandes diferencias. Entre las aves, mamíferos y reptiles, en cambio,
existe muy poca variación, junto a un contenido de ADN relativamente bajo.
La falta de concordancia entre tamaño genómico y complejidad morfológica de las
especies se conoce como paradoja del valor de C. Esto sugeriría que las diferencias
en el tamaño del genoma no estarían dadas por diferencias en el número de genes.
Especies cercanas que supuestamente poseen una complejidad genética muy similar,
pueden presentar una gran diferencia en su tamaño genómico. Esto se explicaría por
la presencia de heterocromatina constitutiva y ADN de secuencia altamente
repetitiva, ambos considerados ADN no codificador.
Estas hipótesis de ADN basura o egoísta que resta importancia al tamaño genómico,
pierde importancia si se consideran los hallazgos de correlaciones fenotípicas para el
tamaño del genoma. Estas correlaciones serían:
-
El tamaño genómico se relaciona directamente con el tamaño celular y
nuclear.
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-
Con la duración del ciclo celular y de las meiosis, en organismos
unicelulares.
-
E inversamente con la tasa de consumo de oxigeno en reptiles, aves y
mamíferos y con la tasa de desarrollo y diferenciación celular en
angiospermas y anfibios.
Estos hechos sugieren que el tamaño del genoma es un carácter que tiene valor desde
el punto de vista adaptativo.
B.2. Cariotipos:
Cariotipo es la descripción del conjunto de cromosomas de un individuo y se basa en
tres descripciones básicas: el número, el tamaño y la morfología de los cromosomas.
B.2.1. Descriptores básicos:
B.2.1.1. El número:
El número diploide de los cromosomas (2n) presenta una gran variabilidad entre las
especies de plantas y animales hasta ahora estudiadas.
El número diploide mínimo encontrado es de 2n = 2 (un par de cromosomas) en una
especie de gusano plano parásito de los equinos (Parascaris equorum) y el mas grande
2n = 1270, en una especie de helecho (Orphioglossum reticulatum).
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En los mamíferos no placentados (marsupiales) los números más frecuentes son 2n =
14 y 2n = 28. En los mamíferos placentados, se observa una distribución tipo curva
normal, siendo lo mas frecuente 2n = 38, 42 y 48, los menores 2n = 6 y 7 para
hembras y machos de una especie de ciervo enano (Muntiacus muntjiac) y el mayor
2n = 102, encontrado en una especie de roedor sudamericano (Timpanoctomys
barrerae)
B.2.1.2. El tamaño:
El tamaño de los cromosomas varia entre 0,5 - 1 m, en varios hongos, algas y entre
30 y 36 m en algunas plantas, anfibios y saltamontes; siendo el tamaño promedio
entre 5 y 6 m. En los cariotipos de la mayoría de las especies no se presenta una
gran variedad de tamaños, sin embargo algunos organismos como las aves y los
reptiles
tienen
cariotipos
bimodales
con
cromosomas
de
gran
tamaño
(macrocromosomas) y otros muy pequeños (microcromosomas).
En la descripción se caracteriza el tamaño promedio de cada cromosoma en forma
relativa, como porcentaje de la longitud total del set haploide femenino, con la
finalidad de obviar las diferencias originadas por las diferentes condensación del
material cromosómico en las diversas células analizadas.
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En los mamíferos, la distribución del tamaño cromosómico es por lo general
simétrico, con un promedio de tamaño de 3.2% y tamaños menores de 1.6% y
mayores de 7%.
B.2.1.3. Morfología cromosómica:
La morfología de los cromosomas queda determinada por la posición del centrómero.
El centrómero, también llamado constricción primaria, es una región de menor grosor
que el resto del cromosoma, que une las dos cromatidas en el inicio de la anafase.
El centrómero divide al cromosoma en dos segmentos o brazos y se puede localizar
en cualquier posición a lo largo del cromosoma: medial, submedial, subterminal o
terminal; originando cromosomas
llamados metacentricos, submetecentricos,
subtelocentricos y telocentricos, respectivamente.
El tipo morfológico del cromosoma se determina por índices que estiman la posición
del centrómero. Los índices mas frecuentemente usados son:
- Proporción entre la longitud de los brazos largos (L) y cortos (C) de un
cromosoma, denominada R.
R=L/C
- Y el índice centromérico (ic), definido como
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ic = (C / C + L) * 100
Siendo los rangos los siguientes:
R
ic
1 - 1.49
50 - 40.1
Submetacentricos
1.5 – 2.99
40 - 25.1
Subtelocentricos
3-&
25 - 0.01
&
0
Metacentricos
Telocentricos
En los mamíferos la ubicación del centrómero no es al azar dentro del cromosoma,
como lo demostró el análisis de las frecuencias de los diferentes tipos de cromosomas
en los cariotipos de 723 especies, en el que se demostró que los metacentricos se
encuentran en una frecuencia de 24,9%, los submetacentricos en un 17%, los
subtelocentricos en 12.8% y los telocentricos, los mas frecuentes, en un 46%, (al azar
se hubiese esperado un 25% para cada tipo).
B.2.2. Bandas cromosómicas:
Técnicas especiales de tinción, acompañadas de pre tratamientos relativamente
simples, han permitido evidenciar la presencia de sectores de ubicación especifica
dentro de los cromosomas, denominadas bandas cromosómicas.
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Las bandas son propias e idénticas, además de repetibles para cada par de
cromosomas homólogos, siendo en consecuencia descriptores muy precisos de los
cromosomas y cariotipos.
Basicamente se distingen dos tipos de bandas cromosomicas:
- Las que se ubican solo en regiones específicas de uno o varios pares de
cromosomas poniendo en evidencia tipos especiales de cromatina subyacente
(bandas AgNOR y C).
- Las que se distribuyen a lo largo de todo el cromosoma y son el reflejo de la
organización estructural y molecular de la cromatina (banda G y R)
B.2.2.1. Bandas AgNOR:
Revelan las regiones organizadoras del nucleolo (NOR) que estuvieron genéticamente
activos durante la interfase previa a la metafase en estudio. Estas regiones se tiñen
positivamente con nitrato de plata (Ag NO3).
La plata se suma a las proteínas nucleares que permanecen asociadas a las NOR
durante todo el ciclo celular.
El número, ubicación de los nores es constante para el cariotipo de cada especie. El
número de cromosomas portadores de nores es variable, siendo escasos en algunas
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plantas como las cebollas y animales como roedores de hábitos cavadores, que poseen
solo un par de cromosomas potadores de nores. En roedores como el ratón y la rata, y
en el hombre estos sectores están dispersos en varios pares de cromosomas. En el
caso del hombre corresponde a 5 pares.
B.2.2.2. Bandas C:
Muestra la distribución de la heterocromatina constitutiva, que se caracteriza por
permanecer condensada durante la interfase y está constituida por ADN de secuencia
altamente repetida, inactivo desde el punto de vista génico.
Estas bandas se localizan mas frecuentemente en torno a los centrómeros y los
telómeros, y muy ocasionalmente a lo largo de los brazos cromosómicos.
Para observar estas bandas C se deberán tratar los cromosomas con álcalis
concentrados y luego teñirlos con Giemsa. El álcali extrae en forma diferencial el
ADN cromosómico, siendo el mas extraído por la técnica el menos condensado (60%
del ADN total), llamados sectores C.
Entre las bandas que se distribuyen a lo largo de todo el brazo del cromosoma se
pueden mencionar las bandas G y R.
B.2.2.3. Bandas G (G de Giemsa):
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Se obtienen tomando previamente los cromosomas con enzimas proteolíticas,
especialmente tripsina, y su posterior tinción con Giemsa.
B.2.2.4. Bandas R (R de reverso):
Con este método aparecen oscuras las claras del metodo G. Se logran al incubar los
cromosomas fijados con buffer a 80ºC y posterior tinción con Giemsa.
La obtención de patrones de bandas cromosómicas, en especial de las que se
diferencian los cromosomas en toda su longitud, ha impulsado enormemente el
desarrollo de la citogenética, ya que han hecho posible:
-
El apareamiento correctamente los cromosomas homólogos y la
individualización de cada par cromosómico en un cariotipo.
-
La identificación los cromosomas y sectores cromosómicos participantes
en alteraciones estructurales o numéricas del cariotipo.
-
La detección de los principales reordenamientos y de la magnitud del
cambio cromosómico producido durante el proceso de divergencia de
especies relacionadas.
B.2.2.5. Bandas de alta resolución:
El bandeo de alta resolución se obtiene al aplicar técnicas de bandeo G o R. en
mitosis tempranas (prometafase o profase), en las que los cromosomas están
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relativamente descondensados. Por este procedimiento, se logra individualizar mayor
cantidad de bandas, aumentando por consiguiente, el número de unidades de información: de las 320 bandas presentes en el set haploide en metafase, 550 pueden ser
distinguidas en prometafase; 1.200, en profase tardía, y 2.000, en profase temprana.
Para su individualizaci6n se ideó un sistema de nomenclatura, basado en el
reconocimiento de regiones y subregiones en cada brazo cromosómico, las que son
numeradas secuencialmente a partir del centrómero (Conferencia de Paris, 1971).
El bandeo de alto resolución ha hecho posible localizar en forma precise la región del
cromosoma comprendida en una alteración y reconocer alteraciones cromosómicas
menores, como deleciones o duplicaciones al nivel de una o dos bandas.
Actualmente, se utiliza también en combinación con técnicas de hibridización in situ
de ácidos nucleicos, para el mapeo génico del cariotipo humano.
Para ello se
emplean sondas de ADN o de ARN: fragmentos de secuencias nucleotidicas
conocidas, que son marcados radiactivamente o con anticuerpos posibles de detector
posteriormente mediante reacciones enzimáticas o colorantes fluorescentes.
Los
cromosomas profásicos fijados, son puestos en contacto con este ADN o ARN
marcado, en condiciones adecuadas para que se produzca la hibridización, y con
posterioridad son sometidos secuencialmente a técnicas que revelan el sitio en que la
sonda hibridizó, y Los patrones de bandas. Fotografiando el mismo conjunto de
cromosomas profásicos, después de la aplicación de cada una de estas técnicas, es
posible determinar entonces, la banda o sub-banda precisa en que se localiza una
determinada secuencia nucleotidica repetida o de copia única. La hibridización in
situ acompañada del bandeo de alto resolución, han llegado a constituir el modo más
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simple y directo de mapear fisicamente, genes o secuencias de ADN en los
cromosomas.
C. Citogenética evolutiva:
Los primeros genetistas consideraron que el número y la morfología de los
cromosomas, carecían de importancia genética y evolutiva. Así, según Morgan,
Bridges y Sturtevant (1925): Las comparaciones entre cariotipos de diferentes especies aparecerán como poco importantes, ya que no es la forma o el tamaño de Los
cromosomas lo que interesa, sine Los genes contenidos en ellos. Pero, uno de esos
mismos investigadores demostró poco tiempo después, que el efecto de un gen no
depende solamente de su naturaleza sino también de su posición en los cromosomas.
Este descubrimiento puso en evidencia, par primera vez, el significado genético de
los cambios en la morfología cromosómica y sugirió que las bases físicas de la
evolución no estaban representadas solamente por los genes, sino que también par los
cromosomas.
El número y la morfología cromosómica tienen en efecto, gran importancia genética y
evolutiva. Esto, fundamentalmente, porque en esencia expresan:
-
El orden y posición de los genes.
-
El número de grupos de ligamiento.
-
El número de quiasmas meióticos, directamente dependientes de la
longitud cromosómica.
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-
La distribución de la eucromatina y de la heterocromatina, y
-
El número de centrómeros y de telómeros, potencialmente disponibles
para la formación de nuevos cromosomas.
Los mamíferos presentan gran variabilidad cariotipica, apareciendo como un grupo
animal muy sensible al establecimiento y propagación de los reordenamientos
cromosómicos.
La situación usual es que aún especies muy cercanas difieran
cromosómicamente. El examen y la comparación de los cariotipos bandeados, así
como el análisis de la meiosis de los híbridos permiten explicar la variación
cromosómica observada, postulando reordenamientos cromosómicos específicos.
Los reordenamientos que habrían ocurrido con mayor frecuencia en mamíferos,
serian los cambios de tipo robertsoniano (fusiones y fisiones céntricas) y las
inversiones pericéntricas.
Los cariotipos son utilizados en taxonomia como caracteres diagnósticos. Una
diferencia entre dos individuos en términos de número, morfología o patrón de
bandas cromosómicas, no justifica necesariamente la conclusión de que éstos sean
considerados como pertenecientes a subespecies o a especies distintas. No obstante,
los estudios cariotípicos sirven para completar, reforzar y ocasionalmente corregir, las
conclusiones taxonómicas derivadas de otro tipo de estudios (morfológicos,
bioquímicos, biogeográficos, etc.).
Los cariotipos se utilizan también para establecer relaciones filogenéticas entre
especies cercanas, las que habrían derivado de una misma especie ancestral. Los
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cromosomas que presentan igual morfología y patrón de bandas en todas las especies
en estudio debieron haber estado presentes en el ancestro común a todas ellas; los
cromosomas cuya morfología y patrón de bandas son únicos de cada especie habrían
variado en el proceso de divergencia. La magnitud de estos grupos de cromosomas
iguales y únicos permite hacer proposiciones respecto de las relaciones de parentesco
entre las especies que los portan. Estas proposiciones deben ser contrastadas con las
que surjan del estudio de otros caracteres, a fin de ser confirmadas o modificadas.
La metodología de análisis utilizada en citogenética evolutiva, así como las
conclusiones y proyecciones posibles de alcanzar en este tipo de estudios, se ilustra
con los resultados del análisis citogenético realizado recientemente por Walker y
Spotomo (1992), en un grupo de roedores cricétidos sudamericanos del género
Auliscomys. La comparación de los cariotipos bandeados G, C y AgNOR de tres de
las cuatro especies vivientes de este género (A. micropus 2n = 34, A. micropus 2n =
32, A. sublimis 2n = 28 y A. bolivierlsis 2n =22), mostró que una extensiva conservación cromosómica habría acompañado la evolución de este grupo, y que los cambios
cromosómicos ocurridos más frecuentemente habrían sido fusiones tándem
centrómero - telémero y fusiones céntricas. Al identificar, además, a los cromosomas
involucrados en cada uno de estos reordenamientos, fue posible proponer una
filogenia para el grupo. Según la hipótesis, el cariotipo telocéntrico ancestral, similar
al de A. micropus 2n = 34, habría experimentado tres fusiones tándem
centrómero-telómero consecutivas, originando primero el cariotipo de A. micropus 2n
= 32, y después el de A. sublimis. Subsecuentemente tres fusiones céntricas, involucrando a todos los cromosomas producto de las fusiones tándem, habrían generado
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el cariotipo de A. boliviensis. Esta filogenia cromosómica ha mostrado concordancia
con la que se deriva de datos bioquímicos y con los modelos paleogeográficos que
explican la distribución actual de estas formas.
A modo de resumen se puede afirmar que Las grandes áreas de interés de la
Citogenética, hoy en día. son:
-
La Citogenética Básica, que se ocupa de la descripción, en el ámbito de la
microscopia óptica o electrónica, de núcleos y cromosomas de las distintas
especies de animales y vegetales.
-
La Citogenética Clínica, que se encarga de relacionar, en el hombre y
también en otros mamíferos, las alteraciones cromosómicas con determinadas patologías.
-
La Citogenética Evolutiva, que estudia los cambios nucleares y
cromosómicos a lo largo del tiempo y
-
La Citogenética Molecular que se ocupa de localizar secuencias
específicas de ADN y genes en los cromosomas.
El desarrollo de estas sub disciplinas se ha producido en estrecha relación, a lo largo
del tiempo, con el descubrimiento e implementación de algunas tecnologías que han
resultado ser claves, por ejemplo:
-
Los tratamientos hipotónicos que esparcen los cromosomas en metafase,
permitiendo su correcta individualización (Hsu, 1952).
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-
Las técnicas de bandeo cromosómico que producen patrones de bandas
que son propios de coda par de cromosomas de un cariotipo (Caspersson y
cols., 1968) y
-
Sondas de ADN de secuencias nucleotidicas conocidas, que pueden
hibridizarse in situ con cromosomas fijados (Gall y Purdue, 1969).
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Introducción a la Citogenética para Médicos Veterinarios
III EL CARIOTIPO NORMAL.
A. Introducción:
La determinación exacta del cariotipo del humano y de los animales domésticos, solo
se pudo lograr gracias a los avances técnicos, principalmente a los cultivos de tejidos,
que contienen un número importante de células en división; a la colchicina, que
inhibe la formación del huso mitótico, acumulando las células en metafase y el
tratamiento hipotónico, que dispersa los cromosomas metafásicos.
Un aporte fundamental, fue el hecho por Moorhead en 1960, al describir la técnica de
cultivo de linfocitos de sangre periférica, el cual permite obtener, en un periodo
relativamente corto de tiempo (72 horas), un gran número de mitosis, reemplazando
la larga y engorrosa técnica del cultivo de fibroblastos, utilizada hasta entonces.
Esta técnica es actualmente, la mas utilizada para el estudio de los cromosomas de
los humanos y las especies animales de sangre caliente, siendo igualmente el método
de rutina de todos los laboratorios de citogenética clínica del mundo.
Se han implementado además, técnicas a partir de biopsias de medula ósea y tumores,
que permiten el análisis de células que in vivo están experimentando mitosis. Este
procedimiento, pese a ser escaso en mitosis, es de gran utilidad para estudiar los
problemas cromosómicos en los procesos cancerosos.
También se cultivan células fetales, obtenidas de liquido amniotico mediante
amniocentesis o de vellosidades coriónicas, mediante biopsias.
B. El Cariotipo Humano:
El complemento cromosómico humano comenzó a ser estudiado a fines del siglo
XIX, sin embargo, debido a que las técnicas utilizadas eran muy rudimentarias, se
informaron numeros diploides que variaron entre 2n = 37 y 2n = 48. El número
correcto de cromosomas de las células somáticas humanas, 2n = 46, fue finalmente
determinado por Tjio y Levan en 1956, quienes utilizaron para ello, cultivos celulares
de pulmones fetales. Paralelamente, Ford y Hamerton, trabajando con cromosomas
meioticos, establecieron que el número de estos en un espermatocito en telofase I es
de n = 23. Ambos grupos de investigadores, demostraron también, que el par sexual
XX era propio de las mujeres y el XY de los varones.
En las conferencias de Londres y Denver, de 1960 y 1963 respectivamente, se acordó
un sistema tentativo de identificación y nomenclatura de los cromosomas humanos,
basándose en su morfología.
Para la identificación de los cromosomas y su posterior asignación a uno de los 7
grupos propuestos, se emplearon 2 criterios:
-
La longitud de cada cromosoma, expresada como porcentaje del set
haploide total femenino y
28
-
La morfología cromosomica, representada por el índice centromerico (ic)
o la relación de longitud de los brazos (R).
Como resultado, los autosomas actualmente se numeran serialmente con números
arábigos, del 1 al 22, en orden decreciente de longitud y los cromosomas sexuales
continúan siendo nominados con las letras X e Y. Los 7 grupos cromosómicos se
designan con las letras entre la A y la G, quedando el cromosoma X incluido, según
su morfología y tamaño en el grupo C y el cromosoma Y en el G.
El cromosoma 21 es una excepción a la regla de identificación según tamaño, ya que
es ligeramente mas corto que el cromosoma 22. Esto se debe a que antes de que
fueran correctamente establecidos los tamaños de los cromosomas, ya había sido
descrito la trisomía 21 como causa de la presentación del síndrome de Down.
Un carácter adicional para la identificación de algunos cromosomas es la presencia de
contricciones secundarias y satélites (telomeros abultados).
En el humano son
especialmente importantes en los cromosomas subtelocentricos del grupo D (13, 14 y
15) y G (21 y 22).
Clasificación de los cromosomas Humanos:
Grupo:
Pares:
Descripción:
A
1–3
Metacéntricos grandes
29
B
4–5
C
Submetacéntricos grandes
6 – 12 + X Submetacéntricos medianos
D
13 – 15
Subtelocentricos grandes con NOR y satélites
E
16 – 18
Metacentricos (16) y submetacentricos (17 y 18), mas bien
pequeños
F
G
19 – 20
Metacentricos pequeños
21 – 22 + Y Subtelocentricos pequeños con NOR y satélites, exceptuando
el Y
C. Cariotipo de los animales domésticos:
El estudio de los cromosomas de las especies animales, especialmente las de interés
productivos y las mascotas, a sido casi paralelo al de los humanos, y al igual que en
nuestra especie, se ha encontrado con dificultades y errores que hasta el día de hoy
siguen siendo corregidos.
A continuación se muestra el numero de cromosomas de las especies más comunes:
Especie:
Cromoso
Sexuales:
mas:
Nombre
Nom. Científico:
2n:
M.:
T.:
Hembra:
Macho:
Bos taurus
60
0
29
XX (m)
XY (m)
común:
Vaca
30
Cebu
Bos indicus
60
XX
XY
Bufalo de rio
Bubalus bubalis
50
5
19
XX (a)
XY (m)
Oveja
Ovis aries
54
3
23
XX (a)
XY (m)
Cabra
Capra hircus
60
0
29
XX (a)
XY (m)
Caballo
Equus caballus
64
13
18
XX (m)
XY (a)
Caballo
Equus prezewal.
66
XX
XY
Cebra
Equus cebra
32
XX
XY
Asno
Equus asinus
62
XX
XY
Mula
Equus mulus
63
XX
XY
Perro
Canis familiaris
78
0
38
XX (m)
XY (a)
Gato
Felis catus
38
16
2
XX (m)
XY (m)
Cerdo
Sus scrofa
38
12
6
XX (m)
XY (m)
Alpaca
Lama pacos
74
16
20
Llama
Lama glama
74
16
20
Ratón
Mus musculus
40
XX
XY
Conejo
Oryctolagus cun.
44
XX
XY
Coballo
Cavia cobaya
64
XX
XY
Zorro
Vulpus fulva
38
XX
XY
Visón
Mustela vison
30
XX
XY
Loro
Melopsittacus u.
58
ZW
ZZ
Pavo
Meleagris gallo.
82
ZW
ZZ
Pato
Anas platy. Dom.
80
ZW
ZZ
mongol
31
Gallina
Gallus gallus
78
ZW
ZZ
Abeja
Apis mellifera
32 (16)
2n
n
D. Cariotipo de lo híbridos:
En los pocos casos en que la cruza entre individuos de diferente especie y cariotipo
incogruente es posible y exitosa; la fórmula cromosomica de los híbridos resultantes
(generación F1) es intermedia. Por ejemplo:
Caballo (2n = 64) x Asno (2n = 62) = Mula (2n = 63) o Burdégano (2n = 63)
Caballo (2n = 64) x Caballo mongol (2n = 66) = 2n = 65
La infertilidad de estos individuos, seria responsabilidad del numero y estructura de
los cromosomas.
En el caso de los híbridos equinos, las mulas aparentemente
presentan una función ovárica normal, al igual que sus cuerpos luteos; pero los
oocitos de primer orden son muy escasos y los ovulos mueren durante la meiosis. En
los machos existe azooespermia, por muerte de los espermios durante la meiosis
espermatica.
El único equino híbrido comprobadamente fértil, es el resultado de la cruza entre el
caballo domestico y el caballo salvaje de Mongolia. Estos híbridos poseen células de
diferentes cariotipos: 2n = 64, 2n = 65 y 2n = 66, dos de los cuales están balanceados,
lo que permitiria la gametogénesis.
32
En el bovino, se ha obtenido cierto éxito al cruzarlo con el bisón. Esta hibridación,
cuyo resultado es el Beefalo, se realiza para reunir las características de resistencia al
frío de uno y la productividad del otro, pero no es rentable por la baja rentabilidad del
producto
33
Introducción a la Citogenética para Médicos Veterinarios
IV COMPORTAMIENTO DE LOS CROMOSOMAS EN
LA DIVISIÓN CELULAR.
A. Mitosis:
Los organismos multicelulares provienen de una sola célula o cigoto, y la repetida
multiplicación de ésta y de sus descendientes determina el desarrollo y cimiento de
cada individuo. El tamaño de la mayoría de los seres vivos está determinado por el
número y no por el volumen de las células individuales que lo integran.
En muchos casos la célula parece crecer hasta cierto límite antes que ocurra su
división. Este proceso se repite en las dos células hijas de modo que el volumen total
será en definitiva cuatro veces el de la célula original. El crecimiento de la célula
viviente se produce rítmicamente y en progresión geométrica, expresable en la
siguiente forma:
Mn
2Mn
4Mn 8Mn
Mc
2Mc
4Mc 8Mc
etc.
donde Mc representa la masa nuclear y Mc la masa citoplasmática. Entre las dos
masas existe un estado de equilibrio óptimo denominada relación o índice
nucleoplasmático. En general toda célula tiene esencialmente dos períodos en su ciclo
celular: la interfase (en que no se produce división) y el período de división
(producción de dos células hijas). Este ciclo se repite en cada generación celular, pero
hay variaciones de tiempo en diferentes tipos de células.
Antes de que la célula se divida tiene lugar la duplicación y división de sus
componentes fundamentales, en modo especial los relacionados con la transmisión
hereditaria, es decir, los cromosomas.
De ahí que la división celular debe considerarse como la separación final de las
unidades
previamente
duplicadas.
Este
proceso
es
solo
la
fase
final,
microscópicamente visible, de un cambio subyacente que ha ocurrido a nivel
molecular.
A.1. Análisis de la Mitosis:
En 1882 Flemming describió con el nombre de mitosis los distintos cambios que
experimenta el núcleo durante su división para transformar se en dos núcleos hijos.
La división nuclear, también llamada cariocinesis (Schleiger, 1878) es seguida de la
división del citoplasma o citocinesis (Whitman, 1887). Por el hecho de que las células
que constituyen el cuerpo o soma, se multiplican por mitosis, se denomina división
celular somática, por oposición a la división meiótica que tiene lugar en las células
sexuales.
36
Dr. Flavio Briones S. M.V.
En el proceso de división se hallan dos componentes fundamentales que constituyen
la división mitótica: el aparato cromático, formado por los cromosomas y el aparato
acromático constituido por los centros o polos y el huso.
Las distintas fases o etapas de la mitosis son parte de un ciclo que se inicia con el
final del período inter mitótico o inter fase o inter cinesis, y termina con el comienzo
de la nueva interfase. Desde el punto de vista fisiológico cabe distinguir entre núcleo
interfásico, que se encuentra entre dos ciclos mitóticos, y la interfase de las células
que han perdido la condición de dividirse.
La mitosis comprende una serie consecutiva de etapas conocidas como profase,
prometafase (premetafase), metafase, anafase y telofase. Es costumbre subdividir
cada una de estas fases para identificar con más detalle los distintos momentos del
proceso, designándolas, por ejemplo, en fase inicial o temprana, media y final.
A.1.1. Profase:
En esta etapa la célula tiende a adoptar una forma esférica y su refringencia y
viscosidad aumentan. Los cromosomas aparecen como delgados filamentos
(cromonemas) longitudinales u ovillados en la esfera nuclear. Cada cromosoma
profásico se compone de dos filamentos en espiral denominados cromátidas, que se
hallan en íntima relación en toda su longitud y que son el resultado de la replicación
que tuvo lugar en el período S. A medida que avanza la profase, las cromátidas se
37
acortan y aumentan de espesor. Esta condensación ocurre al parecer mediante un
proceso de espiralización y plegamiento.
Con el aumento de espesor de los cromosomas, la región del centrómero, que luego
será la constricción primaria, está más acentuada.
A medida que transcurre la
profase, los cromosomas, que se hallaban distribuidos al azar en el núcleo, tienden a
acercarse al borde de la membrana nuclear, dejando un espacio libre en la cavidad
central del núcleo. Este movimiento centrifugo de los cromosomas es indicio de que
se acerca la desintegración de la membrana nuclear y con ella el fin de la profase.
Mientras tienen lugar estos procesos en el núcleo, en el citoplasma se forma el huso
acromático. La aparición del mismo está relacionada con los dos pares de centriolos;
cada par está rodeado por un aster compuesto de microtúbulos que irradian en todas
direcciones: el llamado huso central. Los centriolos se desplazan en sentido contrario
junto con los ásteres siguiendo un trayecto semi circular hacia los polos hasta situarse
en posiciones opuestas.
También puede haber otra formación del huso denominada huso metafasico, en que
los centriolos se hallan polarizados antes de que comience la división. Las mitosis
que presentan centriolos y ásteres se las designa astrales o anti astrales, y se observan
en animales y en plantas inferiores. Las mitosis que carecen de estos centros se
denominan anastrales y se encuentran en los vegetales superiores y en insectos
hemípteros. Al final del período profásico, el nucleolo se desintegra.
38
Dr. Flavio Briones S. M.V.
A.1.2. Prometafase:
Comienza por la desintegración de la membrana nuclear, y cuando esto acontece se
observa en el centro de la célula una zona más fluida en la que los cromosomas se
mueven en aparente desorden e inician su marcha (congresión) para ubicarse en el
ecuador de la célula y formar la placa ecuatorial de la metafase.
A.1.3 Metafase:
Alcanzada la máxima contracción y condensación, durante las cuales la longitud de
los cromosomas puede llegar a ser hasta 25 veces menor que la que tenían en la
profase temprana, estos cromosomas se disponen radialmente en el plano ecuatorial
de la célula en la periferia del huso, como si se rechazasen entre si. En las células
vegetales se distribuyen de manera irregular y ocupan toda la superficie del plano
ecuatorial del huso. Cuando hay cromosomas pequeños en el complemento, estos se
disponen generalmente en el centro y los grandes en la periferia del huso. Ordenados
los cromosomas en el huso y vistos desde los polos forman la placa ecuatorial, que es
la etapa más favorable para determinar su número, morfología y dimensiones.
El equilibrio de las fuerzas pues la metafase constituye un momento estático, se altera
por la división simultánea de los centrómeros que hasta aquí han mantenido unidas a
las cromátidas. Los centrómeros hijos y las cromátidas se separan y se inicia la
migración polar anafásica. Las fibras del uso conectadas con los cromosomas toman
39
el nombre de fibras cromosómicas, y las que se extienden de polo a polo, el de fibras
continuas.
A.1.4. Anafase:
A partir de este estadio, las cromátidas, ahora denominadas cromosomas hijos se
separan. Durante la anafase final ocurre un cambio en el aspecto del huso. En la zona
situada entre los dos grupos anafásicos de cromosomas, las fibras se extienden y
constituyen las fibras interzonales. Los cromosomas metacéntricos asumen forma de
V, los acrocéntricos y los telocéntricos tienen aspecto bastoniforme.
Los microtúbulos de las fibras del huso se acortan de un tercio a un quinto de su
longitud original, al mismo tiempo que las fibras continuas aumentan su longitud.
A.1.5 Telofase:
Los cromosomas hijos anafásicos continúan su migración hacia los polos hasta
confluir en sendos núcleos telofásicos. Se despiralizan los cromosomas y luego sigue
la reconstrucción nuclear en un proceso similar que en cierto sentido recapitula la
profase en sentido inverso. Aparece el carioplasma entre los cromosomas y se
reconstruye la membrana nuclear alrededor de los núcleos hijos. Reaparecen los
nucléolos en las regiones del organizador nucleolar, observándose en ciertos casos un
remanente del huso interpuesto entre los dos núcleos telofásicos. La alta viscosidad
que caracteriza a la metafase y anafase disminuye. Cesa la actividad de los centriolos
40
Dr. Flavio Briones S. M.V.
y los ásteres son menos visibles. Se produce simultáneamente la citocinesis, o sea la
segmentación y separación del citoplasma. En las células animales, el citoplasma se
constriñe en el ecuador y esta constricción se acentúa haciéndose más profunda a
medida que la célula se divide. En las células vegetales, por tener membranas rígidas
las fibras del huso se desvanecen desde la parte central hacia la marginal, mientras el
cuerpo intermedio o placa celular persiste entre las dos células hijas y contribuye a
formar la membrana celular. El huso tiene en este momento el aspecto de un barril y
ha sido denominado fragmoplasto. En células de animales superiores, la citocinesis
se caracteriza por un activo movimiento de la superficie celular que recibe el nombre
de burbujeo. Este movimiento puede inducirse en células en cultivo, que no se
dividen si se les agregan sustancias susceptibles de unirse a cationes bivalentes
(Ca++). Se cree que el burbujeo puede ser un reflejo de la actividad de la membrana
en su rápida expansión. Cuando se observan filmaciones de células en mitosis se
notan los movimientos ameboideos activos de las células durante la telofase, los
cuales conducen a la separación celular. Todos los componentes citoplásmicos se
distribuyen en ambas células hijas, aunque presumiblemente no se cumpla en una
forma tan equitativa como la que tiene lugar en la división del núcleo.
A.2. Mecanismos de Separación Cromosómica:
El mecanismo de división celular por el cual se hace un reparto equitativo del
material genético ya duplicado entre las dos células resultantes implica un dispositivo
que permite a cada cromátida migrar a un diferente polo una vez que ambas se
41
separan a nivel centromérico. Esta separación es posible mediante el huso mitótico o
acromático.
El huso visto mediante microscopía óptica aparece como un conjunto de fibras que no
se tiñen con los colorantes habituales (de ahí su nombre de acromático) y se
extienden entre ambos polos de la célula en curso de división. Se distinguen dos
tipos de fibras: continuas, que van de un polo a otro, y cromosómicas que se asocian a
los cromosomas a nivel centromórico. Cada una de estas fibras está formada por un
conjunto de microtóbulos de aproximadamente 200 A de diámetro. La estructura
observada por microscopía electrónica de uno de estos microtúbulos muestra que está
formado por unos 12 a 13 filamentos de 35 A de diámetro.
Se han aislado proteínas globulares del mismo diámetro aproximado (35 A), que
serían los componentes básicos de los microtúbulos. Estos monómeros polimerizarían
entre sí, quedando unidos por puentes
S-S para dar lugar a los microtúbulos.
Esta polimerización puede ser inhibida experimentalmente; la colchicina es una de las
sustancias más conocidas que poseen esta propiedad. Su efecto es reversible y una
vez que la misma es eliminada del medio, el huso se reconstruye de inmediato.
Los monómeros o unidades elementales se sintetizarían durante todo el ciclo celular
pero só1o se ensamblarían durante el período de mitosis.
En los polos celulares se reconoce un par de estructuras características llamadas
centriolos. Los mismos se ven en todas las células animales y en las de plantas
42
Dr. Flavio Briones S. M.V.
inferiores. No se observan en las células de las plantas superiores en curso de
división.
Cada uno de estos centriolos está constituido por un cilindro hueco cuyo tamaño
oscila entre los 3000 y 5000 A de largo y 2000 A de diámetro; sus paredes están
formadas por nueve tripletes de microtúbulos.
Los tripletes están dispuestos en forma de arco con un ángulo de unos 30 - 40º, y se
superponen unos sobre otros dando el aspecto de una pared sólida vista con el
microscopio óptico. Cada uno de estos túbulos tiene aproximadamente un diámetro
de 200 A. Cerca de uno de sus extremos, en el interior del centriolo, se puede apreciar
una estructura que le da al corte del centriolo a ese nivel un aspecto de rueda de carro.
Rodeando al par de centriolos se encuentra un conjunto de microtubulos formando lo
que se conoce con el nombre de áster. Estos filamentos no se ponen en contacto con
el centriolo, del que están separados por una zona clara.
Las fibras del huso tampoco llegan a ponerse en contacto con los centriolos. La
duplicación de los centriolos se realiza por el desarrollo de una estructura llamada
procentriolo, ubicada en forma perpendicular al centriolo, la cual va creciendo en
forma paulatina hasta adquirir su tamaño definitivo. Aun después de alcanzar éste, el
centriolo hijo mantiene su posición a 90º y una separación de unos 600 A del
centriolo originario. En la gran mayoría de las especies este proceso ocurre durante el
período S.
43
La relación entre el huso y los centriolos durante la división celular no es muy clara.
Durante mucho tiempo se consideró que el huso se formaba a partir de los centriolos,
pero se ha vista que si estos se eliminan experimentalmente, es posible la formación y
el funcionamiento normal del huso.
Tampoco está aclarado el mecanismo de funcionamiento del huso durante la mitosis.
Se han propuesto varias hipótesis para explicarlo, si bien en la actualidad la mayoría
de los autores favorecen la hipótesis de que el movimiento anafásico se consigue
mediante un mecanismo de ensamble - desensamble. Dicha hipótesis postula que se
establecería un equilibrio dinámico entre la polimerización de las unidades
estructurales de los microtúbulos y el desensamble de los monómeros que forman la
fibra.
Por este mecanismo la proteína, hasta el momento en que comienza el
movimiento anafásico, se polimerizaria en forma más activa a nivel del kinetocoro
que se despolimerizaría en el extremo polar. A partir de aquí el equilibrio se invertiría
de tal forma que las fibras del huso asociadas a los cromosomas se acortarían
llevando al cromosoma hacia el polo. En forma simultánea las fibras polares crecerían
por polmerización, explicando así el doble movimiento que se aprecia durante la
mitosis: el acercamiento de los cromosomas a las zonas polares y el incremento de la
distancia entre estos.
Recientemente se ha detectado dentro del huso, por métodos de inmuno
fluorescencia, actina en forma amorfa a nivel de los polos y largas fibras de este tipo
de proteína contráctil que se extienden entre ambos polos. Es posible que estos datos
44
Dr. Flavio Briones S. M.V.
obliguen a replantear la hipótesis de trabajo sobre el mecanismo de separación
cromosómica teniendo en cuenta el papel que tenga la actina en el movimiento
anafásico.
B. Meiosis:
Todas las células
somáticas derivan del primitivo cigoto, que contiene un doble
juego de cromosomas diploide 2n. Por consiguiente, los gametos (espermatozoide y
óvulo) que provienen del cigoto debieran tener también el número diploide. Esto no
sucede porque al formarse los gametos tiene lugar un tipo especial de división celular
denominada meiosis, en el cual el número diploide normal se reduce a un juego único
o haploide (n) en cada gameto. Este proceso ocurre sin excepción en
el
reino
animal y vegetal, en los seres de reproducción sexual, y tiene lugar en general en el
curso de la gametogénesis.
En esencia, la meiosis consiste en dos divisiones
nucleares que se suceden rápidamente mientras los cromosomas se duplican una sola
vez. La meiosis no consiste en la sola reducción del número de cromosomas, sino que
también abarca la atracción, apareamiento, intercambio y ulterior separación de los
cromosomas homólogos paternos y maternos, con sus respectivos conjuntos de genes.
La comprensión del proceso de la meiosis es fundamental para interpretar el proceso
y función de la recombinación genética en la evolución cromosómica de una especie
o una población.
45
La esencia de la meiosis consiste en la formación de cuatro núcleos, cada uno de los
cuales tiene un número simple o haploide de cromosomas. Las dos divisiones se
denominan primera y segunda división meiótica o simplemente I y II.
Las fases típicas de la mitosis no bastan para describir de manera completa los
complejos movimientos de los cromosomas durante este proceso. El momento en que
la meiosis ocurre dentro del ciclo vital de un organismo, es constante en cada especie.
En general pueden distinguirse tres tipos:
-
Meiosis inicial o cigótica: Tiene lugar inmediatamente después de la
fecundación, al iniciarse las divisiones del huevo. El resultado es un
individuo adulto haploide. Es la más primitiva y se presenta en
basidiomicetos y ascomicetos (hongos), algas y esporozoarios.
-
Meiosis intermediaria (por esporos):
En la mayoría de los vegetales
(talófitas, briófitas y plantas vasculares), en que se cumple un ciclo de dos
generaciones alternas, la que produce esporos, el esporofito que es
diploide (2n) y otra que forma
los gametos, el gametofito, con número
haploide (n).
-
La meiosis terminal o gamética: Común a los metazoarios, algunos
protozoarios y en talófitas.
En este último caso, la meiosis tiene lugar durante la gametogénesis
(espermatogénesis y ovogénesis en los metazoarios). Las células germinales se
originan en algunas especies, ya en la etapa de blástula a partir de células iniciales, las
46
Dr. Flavio Briones S. M.V.
que, por división, dan origen a las células somáticas y germinales. Estas últimas
originan por repetidas divisiones las células primordiales cito1ógicamente
indiferenciadas, de aspecto similar a cualquier célula somática embrionaria. Una vez
constituidas las gónadas, las células germinativas primordiales se transforman, por lo
general en células goniales, que son iguales en ambos sexos, pero que luego se
diferencian en espermatogonias y ovogonias primarias. Posteriormente por división
se originan las gonias secundarias, las que después de dividirse por última vez inician
el período de crecimiento. En el testículo tales células hijas aumentan de volumen y
se transforman en espermatocitos primarios o I. El crecimiento ocurre durante toda la
profase del cito I.
Al dividirse el espermatocito I (primera división meiótica),
resultan dos células o espermatocitos II, los cuales se dividen otra vez (segunda
división meiótica o II), resultando cuatro células o espermátidas que, por
diferenciación
espermatozoides.
(espermiogénesis
o
espermateleosis),
se
transforman
en
En la hembra los estadios sucesivos son: ovogonias, ovocitos
primarios, ovocitos secundarios o II, ovótidas y óvulos, con la diferencia de que en
vez de cuatro gametos funcionales (espermatozoides), só1o hay uno, el óvulo
maduro, pues los otros tres son los cuerpos polares o polocitos no funcionales.
Si tomamos como ejemplo una planta angiosperma los productos derivados de la
meiosis (microsporos y megasporos), realizan nuevas divisiones mitóticas para
formar los gametofitos (grano de polen y saco embrionario), en los cuales se
encuentran los gametos (núcleo espermático y célula huevo). Durante la
megasporogénesis, de cuatro megasporos formados, tres degeneran y queda uno solo
que dará origen al gametofito femenino, lo mismo que en los animales, que de cuatro
47
células formadas sólo una, el óvulo, será funcional. En las angiospermas tiene lugar
además una doble fecundación, pues un núcleo espermático fecunda al óvulo que ha
de originar el embrión (2n), en tanto que el otro núcleo espermático (n) fecundará al
núcleo secundario o de fusión (2n) para formar el endospermo tripoloide (3n). En la
microsporogénesis, el microsporocito (célula madre del polen) se divide por meiosis
en I y II, y produce cuatro microsporos. Cada microsporo (grano de polen) realiza una
mitosis sin citocinesis dando origen a cuatro células, con dos núcleos haploides cada
una. Uno de estos núcleos se transforma en núcleo generativo y se vuelve a dividir
por mitosis, sin citocinesis, durante la formación del tubo polínico, para dar el núcleo
vegetativo. El otro núcleo, el tercero, que no se divide, constituirá el núcleo del tubo
polínico.
48
Dr. Flavio Briones S. M.V.
V EL MATERIAL GENÉTICO
(Bioquímica de la Herencia)
A. Introducción:
El material genético esta constituido por la cromatina, que corresponde a los
elementos del núcleo evidenciables por métodos histoquímicos. La cromatina o
sustancia cromatica, esta constituida a su vez por núcleoproteinas (nucleinas), por
protidos de cadena moleculares largas, por ácidos nucleicos y por histonas. De estos
componentes, solo los ácidos nucleicos poseen actividad genética.
Los ácidos nucleicos son macromoléculas filamentosas, compuestas por un gran
número de nucleótidos agregados en cadena.
Cada nucleótido, a su vez, esta
constituido por una base del grupo de las purinas (Adenina y Guanina) o de las
pirimidinas (Citosina, Timina y Uracilo), más una pentosa (Desoxiribosa o Ribosa) y
un éster del ácido fosfórico que hace de puente, uniendo los mononucleotidos a través
de las pentosas.
El ADN se forma por la unión de dos de este tipo de cadenas, a través de puentes de
hidrogeno entre las bases. Esta unión de bases es especifica:
Adenina - Tirosina
Citosina - Guanina
49
La molécula de ADN es capaz de duplicarse en forma idéntica (replicación). El
procedimiento es semiconservativo y consiste en un desenroscamiento y disociación
de la cadena primitiva, por medio de una polimerasa, la desoxiribonucleasa, de lo que
resultan dos cadenas simples, a las cuales se agregan en forma selectiva los
nucleótidos correspondientes, que provienen del citoplasma. El resultado son dos
cadenas dobles idénticas a la original.
B. El Código Genético:
La actividad bioquímica que se desarrolla en torno a los ácidos nucleicos tiene por
objeto almacenar y transferir información para la síntesis de proteínas, de enzimas y
de inmunoglobulinas (anticuerpos), la cual se realiza en el citoplasma de la célula
correspondiente.
El lenguaje de este banco de información es el código genético, el cual esta inscrito
en la molécula de ADN mediante una determinada secuencia de bases.
Como las bases que intervienen en la constitución de las moléculas del ADN son
cuatro (2 púricas y 2 pirimídicas) , el código genético trabaja con cuatro valores:
50
-
A = Adenina
-
C = Citosina
-
G = Guanina
-
T = Tiamina o U = Uracilo
Dr. Flavio Briones S. M.V.
La unidad básica la constituye la tripleta o codón, que corresponde a una secuencia de
3 de estas bases. Para cada proteina existe una secuencia específica de tripletas.
Cada tripleta determina la agregación de uno de los 20 aminoácidos conocidos, a la
molécula proteica en síntesis; siendo la secuencia de tripletas la que determina el
orden en que se agregan estos aminoácidos. El código cuenta además, con claves o
tripletas que indican comienzo y fin de la información.
Las bases orgánicas dispuestas en tripletas permiten 64 combinaciones diferentes; de
estas combinaciones algunas poseen el mismo significado, induciendo por lo tanto, a
la agregación del mismo aminoácido.
La molécula de ADN es, en consecuencia, un código lineal cuyos símbolos o
tripletas, corresponden a los aminoácidos, a la secuencia en que deben ser agregados
y al número de ellos que son necesarios para la síntesis de una determinada proteína.
El hecho de que varias tripletas tengan el mismo significado, vale decir incorporan un
mismo aminoácido, le ha dado al código el feo apelativo de degenerado, pero el
hecho de que una tripleta sólo se asocie a un aminoácido, lo hace a su vez no
ambiguo.
Debido a esta característica, de que un mismo aminoácido tiene varias tripletas y que
las tripletas sin sentido son muy pocas (sólo 3), el código genético tiene una obvia
51
ventaja desde el punto de vista evolutivo, ya que la mayoría de las mutaciones que se
producen por el cambio de una base nucleótida por otra en el material genético, sólo
tiene por consecuencia el cambio de un aminoácido en la proteína codificada por el
gen mutado y muy rara vez se obtiene por mutación, una tripleta sin sentido lo que es
a menudo letal, por que la tripleta sin sentido produce la interrupción de la lectura del
mensaje y la liberación de una proteína por lo general inactiva.
Si el código genético no fuese degenerado y solo se utilizara un triplete por
aminoácido las tripletas sin sentido serían 44, lo que haría que la mayoría de las
mutaciones originaran tripletas de este tipo.
El gen puede ser considerado como una matriz molecular y el proceso de síntesis
proteica como un proceso de síntesis matricial. Esto no quiere decir que el gen se
puede identificar con uno solo de estos codones o tripletas de la molécula de ADN.
El gen corresponde a un sistema compuesto por cientos de nucleótidos, que en su
conjunto forman un segmento delimitado de la molécula de ADN.
C. Traducción del código genético:
Para que la información genética contenida en la cromatina nuclear pueda ser
aprovechada, se necesita de un mediador, función que cumple el ARN mensajero, el
cual corresponde a un negativo de la molécula de ADN, desenroscada y separada.
52
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El ARN mensajero esta constituido por un solo filamento, en el cual la base timina
del ADN a sido reemplazada por la base uracilo.
Este ARN es transferido al
citoplasma y fijado en los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas a partir del
pool citoplasmático de aminoácidos.
Los aminoácidos libres en el citoplasma no pueden ser utilizados directamente en el
ribosoma, ya que deben ser previamente activados o, en otras palabras, llevados a un
nivel energético superior. Para ello, a través de un proceso enzimático que implica un
gasto energético, el aminoácido se une al eslabón terminal de un ARN, que contiene
la secuencia de bases correspondiente del aminoácido. A este ARN se le denomina de
transferencia.
El ARN de transferencia reconoce, a través de la secuencia de sus bases, el codón
reciproco del ARN mensajero, determinando la agregación del aminoácido que porta
en su extrema a la cadena proteica en síntesis.
El triplete del ARN de transferencia, es correspondiente al del ARN mensajero, por lo
que se le denomina anticodón y solo reacciona con el codón respectivo del ADN
mensajero, cuando este se encuentra sobre el ribosoma.
En resumen, los pasos de la ejecución de la información genética son dos:
-
El traspaso de la información del código genético desde el ADN nuclear al
ARN mensajero, proceso que se conoce como transcripción y
53
-
La unión del ARN mensajero a un ribosoma, donde solo uno de los
codones a la vez queda expuesto al ARN de transferencia complementario,
que porta su correspondiente aminoácido, lo que se denomina traducción.
Los procesos de transcripción y traducción son posibles gracias a la mediación de
determinados procesos enzimáticos, entre los cuales los más importantes son:
-
La formación del ARN mensajero, mediado por la ARN polimeraza.
-
La liberación del ARN mensajero desde el complejo polimeraza – matriz.
-
Formación del complejo ribonucleoproteico de transporte y traspaso del
ARN mensajero al citoplasma.
-
Integración del ARN mensajero al ribosoma y
-
La biosíntesis de la proteína en la superficie del ribosoma.
Los virus que contienen ARN, especialmente los oncogénicos, pueden realizar una
transcripción inversa, ósea, sintetizar ADN a partir de una matriz de ARN, para así
poder integrar su información al genoma del huésped. Para esto cuentan con una
enzima denominada transcriptasa inversa.
D. El descubrimiento de la clave genética:
La clave para descifrar el código genético fue conocido por el mundo científico en
Agosto de 1961, como resultado de los trabajos de un joven investigador
54
Dr. Flavio Briones S. M.V.
norteamericano: Marshall W. Niremberg, presentados en el congreso de Moscú de
aquel año.
Niremberg comenzó trabajando en un sistema obtenido de la bacteria Escherischia
colli, que incorporaba aminoácidos a proteínas in vitro.
Este método consistía
básicamente en obtener por centrifugación, enzimas aminoacetilARNsintetasas, ARN
de transferencia y factores de transferencia, los cuales eran incubados con ribosomas
unidos a ARN mensajero, aminoácidos marcados (radiactivos), iones de magnesio y
potasio, ATP, GTP; lo cual resulta en la síntesis de proteínas que contienen los
aminoácidos radiactivos.
En una segunda etapa, cambia el ARN de la bacteria por una preparación de ARN
total de levadura, obteniendo una triplicación de la síntesis proteica, demostrando
asila inespecifisidad de los ribosomas, ya que pueden traducir cualquier tipo de
mensaje. En este caso, ribosomas de Escherischia colli leen un mensaje de ARN de
levadura. Al incorporar el ARN del virus mosaico del tabaco, la estimulación de la
incorporación de aminoácidos fue 20 a 30 veces superior.
Por ultimo, Niremberg y su colaborador Matthaei, introdujeren en su sistema un ARN
artificial, carente de significado fisiológico: el ácido poliuridilico (poliU), un
polinucleótido sintetizado in vitro por medio de la enzima polinucleotidofosforilaza, a
partir del UDP. Este compuesto es un homopolimero que contiene solo una letra del
alfabeto de los ácidos nucleicos: el uracilo. El resultado fue la estimulación mas de
55
cien veces de la incorporación de un solo aminoácido: la fenilalanina, resultando la
proteína polifenilalanina.
Con los datos obtenidos, se podía afirmar con certeza que el mensaje UUUUUUU...
se leía fenilalanina, fenilalanina, ...
Los resultados obtenidos con este trabajo, desencadenaron una verdadera carrera para
descifrar la totalidad del código genético. Para ello, como era lógico, se incorporaron
polinucleótidos de diferente composición y luego se midieron los aminoácidos
incorporados.
Por este método, en 1963 se logró tener una aproximación a la composición del
código genético, pero no aclaraba el orden de las bases dentro de una determinada
tripleta.
Esto se logro el año siguiente, al incorporar trinucleótidos, en vez de
polinucleótidos, publicándose en 1965 la totalidad del cuadro genético, que en su
simplicidad encierra la clave del idioma en que se encuentra escrito todo lo que vive y
ha vivido en nuestro planeta.
Vale la pena destacar que, el descubrimiento de que a cada aminoácido le
correspondían 3 nucleótidos en el código genético, fue realizado por Crick en 1961,
mediante técnicas que producían la perdida de una base en medio de la secuencia de
ADN.
56
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Si se parte de la idea de que el mensaje genético esta escrito en tripletas continuos, la
eliminación o agregación de una base seria suficiente para alterar todo el resto del
mensaje.
E. Regulación de la actividad génica:
Es un hecho sabido, que solo un fragmento minúsculo de la información acumulada
en el material genético es activo a la vez, mientras el resto de los genes permanece
inactivo a la espera de ser activado según sea necesario. De esto se concluye la
existencia de un sistema regulador de la actividad génica.
Para la regulación de esta actividad, no vasta con que sean activos ciertos loci,
permaneciendo inactivos otros; si no que esta actividad debe ser coordinada. Por
ejemplo, para que se genere el cuerpo de un ser viviente durante el proceso de
embriogénesis, es necesario que la intensidad de la síntesis de proteínas estructurales
y enzimas sea coordinada en el tiempo y el espacio. Es decir, la actividad de un
grupo de genes debe ser conducida de tal manera, que las proteínas y enzimas
necesarias para la ejecución de una determinada función metabólica se deben
encontrar disponible en el momento oportuno, en el lugar preciso y en cantidad
optima.
Para explicar el mecanismo de coordinación de la actividad génica, se ha propuesto
un sistema sobre la base de la existencia de diversas categorías de genes.
57
Los genes estructurales de las diversas proteínas celulares, estarían organizados en
operones, los cuales podrían tener un solo gen estructural o un grupo de ellos. Todos
los genes estructurales contenidos en un operón son regulados de una manera
controlada; este control estaría dado por el hecho de que generalmente todos los
genes estructurales se transcriben en un solo ARN mensajero.
Este operón tendría un gen operador, que determinaría si los genes estructurales se
expresan, vale decir se transcriben, proceso mediado por la ARN polimeraza, o no.
El gen operador actuaría como interruptor, que tiende a estar siempre encendido,
permitiendo la expresión del operón, pero que se apagaría por la acción de un gen a
un nivel superior de regulación: el gen regulador.
Los genes reguladores ejecutan esta función a través de una proteína, por ellos
codificada, denominada represora. Esta proteína es, en algunos casos, capas por si
sola de actuar sobre el operador especifico y cerrar el interruptor de la expresión de
los genes estructurales de dicho operón; en otros casos, los represores serian proteínas
inactivas que necesitarían de correpresores para activarse y actuar sobre el gen
operador.
58
Dr. Flavio Briones S. M.V.
VI LA ORGANIZACION Y COMPOSICION DE LOS
CROMOSOMAS.
A. Introducción:
La idea de que una sustancia no proteica llamada nucleína, extraída de células de pus,
fuera la base de la fertilización y de la herencia fue planteada casi en forma
simultánea al enunciado por parte de Mendel de sus leyes de la herencia.
Sin
embargo, las hipótesis de F. Miescher, que la aisló por primera vez en 1868, y de O.
Hertwing (1884), que postuló su importancia en los procesos hereditarios, cayeron en
el olvido, hasta que resurgieron en la década de 1940.
B. El Acido Desoxirribonucleico (ADN):
La sustancia llamada nucleína por Miescher es una macro molécula compuesta
fundamentalmente por cuatro bases nitrogenadas: dos purinas: adenina y guanina, y
dos pirimidinas: citosina y timina. Estas bases están asociadas a una pentosa
(desoxirribosa) y a una molécula de ácido fosfórico. Cuando la base nitrogenada está
unida al carbono 1’ de la ribosa, forma lo que se conoce con el nombre de nucleósido.
Cuando, a su vez, el fosfato está unido a la ribosa por el carbono 5’, se le llama
nucleótido. Los nucleótidos entre si están unidos por los fosfatos que se unen en las
posiciones 3’ y 5’ de las ribosas por puentes fosfodiéster. Como el carbono 2 de la
desoxirribosa no presenta ningún oxigeno, la única posibilidad es que la molécula sea
un largo polímero no ramificado.
59
Si bien se conocía la composición del ADN, sólo después de las publicaciones de
Watson y Crick, en 1953, se tuvo una idea acerca de su estructura tridimensional que
explicara no sólo los hechos conocidos ya de su composición química, sino también
su función biológica.
Uno de los hechos fundamentales previamente establecidos fue el hallazgo de que las
relaciones A - T y G - C son igual a 1 en el ADN de todos los organismos estudiados,
salvo muy escasas excepciones.
Otro dato fundamental para la formulación de su hipótesis por Watson y Crick fueron
los estudios de difracción de rayos X, que demostraron una periodicidad en la
estructura de la molécula de 34 A. Posteriormente se halló otra periodicidad, esta vez
de 3.4 A.
El conocimiento de Crick de los patrones de difracción de rayos X de estructuras
helicoidales, junto con la formación de Watson como genetísta, los llevaron a
proponer una estructura doble y no triple, que era la hipótesis de trabajo favorecida
por los investigadores en aquel momento. La hipótesis propuesta era de una doble
hélice, en cuyo interior se hallaban las bases nitrogenadas, asociadas entre sí por
uniones de hidrógeno de tal forma que su estructura fuera regular. La periodicidad de
difracción de rayos X de 3.4 A se explicaría entonces por la separación entre las bases
en la molécula y la de 34 A representaría la distancia entre dos vueltas de la doble
hélice. La molécula tendría 20 A de diámetro, y las cadenas de fosfato - azúcar se ha-
60
Dr. Flavio Briones S. M.V.
llarían en la parte exterior separadas por 11A aproximadamente a través del centro de
la hélice. Las dos cadenas están separadas en forma simétrica y dejan espacios
levemente diferentes alternadamente, lo que produce un surco mayor y otro menor
que corren a lo largo de la molécula. Las bases nitrogenadas se disponen en el centro
en forma plana y perpendicular al eje de la molécula.
Cada vuelta complete de la doble hélice contiene 10 nucleótidos (ocupa 34 A a lo
largo del eje de la molécula).
Las bases nitrogenadas se aparean entre purinas y pirimidinas tal como antes se
menciono; el apareamiento de purinas y pirimidinas entre si no ocurre normalmente
porque traería como consecuencia una distorsión de la forma de la molécula (las
purinas son más pequeñas que las pirimidinas) y su consecuente distorsión de la
unión entre ellas.
El número de uniones de hidrógeno es mayor entre guanina y citosina (tres) que entre
adenina y timina (dos), lo que determine una secuencia complementaria de bases en
las dos cadenas, corriendo estas dos cadenas en dirección opuesta.
La misma estructura del ADN determina la forma de su duplicación, como se verá
mas adelante.
C. Las Proteínas:
61
Mediante estudios bioquímicos se ha demostrado que el ADN sé encuentra asociado
con proteínas en los núcleos de los organismos superiores. En seres procarióticos,
como las bacterias, el ADN sé encuentra libre, con su carga iónica al parecer
neutralizada por iones metálicos, tales como los de sodio. En los eucariontes, el ADN
sé encuentra asociado principalmente a proteínas básicas, llamadas histonas.
También se puede aislar cierta cantidad de proteínas ácidas de los complejos
nucleoproteicos.
D. Histonas:
La razón ADN/histonas en la mayoría de los núcleos de los organismos superiores es
l : l. las proteínas de este tipo se caracterizan por ser ricas en arginina y lisina, carecen
de triptófano y son pequeñas, pues su peso oscila entre 21.000 y ll.300 daltones. La
acidez de los ácidos nucleicos se explica por el hidroxilo fosfórico que todavía puede
ser disociado. En los cromosomas de los eucariontes dichos radicales están unidos a
los grupos amino de las histonas que presentan aminoácidos básicos, tales como
arginina o lisina.
En general las histonas están compuestas por no más de 100 aminoácidos. De acuerdo
con su contenido en lisina y arginina se pueden dividir en:
62
-
Ricas en lisina
-
Moderadamente ricas en lisina, y
-
Ricas en arginina.
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Las proteínas de este tipo son muy homogéneas; si se comparan fracciones
provenientes de diferentes organismos, sólo se encuentran pequeñas variaciones en el
grupo que es rico en lisina.
Todas las histonas contienen aproximadamente un 25% de aminoácidos básicos, un
13% de aminoácidos ácidos y un 20% de hidrófobos.
E1 grupo F1 (ricas en lisina) son las de mayor tamaño y su peso molecular es de
21.000 aproximadamente.
Los datos obtenidos de las diferentes histonas por el análisis secuencial de
aminoácidos muestran que hay en ellas una tendencia general a presentar en grupos
los aminoácidos de tipo similar. Esta característica tendría que ver con su función en
la cromatina.
Los estudios secuenciales realizados en fracciones similares
provenientes de distintas especies muestran una notable estabilidad de estas proteínas
a lo largo de la evolución. En muchos casos, las mismas son idénticas; en otros, sólo
presentan algunos aminoácidos diferentes. La tasa de evolución que se calculó para la
F2a1 es de 0.06 mutaciones por cada 100 residuos cada 100 millones de años, lo que
es muchísimo mas estable que cualquier otra proteína conocida hasta el momento. La
conclusión que se puede sacar es: cualquier mutación de esta histona es prácticamente
letal. Esta misma estabilidad sugiere que su papel principal es estructural y no
regulador génico, como se postuló primeramente. E1 grupo rico en lisina (F1) puede
ser fraccionado en cuatro partes que tienen una composición en aminoácidos y un
63
peso molecular muy parecidos. Tal vez se trate de un grupo de histonas de estructura
similar, en las cuales hay micro heterogeneidad. En este grupo, al igual que se
observa en las otras fracciones, las regiones terminales podrán estar asociadas al
ADN.
Estudios han señalado que las histonas se encuentran agrupadas en la cromatina. Es
posible que las histonas F2al, F3, F2b, F2a2 estén asociadas formando tetrámeros. La
forma en que estas cuatro histonas están agrupadas no está todavía exactamente
establecida.
La histona F1, por su parte, no se asocia y se presenta como un
monómero.
E. Proteínas no histónicas:
Todas las otras proteínas no histónicas aisladas de la cromatina se agrupan bajo la
sigla P.N.H. Durante cierto tiempo se las llamó acídicas en contraposición a las
histónicas, que son básicas, pero pronto se hallaron formando parte de este grupo
proteínas que, si bien eran básicas, no eran histonas. Por esta razón, se emplea hoy el
término genérico de P. N. H. para este grupo heterogéneo de proteínas. E1 porcentaje
de P. N. H. que se encuentra en la cromatina es variable y puede llegar en ciertos
tejidos al 40%. La cantidad que se extrae varia de acuerdo con el método utilizado en
su extracción, pero la razón proteínas histónicas/proteínas no histónicas oscila entre
1/3 y 2/3.
64
Dr. Flavio Briones S. M.V.
E1 número de proteínas no histónicas identificado es mucho mayor que el de las
histonas.
De acuerdo con los diferentes métodos de aislamiento empleados su
número oscila entre 20 y 115. E1 peso molecular de las proteínas no histónicas es
mayor que el de las histonas y el mismo oscila entre 10.000 y 1.000.000 daltones. De
todas las fracciones aisladas sólo 15 ó 20 se hallan en cantidades importantes, representando entre un 50 a un 70% del total.
Dentro de los grupos mayores de proteínas no histónicas se diferencian cuatro clases:
a) proteínas acídicas con un P. M. de 43.000 daltones; b) proteínas con punto
isoeléctrico entre 5 y 7 y un P. M. que oscila entre 43.000 y 81.000 daltones; c)
proteínas pequeñas con un P. M. entre 10 y 20.000 daltones, neutras o levemente
básicas; y d) grupo de proteínas pequeñas (entre 20.000 y 28.000 daltones) con un
punto isoléctrico neutro o acídico con alto contenido en lisina. Llama la atención el
grupo D, cuya estructura recuerda a la de las histonas en la distribución irregular de
los grupos con carga iónica. Asimismo se unen al ADN sin disminuir su capacidad
de transcripción. Las P. N. H. presentan una variación limitada en cantidad y calidad
en los diferentes tejidos. Dentro de ellas se han individualizado numerosas enzimas
relacionadas con la duplicación y transcripción del ADN.
La mayoría de las P. N. H. identificadas al presente son comunes a todos los tejidos,
lo que hace suponer que las mismas tienen un papal estructural. Se ha postulado que
las P. N. H. (por lo menos algunas) están relacionadas con la determinación
especifica de la transcripción de la información cifrada en el ADN. La demostración
de esta hipótesis está limitada en la actualidad por el hecho de que las técnicas de
65
identificación disponibles en estos momentos no son lo bastante refinadas para
detector proteínas presentes en un porcentaje inferior al 1%; y las proteínas
reguladoras de genes específicos - de ser correcta la hipótesis - se hallan en
cantidades seguramente por debajo de dicha cifra.
F. Composición y estructura de la cromatina:
Si se observe al microscopio óptico la estructura de los núcleos interfásicos, estos se
caracterizan por un contenido fibroso que a veces tiene la forma de grumos. A este
material se lo denominó cromatina porque se tiñe intensamente cuando se emplean
colorantes básicos en la tinción celular. En el interior del núcleo interfásico, la
cromatina tiene la apariencia de masas de fibrillas de unos 100 A de diámetro, más o
menos dispersas, cuando se observan con el microscopio electrónico. En ciertas
zonas del núcleo, la cromatina está dispuesta en forma más densa y compacta, a estas
regiones se las ha denominado cromocentros. Es posible también observar material
del tipo granelar o fibrilar diferente de la cromatina, al que se le denomina material
extracromosómico. A1 menos parte de este material se ha identificado como complejos ribonucleoprotéicos.
La cromatina está compuesta de ADN, de proteínas
histónicas, de proteínas no histónicas y de ARN.
La cantidad de cada uno es
aproximadamente 1/3 de ADN, una cantidad algo mayor de histonas, algo menos de
1/3 de proteínas no histónicas, y el resto de ARN. La cantidad de proteínas no
histónicas y de ARN parece aumentar durante la división mitótica. Estos cambios tal
vez estén relacionados con el proceso de condensación de la cromatina durante la
metafase.
66
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Experimentos hechos con enzimas que actúan directamente sobre el ADN, han
demostrado que el ADN en la cromatina se halla protegido, posiblemente por las
histonas, y es mucho menos accesible a la acción de la ADNasa. Así mismo, la
capacidad de servir de molde en la síntesis del ARN es reducida, por lo que la falta de
accesibilidad del ADN va acompañada de inactividad funcional.
La estructura de la cromatina depende fundamentalmente de interacciones iónicas; sin
embargo, contribuyen a su estabilidad fuerzas del tipo hidrófobo.
Las histonas aisladas de la cromatina se agrupan en forma de oligómeros, como se
dijo en párrafos anteriores; estos estudios parecen respaldar la hipótesis de que la
estructura de la cromatina se basa en una unidad formada por dos de cada uno de 10B
cuatro tipos importantes de histonas (F2al, F3, F2a2, F2b), y cerca de 200 pares de
bases de ADN.
Las fibras de cromatina estarían formadas por cadenas de estas unidades. Cuando se
reconstruye experimentalmente la cromatina a partir de sus elementos, se advierte que
sólo es necesario añedir al ADN las fracciones F2al, F3, F2a2 y F2b para obtener una
estructura regular denominada nucleosoma o corpúsculo nu.
Cada nucleosoma
tendría aproximadamente 100 a 130 A de diámetro y su estructura consistiría, según
Kornberg (1974), en una doble hélice de ADN cubierta por histonas. Dicha cubierta
sería discontinua, como las cuentas de un rosario, formada por la asociación de dos
tetrámeros (grupos de cuatro) de histonas por cada 200 pares de bases de ADN en
67
forma de espirales superarrollados. La histona F1 estaría unida al ADN en los lugares
que quedan entre cada cuenta (su relación es de 0.5 de molécula por cada 200 pares
de bases).
G. La fibra de cromatina:
La estructura previamente descrita parece estar de acuerdo con lo que se observa en
los preparados hechos para el microscopio electrónico, en los cuales se ve la
cromatina bajo la apariencia de un collar donde cada una de las cuentas o corpúsculos
tiene un diámetro de unos 100 A.
Los resultados obtenidos mediante el microscopio electrónico varían de acuerdo con
las técnicas utilizadas en el estudio de la cromatina, ya sea en cortes finos o en
material aislado. La mayoría de las observaciones de cortes finos acusan un diámetro
de fibra cromática de unos 100 A. Los resultados obtenidos en estudios de material
aislado, ya sea cromatina o en cromosomas metafásicos, son más dispares, y los
diámetros de las fibras son mucho mayores, pues oscilan entre los 200 y 300 A. Esta
diferencia puede explicarse por un superenrollamiento de la fibra. En otras palabras,
el ADN superenrollado en la fibra de l00 A de diámetro es a su vez superenrollado
hasta llegar a un diámetro de 300 A.
E1 grado de compactación que presenta el ADN en la fibra varía de acuerdo con el
estado fisiológico del núcleo; éste aumenta a medida que la célula pasa de interfase a
metafase y la fibra aumenta de diámetro. Los resultados de estudios realizados en
68
Dr. Flavio Briones S. M.V.
cromosomas humanos muestran que, en ciertos lugares, las fibras de 200 – 300 A
parecen desdoblarse en unidades menores, de aproximadamente 100 A, que acaso
correspondan al superenrollamiento de primer orden que presenta el ADN. Para
llegar a la estructura fibrilar de 300 A se asociarían proteínas.
La fibra de menor
diámetro presenta una densidad al microscopio electrónico mayor que la observada en
la estructura de mayor sección.
A1 ser el ADN más electrón - denso que las
proteínas, la asociación de estas últimas aumentarla el diámetro de la fibra
disminuyendo su densidad. Estas proteínas podrían asimismo contribuir a mantener
la estructura tridimensional propia de la fibra de la cromatina.
Durante el proceso de división celular, en especial luego de la disolución de la
membrana nuclear, se asocia al cromosoma material nuclear no específico. Este
material también contribuiría al espesor de la fibra de cromatina descrita en los
cromosomas metafásicos aislados.
H. Estructura de los cromosomas:
Durante un prolongado lapso, lo sabido acerca de la estructura cromosómica estuvo
limitado a causa de la metodología de estudio empleada. En 1880 Boranetzky, al
estudiar células madres de polen de especies de Tradescantia observó que los
cromosomas estaban formados por un filamento espiralado.
Este filamento fue
posteriormente denominado cromonema por Wilson (1896).
Se han descrito
tratamientos mediante los cuales se pone de mayor relieve dicha estructura. E1 uso
de estas técnicas permitió evidenciar que el cromonema sigue un ciclo de
69
espiralización tanto durante la mitosis como la meiosis. A medida que se acortan los
cromosomas, disminuye el número de vueltas y aumenta el diámetro de aquellos.
Después de la anafase, el proceso se invierte volviendo el cromonema a tener el
espiral remanente hasta el próximo ciclo de división. Estudios mediante técnicas más
recientes han demostrado que los cromosomas tienen una estructura y organización
que va mucho más allá que el cromonema descrito por la microscopia óptica. Así,
estudiando por medios radioautográficos material procedente de cromosomas se ha
vista que en el hámster hay fibras de hasta 1800 A de longitud. Confirmando estos
resultados, el estudio de tejidos humanos ha revelado segmentos de aproximadamente
2 cm de longitud. Esta longitud podría corresponder a una sola molécula contenida
en uno de los cromosomas pequeños de la especie humana.
Informes complementarios obtenidos del estudio de las propiedades viscoelásticas del
ADN extraído de cromosomas de Drosophila permiten suponer que cada uno de los
cromosomas de esta mosca contiene una solo molécula de ADN
Las primeras hipótesis postuladas acerca de la estructura cromosómica suponen que
la cadena de ADN estaba fragmentada dentro del cromosoma y que los fragmentos se
hallaban unidos por proteínas. Estas uniones permitan explicar el destorneamiento
que tiene que hacer la molécula para duplicarse. En la actualidad se conocen algunas
proteínas que podrían destornear el ADN sin necesidad de soluciones de continuidad
en la molécula de ADN. Con posterioridad se presentaron modelos cromosómicos
basados en una columna vertebral de origen proteico a la cual estaban unidas
lateralmente moléculas de ADN. Esta estructura permitiría la fragmentación de la fi-
70
Dr. Flavio Briones S. M.V.
bra cromosómica por enzimas proteolíticas. Pero, esto no ocurre, y la fragmentación
de la misma sólo se consigue mediante el empleo de la ADNasa.
Estudios recientes de microscopia electrónica muestran el cromosoma metafásico
constituido por fibras de aproximadamente 300 A de diámetro dobladas y enrolladas.
Este aspecto puede ser el resultado tanto del empaquetamiento de una sola fibra como
de varias, ya que en general no se observan extremos libres. Si se tiene en cuenta los
estudios de viscoelasticidad citados antes, cada cromosoma probablemente esté
compuesto por una fibra única o a lo más por pocas fibras independientes.
E1 cromosoma estaría pues constituido por sólo esa fibra enrollada sin ningún otro
componente. A nivel centromérico, el número de fibras que pasan de un brazo a otro
sería menor, lo que explicaría el aspecto de constricción primaria que presenta esta
región cromosómica. La zona centromérica, donde se insertan los microtúbulos del
huso celular o kinetocoro, se visualiza en cortes fines de cromosomas de mamíferos
hechos para microscopía electrónica como dos discos o places de unos 2.000 a 2.500
A de diámetro. Dichos discos estarían formados por una estructura densa de unos
300 - 400 A de espesor que es levemente convexa en su cara externa. Por fuera se
encuentra otra zona de material granular o fibrilar llamada corona. Los discos estén
separados de la cromatina por una región menos dense de unos 200 A de espesor.
Las fibras del huso atraviesan a veces el disco y llegan hasta las fibras de cromatina.
Si bien esta estructura del kinetocoro es muy común en los mamíferos, no se la
encuentra en especies de ortópteros ni en vegetales. Los microtúbulos se insertan
directamente en la masa de cromatina de la zona centromérica.
71
A nivel telomérico el número de fibras de cromatina aumenta; una posible
explicación de este hecho seria el pasaje doble de las fibras que forman un bucle,
puesto que a dicho nivel no es posible hallar extremos de fibras.
Las constricciones secundarias sólo presentan como característica una disminución
del número de fibras de cromatina que se encuentran a ese nivel. Estudios de
secciones transversales de cromosomas humanos sugieren que, en la mayoría de las
regiones cromosómicas, se cuentan de 60 a 70 fibras, con excepción de los
centrómeros, en donde el promedio baja a 40, y de los telomeros, en donde el número
se eleva a 100.
A nivel centromérico hay algunas fibras que pasan de una cromátida a la otra; se ha
supuesto que eso las mantenga unidas. DuPraw (1970) sugirió que esas fibras no
están replicadas, a diferencia del resto del ADN; la replicación de las mismas a
posteriori permitiría la separación de las cromátidas. Este mismo autor propone
asimismo que el plegamiento de la fibra a lo largo del cromosoma es a la vez longitudinal y transversal. Este doble plegamiento explica los resultados que a veces se
observan en los estudios de la replicación cromosómica mediante precursores
radiactivos.
I. Eucromatina y heterocromatina:
72
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Dentro del núcleo interfásico se pueden observar masas o gránulos de material
cromatínico que se mantiene condensado; Heitz (1928) fue el primero que destacó
este hecho y atribuyó a esta estructura una función genética.
Normalmente el material nuclear se condense a lo largo del ciclo celular; de un estado
fibrilar, que forma una malla en la interfase, se condensa a medida que avanza el ciclo
para adoptar la forma que tienen los cromosomas metafásicos. Posteriormente a la
telofase dicho material vuelve gradualmente al estado anterior. A este material
nuclear se le llama eucromatina. En contraste con este comportamiento, ciertas
regiones de la cromatina mantienen su condensación a lo largo de todo el ciclo
celular.
Estas regiones, denominadas heterocromatina, están en diferente fase
(alociclia) en lo que respecta a condensación y tinción de la eucromatina, ya que,
según las etapas que se considere, son relativamente más o menos condensadas y con
mayor o menor afinidad a la tinción que la eucromatina (heteropicnosis positiva y
negativa).
Las regiones heterocromáticas en interfase, se pueden unir y formar agregados de
mayor tamaño que se conocen con el nombre de cromocentros. Estudios de
microscopia electrónica muestran en estas zonas una estructura similar a la que se
describe en la eucromatina pero con una mayor densidad electrónica. Esto supone
que la estructura de una y otra región es muy similar, si bien diferente en cuanto a su
grado de compactación.
73
Estos datos fueron confirmados por los resultados de la separación de la cromatina
interfasica por media de centrifugación. Según ellos la fracción de heterocromatina
está formada por gránulos de cromatina apretadamente dispuestos; por su parte, la
eucromatina presenta su característica estructura fibrilar.
Con frecuencia la heterocromatina se halla distribuida en grandes bloques en los
cromosomas, pero en ciertas ocasiones la región puede ser muy pequeña y
confundirse con un cromómero de cromatina (engrosamientos en forma de cuentas de
collar que presentan los cromosomas durante la profase), como ocurre en la petunia,
planta de la familia de las solanáceas. La heterocromatina posee otras propiedades
que ayudan a definirla.
Desde el punto de vista genético, estas regiones son generalmente inertes, es decir, no
contienen ningún gen demostrable por los métodos convencionales o los contienen en
un número muy reducido. E1 apareamiento cromosómico de las zonas
heterocromáticas durante la meiosis sólo ocurre en las etapas iniciales, muy pronto se
separan y se repelen. Asimismo no se ha constatado durante la misma la ocurrencia
de quiasmas en regiones heterocromáticas.
Otra de sus características es la
inactividad en la transcripción de ARN, como lo han demostrado los estudios
radioautográficos de los núcleos interfásicos.
Lima de Faria (1969) demostró
asimismo que las regiones heterocromáticas replican su ADN de preferencia en la
última parte del periodo S.
La heterocromatina puede dividirse en dos tipos: constitutiva y facultativa.
74
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Se habla de heterocromatina constitutiva cuando se trata de material cromatínico que
se halla localizado en ambos miembros del par de homólogos. En la mayoría de los
casos está localizada en la región centromérica o pericentromérica de los
cromosomas. Se la puede encontrar también, aunque con menos frecuencia, en las
regiones teloméricas. Ocasionalmente se localiza en los brazos de los cromosomas,
Purdue y Gall (1970), y Jones (1970), demostraron la existencia en las regiones de
heterocromatina constitutiva de un tipo particular de ADN, llamado satélite. Los
experimentos originalmente hechos con ADN satélite de ratón fueron rápidamente
confirmados en otros materiales.
A partir de técnicas de tinción derivadas de las técnicas de hibridación de ácidos
nucleicos in situ, se encontró que es posible demostrar la localización de estas
regiones sin necesidad de recurrir al ADN o al ARN radiactivos. Las zonas positivas
demostradas por estas técnicas, conocidas por el nombre de bandeo C, coinciden en
gran numero de especies con la distribución del ADN altamente repetitivo (que
generalmente se evidencia como satélite mediante la ultracentrifugación analítica).
Sin embargo, se han encontrado especies, como un ortóptero acridido, que presenta
material positivo para bandeo C ampliamente distribuido en forma concomitante con
la ausencia de ADN altamente repetido, hechos que parecen demostrar que no hay
total concordancia en los resultados obtenidos con ambas técnicas.
La
condensación
de
la
heterocromatina
constitutiva
se
puede
modificar
experimentalmente, pero tanto su descondensación por medio de soluciones
75
hipotónicas, como su condensación por medio de la acción de la colchicina se logra
con gran dificultad. Esto permite afirmar que si bien la heterocromatina está
compuesta por un tipo particular de ADN, en la mayoría de los casos su estructura
está determinada fundamentalmente por su compactación y por el ADN. Dicha
compactación podría lograrse por la asociación del ADN a un tipo particular de
proteínas.
La heterocromatina facultativa resultaría de la inactivación selectiva de un solo
miembro del par cromosómico.
E1 ejemplo más característico de este tipo de
heterocromatina lo constituye la inactivación de uno de los cromosomas X que se
observe en las hembras de los mamíferos. Al comienzo del desarrollo embriológico
ambos cromosomas sexuales son activos, pero en determinado momento de la
embriogénesis uno de los dos cromosomas se inactiva al azar y mantiene dicho estado
a partir de ese momento. Ese cromosoma se mantiene condensado durante la interfase y su visualización como masa de heterocromatina es lo que se conoce con el
nombre de corpúsculo sexual o de Barr, en honor a su descubridor. Asimismo,
replica tardíamente el período S y al parecer no transcribe en la mayoría de
situaciones su información genética.
J. Fracciones repetidas del ADN:
Mediante el empleo de gradientes de densidad en cloruro de cesio neutro y
ultracentrifugación, se ha estudiado el ADN de diferentes especies.
Se han
determinado ciertas propiedades físicas, como su densidad de flotación, que es
76
Dr. Flavio Briones S. M.V.
característica de cada especie. Usando esta metodología se ha podido aislar en
algunas especies estudiadas una fracción principal (con su correspondiente densidad
de flotación) y una o más fracciones menores con diferentes densidades. Estas
fracciones, que pueden ser más livianas o más pesadas que el promedio, se les conoce
con el nombre de ADN satélite. En ciertos casos el empleo de iones metálicos, como
Ag+ o Hg++, que presentan mayor afinidad por ciertos tipos de ADN, permite
separar estas fracciones, aumentando artificialmente su densidad.
Estudios posteriores de la velocidad de reasociación del ADN satélite mostraron que
ésta se realiza mucho más rápidamente que en la fracción principal.
En este tipo de investigaciones, la velocidad de reasociación de fragmentos de ADN
de pequeña longitud previamente disociados va a ser proporcional al número de
fragmentos con secuencias complementarias, puesto que la reasociación ocurre por
colisiones entre las moléculas presentes en una disolución a temperatura constante.
A1 ser mayor dicha velocidad, surge de inmediato la idea de que tales fracciones presentan secuencias repetidas un gran número de veces. Para estimar la redundancia, es
decir la cantidad de secuencias repetidas, Britten y Kohne establecieron la variable
Cot (Co = concentración inicial de moles de nucleótido por litro y t = tiempo de
reasociación en segundos).
En los organismos superiores, en especial mamíferos, el porcentaje de redundancia
oscila entre un 30 y un 40% del total del genomio. Dentro de ese porcentaje se
encuentran fracciones que se caracterizan por presentar secuencias de unos 100
77
nucleótidos de longitud repetidos hasta 1.000.000 o más veces. Se les conoce con el
nombre de fracciones altamente repetidas.
Un segundo tipo, medianamente
redundante, presentan familias de secuencias repetidas entre 100 y 1.000.000 veces
cada una. Las fracciones altamente repetidas son en general más ricas en un par de
bases que los otros tipos de ADN. En los casos en que predominan las bases A-T son
más livianos que la fracción principal, y en los casos en que son ricas en G-C, ocurre
lo contrario.
Algunos ADNs altamente repetidos, como sucede en el caso del
conejillo de indias, pueden presentar secuencias derivadas de una unidad básica de
sólo seis pares de bases de longitud.
Este tipo especial de ADN no parece ser transcripto a ARN, y su función no se
conoce aún con exactitud, siendo aparentemente estructural, en especial en la región
centromérica.
Todos los tipos de ADN repetidos no se aíslan necesariamente como fracciones
satélites en gradientes de densidad; sus secuencias y su redundancia tienen que ser
tales que su densidad de flotación sea diferente del promedio principal.
K. Bandas C, G y Q:
Como ya se vio, las técnicas de bandeo C permitieron localizar regiones de
heterocromatina constitutiva.
Este material se encuentra sobre todo en regiones
centroméricas y pericentroméricas, pero también se le puede hallar en los telómeros y
78
Dr. Flavio Briones S. M.V.
por excepción en zonas intersticiales de los brazos cromosómicos. Sólo en casos
excepcionales, su distribución es más amplia.
Un tipo totalmente diferente de bandeo, conocido con el nombre de bandas G. fue
descrito poco después (l97l). Este tipo difiere del anterior en que aparecen bandas
transversales claras y oscuras a lo largo de todos los cromosomas. La localización de
las mismas es fija y permite identificar cada uno de los cromosomas y los diferentes
pares.
Los métodos de obtención del bandeo G son variados y pueden agruparse en: a)
métodos salinos, en los que básicamente se obtiene el bandeo mediante la incubación
en soluciones salinas; estas técnicas son en cierta medida similares a las empleadas en
el bandeo C; b) métodos enzimáticos, en los que se usan enzimas proteoliticas, como
la tripsina o la pronasa, que tendrían efectos propiamente proteolíticos o, como en el
caso de la tripsina, también un efecto quelante; c) técnicas varias, en las que se
incluyen aquellos métodos que emplean sustancias como urea, permanganato de
potasio, etc.
E1 nombre genérico de este tipo de bandeo se debe a que, en todas ellas, se usa como
colorante para poner en evidencia las bandas, la tinción descrita por Giemsa.
Se ha descrito también un tipo de bandeo llamado R (del frances revers) que se
caracteriza por presentar un patrón de bandeamiento inverso al obtenido con las
79
técnicas de bandeo G. es decir que las bandas claras obtenidas por el método de
bandas R corresponden a las bandas oscuras de los métodos de bandeamiento G.
Cassperson, Zoch y Johansson (1970), mediante el empleo del fluorocromo
quinacrina (posteriormente también usaron la mostaza de quinacrina) obtuvieron un
bandeamiento transversal de los cromosomas cuando las preparaciones habian sido
sumergidas en una solución de cualquiera de estas sustancias y después se
examinaban bajo luz ultravioleta en un microscopio de fluorescencia. La alternancia
de las bandas flucrescentes y no fluorescentes coinciden a grandes rasgos en su
localización con las bandas G. Hay ciertas regiones cromosómicas que son muy
fluorescentes, como el segmento distal del cromosoma Y en el hombre, que no se
tiñen con las técnicas de bandeo G. Dentro de esa región, que también reacciona
positivamente con las técnicas para bandas C, se ha detectado una secuencia de
gruesas bandas positivas y delgadas bandas negativas, cuyo número puede variar de
acuerdo con los individuos. Se considera esta variación como un polimorfismo normal de la especie humana (región con características variables que no tiene aparente
traducción en ninguna otra alteración del fenotipo).
Las regiones que en general se tiñen fuertemente por las técnicas para bandas C son
negativas cuando se realizan los bandeamientos G y Q. Una de las más claras
excepciones es el ya referido segmento distal del cromosoma Y del hombre. En
algunas especies, que presentan sus cromosomas sexuales constituidos en su mayor
parte por heterocromatina, estas regiones son también positivas tanto para el
bandeamiento C como para el Q.
80
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Los estudios cromosómicos mediante este tipo de técnicas han hecho importantes
contribuciones al conocimiento de la estructura cromosómica, asi como han permitido
una correcta identificación de cada uno de los cromosomas del cariótipo. Con una
identificación precisa, se han podido detector alteraciones cromosómicas tales como
pequeñas deficiencias, inversiones y translocaciones que de otra forma pasaban
inadvertidas por ester implicados trozos cromosómicos muy pequeños o por ocurrir
dichas alteraciones en pares cromosómicos muy dificiles de identificar por otros
métodos. Como es fácil de suponer, estas técnicas han mejorado en forma muy
evidente los estudios de la patologia cromosómica humana y animal y han afinado sus
diagnósticos. Asimismo han facilitado los estudios sobre evolución al permitir la
correcta identificación de las semejanzas y diferencias entre los cariótipos de las especies que se comparan.
La relación entre heterocromatina constitutiva y bandas C es clara y se basa en dates
funcionales y estructurales. No puede decirse lo mismo de las bandas G y Q. aunque
algunos autores han sostenido que las bandas oscuras corresponden a heterocromatina
constitutiva intercalar.
La heterocromatina facultativa no se puede distinguir por ninguna de estas técnicas; si
se toman por ejemplo los cromosomas sexuales de los mamíferos, ambos
cromosomas se colorean en forma similar.
81
Tanto en primates como en el hombre, cuando se usan fluorocromos, como la
quinacrina o la mostaza de quinacrina, en núcleos interfasicos, se reconoce una masa
de intensa fluorescencia que se ha llamado corpusculo F que corresponde al segmento
distal del Y.
E1 mecanismo de obtención de las bandas no está aclarado. En el caso de las bandas
Q, se sabe que tratamientos con ADNasa hacen desaparecer el bandeo, y esto se
interpreta como la prueba de la interacción de los fluorocromos con el ADN. Las
pruebas de que se dispone en la actualidad parecen indicar que el mecanismo de
bandeo está, en el case de las bandas Q, más que nada controlado por la posibilidad
de reaccionar que tendrían estas sustancias con el ADN, de acuerdo con el grado de
revestimiento o interacción proteica que tengan, más que por una secuencia
determinada de bases de ese mismo ADN.
Los patrones de bandeo obtenidos por las tecnicas para bandas G podrian ser el
resultado de la interacción entre el ADN y las proteínas cromosómicas. Pruebas de
laboratorio han demostrado que la mayoría de las técnicas de bandeo G extraen
proteínas cromosómicas y estas regiones no reaccionan con el colorante.
En primera instancia se pensó que un mecanismo de desnaturalización y
renaturalización del ADN seria la base de la producción de las bandas C. Pero
estudios posteriores han demostrado que la renaturalización del ADN, tanto el
altamente repetido como el no repetido, se hace en un período muy breve, lo que no
está de acuerdo con las largas incubaciones que se hacen en la generalidad de estas
82
Dr. Flavio Briones S. M.V.
técnicas. En forma paralela se ha vista que la técnica de bandeo C tiene como
consecuencia una extracción de haste un 50% del ADN cromosamico. De preferencia
se extrae el ADN localizado en los brazos cromosómicos, por lo que cabe suponer
que la heterocromatina localizada en las regiones centromérica mantiene una
estructura más compacta y resistente a los tratamientos, poniéndose de esa forma de
manifiesto.
L. Duplicación de los cromosomas:
La duplicación y posterior separación del material genético se observa durante las
etapas del ciclo mitótico, como la aparición, condensación y posterior separación de
los cromosomas. En el momento que se los reconoce como tales, ya han ocurrido, en
el cromosoma interfásico, las etapas fundamentales: la duplicación del ADN y de las
proteínas histónicas, ambos componentes fundamentales de la cromatina, que luego
se condensa para formar estructuras reconocibles como cromosomas. Es por esta
razón que se considera de gran importancia tener una visión somera de lo que ocurre
a nivel molecular.
Las observaciones citalógicas han dividido en dos etapas la vida celular: la interfase y
la mitosis. Durante el periodo de interfase solo se reconoce en el núcleo una red de
filamentos de cromatina con pocas características diferenciables.
En contraste con esta aparente inactividad, durante el período de interfase ocurren la
replicación del ADN, así como la transcripción a ARN. A1 contrario, durante la
83
etapa de mitosis se suspenden prácticamente todos los procesos sintéticos. El periodo
de interfase se puede dividir en etapas de acuerdo con el momento en que ocurre la
síntesis del ADN. La célula, una vez finalizada la mitosis, entra en el periodo G1, y
durante esta etapa la cantidad de material genético (ADN) es igual a 2C (C es el
contenido de ADN que posee un núcleo haploide), es decir que contiene una cantidad
de material que corresponde a una célula diploide. Al comenzar la síntesis del ADN
la célula entra en la etapa S, durante la cual la cantidad de ADN se duplica, es decir,
su contenido es de 4C, o sea equivalente a dos conjuntos de información diploide. A1
finalizar la misma, la célula pasa a la etapa de G2, que termina al comenzar la
división celular. Las letras de G1 y G2 (del inglés ''gap'') designan respectivamente
los dos periodos de aparente calma que preceden y siguen a la etapa de síntesis.
La duración de estos periodos varia de tejido a tejido y depende de las condiciones
fisiológicas de las células. El periodo G1 puede ser tan corto que casi no se aprecie o
tan largo que dure años, como ocurre en el tejido nervioso. Pero, en general, en las
células de organismos eucariotes, su duración es de aproximadamente 12 horas. A
diferencia de esta variabilidad, la duración de los periodos S y G2 es bastante
uniforme para un tipo dado de células. La duración del periodo S es de unas 6 a 8
horas, y la del periodo G2, oscila entre 3 y 4.
Se describe un tercer periodo G, llamado G0, en aquellas células diferenciadas cuyo
ciclo de división ha cesado permanentemente. A1 no existir claras diferencias entre
G0 y G1, se discute si éste no seria un caso especial de G1. Una vez comenzado el
periodo S, el ciclo no se detiene hasta que se completa. Lo que permanece aún en el
84
Dr. Flavio Briones S. M.V.
terreno hipotético es qué determina el comienzo del ciclo. E1 causante del comienzo
de la sintesis pudiera ser una proteina, como indican los experimentos con
bloqueadores de la sintesis proteica. Por su parte, el comienzo del periodo M o
mitosis parece provocado por una sustancia que se acumularia durante G2: la mitosis
tal vez comience al llegar aquélla a un nivel critico.
Durante el periodo S no sólo se sintetiza ADN, sine también proteínas de tipo
histónico.
M. Replicacion del ADN:
La replicación del ADN se realiza en forma semiconservativa; el ADN contenido en
cada cromosoma va a dar origen, a partir de su doble cadena, a otras dos nuevas
cadenas dobles. Cada una de éstas está formada por una cadena original y por su
molécula complementaria recién sintetizadas. Cada cadena así formada va a ser parte
de un cromosoma hijo.
La replicación no ocurre todo a lo largo de la cadena de ADN en forma sucesiva, sino
que hay muchos sitios a lo largo de la cadena en que es simultánea. La nueva cadena
crece en una solo dirección del terminal 5’ al 3’; las cadenas recién sintetizadas
comienzan con una secuencia de ARN, que luego se elimina, y ambos extremos
quedan unidos en forma covalente.
85
La mayoría de lo sabido hasta hay sobre la duplicación del ADN se obtuvo de
experimentos con procariotes, en especial con fagos. Si bien no hay datos detallados
sobre eucariotes, la presencia de algunas enzimas similares a las encontradas en
células procarióticas hacen suponer que en ambas están en juego procesos similares.
La prueba de que la síntesis del ADN es semiconservativa fue elegantemente
obtenida por Meselson y Stahl (1958) cultivando bacterias, por varias generaciones,
en medios de cultivo que contenían un isótopo pesado del nitrógeno (N-15);
posteriormente, los cultivos fueron transferidos a medios con nitrógeno normal
(N-14). La presencia de N-15 en el ADN bacteriano aumenta la densidad de flotación
de éste al centrifugarlo en un gradiente de cloruro de cesio. Los resultados mostraron
que las muestras obtenidas después del cambio de media al tiempo correspondiente a
un ciclo de duplicación presentaban un valor de flotación intermedio entre la
densidad normal y la obtenida después del cultivo en media con N-15. En muestras
obtenidas posteriormente se obtuvieron dos valores de densidad: uno bajo
correspondiente al ADN con N-14, y otro intermedio similar al obtenido
anteriormente. los resultados sustentan totalmente la hipótesis semiconservativa,
puesto que el valor intermedio se obtiene por la formación de moléculas con una
cadena pesada (con N-15) y una liviana (con N-14). En una segunda generación se
vuelven a separar las dos cadenas, y como era previsible se forman dos tipos: uno
híbrido similar al anterior y otro con las dos cadenas livianas. La replicación del
ADN siempre comienza en los mismos sitios a lo largo de los cromosomas por lo
que, en un mismo momento dada durante el ciclo de replicación, es la misma parte
del genomio la que se está replicando. Diversos experimentos en bacterias han
86
Dr. Flavio Briones S. M.V.
demostrado que, a partir de una horquilla de replicación, punto de crecimiento de las
cadenas, la síntesis ocurre en ambas direcciones.
En mamíferos, mediante el uso de radioautografia, se ha vista que dos puntos de
replicación van progresando en forma bidireccional desde su respectivo origen, de tal
forma que se encuentran en un punto terminal común, formando entonces un gran
bucle de ADN replicado; estas unidades de replicación tienen una longitud entre 15 y
90 u.
La velocidad de replicación es muy variable, teniendo, de acuerdo con estudios de
células de eucariotes, un promedio aproximado de 0.5 por minuto. La velocidad de
duplicación del ADN de una bacteria, como la E. colli, es mucho mayor (unas 14 u
por minuto). La diferencia entre ambas podría deberse al mayor compactamiento del
ADN dentro de la fibra de cromatina en los eucariotes.
La iniciación de la síntesis del ADN está controlada por un proceso bioquímico; si
ella entra en la fase S no se detiene en la inmensa mayoría de los casos hasta que la
célula alcanza nuevamente la fase G1. De acuerdo con numerosos experimentos
realizados es necesario una síntesis de proteínas, cosa que ocurre al fin del periodo
G1, para que el ADN de las células comience su replicación. Esta síntesis ocurre 2 a
3 horas antes de la fase S.
E1 estudio de la síntesis del ADN en células de mamíferos ha demostrado que la
misma no es continua, sino que el contenido celular de ADN aumenta por saltos. E1
87
porcentaje de ADN duplicado en la parte inicial, media y final del período varia de
acuerdo con el tipo de células estudiado, aunque siempre persiste un porcentaje bajo
en la etapa inicial.
La estructura del ADN, una doble hélice, plantea el problema de su desenrrollamiento
como paso previo a su duplicación, por lo menos en la horquilla de replicación. En la
actualidad se han aislado en procariotes proteínas de un tipo particular que al parecer
se asocian al ADN de tal manera que despiralizan regiones del ADN antes de que éste
comience a duplicarse.
La síntesis de las nuevas cadenas de ADN se produce en las horquillas de replicación
una vez que se ha despiralizado y se han separado ambas cadenas madres. Se ha vista
que la síntesis de las cadenas complementarias sólo ocurre en la dirección 5’ – 3’.
Esto plantea el problema de cómo las cadenas hijas no se sintetizan con una
continuidad de ensamblaje. Una de las cadenas hijas podría ser sintetizada en forma
continua, pero la complementaria (comienza en 3’ – 5’) tiene necesariamente que ser
sintetizada en forma discontinua.
Hoy en ida se supone que ambas cadenas hijas son sintetizadas en fragmentos
(también llamados fragmentos de Okazaki por ser este autor el primero en
describirlos). Estos fragmentos se unen con prontitud en forma covalente por la
acción de una enzima (ligasa). No se ha identificado hasta ahora ninguna enzima
(polimerasa) que sintetice nuevas cadenas de ADN si no hay un -OH en posición 3’
terminal. En la actualidad se supone que una pequeña cadena de ARN tiene la
88
Dr. Flavio Briones S. M.V.
función de iniciar la síntesis del ADN. Durante el proceso se sintetiza un pequeño
polinucleótido de ARN sobre el punto de iniciación de la cadena despiralizada del
ADN; a continuación se sintetiza el fragmento correspondiente a esa unidad de
replicación.
Una vez terminada la síntesis de varios de estos fragmentos, los
iniciadores del ARN son eliminados y se rellena el hueco resultante por un
mecanismo similar a los empleados en la reparación del ADN, y posteriormente se
unen ambos fragmentos en forma covalente.
Parte de las enzimas implicadas en estos procesos han sido identificadas. En el
momento actual se conocen tres polimerasas, I, II y III. También se conoce parte de
su acción; todas ellas permiten sintetizar cadenas complementarias de ADN in vitro si
se cuenta con un polinucleótido que actúe como iniciador. Sin embargo, su acción in
vivo no es bien conocida, de tal forma que al parecer sólo la polimerasa III tiene un
papal preponderante en la duplicación del ADN. Las otras enzimas aisladas tal vez
tengan fundamentalmente otras funciones, como, por ejemplo, la de eliminar el
iniciador de ARN y reemplazarlo por ADN, función atribuida a la polimerasa I.
M. Síntesis de histonas y proteínas no histónicas:
La síntesis de las histonas está estrechamente ligada a la del ADN y se produce como
ésta durante el periodo S.
Diversos autores han demostrado por métodos
histoquimicos que la relación ADN - histonas es constante a todo lo largo del ciclo
celular. Por lo tanto una y otra síntesis tienen que ser simultáneas; el cromosoma
89
como tal se replica en su totalidad durante el periodo S. Estos supuestos fueron
después confirmados mediante técnicas de incorporación de isótopos radiactivos.
Si bien la síntesis de las histonas se supone fundamentalmente limitada al periodo S,
durante todo el ciclo celular habría un intercambio entre las histonas que forman parte
de los cromosomas y las reservas celulares de las mismas, lo que indica que la
estructura proteica de los cromosomas no está rígidamente determinada, y se podría
modificar entre dos periodos S.
Sin embargo la síntesis de las proteínas no histónicas no coincide en forma muy
apreciable con el periodo de síntesis (S). La misma tal vez se produzca sin mayores
variaciones a todo lo largo del ciclo celular. Las proteínas no histónicas no se
asociarían al ADN inmediatamente después de su síntesis (como lo hacen las
histónicas), sino que lo harían en forma gradual.
90
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Introducción a la Citogenética para Médicos Veterinarios
VII HERENCIA: BASES DE LA GENÉTICA
MENDELIANA.
A. Introducción:
La continuidad y la variación de las características de los seres vivos son los temas
centrales de la genética. Desde muy antiguo se ha observado que hay características
de un individuo que reaparecen en su descendencia, paralelamente al hecho de que
hay diferencia entre un organismo y su progenie.
Continuidad
y
variación,
aspectos
aparentemente
contradictorios,
son
complementarios en la herencia de un material genético, que por lo general es estable
pero en ocasiones cambia.
El estudio de la herencia se transforma en la ciencia llamada genética a partir de los
trabajos de Gregorio Mendel, los que incluso hoy son un excelente ejemplo de
investigación científica y muestran como nace una nueva ciencia.
Antes de Mendel existían muchas ideas erróneas y confusas relacionadas a la
herencia, como ejemplo se pueden citar:
-
El material genético es fácilmente modificado por el medio ambiente y las
actividades del cuerpo, siendo, en consecuencia, inestable.
-
Las contribuciones de ambos padres se mezclan y se fusionan en los hijos
(Hipocrates)
-
El aporte paterno es cuntitativa y cualitativamente diferente al materno
(Aristoteles, Linneo)
-
Un único padre transmite el material genético
B. Gregorio Mendel:
Johan Mendel nació el 20 de julio de 1822, en la aldea de Heizendorf, al norte de
Moravia, siendo sus padres modestos labradores.
En aquella época el imperio Austriaco facilitará el ingreso a los monasterios a las
personas de bajos recursos, de allí que Mendel ingresa como novicio en 1843 y se
ordena sacerdote agustino en 1847, tomando un nuevo nombre: Gregorio.
Simultaneamente toma estudios superiores para ejercer como profesor. En 1851 es
enviado a la universidad de Viena, destacándose en botánica y física, pero no en
biología. En las pruebas finales para obtener el título de maestro, su examinador
encuentra que le falta perspicacia y el requisito de claridad en el conocimiento y lo
reprueba.
Mendel regresa en 1853 a su monasterio y se interesa muy profundamente en el
problema de la hibridación, con el fin de obtener nuevas variedades y eventualmente
nuevas especies.
92
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El 8 de febrero de 1865, ante los cuarenta miembros de la Sociedad de Historia
Natural de Brunn, el padre Gregorio Mendel expuso su trabajo con híbridos,
obtenidos al cruzar varios tipos de arvejas en un jardín del monasterio agustino
durante el transcurso de 8 años.
En primer lugar da las razones para trabajar con un material tan humilde: las arvejas.
Estas son fáciles de cultivar, existían mas de 34 variedades distintas en las cercanías
de su monasterio y poseían flores con pistilo protegido y estambres fáciles de cortar,
lo que facilitaba la fecundación artificial. Su trabajo se concentra en el análisis de
uno, dos o tres pares de carácter contrastantes y en analizar los descendientes de estos
híbridos.
Su conclusión fue que los caracteres se separan en la generación siguiente, en
proporciones matemáticas bastante repetibles y regulares.
La segunda parte del
trabajo se presenta en marzo del mismo año pero la exposición es seguida con
dificultad, especialmente la idea de un organismo reducido a unos pocos caracteres
separados y que en conjunto compondrían la imagen del individuo completo, tal
como muchas piedras pequeñas componen un mosaico.
El trabajo completo, Experimentos y observaciones sobre las hibridaciones de
vegetales, fue publicado en la revista de la sociedad el año siguiente, permaneciendo
ignorado durante los próximos 35 años.
93
Mendel estudió también el origen de los ciclones y el cruzamiento entre variedades de
abejas para obtener mejor miel. En los últimos 5 años de su vida sostuvo una fuerte
discusión con el ministro del interior del gobierno de los Habsburgos, en relación al
impuesto sobre el diesmo de los feligreses. Gregorio Mendel muere de nefritis
crónica hipertensiva el 6 de Enero de 1884, en el monasterio del cual fue abad.
C. Genética Mendelina:
Dos son los principios que constituyen la base del proceso de transmisión de los
factores mendeliano. Estos principios se refieren a la segregación de los factores que
determinan una característica, que en los individuos sexuados forman pares y serán
conocidos mas tarde como genes, para luego reunirse en la descendencia.
Uno de los cruzamientos realizados por Mendel, fue el de arvejas (Pisun sativun) de
semillas amarillas con otra variedad de semillas verdes.
La descendencia de este cruzamiento o primera generación filial (F1), resultó ser
completamente de semillas amarillas, pero cuando dos plantas de la F1 se cruzaron
entre sí la segunda generación (F2) fue de semillas amarillas y verdes en proporción
de 3:1 respectivamente.
El carácter verde no apareció en la primera generación, pero sí en la segunda, lo que
demuestra que el factor o gen que determina el color no se modificó ni perdió; solo
94
Dr. Flavio Briones S. M.V.
no se expresó en la F1 porque fue enmascarado por el factor causante de color
amarillo. Mendel llamo dominante al amarillo y recesivo al verde.
Para explicar estos resultados, se puede designar como A al factor o gen del color
amarillo y a al del color verde. Las plantas padres (P1), comprobadamente puros
tendrán en consecuencia la composición AA y aa.
Las plantas de la primera generación (F1) son todas híbridas y su composición
genotípica es Aa. Al segregarse este genotipo, el gen A será llevado por un gameto y
el a por otro. Como cada individuo produce dos gametos en la F2 existirán 4 posibles
combinaciones.
Estos genes distribuidos al azar, determinaron estadisticamente una F2 compuesta por
un AA, 2 Aa y un aa, osea una proporción fenotípica de 3:1 (6022 semillas amarillas y
2001 verdes).
Mendel no sabia que los híbridos en la F1 producían dos tipos de gametos, lo supo al
estudiar la F2, donde observó que había un dominante puro AA, dos híbridos Aa y un
recesivo puro aa.
Una verificación crucial de este hecho la tubo al cruzar un híbrido amarillo de
la F1 con el recesivo verde de la F2; obteniendo una generación de plantas híbridas
amarillas (Aa) y recesivas verdes (aa) en proporción 1:1; esto significa que el híbrido
F1 tenía dos clases de gametos y el recesivo solo una.
95
Cuando un individuo posee dos genes diferentes para una misma característica se le
designa como heterocigoto; en cambio si estos genes son iguales, el individuo será
homocigoto ya sea dominante (AA) o recesivo (aa).
El experimento antes expuesto se refiere a la herencia de un par de alelos. Mendel
hizo varios cruzamientos en que consideró dos o más pares de alelos: cruzó arvejas
amarillas y lisas con otras de semilla verde y rugosa obteniendo en la F1 híbridas
amarillas lisas, que al ser cruzadas entre si generaron una F2 compuesta por 16
combinaciones, de acuerdo a los 4 tipos de gametos, que se unen al azar, repartidos
en la siguiente proporción de fenotipos:
-
9 amarillas lisas
-
3 amarillas rugosas
-
3 verdes lisas
-
1 verde rugosa
De acuerdo con el numero de pares de genes que entran en juego en el hibrido, se
obtienen las siguientes combinaciones:
Pares de
Nº de
Proporción
Nº de
genes:
gametos:
de fenotipos:
genotipos:
1
2
3:1
4
2
4
96
4
16
2
16
4
256
(3:1)
(3:1)
Dr. Flavio Briones S. M.V.
n
n2
(3:1)n
n4
En resumen, Mendel postuló que los dos miembros de una pareja de genes, se
distribuyen separadamente entre los gametos (se segregan), de forma que la mitad de
los gametos llevan un miembro de la pareja y la otra mitad lleva el otro miembro de
la pareja génica (primera ley de Mendel) y lo que es de gran importancia, que la
segregación de una pareja de genes, durante la formación de los gametos, se produce
de manera independiente de las otras parejas génicas. (segunda ley de Mendel).
D. Herencia Cromosómica:
El paralelismo que existe entre el comportamiento de la herencia de los factores
Mendelianos y el comportamiento de los cromosomas en la célula , en especial de la
célula gamética, fue establecido por Sutton en 1902 - 1903, al estudiar los
cromosomas de un saltamonte del genero Brachystala.
El concluyó que los genes se encontraban en los cromosomas, continuando así la idea
de Mendel de investigar las propiedades de los gametos, al observar lo que ocurría en
los cromosomas durante la meiosis.
Sutton observó que los espermatogonios tempranos tenían 23 cromosomas, uno de los
cuales era accesorio. Al medir los otros 22, se dio cuenta que no había 22 tamaños
diferentes, sino sólo 11 (8 grandes y 3 pequeños). Esto mismo ocurría en las células
somáticas de las hembras.
97
Al entrar en meiosis, se formaban 8 cromosomas bivalentes grandes y 3 pequeños.
Al final de la segunda meiosis, cada espermatocito tenía, además del accesorio, 8
cromosomas grandes y tres pequeños. Este agrupamiento también ocurría en la
meiosis femenina.
Sutton concluye de estos hechos que los cromosomas son
individualmente persistentes, en el sentido que cada uno tiene una relación genética
con solo uno de la generación previa y en consecuencia debe aceptarse que cada uno
posee las mismas características que en su elemento parental. Además observa que
cada elemento de la serie cromosómica del espermio tiene un equivalente
morfológico en el ovulo, de lo que deriva que ambos cubren el mismo campo del
desarrollo. Finalmente concluye que la asociación de los cromosomas maternos y
paternos en pares y su subsecuente separación durante la división reduccional puede
constituir las bases físicas de la ley de la herencia mendeliana (Sutton, 1902).
En un trabajo posterior Sutton observó que durante la división celular reductiva, la
parte paterna y materna de los cromosomas se distribuían completamente al azar en
las células hijas.
Es decir que cualquier par de cromosomas puede,
independientemente, ubicarse con cromátidas paternas o maternas hacia los polos, sin
tener en cuenta la posición de otros pares, siendo en consecuencia posible un gran
número de combinaciones diferentes en los gametos de un individuo adulto.
El gran número de posibles combinaciones de cromosomas maternos y paternos en
los gametos, lleva a Sutton finalmente a relacionar la teoría cromosómica con los
hechos conocidos de la herencia descritos por Mendel, quien había demostrado que
98
Dr. Flavio Briones S. M.V.
los caracteres heredaban independientemente unos de otros y presentaban una gran
cantidad de posibles combinaciones en la segunda generación.
Sutton, junto con Boveri, determinó además que cada cromosoma era
cualitativamente diferente a los otros, relacionandose en consecuencia con diferentes
factores o genes, y que cada cromosoma era el portador de numerosos genes, ya que
no era lógico pensar que cada uno de ellos sólo entregaba la información para un solo
caracter.
E. Herencia Extracromosómica:
Si bien se acepta que la herencia de los caracteres es controlada por genes que se
encuentran en los cromosomas que se transmiten a la descendencia de acuerdo con las
leyes de Mendel, ya en 1909 se encontró que debían existir otros mecanismos de
transmisión de caracteres, además del modelo cromosómico.
Efectivamente, en ese año fue descrito el primer ejemplo de herencia no Mendeliano,
por Correns y Baur, en relación a la distribución de pigmentos verdes (cromoplastos)
en la Mirabilis jalapa. Desde ese entonces se han descrito cientos de otros casos que
no pueden ser explicados por los principios Mendelianos.
E.1. Métodos para establecer la Herencia Extracromosómica:
99
Varios son los métodos que permiten detectar la herencia extracromosómica de una
característica; a continuación se mencionan las principales:
-
Cruzamientos recíprocos que originan proporciones diferentes a las
esperadas (incluyendo la herencia ligada al sexo).
-
Progenies con proporciones segregacionales distintas a las Mendelianas.
-
Presencia de genes en organelos citoplasmaticas que solo segregan en la
división mitótica.
-
Indiferencia a la sustitución del núcleo.
Para que una estructura sea considerada portadora debe cumplir con los siguientes
requisitos:
-
Ser una estructura extracromosomica.
-
Determinar uno o varios caracteres.
-
Poseer ADN o ARN.
-
Ser capaz de dividirse.
-
Transmitirse a las células hijas.
E.2. Clasificación de los Factores Extracromosomales:
E.2.1 Herencia extracromosomica determinada por estructuras que no
son esenciales, que pueden estar ausentes en el organismo, tales como
plasmidos, episomas y elementos transponibles:
100
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Los plásmidos son replicones, vale decir, moléculas de ADN que se originan por
replicación y son capaces de autoreplicarse; corresponden a ADN de doble hebra,
circulares, sobre enrollados y mucho más pequeños que el cromosoma bacteriano. Su
información no es esencial para la vida celular. Hay plásmidos bacterianos que
determinan la resistencia a un antibiótico específico, a la luz ultravioleta y a los
metales pesados
La importancia de los plásmidos es que otorgan propiedades específicas a las células
que lo portan.
Los episomas son plásmidos que se integran al cromosoma principal en la célula
huésped, pudiendo existir también en forma libre en el citoplasma. Entre la
información transmitida por este tipo de plásmidos, la más importante es el factor F
(factor sexual), que origina en las células de Escherichia coli caracteres fenotípicos
como el Pilli sexual, que capacita a traspasar ADN de la bacteria portadora a una
receptora; sensibilidad a fagos específicos de bacterias masculinas (F+) y resistencia a
infección por fagos de células femeninas (F-); inmunidad a la infección con factores F
adicionales y la capacidad de convertirse en célula Hfr ( recombinación de alta
frecuencia), cuando el plásmido se inserta en el cromosoma.
Los factores de resistencia (plásmidos R) corresponden a plásmidos bacterianos
transferidos por conjugación, que llevan genes de resistencia a los antibióticos. Estos
factores R, descubiertos en Japón entre 1955 y 1957 (en Shigella), codifican enzimas
que inactivan los antibióticos que entran en las células.
101
Los factores R pueden inducir la formación de Pilli sexual y portar una gran cantidad
de genes de resistencia, los que pueden ser transferidos incluso a bacterias de otras
especies. La flora saprófita intestinal compuesta entre otros por E. coli y Proteus,
poseen plásmidos R que les ayudan a sobrevivir en los ambientes con altas dosis de
antibióticos ingeridas por el huésped, los cuales pueden transmitir a bacterias
patógenas como Salmonella, Shigella o Haemophylus influenciae tipo B (responsable
de la meningitis), por lo que estos microorganismos adquieren resistencia el mismo
espectro de antibióticos. Esta transferencia de factores puede ocurrir también en las
alcantarillas y ríos contaminados.
Los plásmidos col aportan a las bactérias que los portan, la capacidad de sintetizar
una proteína llamada colicina, junto con la inmunidad a esta proteína que posee
acción bactericida.
Las secuencias de inserción o elementos transponibles, son segmentos de material
genético capaces de replicarse y luego insertarse en otro cromosoma, modificando o
no la expresión de los genes de este último.
Se han descrito casos en los cuales la
transposición puede originar variaciones antigénicas en tripanosomas y cambio de
sexo en levaduras.
E.2.2 Herencia extracromosomica determinada por estructuras no
esenciales, generalmente adquiridas por infección con partículas kappa:
102
Dr. Flavio Briones S. M.V.
La partícula kappa es información genética de carácter infeccioso, semejante a las
rickettsias que necesitan la presencia de genes cromosómicos dominantes.
E.2.3. Herencia extracromosomica determinada por información contenida en
estructuras esenciales como los cloroplastos, mitocondrias, gránulos basales
de cilios y flagelos:
El ADN mitocondrial es circular y posee un largo variable, que en los vertebrados es
de 4.7 a 5.9 um. Este ADN se replica en forma semiconservativa y sincrónica similar
en algunas bacterias.
Una característica interesante del ADN mitocondrial es su código genético, que
difiere en alguna tripleta del ADN nuclear. Por ejemplo UGG en este último se lee
como triptofano, pero en el mitocondrial se traduce como fin de lectura.
103
VIII TRASTORNOS CAUSADOS POR UN SOLO GEN.
A. Introducción:
104
Dr. Flavio Briones S. M.V.
IX ALTERACIONES DEL COMPLEMENTO
CROMOSOMICO
A pesar de la idea preconcebida y admitida de que el material cromosómico debe ser
inviolable para asegurar la supervivencia de la especie; sorprendentemente, no son
raras las anormalidades cromosómicas en el mundo animal.
Es frecuente la observación de la gran variedad de lesiones de los cromosomas a nivel
de gametos o cigotos. Sin embargo la enorme mayoría de ellos muere, sobreviviendo
sólo aquellos con anormalidades muy leves.
No obstante este proceso depurador algunas aberraciones cromosómicas persisten y
tienen un efecto notorio sobre el fenotipo del gameto. Varias de estas anomalías
cromosómicas originan importantes síndromes en el hombre y también en los
animales.
Teóricamente, en consideración a su número, los cromosomas autosomales deberían
alterarse con mayor frecuencia que los cromosomas sexuales, sin embargo en la
realidad no es así. En el hombre son mucho más frecuentes las alteraciones clínicas
relacionadas con anormalidades de los cromosomas sexuales. La explicación puede
ser que las alteraciones de los autosomas son generalmente no viables, produciendo
la muerte del cigoto.
105
Las lesiones de los autosomas tienen consecuencias mucho más serias en el
individuo, que un defecto similar en los cromosomas sexuales.
El complemento cromosómico normal puede variar por modificaciones en la
estructura de los cromosomas o en el numero de ellos, las pruebas se conocen como
alteraciones
cromosómicas
estructurales
y
los
segundos
alteraciones
cromosómicas numéricas del cariotipo.
A. Alteraciones estructurales:
Las alteraciones estructurales en animales domésticos fueron observadas por primera
vez por Knudsen, en 1954, al estudiar toros con problemas de fertilidad. En estos
animales durante la meiosis espermatogénica, determinados cromosomas de las
células de los túbulos no se separaban en la forma correcta, conduciendo a
heterocigosis de inversión y translocación. (presentes en sólo uno de los cromosomas
homólogos).
Knudsen encontró en estos animales espermios con un segmento
cromosómico demás (duplicación), con uno de menos (deficiencia) o con segmento
cromosómico invertido (inversión). Todos estos espermios son capaces de fecundar,
pero el producto de la fecundación no es viable, a consecuencia del defecto
cromosómico, mueren durante las primeras estapas de la embriogénesis, y teniendo
como consecuencia un infertilidad por muerte embrionaria.
Los cambios estructurales de los cromosomas pueden ser agrupados en dos grandes
categorías:
106
Dr. Flavio Briones S. M.V.
-
Cromatidicas: cuando afectan a una de las dos cromatidas y
-
Cromosomicas: cuando afectan a ambas cromatidas de un mismo punto.
Los principales modelos para explicar las alteraciones cromosómicas estructurales
coinciden en tres puntos:
-
El ADN en la molécula blanco principal.
-
Es necesario que se produzca una fractura de la cadena, ya sea en la
original o bien en la cadena naciente durante la replicación del ADN.
-
La existencia de algunos tipos de recombinación entre cadenas de ADN de
cromosomas diferentes o de diferentes regiones del mismo cromosoma
durante el proceso de reparación. Segun esto, las anomalias de tipo
estructural se generan por falta o mala reparación de un daño presente en
el ADN. Este daño o lesión puede ser definido como cualquier
modificación en la estructura o en la secuencia de bases constituyentes.
A.1. Alteraciones del ADN:
A.1.1. Alteraciones espontaneas:
Las alteraciones del ADN que se originan durante su metabolismo, son consideradas
como alteraciones espontaneas. La principal fuente de origen en estas alteraciones
107
son fallas en el apariamiento de las bases durante la replicación y la reparación o
recombinación del ADN.
La fidelidad del proceso de replicación depende de la acción combinada de varios
factores y entre ellos la correcta activación de la ADN polimerasa, la presencia de
proteínas de acción específica, la proporción relativa de desoxiribonucleotidos
trifosfatos y la presencia de iones Magnesio.
El daño espontáneo también se puede generar por desaminación en bases, el
reemplazo en bases análogas y la perdida de bases por depurinizacion o
depirimidizacion.
A.1.2. Alteración inducida:
El daño inducido del ADN, es producido por diferentes agentes químicos y físicos.
A.1.2.1. Agentes químicos:
Los agentes químicos capaces en dañar el ADN son numerosos; siendo los mas
conocidos los agentes alquilantes, intercalantes, hidrocarburos policiclicos y aminos
aromáticos. La mayoría de estos agentes son citotoxicos, mutagenicos o
carcinogenos.
108
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Los agentes alquilantes son compuestos electrofilos que interactuan con las moléculas
orgánicas de directa proporción con el número de grupos activos que estos posean.
Los sitios más reactivos del ADN son el N3 de la adenina y el O6 y N7 de la guanina,
la cual tiene por consecuencia la introducción en el ADN de grupos metilos, etilos o
de otras moléculas más complejas. Ejemplos de agentes alquilantes son la mostaza
nitrogenada y el dimetilnitrosamida.
Los agentes intercalantes, como la mitomicina C y psonaleno activados, producen
uniones cruzadas dentro de una cadena o entre las dos cadenas complementarias.
Estas uniones impiden la separación de las cadenas durante la replicación y la
transcripción, lo que afecta la proliferación celular, debido a los cuales se les utiliza
en la transmisión del cáncer.
A.1.2.2. Agentes físicos:
Entre los agentes físicos que producen alteraciones de ADN, los mas conocidos son
las radiaciones ionizantes y la luz ultravioleta (260nm)
A.1.2.2.1. Radiaciones ionizantes:
Las radiaciones ionizantes alteran el ADN en forma directa, como resultado de la
interacción de la radiación con el ADN, o bien en forma indirecta, a través de la
reacción del ADN con moléculas o grupos reactivos formados por la radiación. Entre
estos últimos, los principales son los formados por la radiolisis del agua, como el
109
peróxido de hidrogeno, átomos de hidrogeno, electrones hidratados y radicales
hidroxilos.
Entre las radiaciones electromagnéticas ionizables la principal y más conocidas son
los rayos X y los cuales son producidos, por lo general, mediante aparatos
electrónicos. Su penetración y energía dependen de la cantidad de energía eléctrica
utilizado para su generación. Al pasar a través de los tejidos liberan electrones de alta
energía.
Otras radiaciones electromagnéticas son los rayos gamma, que son emitidos por los
núcleos atómicos y tienen un comportamiento similar a los rayos X.
Entre las partículas están las Alfa y las Beta, constituidas las primeras por dos
protones y dos neutrones, y las segundas por neutrones. Estas partículas,
especialmente las alfa son de baja penetración.
Por último están los neutrones, que son partículas sin carga eléctrica, y son liberadas
del núcleo de los átomos durante la desintegración de las sustancias radiactivas.
Las unidades de medida de las radiaciones son numerosas, siendo las mas utilizadas
son las Roentgen, que es la cantidad de radiación (rayos X o gamma) que producen 2
x 10 pares de iones por cc. de aire o bien 1.8 x 10
pares de iones por gramo de
tejido vivo irradiado.
110
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El efecto mutagénico de las radiaciones fue descubierto por Müller en 1927, en la
Drosophila. La magnitud de daño cromosomica en directamente proporcional a la
cantidad de radiaciones; no existiendo un umbral de radiación por debajo del cual no
se producen mutaciones.
Este límite existe respecto a la producción de alteraciones somáticas o fisiológicas,
pero no respecto a sus efectos sobre el material hereditario.
Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre las células son múltiples, pudiendo
causar incluso la muerte celular. La dosis en nativa.
Uno de los efectos más notorios es la inhibición de las mitosis en las células que
comienzan su división o se encuentran en la profase temprana. En el momento de la
irradiación. Este efecto se ha observado también con la luz ultravioleta y algunos
agentes mutagénicos químicos.
Las alteraciones más frecuentes producidas por las radiaciones, son sin lugar a dudas,
los cambios estructurales de los cromosomas consecutivos a una o más fracturas en
ellos.
Las alteraciones provocadas pueden ser simples fracturas, deficiencias, inversiones o
traslocaciones.
A.1.2.2. Agentes biológicos:
111
Los principales agentes biológicos causantes de alteraciones del material hereditario
son los virus. Los cambios que se producen en las células infectadas, se caracterizan
por alteraciones morfológicas, crecimiento anormal, perdida de la inhibición por
contacto, aceleración del ritmo de crecimiento (incluso en forma indefinida en
cultivos). Se ha observado también la capacidad de producir alteraciones en los
cromosomas siendo en muchos casos, este último es el único efecto visible.
Entre los efectos descritos se encuentran, las fracturas de los cromosomas o las
cromátidas, pulverizaciones cromosómicas y alteraciones en el numero de los
mismos. Entre los virus cuyo efecto alterador del material genético y bien conocido,
se encuentra el del herpes simple y el de la rubéola.
A.2. Mecanismo de reparación del ADN:
La mayoría del daño del ADN es eliminado por complejos mecanismos de reparación
que operan a lo largo del ciclo celular. La falta o falla de estos métodos de reparación
del daño es el origen de las mutaciones, aberraciones cromosómicas e incluso la
muerte celular.
En líneas generales, la célula ante la presencia de un daño del ADN, puede responder:
-
Eliminando el sector dañado para luego reconstituir la estructura original
del ADN o
112
Dr. Flavio Briones S. M.V.
-
Aparearse con tolerancia al daño, cuando es posible que el metabolismo
del ADN continúe.
A.2.1. Eliminación del sector dañado:
Los mecanismos de reparación, con eliminación o escisión del daño son básicamente
cuatro.
A.2.1.1. Fotorreactivación:
En la eliminación de un trozo dañado por un proceso en el cual en el cual inducido
por la luz UV, se forma un dimero de tiamina. Esto es reconocido por la enzima
fotoliasa, uniéndose a él, formando un cromoforo. Este cromoforo puede absorber la
luz visible; con lo cual cataliza la ruptura del enlace generado entre las dos tiaminas,
sin romper el enlace fosfodiester.
A.2.1.2. Reposición de bases puricas:
En este proceso las enzimas ADN glicosidasas catalizan la remoción de bases
incorrectas o alteradas, para que luego las enzimas AP insertasa las repongan
correctamente.
A.2.1.3. La fractura de los enlaces fosfodiester:
113
Producidas por la acción de radiaciones ionizantes son respuestas a través de la
enzima polinucleotido ligasa.
A.2.1.4. Escisión:
Es el mecanismo de reparación mas frecuente. Básicamente consiste en que una vez
reconocido el daño, se realiza una incisión, por acción de una endonucleasa. La
lesión, junto a algunos nucleótidos adyacentes, es eliminada por una enzima
exonucleasa. El segmento eliminado es restituido utilizándola cadena complementaria
como molde y por acción de la enzima ADN polimerasa. Por ultimo, el segmento
reparado es unido al resto de la cadena por la enzima ADN ligasa.
A.2.2. Reparación con adaptación al daño:
Los mecanismos de reparación con adaptación al daño corresponden a los post
replicativos, y son la replicación saltándose el daño y la síntesis a través del daño.
La existencia de las lesiones durante la replicación pueden originar que;
114
-
La replicaron se bloquee.
-
La replicaron continua: saltándose el sector de la lesión o bien
-
La replicaron se realiza a través de la lesión.
Dr. Flavio Briones S. M.V.
La opción elegida depende de la naturaleza de la lesión y de la polaridad de la cadena
que la contenga.
Con relación a la segunda opción; en bacterias se ha obtenido evidencias que
demuestran que estas poseen un sistema de reparación saltándose el lugar dañado de
la cadena de ADN molde; esto determinó una discontinuidad (GAP) en la nueva
cadena, el cual es rellenado a través de un proceso de recombinación con la cadena
molde intacta.
De esta forma, pese a la existencia de lesiones, la replicaron del ADN continua.
A.3. Mecanismo de origen de los cambios cromosómicos estructurales:
Los agentes lesiónales del ADN producen diversos tipos de aberraciones
cromosómicas estructurales y actúan en diferentes etapas del ciclo celular. Desde este
punto de vista, estos agentes son divididos en dos grandes grupos: Periodo S
dependientes y periodo S independientes, entendiéndose por periodo S la etapa del
ciclo celular en que hay síntesis de ADN. La mayor parte de los agentes químicos,
son S dependientes, siendo las aberraciones por ellos producidas del tipo
cromatídicos (afecta a una de las cromátidas). Para que una lesión producida por este
tipo de agente se exprese como aberración, se necesita que medie un período S.
Si la lesión es inducida durante el período G1 (periodo en que no hay duplicación del
ADN) o S, afectando a una zona del ADN que aun no se replica; esta lesión se
115
manifiesta como aberración cromatídica en la metafase correspondiente al mismo
ciclo. A su vez si la lesión es inducida durante la profase, G2 o S y afecta a una
región ya replicada del ADN, la observación solo se podrá detectar en la metafase del
ciclo siguiente.
Las radiaciones ionizantes son agentes S independientes, ya que pueden inducir
fracturas de cadena y daños de pares del ADN, en todas las fases del ciclo celular.
Las lesiones inducidas por estos agentes durante la profase pueden dar lugar a la
formación de aberraciones de tipo sub cromosomica (una cadena de la molécula de
ADN), de tipo cromatídico si la lesión es inducida en el cromosoma replicado durante
S o G2 o cromosomica (ambas cromátidas) cuando el daño se produce antes de que el
cromosoma se haya replicado. A diferencia de los agentes S dependientes, los agentes
S independientes son capaces de producir rupturas de las dos cadenas, siendo los más
eficientes en la producción de alteraciones estructurales.
Esto ha llevado a afirmar que la fractura de doble cadena es la lesión básica en la
formación de alteraciones cromosómicas. La fractura de doble cadena puede
producirse por acción directa del agente (por ejemplo rayos X) o a partir de un GAP o
fractura de cadena simple no reparado que sufre la acción de las enzimas
endonucleasas.
A.4. Principales cambios estructurales:
116
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Cuando se produce una fractura cromosomica los segmentos pueden soldarse o
reconstituirse del mismo modo que estaban antes o de una manera distinta. Si la
ruptura esta en el mismo cromosoma se denomina homosomal y cuando ocurre en
cromosomas diferentes se denomina heterosomal.
Los principales cambios estructurales microscópicos en los cromosomas son:
A.4.1. Deficiencia o Supresión:
Es la falta de un segmento, ya sea interticial o terminal. Este segmento se puede
perder o bien constituir un nuevo cromosoma. Una deficiencia no puede recuperarse y
dependiendo de la extensión, puede ser letal. Si afecta a solo uno de los cromosomas
de un par, se expresan los genes del normal.
A.4.2. Duplicación:
Corresponde a la presencia de un cromosoma de una porción extra. Puede originarse
de diversas formas y menos letal de la deficiencia. Una posible causa es la fusión con
un segmento libre.
A.4.3. Inversión:
Se produce cuando el orden lineal de un segmento cromosomica se invierte en 180º
luego de producirse dos fracturas en el cromosoma original. Es uno de los
117
reordenamientos mas frecuentes en el curso de la evolución. Cuando el segmento
invertido incluye el centrómero se denomina inversión pericentrica, y cuando este se
encuentra fuera del segmento invertido se denomina semi paracentrica.
A.4.4. Translocación:
Es un intercambio de segmentos entre cromosomas no homólogos (Translocación
reciproca) o de la transferencia de un segmento cromosomica a un lugar distinto del
mismo cromosoma o de otro cromosoma (Translocación simple)
A.4.5. Fusiones y fisiones céntricas:
Corresponden a alteraciones estructurales que modifican el numero de cromosomas
A4.5.1. Fusiones:
Son traslocaciones de brazos casi enteros de cromosomas telo o acrocentricos con
fracturas muy cerca o en el mismo centrómero, lo que origina un cromosoma
metacentrico y un pequeño fragmento que tiende a ser eliminado, de esta forma se
incorpora un nuevo cromosoma. Al mismo tiempo se disminuye el numero de
cromosomas del cariotipo de una especie. Este proceso ha tenido lugar en la
evolución de insectos reptiles, aves y mamíferos.
A.4.5.2. Fisiones (disociaciones):
118
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Consiste en el reemplazo de acrocentricos por un cromosoma metacentrico, ya sea
por simple fusión del centrómero del metacentrico para originar dos telo o
subtelocentricos.
B. Principales cambios estructurales descritos en los animales domesticos:
Una forma de alteración estructural muy frecuente en bovinos es la unión de dos
cromosomas telocéntricos a nivel del centrómero (fusión), con lo cual se forma un
nuevo cromosoma submetacéntrico o metacéntrico, completamente diferente al resto.
Este tipo de alteración fue descrita por primera vez en la láucha por Robertsoon en
1916, por lo cual se le denomina translocación Robertsoniana.
Se han descrito numerosos translocaciones de este tipo en el bovino, siendo la más
frecuente la Robertsoniana; esta fusión fue descrita en Suecia en 1954 por Gustavson
y Rockborn, y consiste en la unión de cromosoma 1 y 29. Su frecuencia en el ganado
sueco Overo Colorado se calcula en un 13% de portadores heterocigotos y 0,5% de
homocigotos entre los toros de inseminación artificial.
La translocación 1/29 del ganado sueco es una alteración cromosómica no balanceada
y tiene como consecuencia una baja de la fertilidad en las hijas de heterocigotos,
debido a un aumento de la tasa de mortalidad embrionaria.
Estos animales
fenotípicamente son normales.
119
Esta translocación ha sido descrita también en Inglaterra, en los familiares y
descendencia de un reproductor British Friesian, heterocigoto para la alteración.
En Checoslovaquia la translocación en forma heterocigota ha sido hallada en 5
reproductores y en el 50% de su progenie. En estos casos, sin embargo, no se
demostró una baja de la fertilidad.
En el bovino se han descrito varios otros cromosomas de translocaciones
Robertsonianas, como la 14/20 y recíproco; todos ellos relacionados con baja de la
fertilidad.
En el cerdo se han reportado más de 29 tipos de translocaciones, comprobándose que
los portadores heterocigotos de estas anomalías son los causantes de las mayores
pérdidas productivas. Afirmándose que entre el 42-50% de los berracos con baja
fertilidad, que alcanzan en algunos estudios un porcentaje de 4 a 5%, presentan algún
tipo de estas alteraciones cromosómicas. La disminución del tamaño de la camada,
de hembras fecundadas por estos reproductores, varió entre un 40 y un 60%.
Si bien en la mayoría de las especies, las translocaciones por lo general no se
expresan fenotípicamente, en el canino este tipo de alteraciones se asocia a síndromes
tales como la condrodisplacia, fisuras faciales y cardíacas, microftalmia y
convulsiones epileptiformes.
120
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Entre las anomalías estructurales tienen importancia las deficiencias , denominadas
también monosomías parciales, sin embargo, han sido descritas raramente en
medicina veterinaria. En humanos la deficiencia más conocida, es la que afecta al
brazo corto del cromosoma 4 ó 5, conocido como grito de gato.
Los niños afectados por esta anomalía presentan microcefalia, hipertelorismo
(aumento en la distancia entre los ángulos internos de los ojos), órbitas profundas y
nacimiento de la nariz más ancho, pliegue mongólico (epicanto) y micrognatia. El
desarrollo físico y mental en estos niños se encuentra muy alterado.
El signo
característico de esta enfermedad consiste en la manera de llorar, especialmente
durante el primer mes de vida y que recuerda al grito de un gatito que se encuentra
con problemas.
En ovinos se ha comprobado deficiencias de un brazo de un cromosoma telocéntrico
en la mitad de sus células. Todos los individuos con esta alteración mostraban
braquignatia más o menos pronunciada o una prognatia inferior.
B.1. Enfermedades malignas y leucemias:
Las células tumorales frecuentemente cursan con alteraciones del cariotipo entre las
que se incluyen las funciones a nivel del centrómero (translocaciones Robertsonianas)
y translocaciones recíprocas o no, junto con cariogramas desbalanceados además se
observan monosomías, trisomías y polisomías. Estos trastornos han sido estudiados
en perro especialmente en tumores mamarios. Un caso especial lo constituye el
121
tumor venereo transmisible del perro (TVT), donde las células tumorales poseen un
cariotipo completamente distinto al del perro, pero constante en su composición. Se
postula que este cariotipo diferente a la especie de la cual supuestamente deriva, se
debería a varias translocaciones Robertsonianas, lo que determinó una disminución
del número de cromosomas y la presencia de varios cromosomas metacéntricos (el
perro, salvo los cromosomas sexuales, posee sólo cromosomas telocéntricos).
Entre las muy numerosas translocaciones descritas en humanos, de especial
importancia es la observada en la leucemia mieloide crónica, denominado cromosoma
Filadelfia, cuya presencia es casi patognomónica de dicha enfermedad, (se observa en
el 85% de los casos).
Esta translocación es del tipo recíproco y afecta a los cromosomas 9 y 22, siendo
mayor el segmento que pasa del brazo largo del 22 al 9 que viceversa.
A nivel molecular, el evento importante de este arreglo es el traslado y fusión del
oncogen C-ABL desde 9q34 a la zona de quiebre en 22q11, a esta zona se le
denomina bcr (break cruster region) porque frecuentemente se encuentra involucrada
en rearreglos. Producto de la translocación se forma un nuevo gen anormal que
contiene información de ambos (BCR-ABL) y que codifica un polipéptido implicado
directamente en la etiología de la leucemia mieloide crónico.
En casos de linfosarcoma bovino (linfoma maligno) se han encontrado numerosas
alteraciones cromosómicas, siendo las más frecuentes las fusiones Robertsonianas,
122
Dr. Flavio Briones S. M.V.
junto a hiperdiploidías y cambios muy complejos de los cromosomas, en que las
translocaciones, la más frecuente fue la 23/29, entre las trisomías, la más observada
fue de los cromosomas 5, 7 y X y también se encontrarán monosomías X.
Las translocaciones Robertsonianas también son frecuentes de encontrar en los casos
de linfosarcoma Canino.
El Linfoma Maligno de los gatos se acompaña de una gran cantidad de anomalías
cromosómicas en las células afectadas. Las más importantes son 4:
-
Pérdida en un cromosoma del grupo E, que resulta en un número 2n = 37
-
Pérdida en un cromosoma del grupo D, con igual resultado que el caso
anterior.
-
Aparición de un nuevo cromosoma telocéntrico clasificable en el grupo F,
aumentando el número 2n = 39.
-
Presencia de cromosomas adicionales clasificables en los grupos C, D, E y
F, resultando los números 2n en 40, 41 o más.
Estas severas alteraciones en las células malignas pueden ser el efecto de la infección
por el virus del Linfoma, sin embargo este virus no puede ser considerado como el
único agente causal de las anormalidades observadas.
C. Alteraciones numéricas:
123
Las anomalías de tipo numérico se producen como consecuencia de errores de la
segregación de los cromosomas durante la división celular. Ellas pueden involucrar a
uno o mas cromosomas (Aneuploidias, Hiperdiploidias) o a uno o mas conjuntos
cromosómicos (n) completos. (Poliploidias).
C.1. Aneuploidias:
Corresponde a la modificación del complemento cromosomica debido a la ganancia o
perdida de uno o mas cromosomas. Se dividen en:
C.1.1. Nulisomias (2n-2):
Son individuos que se caracterizan por carecer de un solo par de cromosomas
homólogos.
C.1.2. Monosomias (2n - 1):
Por lo general se produce cuando un gameto irregular (n-1) se une con uno normal.
Por lo general son individuos poco vigorosos y con fertilidad disminuida.
C.1.3. Trisomias: (2n + 1):
Se originan cuando un cromosoma pasa junto con su homologo al mismo polo
durante la división meiótica, por una falla en la separación. (No-disyunción). Los
124
Dr. Flavio Briones S. M.V.
gametos ahí formados, al unirse con uno normal daban origen a individuos
trisomicos.
C.1.4. Polisomias:
Es cuando un cromosoma esta modificado tres o mas veces.
C.2. Poliploidias:
Corresponde a variaciones del numero del conjunto cromosomica completo (n). Entre
ellos se han descrito triploidias (3n) y tetraploidias (4n). Entre las causas que las
originan se pueden mencionar:
-
Ausencia de citocinesis después de la duplicación de los cromosomas y
-
Formación de un cigoto con gametos portadores de uno o mas conjuntos
haploides.
D. Principales alteraciones numéricas descritas:
Entre las alteraciones numéricas que afectan a los autosomas, la más conocida es la
causante del Síndrome de Down o Mongolismo, que afecta al ser humano y fue
descrito en 1866 y asociado
a alteraciones cromosómicas en 1958. Los niños
afectados presentan retardo mental y otras características físicas que definen el
síndrome.
Las células de los pacientes con el problema, son por lo general
125
aneuploides (aumento del número de cromosomas en número impar), siendo el
cromosoma extra el número 21 (Trisomía del Cromosoma 21). En algunos casos el
número de cromosomas es normal,
pero con translocaciones que afectan al
cromosoma 21.
Desde mucho antes se sabía que la edad de la madre era un factor de mucha
importancia en la incidencia de la enfermedad (promedio 34,4 años), por el contrario,
no se logró demostrar influencia de la edad del padre.
En medicina veterinaria, se ha comunicado la trisomía de un cromosoma autosómico
telocéntrico pequeño en una hembra chimpancé, cuyos padres, de 21 años el macho y
14 años la hembra, eran completamente normales. La madre había tenido un parto
prematuro, 24 meses antes.
En el momento de nacer, el chimpancé presentó un peso en el límite más bajo de la
normalidad.
Creció en forma significativamente lenta y presentaba numerosas
alteraciones congénitas:
sindactilia bilateral parcial, epicanto prominente,
hiperflexibilidad de las articulaciones y cuello corto con pliegues excesivos de la piel.
Presentaba también alteraciones neurológicas, incluyendo hipotonía muscular
marcada, respuesta anormal a la suspensión y a la reacción e inactividad generalizada.
Cada una de las características observadas en este chimpancé trisómico son similares
a los registrados en los niños con Síndrome de Down. Esto indicaría una relación de
homología entre el pequeño cromosoma telocéntrico del chimpancé y del hombre.
126
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Otras trisomías de importancia entre las más de 18 escritas para el hombre son la 17 18 (trisomía E o Síndrome de Edwards) que se asocia a cráneo deformado, cuerpo
corto y posible retardo mental y defectos cardíacos, y la trisomía 13 - 15 (trisomía D
o Síndrome de Patau) que cursa con malfomaciones múltiples como labio leporino y
paladar hendido.
En el bovino, se ha descrito la trisomía del cromosoma 18 o Síndrome Letal de
Braquignatia, que se caracteriza, además de la braquignatia inferior, con un retardo en
el desarrollo, ascitis, hidrocefalia, defectos cardíacos y artrogriposis. El efecto letal
se presenta en el momento del alumbramiento, observándose sólo una supervivencia
de 6 semanas, de un ternero que además presentaba enanismo.
Otro síndrome trisómico comprobado en varias oportunidades en el bovino, es el del
cromosoma 23, que causa hipoplasias hipofisiarias y enanismo en los terneros, en el
cerdo se ha descrito la trisomía del cromosoma 8 como causa de criptorquidea.
En la especie humana las anomalías cromosómicas numéricas son causa frecuente de
abortos espontáneos (alrededor del 30%), entre ellas las trisomías autosomales son las
más frecuentes, representando el 48% del total, siendo la más destacada la trisomía
del cromosoma 16.
Se estima que cada 200 nacidos vivos se produce una
anormalidad cromosómica.
En los bovinos, estudios muy parciales, reportan la
presencia de trisomías, monosomías y quimeras; estimándose que las alteraciones
cromosómicas son las causa del 2% de los abortos en esta especie.
127
E. Mosaicismo:
Puede referirse a los genes o a todos los cromosomas y significa que existe mas de
una población de células en un organismo, diferenciándose la una de la otra por sus
genes o cromosomas.
Las causas del mosaicismo cromosomica deben buscarse en errores, como la no
dispersión, en ciertas células del embrión, lo que originaria dos poblaciones celulares.
Se denomina quimerismo, al mosaicismo causado por intercambio de células con
otro individuo, generalmente entre mellizos, ya que durante la vida fetal las células
germinales pueden circular, originando el cuadro.
F. Inestabilidad cromosomica y predisposicion a neoplasias:
En medicina humana se describen una serie de síndromes que se caracterizan por la
presencia de una alta frecuencia de fracturas cromosómicas, reordenamientos y una
tendencia al desarrollo en neoplasias. Entre ellas las más conocidas son la anemia de
Falcon, ataxia telangiectasia y el Síndrome de Bloom;
que pese a exhibir
características clínicas diferentes, todas tienen en común las características antes
descritas.
128
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El posible mecanismo en esta fragilidad cromosómica, que muchas veces se presentó
coincidentemente con la zona límite entre banda G y R, aún no está dilucionado, sin
embargo se postula que puede estar relacionado con alteraciones de los mecanismos
de detoxificación de los radicales activos, conocidos agentes clastogénicos, que al
lesionar el ADN generan fracturas cromosómicas. También se mencionan fallas en
los mecanismos de reparación del ADN.
En el felino, recién en 1995 se iniciaron estudios en busqueda de posibles zonas de
fragilidad, determinándose la existencia de varias de ellas.
129
X CITOGENÉTICA DE LOS CROMOSOMAS SEXUALES
A. Introducción:
Antiguamente y durante mucho tiempo se pensó que el sexo era determinado por
factores ambientales, esta creencia comenzó a cambiar en 1902, cuando Mc Clung
postuló que en la determinación sexual intervenían factores cromosómicos, es decir,
genéticos.
B. Los cromosomas sexuales:
El descubrimiento citológico de los cromosomas sexuales fue realizado por E.B.
Wilson y N. Stevens en 1905, en insectos del género Protenor. Las hembras en esta
especie presentaban un número diploide 2n = 14 y los machos 2n = 13. En el
cariotipo del macho se identificaron 6 pares homólogos (parejas de cromosomas) y un
cromosoma que quedaba sin aparearse; al cual se le denomina accesorio.
Al estudiar la gametogénesis se encontró que las hembras producían óvulos con 7
cromosomas, mientras que los machos daban origen a 2 tipos de espermatozoides:
unos con 7 cromosomas y otros con 6.
El cromosoma accesorio del macho fue denominado cromosoma X; existiendo en la
hembra, en consecuencia, 2 cromosomas X. Se estableció así la correlación entre este
130
Dr. Flavio Briones S. M.V.
cromosoma X y el sexo del individuo: las hembras serían 14,XX y los machos
13,X0.
En estudios posteriores, en otras especies, se encontró que el cromosoma X de los
machos se aparea durante la meiosis con un cromosoma, por lo general de morfología
muy distinta al cual se denominó cromosoma Y. El par sexual XY se encuentra en la
drosophila, en algunos peces, en los anfibios, los lagartos y en todos los mamíferos
incluídos los humanos.
En las mariposas, aves, serpientes, algunos anfibios y peces es la hembra quién
presenta diferencias morfológicas entre sus cromosomas sexuales (heteromórficos).
En este caso a los cromosomas sexuales de las hembras se les denomina ZW y a los
del macho ZZ.
En las abejas, el macho o zángano se origina de huevos no fecundados (haploide), en
tanto que las obreras son diploides, por los tanto, la determinación sexual está dada
por el número en juegos cromosómicos presentes.
Como ya se mencionó, en los insectos ortopteros, los machos poseen sólo un
cromosoma sexual (X0); encontrándose los factores masculinizantes en los
autosomas. En las hembras, estos factores masculinizantes son contrarestados por la
presencia de un segundo cromosoma X. En la drosophila el sistema de determinación
sexual es semejante con la variante de que existe el cromosoma Y, el que sin
131
embargo, está relacionado con la fertilidad.
Este cromosoma Y determina la
presencia de dos tipos de machos: infértiles (X0) y fértiles (XY).
A los individuos que son homocigotos con respecto a los cromosomas sexuales se les
denomina homogaméticos, ya que sólo producen un tipo de célula reproductiva
(gametos). Por el contrario, el sexo heterogamético producirá células con ambos
tipos de cromosomas sexuales. El sexo en la desendencia, en consecuencia será
determinado por el tipo de gameto que aporte el individuo heterogamético.
C. Los cromosomas X e Y en los mamíferos:
El cromosoma X es un cromosoma de tamaño mediano que en la especie humana
corresponde al 5% del cariotipo haploide, y es por lo general submetacéntrico. El
cromosoma Y es de menor tamaño, e igualmente submetacéntrico.
En los machos, durante la meiosis, sólo se aparean en forma estable, la parte distal de
ambos brazos cortos (Xp, Yp).
En esta región, denominada pseudo autosoma,
ocurren frecuentes crossing-over durante la meiosis. En esta región del cromosoma
X se han identificado los genes que codifican antígenos de superficie y los grupos
sanguíneos (Xg), presumiéndose que sus alelos se encuentran en el cromosoma Y.
Los cromosomas sexuales o gonosomas, difieren morfológicamente y en su
constitución genética. En el cromosoma X se han localizado una gran cantidad de
loci, la mayoría no relacionados con la determinación del sexo. En el cromosoma Y,
132
Dr. Flavio Briones S. M.V.
en cambio son pocos los genes identificados, participando la mayoría en la
determinación sexual y en gametogénesis.
En los humanos, el cromosoma Y puede ser polimórfico para el brazo largo; es decir
que la longitud de este brazo varía entre los diferentes individuos de una población.
Esta diferencia está dada principalmente por diferencias en la cantidad de
heterocromatina constitutiva.
D. Corpusculos de Barr (inactivacion del cromosoma X):
La presencia de dos cromosomas en las hembras de los mamíferos induciría a pensar
que la expresión de los genes contenidas en este cromosoma sería el doble que en los
machos, lo que en la práctica no se cumple. Esto es la consecuencia del fenómeno
conocido como compensación de dosis. En los mamíferos esta compensación de
dosis está relacionada con la condensación y compactación de la cromatina de uno de
los cromosomas X en el sexo femenino.
M. L. Barr y E. G. Bertram, en 1949 describieron en el núcleo interfásico de las
células de las hembras felinas, la presencia de un corpúsculo de cromatina asociado a
la capa interna de la pared nuclear. Este corpúsculo que posteriormente se encontró
en todas las hembras de mamíferos; puede encontrarse en el 20 al 96% de las células
femeninas, dependiendo de la tinción, y no se observó en las células masculinas ni
como es lógico de pensar en las gónadas de la hembra.
Posteriores estudios
133
demostraron que este corpúsculo correspondió a uno de los cromosomas X, y se le
denominó Corpúsculo de Barr o Cromatina sexual.
El número de cuerpos de Barr en un núcleo depende del número de cromosomas X
presente; siendo este número igual al número de cromosomas X-1, ya que siempre
uno de ellos permanece eucromático. La identificación del corpúsculo de Barr es un
método simple, que permite detectar posibles anomalías en el número de cromosomas
X.
El porcentaje de células que contienen el corpúsculo de Barr, varía también de
acuerdo con el tejido estudiado. Por ejemplo en frotis de epitelio bucal en mujeres
normales, el porcentaje varía entre 36 y 76%. En las células de los machos, que son
mayoritariamente negativos, pueden haber hasta un 5% de células que presentan una
cromatina semejante al Corpúsculo de Barr.
La hipótesis de inactivación génica de cromosomas X, postulada por Mary Lyon en
1961, explica el fenómeno de compensación de dosis y presencia de los corpúsculos
de Barr en las células hembras; según esta hipótesis:
-
En las células somáticas de las hembras de mamíferos, sólo uno de los
cromosomas X es el activo, el otro permanece condensado e inactivo y
aparece durante la interfase como el corpúsculo de Barr.
134
Dr. Flavio Briones S. M.V.
-
La inactivación ocurre tempranamente durante la vida embrionaria (3 a 7
días después de la fecundación de la especie humana y al azar), pudiendo
ser inactivado en algunas células de origen materno y en otras el paterno.
Como consecuencia de la inactivación del cromosoma X, se produce:
-
Compensación de la dosis génica de los machos y las hembras (aunque se
ha observado que algunos segmentos de cromosomas X inactivos
permanecen activos y transcriben).
-
Variabilidad en la expresión génica en las hembras heterocigotas, ya que
la inactivación se produce al azar.
-
Mosaicismo: Todas las hembras son portadoras de mosaicos celulares, ya
que poseen células con diferentes cromosomas X inactivados, y como
consecuencia con diferentes genes asociados inactivos.
E. Determinación del sexo:
El sexo es un fenotipo complejo, que involucra caracteres morfológicos, fisiológicos
y conductuales.
Los mecanismos de su determinación genética se desconocen aún para un gran
número de especies, pero se da por supuesto que interviene un gran número de genes
y el medio ambiente.
135
Muchas plantas e invertebrados son hermafroditas, vale decir que el sexo masculino y
femenino se encuentran en el mismo individuo y en ocasiones pueden, incluso
autofecundarse. En la determinación del sexo de estas especies, son fundamentales
los mecanismos de regulación de la expresión génica, ya que el organismo posee la
información completa de los dos sexos.
En muchas especies, la determinación del sexo está asociada a la presencia de
cromosomas sexuales, conociendo sistemas XX/X0, XX/XY y ZZ/ZW. Muchos
otros no muestran cromosomas sexuales identificables por métodos citológicos.
La diversidad de mecanismos de determinación del sexo es muy grande; a
continuación se revisan los más conocidos en animales de sexo separado.
En insectos himenópteros, como las abejas, hormigas y avispas, la determinación del
sexo se basa en un sistema de haploidía - diploidía. Las hembras se desarrollan a
partir de óvulos fecundados y pueden ser fértiles o infértiles, dependiendo de su
alimentación durante el estado de larva.
Los óvulos no fecundados originan a los machos, los que en consecuencia, son
haploides y generan gametos por mitosis, a diferencia de las hembras que por ser
diploides producen gametos por meiosis.
En la Drosophila melanogaster existe un sistema cromosómico XX/XY. En esta
especie el sexo está determinado por la proporción de cromosomas X y autosomas:
136
Dr. Flavio Briones S. M.V.
las hembras son 2X/2A y los machos 1X/2A. En otras palabras si el índice X/A = 1
el sexo es hembra, en cambio si X/A = 0.5 corresponde a un macho.
Valores intermedios (2X / 3A = 0.67) originan intersexos, mayores que 1 son
hembras y menores que 0.5 machos. En esta especie, que si bien posee cromosoma
Y, este no participa en la determinación del sexo. Es así como individuos X0 son
machos fenotípicamente, pero estériles. Esto sugiere que en el cromosoma Y se
localizan genes responsables del proceso de espermatogénesis.
En los últimos años se han realizado importantes avances en el conocimiento de los
mecanismos mediante los cuales la relación X/A se traduce en un determinado
fenotipo sexual en la D. Melanogaster.
A continuación se describen en forma
resumida algunas hipótesis sobre los genes involucrados en el inicio de la
diferenciación sexual en la D. melanogaster.
Los estudios mediante análisis genético, mutaciones y sus interacciones, han
demostrado que en la diferenciación sexual de la D. melanogaster interviene un
conjunto de genes reguladores que actúan en cascada. El índice sexual X/A es la base
para poner en marcha esta cascada de genes que son funcionalmente activos en la
hembra, pero inactivos en el macho. El locus Sxl (sexletal) ubicado en el cromosoma
X, ocupa una posición clave en la determinación del desarrollo hacia macho o hacia
hembra. La actividad de este gen parece estar regulada par el número de cromosomas
X y de autosomas presentes en una célula. En la comunicación del índice sexual a
Sxl, intervienen por lo menos otros dos loci (sis-a; sis-b), ubicados en el cromosoma
137
X.
Se ha sugerido que el producto de algunos de estos genes serían proteínas
similares a las llamadas factores de iniciación de la transcripción.
Estas son
proteínas que se unen al ADN en la región promotora de un gen y permiten el
funcionamiento de la ARN polimerasa en eucariontes.
Se cree que genes
autosómicos también regulan la actividad de Sxl.
Los estudios moleculares muestran que Sxl se transcribe en ambos sexos, pero es
funcionalmente active sólo en las hembras. El estado activo lo adquiere mediante el
procesamiento pos transcripcional de su ARN mensajero. Es así como el corte y
sellado (splicing) de este ARN mensajero difiere para cada sexo, y finalmente sólo en
la hembra el ARN mensajero procesado se traduce en una proteína funcional. Esta
proteína, a su vez, parece activar otro gen, y participar en el procesamiento de su
respectivo ARN mensajero. En el macho, el procesamiento del ARN mensajero del
locus Sxl origina una proteína diferente, y como resultado los restantes genes de la
cadena permanecen inactivos. La genética de la diferenciación sexual en la D.
melanogaster abre interesantes perspectivas para comprender cómo los genes guían el
desarrollo de un organismo.
En los mamíferos la determinación del sexo es un proceso que se puede dividir en tres
etapas:
-
Establecimiento de sexo genético, al unirse el espermatozoide con el óvulo
-
Diferenciación
de
la
gónada
primitiva
(cresta
germinal)
correspondencia con el sexo genético.
138
Dr. Flavio Briones S. M.V.
en
-
Desarrollo del sexo somático o caracteres sexuales secundarios, de
acuerdo al sexo gonadal.
El evento primordial de este proceso es la diferenciación del testículo, ya que los
caracteres sexuales secundarios son el resultado directo de la acción de las hormonas;
las cuales son secretadas por las células de la gónada.
Según Ohno (1971), las bases genéticas de la determinación y diferenciación sexual
en los mamíferos son simples: un gen o conjunto de gen ubicados en el cromosoma
Y son los encargados de determinar que la gónada embrionaria indiferenciada se
desarrolla en testículo. Por lo tanto el testículo sólo se desarrolla en presencia del
cromosoma Y, y el ovario en su ausencia.
La influencia del cromosoma Y sobre la gónada embrionaria comienza cuando las
células germinales primordiales provenientes del saco vitelino, han finalizado su
migración hacia la cresta gonadal ubicada en la superficie del riñón embrionario. La
organización del testículo se produce por una interacción directa entre las células
germinales y las somáticas de la cresta gonadal, lo que conduce a una diferenciación
de las células de Sertoli y las de Leydig, estos últimos encargados de producir la
testosterona.
El reconocimiento entre las células germinales primordiales y las células somáticas de
la cresta gonadal, previo a la interacción señalada, se debería a un antígeno de histo -
139
compatibilidad codificado por un gen o genes ubicados en el cromosoma Y, por lo
que se denomina H-Y.
Joss, en 1961, mediante una serie de experimentos en rata consistente en remover el
testículo embrionario en individuos genéticamente machos, demostró que estos a
pesar de su constitución cromosómica desarrollan conductos y glándulas accesorias
de hembras, mientras que los embriones hembras expuestos a la acción de la
testosterona, desarrollaban características de machos. Estos resultado llevaron a que
Ohno, en 1976 concluyera que el sexo primordial es el de hembra y el macho sería
una hembra modificada por la testosterona.
La importancia de la información contenida en el cromosoma Y para la
determinación del sexo, ha quedado demostrado con los estudios hechos en dos
síndromes de la especie humana: los varones 46/XX y las mujeres 46/XY.
Los pacientes 46/XX tienen un cariotipo similar al de una mujer normal, pero su
fenotipo es masculino y son estériles. Un número importante de estos individuos
presentan un pequeño segmento de cromosoma, Y en uno de sus cromosomas X,
causado probablemente por un entrecruzamiento entre los cromosomas X e Y durante
la meiosis del padre.
En el caso del Síndrome 46/XY de la mujer, las gónadas del paciente sufren una
degeneración temprana (disgenecia gonadal pura) y en el adulto las gónadas son
básicamente tejido fibroso con una escasa cantidad de estroma ovárico. La causa de
140
Dr. Flavio Briones S. M.V.
la presentación de algunos de estos individuos sería la deleción de un segmento del
brazo corto del cromosoma Y.
F. Herencia ligada al sexo:
El primer estudio de un rasgo ligado a un cromosoma lo realizó Thomas H. Morgan
en 1910. Sus resultados contribuyeron a demostrar la Teoría Cromosómica de la
Herencia. En una cepa de D. melanogaster en que las moscas eran de ojos rojos (cepa
silvestre), apareció espontáneamente un macho de ojos blancos (matante). El cruzamiento entre el macho de ojos blancos con hembras de ojos rojos originó una F1 100
% de ojos rojos, un resultado esperado si rojo es dominante y blanco es recesivo. Al
cruzar la F1 entre si, se obtuvo una F2 con las siguientes caracteristicas: todas las
hembras y el 50 % de los machos presentaron ojos rojos, y reapareció el color blanco
en un 50 % de los machos.
El cruzamiento recíproco, machos de ojos rojos con hembras de ojos blancos,
produjo una F1 en que todos los machos eran de ojos blancos y todas las hembras
eran de ojos rojos. Al crazar la F1, se obtuvo una F2 en que Las moscas de ojos rojos
y las de ojos blancos estaban en igual proporción (1:1) en cada sexo. Las diferencias
obtenidas entre esos dos cruzarnientos reciprocos indican que, genéticamente, los
padres no contribuyen de igual manera a la descendencia.
Los resultados muestran también que el color de ojos en D. melanogaster sigue la herencia del cromosoma X. La interpretación dada por Morgan fue que el gen para el
141
color de ojos (rojo = w+, blanco = w) se encuentra ubicado en el cromosoma X, y que
aun siendo recesivo se expresa en el macho, porque el cromosoma Y no tiene el alelo
normal que impida la expresión del gen mutado. El fenotipo del macho estará de erminado par el único gen alelo (w+ o w) presente en el cromosoma X. Trabajos
posteriores demostraron que esta hipótesis era correcta.
Más adelante, se
descubrieron otros genes ubicados en el cromosoma X en la D. melanogaster y en
muchas otras especies, todos los cuales seguian el patrón de herencia del cromosama
X.
Los genes ligados al sexo son aquellos que se heredan siguiendo el modelo de
herencia del cromosoma X y pueden ser dominantes o recesivos. Los caracteres
ligados al sexo son aquellos que están controlados por genes ligados al sexo.
Una caracteristica de la herencia ligada al sexo es que los loci presentes en el
cromosoma X de un macho se transmiten sólo a sus hijas, nunca a sus hijos. Este
modo de herencia se observa en todas las especies en que el sexo heterogamético es el
macho (XX/XY). En especies en que el sexo heterogamético es la hembra (ZZ/ZW),
la hembra transmite a sus hijos, nunca a sus hijas, los genes ligados al sexo. El macho
transmite a hijos e hijas los genes ubicados en sus cromosomas sexuales.
Un carácter determinado por un gen recesivo ligado al cromosoma X es más
frecuente en machos que en hembras en una población, cuando el sexo heterogamético es el masculino. Lo inverse es cierto cuando el sexo heterogamético es el
femenino.
142
Dr. Flavio Briones S. M.V.
G. Herencia ligada al sexo en el hombre:
La herencia de los genes ligados al cromosoma X en la especie humana es similar a lo
descrito para D. melanogaster. Por diferentes métodos se han identificado alrededor
de 200 loci en el cromosoma X del hombre.
Uno de los ejemplos más conocidos de caracteres recesivos ligados al sexo en el
hombre es el daltonismo o ceguera para los colores rojo - verde. En la población
chilena el 4,34 % de los varones es daltónico.
Dos loci ligados al X son los
responsables de este carácter. Uno de ellos causa ceguera para el color verde (el más
frecuente), y otro para el color rojo. Cada gen afecta Los respectivos pigmentos en la
retina. Su modo de herencia se demostró en 1911 y coda uno de estos genes ha side
aislado y secuenciado molecularmente.
Otro ejemplo de herencia ligada al sexo en el hombre es la hemofilia A, o deficiencia
del factor VIII de la coagulación de la sangre (proteina antihemofilica). La frecuencia
de este fenotipo es de 1/10.000 varones, y en las mujeres es de 1 en diez millones
aproximadamente. Un ejemplo de la herencia de este carácter se observe en la genealogia de la Reina Victoria de Inglaterra. La reina Victoria era heterocigota para
este gen (portadora), y entre sus descendientes, 11 de 30 varones, en cuatro
generaciones, fueron hemofilicos.
143
Genes recesivos ligados al X con efecto letal, pueden producir una distorsión en la
proporcion de sexos en la descendencia. Un ejemplo es el gen para la distrofia
muscular de Duchenne. Los niños que reciben el gen de su madre heterocigota,
mueren generalmente antes de la edad reproductiva (10 - 12 años, o antes),
produciéndose una proporción de sexos distinta a 1:1 en la adolescencia. En 1986
este gen fue aislado y se determinó su producto génico, la distrofina, una proteina
cuya ausencia produce la enfermedad.
H. Herencia influida por el sexo y herencia limitada al sexo:
Hay genes autosómicos cuya expresión fenotipica depende del sexo del individuo.
Por ejemplo, la calvicie del varón es causada par un gen autosómico dominante; par
lo tanto, se expresa en los heterocigotos; para que se exprese en la mujer debe ester en
condición homocigota. La herencia de estos rasgos se conoce como influenciada por
el sexo.
La herencia de genes autosómicos o ligados al cromosoma X que sólo se expresan en
uno de los sexos, se denomina herencia limitada al sexo. Un ejemplo son los
caracteres sexuales secundarios. Muchos de los genes para el desarrollo de estos
caracteres son autosórnicos y se encuentran en ambos sexos pero sólo se expresan en
uno de ellos.
144
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Introducción a la Citogenética para Médicos Veterinarios
XI SINDROMES CAUSADOS POR ALTERACIONES DE
LOS CROMOSOMAS SEXUALES
A. Introduccion:
Mientras que las alteraciones de los autosomas por lo general conducen a defectos
graves y son por ello, en la mayoría de los casos, incompatibles con la vida; las
aberraciones de los cromosomas sexuales son posibles de encontrar en individuos
cuyo vitalidad no se encuentra afectada o solamente disminuída. Esta desigualdad de
tolerancia a las alteraciones de los cromosomas autosomales, y sexuales, está en
relación directa con el contenido e importancia fisiológica de los genes portados por
los dos grupos de cromosomas.
En enero de 1959 fue descrita por primera vez una alteración de los cromosomas
sexuales, por Jacob y Strong en la especie humana; especificamente en el Síndrome
de Klinefelter.
Desde entonces se ha comprobado que las alteraciones de los
cromosomas sexuales no son tan raras como se pensaba y que su frecuencia en la
población iguala e incluso supera las alteraciones autosomales.
Las alteraciones de los cromosomas sexuales se originan principalmente por
fenómenos de no disyunción de los gonosomas durante la meiosis, de los gametos
maternos o paternos. Este tipo de problema determina la aparición de trisomías o
monosomías de estos cromosomas.
Además de estas alteraciones numéricas se incluyen dentro de las patologías de la
sexualidad de origen genético a las quimeras, el mosaicismo y la intersexualidad.
Aberraciones cromosómicas en seres humanos
CROMOSOMA
Autosomas
Trisomía 21
Trisomía 13
Trisomía 18
Heterocromosoma X
XO
XXX
Heterocomosoma Y
XYY
XXY
XXYY
XXXY
SINDROME
FRECUENCIA AL NACIMIENTO
Down
Patau
Edwards
1/700
1/15.000
1/7.500
Turner
Triplo-X
1/5.000
1/700
XYY
Klinefelter
Klinefelter
Klinefelter
1/1.000
1/500
1/500
1/500
B. Alteraciones numéricas de los cromosomas sexuales:
B.1. Sindrome de Klinefelter (XXY):
El Síndrome de Klinefelter fue descrito en especie humana en 1942. En 1959, se
demostró claramente su relación con una trisomía de los cromosomas sexuales
(XXY); poco tiempo después la alteración se encontró en los animales domésticos, si
146
Dr. Flavio Briones S. M.V.
bien con diferencia en su presentación, pero concordando con el cuadro esencial:
hipoplasia testicular.
En el humano este síndrome, consecutivo a hipogonadismo, se manifiesta en la
pubertad y se caracteriza por:
-
Crecimiento de tipo eunuco
-
Ginecomastia
-
Hipoplasia testicular con displasia de los túbulos espermáticos
-
Azoospermia u oligoespermia
-
Hiperplasia de las células de Leydig
-
Lívido y potencia sexual disminuida
-
Vellosidad pubiana de tipo feminoide.
Los exámenes de laboratorio muestran que estos pacientes presentan una baja
excreción urinaria de 17 - cetoesteroides y alta excreción de gonadotrofinas.
En las especies domésticas, el síndrome XXY ha sido descrito en el gato, en el perro,
en el cerdo, relacionado con intersexualidad, en cabras, ovejas, equinos y vacunos;
siempre relacionado con hipogonadismo e infertilidad total o parcial.
El síndrome de hipogonadismo bovino, fue descrito por primera vez en 1969, en dos
ejemplares machos de la raza Fleckvich. Fenotípicamente ambos animales eran muy
diferentes: uno presentaba un atraso muy marcado de su desarrollo y el otro un típico
147
crecimiento de castrado (enucoide), ambos portaban testículos claramente
hipoplásicos, con aplasia de las vesículas seminales y de la ampolla de henle.
La conducta sexual del primero de ellos, no se encontraba sustancialmente afectada,
no así en el otro, cuyo lívido estaba muy disminuido, presentaba salto retardado y
erección incompleta; eyaculando solo en raras ocasiones.
El examen microscópico del semen de este último caso presento un recuento de
espermios de apenas 5.000 por mm3.
Citogenéticamente, el primer toro presentó en el 100% de las células sanguíneas
(linfocito).
2n = 61/XXY y mosaicismo 2n = 60/XXXY y 2n = 61/XXY de las células de la
médula esternal. El otro toro presentó el complemento 2n = 61/XXY en el 100% de
las células analizadas.
Al igual que en humanos en el toro de características eunucoides, se encontró un
aumento considerable de las gonadotrofinas séricas, en relación a toros normales, y
los animales castrados. Esto concuerda con el hecho de que al no haber feed back
negativo por parte de los andrógenos testiculares sobre los mecanismos de secreción
de la ICTH (hormona estimulante de las células intersticiales), se produce una
desinhibición de la liberación de esta.
148
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Las razones de porque se presentan estas alteraciones como consecuencia de un
segundo cromosoma X, que según la teoría de Lyon debería estar genéticamente
inactivo, aún no ha sido aclarado. La explicación estaría en la inactivación sólo
parcial, que ocurre en el humano. En muchos casos y en especies como el porcino, la
configuración XXY por lo general se asocia con intersexualidad, por lo que será
tratado más adelante.
B.2 Felinos machos “tortuga”:
En los gatos domésticos, el color anaranjado y su alternativo, el negro está
determinado por genes localizados en el cromosoma X, correspondiendo por lo tanto
a un carácter ligado al sexo.
El gen anaranjado (0) es codominante de su alelo para el negro (0+), lo que determina
que ambos caracteres se presenten en los individuos heterocigotos, estos colores
podrán diluirse al crema o al azul, dependiendo de la presencia o no de otros genes,
pero el genotipo 0/0+ es siempre detectable en el fenotipo. Estos heterocigotos son
conocidos popularmente como tortugas o concha de tortuga.
Existen gatos en que el anaranjado y el negro está mezclado con el blanco, debido a la
presencia de un gen dominante, pero el carácter pintado. Estos son conocidos como
calico o tricolor.
149
Por las características antes descritas, codominancia y ubicación en el cromosoma X,
los colores anaranjado y negro sólo debieran presentarse en las hembras, sin embargo
hay excepciones en que se encuentran en machos.
Estos machos tortuga son mayoritariamente infértiles, aunque se han descrito
excepciones.
En 1961 Thurline y Norby demostraron que la células sanguíneas de dos machos
tortuga poseían un cromosoma adicional.
Posteriormente se determinó que este
cromosoma correspondía al X, siendo su complemento 2n = 39/XXY. En estos gatos
se han descrito además mosaicismo XX/XY/XXY y XX/XY. La mayoría de estos
animales presentan hipoplasia testicular y esterilidad.
En examenes de células de la mucosa bucal, se ha encontrado alrededor de un 15% de
positividad a cromatina de Barr.
B.3 Sindrome triple X (XXX):
La presencia de mujeres portadoras de tres o más cromosomas X, llamadas super
hembras, se presenta con una frecuencia de 1/10.000 en la población femenina de
Estados Unidos. Fenotípicamente las individuos super hembra, son mujeres con
madurez, ovulación, fertilidad y realización sexual normal, pero con cualidades
mentales disminuídas, en directa proporción con el número de cromosomas X
presentes.
150
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Estudios han mostrado que la presentación de trisomía X, está asociada con padres
viejos a diferencia de la trisomía del cromosoma 21, que se asocia con la edad de la
madre.
Esta alteración ha sido descrita en el bovino, equino y en búfalos de río. En los
bovinos, el primer caso de trisomía X conocido, fue observado por Hebel en una
vaquilla fenotípicamente normal y fértil, hijo de toro portador de la trisomía XXY
mencionada anteriormente. Los otros casos reportados en esta especie presentaron
diferentes grados de infertilidad e incluso esterilidad. El aspecto fenotípico de las
hembras afectadas, en las especies estudiadas, igual que la fertilidad, es muy variable.
B.4 Sindrome YY en el hombre:
El síndrome XYY es asociado frecuentemente con un aumento de la agresividad. El
primer caso de individuos XYY, al mismo tiempo fue el más espectacular,
correspondió al del francotirador Speck de Chicago (1966). Desde entonces, esta
trisomía se ha detectado en numerosos criminales, pero en estudios realizados en
poblaciones penales (frecuencia de 3 a 8%). Investigaciones más completas
efectuadas recientemente, no han corroborado esta asociación (XYY = agresividad).
Fenotípicamente los hombres XYY son de elevada estatura (sobre 1.80 mt.), alto
coeficiente intelectual y conducta conflictiva (agresiva). Esta conducta, sin embargo,
151
no implica acción criminal con violencia, en todos los casos, siendo lo mas observado
un aumento de la irritabilidad.
A consecuencia de la aberración cromosómica, el hombre XYY, presenta un
desarrollo físico y síquico apartado de la norma, el sentirse diferente y el ser diferente
lo transforman ya precozmente en marginal. El cromosoma Y supernumerario es por
lo tanto responsable de que el individuo portador se desarrolle en forma diferente a
los demás, pero en ningún caso es el cromosoma de los asesinos, que condiciona la
acción delictual con violencia.
En los animales domésticos aún no se ha descrito la constitución XYY, por lo cual se
sospecha que tenga efecto letal sobre el embrión.
B.5 Sindrome de Turner (X0)
Este síndrome, único caso de monosomía gonosomal conocido, fue descrito
clínicamente por Turner en 1938, siendo su principal sintomatología el pterigion del
cuello, infantilismo disociado (los órganos que se desarrollan por influencia de los
estrógenos, como son glándula mamaria, labio vulvar menor, útero y vagina son
infantiles; mientras que los que se desarrollan por influencia de los andrógenos como
son los labios mayores y la vellosidad axilar y pubiana, se encuentran desarrollados),
enanismo o crecimiento menor proporcionado y cúbito valgo.
152
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Se calcula que el 98% de los cigotos X0 muere precozmente o conducen a aborto,
desarrollándose y naciendo viable sólo el 2% restante.
La frecuencia de este
síndrome en el humano es de 1:25.000 nacimientos.
En los animales, se ha descrito el síndrome en cerdos, los cuales
presentaban
características típicas de intersexo (pene rudimentario y genitales externos de
hembra), en caprinos, un caso de macho con ginecomastía y gran polimorfismo del
cromosoma Y, el cual estaba ausente en algunas células, en ovinos, una hembras con
mosaicismo XX/X0, problemas de fertilidad y fenotípicamente anormal, en caninos
una hembra de 9 años con historial de proestro prolongado: humedad vaginal y
descarga hemorrágica preestral intermitente y atracción a los machos, y en el búfalo
de río hembra, fenotípicamente normal, pero esteril por hipoplasia genital.
C. Quimerismo XX/XY en el bovino (Freemartinismo):
El freemartinismo fue descrito por primera vez 1779 por Hunter; sin embargo el
término Freemartin sólo empezó a utilizarse un siglo más tarde.
El origen del
término, desafortunadamente, se ha perdido. free es posible que derive de farrow,
que significa esterilidad o incapacidad de producir camadas, y martin puede referirse
al día de san martín (11 de noviembre), el cual se dedicaba al sacrificio del ganado,
especialmente los infértiles y hembras no preñadas para acumular carne para el
invierno del hemisferio norte.
153
Actualmente se define a un bovino freemartin como una hembra, nacida melliza de
un ternero macho, en la cual el desarrollo de los órganos reproductivos de hembra se
ha suprimido y los órganos reproductivos de macho se han desarrollado en un grado
variable, como resultado del intercambio de sangre con su hermano macho, durante
su gestación.
En el mellizo macho, la diferenciación del tracto reproductivo es más temprano que
en la melliza hembra, dependiendo el grado de supreción del desarrollo de los
genitales hembra, de que tan temprano en el desarrollo fetal se anastomosaron los
vasos sanguíneos de las membranas fetales de los mellizos (vasos coriónicos).
La anastomosis de los vasos de la coroide, permite la transferencia de células y
productos metabólicos y la acción de hormonas y sustancias virilizantes, provenientes
de los testículos del organismo macho, sobre el conducto de Muller en la hembra.
Sin importar el grado de anormalidad de los órganos reproductivos, las hembras
freemartin son siempre estériles.
Anualmente en Estados Unidos nacen alrededor de 200.000 parejas de mellizos
bovinos, el 93 al 95% corresponden a mellizos dicigóticos, pudiendo esperarse que
alrededor de la mitad de estos son mellizos machos - hembra.
Un estudio realizado en 727 muestras de sangre de hembras mellizas de machos,
durante los años 1978 y 1992, demostró que el 82,5% de estas hembras eran
154
Dr. Flavio Briones S. M.V.
freemartin, y 17,5% restante no. Esto no concuerda con la clásica cifra del 92% de
posibilidades de freemartinismo, con gestaciones dobles heterosexuales, demostrando
a su vez la importancia del examen citogenético.
Desde el punto de vista anatomo - patológico se observa una hipoplasia o aplasia del
útero y de la parte craneal de la vagina. La parte caudal y el vestíbulo no se afectan
debido a que no se desarrollan del blastema Mulleriano, si no que del seno progenital.
El clítoris se encuentra a menudo hiperplásico.
En las gónadas se produce una masculinización más o menos marcada del aparato
genital determinado genéticamente como de hembra. Este proceso continúa después
del nacimiento y hasta la pubertad. Las gónadas por lo general ovotestes, pueden
incluso descender, ubicándose en el subcutáneo en la región del anillo inguinal
externo o junto a las mamas.
El fenotipo físico y síquico de los individuos freemartin corresponde al del individuo
castrado, con ausencia de lívido.
Histopatológicamente los ovotestes de los freemartin muestran completa ausencia de
espermiogénesis, ya que el desarrollo del tejido testicular se detuvo en un estado
primario de su desarrollo, con tubulos inactivos, incluídos en un estroma denso. El
aspecto histológico corresponde al del testículo criptorquídeo.
155
El diagnóstico citogenético de este trastorno, se realiza al encontrar en los linfocitos
de un individuo cariotipos 60/XX y 60/XY, en proporción variable.
La posibilidad cierta de que la gestación doble heterosexual en el bovino conduzca a
la producción de hembras freemartin, ha sido determinante para la selección en contra
de la disposición a gestaciones múltiples en el bovino.
Sin embargo, se debe
considerar que si bien estas hembras son estériles, son aptas para la engorda.
El diagnóstico clínico temprano del freemartinismo se efectúa a través de la medición
de la longuitud vaginal. En las hembras normales de menos de un mes de edad, la
vagina mide entre 13 – 15 cm., en las freemartin, por lo general es de sólo 5 - 6 cm.
Esta prueba cuenta con un 80% de confiabilidad.
156
Dr. Flavio Briones S. M.V.
XII Intersexualidad:
A. Introducción:
Intersexo o hermafrodita es, según definición clásica, un individuo que presenta
características fenotípicas de ambos sexos. Actualmente se ha ampliado el concepto
abarcando los cuadros de “freemartinismo”, síndrome de Turner, de Klinefelter y el
de Meta hembra.
Según Bigger y Mcffely, intersexo es una variación del feno y genotipo sexual que
hace difícil o imposible el diagnóstico exacto del sexo y representa una alteración de
la diferenciación sexual.
El estudio de las alteraciones de la diferenciación sexual representa un tema de interés
constante para el biólogo, el genetista y el patólogo. A pesar de los avances que se
han logrado en este campo, el fenómeno sigue presentando numerosas interrogantes y
el origen de la intersexualidad no se encuentra aclarado en su totalidad.
Los intersexos son frecuentes en el cerdo, aunque no en el mismo grado que en la
especie caprina. Freundenberg informó de una frecuencia de 0,2% en Alemania,
Breeuwana encuentró en Holanda un 0,4% de intersexualidad y Gluhovachi y
Bistreceanu, en Rumania reportaron una incidencia de 1,4%. En Chile se han
realizado tres trabajos a nivel de matadero y dan frecuencias de 0,8% (Morral, 1977),
0,11% (Arévalo, 1979) y 0,10% (Briones, 1980).
157
B. Causas de presentación de la intersexualidad.
Una característica importante de la intersexualidad en la especie porcina, es que la
gran mayoría de los casos estudiados presentan sexo genético de hembra (XX) lo que
implica un desarrollo testicular en ausencia del cromosoma Y. sólo hipótesis han sido
descritas para explicar este fenómeno.
Casos de machos con complemento cromosómico de hembra han sido estudiados en
la especie humana. Estos individuos son portadores del antígeno H - Y, y por lo
tanto, portadores del gen que lo codifica. Varias explicaciones se la han dado a este
hecho: Ferguson-Smith menciona la posibilidad de intercambio de material genético
del cromosoma Y al cromosoma X durante la meiosis. Otra explicación sería la
traslocación del cromosoma Y a un cromosoma autosomal, o la adquisición de la
función de determinante testicular por un gen autosomal dominante.
La posibilidad de que los hermafroditas porcinos con sexo cromosómico de hembra
sean casos semejantes a los anteriormente descritos en humanos, no corresponde, ya
que estos individuos no son fenotipicamente intersexo, sino que presentan las
características normales del sexo masculino.
La predisposición genética, como posible causa, ha sido postulada por varios autores,
basándose en el hecho de que la frecuencia de los intersexos es mayor en ciertos
rebaños.
158
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Gerneke cita el caso de una granja en Sud Africa en la que de 80 cerdos 22 eran
intersexos; Cantwell observo que en las camadas en que aparecían intersexos, de 209
cerditos eran hermafroditas 26, y Fond en manadas aisladas, informa de hasta un 20%
de intersexualidad.
En Chile, Briones en 1980 observó que los casos de intersexualidad porcina por él
detectados, se concentraban en solo 6 de los mas de 40 criaderos incluidos en el
estudio. Poco menos de la mitad de estos intersexos (7 de 16) pertenecian a un solo
criadero.
Bäckström y Henriscom consideran que la predisposición hereditaria es la más
probable causa de esta malformación, pero excluyen la herencia recesiva monógena
por el hecho de que la frecuencia de presentación en camadas de padres productores d
intersexos es menor a 0,25, frecuencia que obviamente se esperaría según la teoría de
la herencia monógena recesiva.
La posibilidad de que el cerdo posea un sistema de diferenciación sexual semejante a
la Drosophila melanogaster, es discutida por Gerneke: En este insecto los genes
determinantes del macho se ubican en los cromosomas autosomales, mientras que los
de la hembra, en el cromosoma X. La función del cromosoma Y sólo está relacionada
con la fertilidad. Con respecto al humano, Sohval declara que los determinantes del
sexo hembra están localizados en su mayoría, si no enteramente, en el cromosoma X,
159
mientras que los determinantes del macho están situados en el cromosoma Y y en los
autosomas.
Aunque se ha afirmado que el cromosoma Y humano contiene genes que controlan el
desarrollo de estructuras testiculares, tales estructuras, aparentemente, pueden
desarrollarse en ausencia de este cromosoma. En el cerdo este concepto se puede
asegurar por el hecho de que se han descrito complementos cromosómicos de hembra
en cultivos de tejido testicular de cerdos intersexos. Casos Similares de desarrollo
testicular se han observado en humanos, pero no se ha dado cuenta de ningún caso de
fertilidad en machos en ausencia de cromosoma Y.
En el estudio realizado por Briones en 1980, el 76.9% de los intersexos porcinos
presentó un complemento cromosomico de hembra, representando las alteraciones
gonosómicas, principalmente quimeras XX/XY (15.3%) y XX/XY/XXY (7.9%),
casos aislados.
En el caso de los cerdos intersexos genéticamente hembra, conclusión se debe tener
en cuenta la posibilidad de desarrollo testicular en ausencia de cromosoma Y como
consecuéncia de determinantes macho autosomales. Sin embargo, parece ser esencial
el cromosoma Y para que se desarrolle la fertilidad.
La causa de presentación de intersexos con quimerismo XX/XY pareciera ser más
simple, siendo la principal teoría la anastomosis de las membranas fetales.
La
influencia del feto macho sobre el feto hembra en estos casos, no es sólo transmisión
160
Dr. Flavio Briones S. M.V.
de hormonas y células sanguíneas sino que también células germinales que migran
hacia la cresta gonadal del feto hembra.
Basrur y Kanagawa examinaron 3 cerdos intersexos, de los cuales dos presentaban
un complemento cromosómico de hembra normal (XX) en linfocitos sanguíneos y
tejido testicular. El tercero presentaba quimerismo gonosómico en linfocitos, tejido
testicular y renal, lo que corresponde a un caso de quimera de cuerpo interno. La
teoría antes descrita podría ser la causa de presentación de este caso, pero es más
lógico pensar en una fusión de blastocistos de sexo diferente o en una fecundación
múltiple. La fusión de blastocistos como causa de malformaciones ha sido descrita en
cerdos por McFeely.
Autores como Bäckström y Henricson y Winter y Pfeffer, sugieren que todos los
intersexos porcinos pueden ser quimeras gonosómicas (XX/XY) en las cuales la línea
celular XY se encuentra en muy baja proporción con respecto a la línea celular XX lo
que impide su fácil reconocimiento al estudio de cariotipo.
C. Intersexualidad en el cerdo.
C.1. Diagnóstico Clínico.
La característica clínica principal de los hermafroditas porcinos es la hipertrofia del
clítoris, fácil de poner en evidencia al examen vaginal. Este examen se hace aveces
161
innecesario, debido a que el clítoris ha adoptado un tamaño francamente peniforme y
puede ser observado a simple examen visual.
Testículos descendidos y alojados en el subcutáneo, también pueden ser encontrados
en hermafroditas testiculares. La literatura describe, además, lívido de carácter
masculino y típico olor a verraco, frecuente en intersexos de edad avanzada.
C.2. Fertilidad.
La gran mayoría de los intersexos son estériles, no obstante se ha informado de casos
de preñez en cerdos hermafroditas. En todos los casos los ovarios son aparentemente
normales con presencia de cuerpos luteos. El tejido testicular no presentaba
espermatogénesis, por lo que se excluye la posibilidad de autofecundación.
La
probabilidad de producir gestaciones en hermafroditas mediante inseminación
artificial, ha sido descrita por O'Really.
C.3. Aspectos citogéneticos de la intersexualidad en la especie porcina.
Se han realizado numerosos trabajos que analizan la intersexualidad en el cerdo desde
el punto de vista del sexo cromosómico y cromatínico (cromatina de Barr).
El más típico ejemplo de intersexualidad cromosómica está representado por el
síndrome de Klinefelter, descritos por primera vez en humanos y que se caracteriza
162
Dr. Flavio Briones S. M.V.
por un fenotipo masculino, atrofia testicular y ginecomastía. Citogenéticamente son
positivos a cromatina de Barr y presentan un complemento cromosómico XXY.
En los animales domésticos se han observado cuadros semejantes que cursan con
hipoplasia testicular, intersexualidad anatómica y alteración gonosómica, como el que
se presenta en los gatos machos tricolores y “concha de tortuga” de pelaje naranja,
negro y blanco. Los genes determinantes de los colores negros y naranja se
encuentran ligados al cromosoma X, por lo que sólo las hembras pueden ser
tricolores. Se ha observado que los machos que presentan esta alteración cursan con
hipoplasia testicular y un cariotipo de 2n=39XXY. En mucosa bucal se encontró un
15% de células positivas a cromatina de Barr. También se han descrito en estos gatos
diversos tipos de mosaisismo y cromatina de Barr variable entre tejidos y dentro de
un mismo tejido. Entre estos cariotipos tenemos: 2n=38XX/XY, 38XX/XY/39XXY,
38XX/57XXY y 38XX/57XYY.
En el porcino el cariotipo XXY ha sido descrito en hermafroditas testiculares. Sin
embargo, esta polisomía no siempre está asociada a anomalías de los genitales.
Harvey describe el caso de una quimera (2n= 39XXY/40XXXY) que fue un
individuo macho castrado que además presentaba un linfosarcoma, cuyo análisis
citogenético reveló la presencia de un 97% de células con complemento cromosómico
de 39XXY y un 2,8% con 40XXXY, encontrándose cromatina sexual en un 75%de
células nerviosas. Del total de células el 6%presentaba dos cuerpos de Barr. El tracto
genital no presentaba anomalías al examen microscópico.
163
Alteraciones similares al síndrome de Klinefelter han sido descritas además en
bovino, equino y caprino.
Otro síndrome contemplado en el grupo de intersexualidad cromosómica, se describe
en la especie humana con el nombre de síndrome de Turner - Ullrich y consiste en
una forma especial de intersexualidad que tiene como base la monosomía gonosomal
XO. Los genitales presentes son de hembra. La sintomatología, a grandes rasgos,
consiste en infantilismo de los órganos que se desarrollan bajo la influencia de los
estrógenos, como por ejemplo, las glándulas mamarias, el útero, la vagina y los labios
vulvares menores; y en un desarrollo de aquellos órganos influenciados por los
andrógenos, como son: los labios vulvares mayores y la vellosidad pubiana y axilar.
Además, hay un menor crecimiento corporal y disgenesia o agenesia de las gónadas.
En los animales domésticos el síndrome XO ha sido observado en el equino y el
cerdo. Nes describe 4 casos de cerdos Landrace que tenían un cariotipo de 2n=37XO.
De ellos, 1 presentaba alteraciones de intersexualidad, como pene rudamentario y
genitales internos de hembras, en tanto que los 3 restantes presentaban hipoplasia
genital con ovarios afuncionales.
Los cerdos que cursaban con esta anomalía gonosomal, además, presentaban las
piernas arqueadas, de menor longitud y tendencia a cojera.
Finalmente, tenemos entre los cuadros de intersexualidad cromosomal, el síndrome
de la meta hembra (XXX y el síndrome YY (XYY y XXYY). Ambos síndromes se
164
Dr. Flavio Briones S. M.V.
describen en el porcinos solamente a nivel embrionario, por lo que se les considera
como posibles causas de muerte en las primeras etapas de la gestación.
165
XIII BIOLOGÍA MOLECULAR:
A. Introducción:
Biología molecular es el termino general que engloba la manipulacion de los acidos
nucleicos, ADN y ARN, en el laboratorio. Junto con aportar poderosas herramientas
de investigación, la biología molecular esta siendo aplicada en producción de
vacunas, metodos de diagnóstico, en la producción de proteínas para uso terapéutico
y en la terapia génica. Es dificil de imaginarce areas de la salud y producción animal,
que en el futuro proximo no sean sean afectados por estas tecnologías.
Desarrollo de la ingeniería genética
AÑO
DESCUBRIMIENTO
1960s - 1970s
Aislamiento de enzimas de restricción y su uso para el análisis de
DNA
Técnicas de clonamiento de DNA son desarrolladas por H. Boyer, S.
Cohen, P. Berg y otros en USA. En 1973 se clona el primer gen
procarionte.
Expresión en bacteria de un gen heterólogo
Métodos de secuenciación de DNA son desarrollados por F. Sanger
et al. en Inglaterra y por A. Maxam - W. Gilbert en E.E.U.U. En
1977 se obtiene la primera secuencia de un genoma completo, se
trata del fago F X174 que tiene 5375 bases.
Clonamiento de genes sintetizados químicamente en bacterias
(somatostatina e insulina humana).
La corte Suprema en EE.UU. reglamenta que los microorganismos
pueden patentarse.
La Insulina (Eli Lilly's Humulin) es el primer producto de la
1972-73
1974
1975-77
1978
1980
1982
166
Dr. Flavio Briones S. M.V.
1981/2
1983
1985
1986
1989
1990-92
1992
1992
1994
ingeniería genética que es introducido al mercado en EE.UU. e
Inglaterra
Producción de los primeros animales transgénicos (ratones).
Producción de las primeras plantas transgénicas.
Producción de otros animales transgénicos (conejos, cerdos y
ovejas).
Introducción experimental y controlada de organismos modificados
genéticamente al medio ambiente.
La Oficina de Patentes de EE.UU. anuncia que otorgará patentes a
plantas y animales modificados genéticamente. El primer animal
transgénico patentado es "oncomouse" de DuPont's
Producción de maíz y trigo transgénicos.
Se establecen regulaciones en EE.UU. y en la Comunidad Europea
para organismos modificados genéticamente.
Primera secuencia completa de un cromosoma (Cromosoma III de
levadura).
Introducción al mercado de EE.UU. del primer tomate modificado
genéticamente.
A contuación se revisarán resumidamente, los más importantes aspectos de este
campo, en muy rápida expanción.
B. Las enzimas de restricción:
En 1970 se descubrio que ciertas bacterias producian enzimas, capaces de degradar
acidos nucleicos ajenos a la bacteria introducidos en ellas. Estas enzimas juegan un
importante rol en el fenomeno conocido como “restricción del hospedero”, mediante
el cual la bacteria se proteje a si misma de los virus, cortando el ADN viral en
segmentos.
167
Actualmente se conocen cientos de estas enzimas de restricción, para las cuales se ha
establecido una nomenclatura que consiste en: La primera letra del género de la
bacteria, seguido de las dos primeras letras de la especie, seguido de letras
indicadoras de la cadena, orden de descubrimiento, etc. Por ejemplo, la enzima
BanHI es obtenida del (B)acillus (an)ayloliquefaciens, de la cadena H, siendo la
primer (I) enzima que se obtiene de esta cadena.
Las enzimas de restricción se asocian a una secuencia específica de bases,
denominada “secuencia de reconocimiento”, cortando cada enzima el ADN en un
específico “sitio de anclaje”, que generalmente se ubica dentro de la secuencia de
reconocimiento.
En la mayoria de los casos, la secuencia de reconocimiento
corresponde a palindromes, vale decir que su secuencia de bases es identica en ambas
direcciones.
Ej.:
5´… G-G-A-T-C-C … 3´
3´… C-C-T-A-G-G … 5´
Cuando una enzima de restriccón se une al ADN, este es “anclado” en varias
posiciones por la enzima; de lo que resulta un ADN “digerido” en varios fragmentos
de diferentes tamaños y pesos. Atravez de la electroforesis es posible conocer el
número de fragmentos en que fue dividido el ADN, y en base a ello el número de
sitios de anclaje. El orden de los fragmentos se determina mediante la digestión del
ADN por diferentes enzimas o mezclas de enzimas.
Con esta información se
determina el llamado “Mapa de restricción”.
168
Dr. Flavio Briones S. M.V.
C. ADN recombinado y ADN clonado:
Uno de los procesos básicos de gran importancia en la biología molecular, es la
producción de un ilimitado número de copias de un particular segmento de ADN.
Esta producción masiva de segmentos de ADN es un prerequisito necesario para la
determinación de bases de un segmento, lo que provee la clave de su función. Esta
copia se puede realizar por dos técnicas: la llamada clonación de genes o ADN
clonado y la reacción en cadena por polimerasa (PCR en ingles), la cual se tratara en
detalle mas adelante.
El ADN clonado se obtiene por la unión del ADN a clonar, llamado ADN foraneo o
insertado, a un vector que es capaz de replicarse dentro de un anfitrion. El primer
requicito para este proceso, es que el ADN insertado y el vector tengan segmentos
terminales compatibles (lo que se logra con el uso de una adecuada enzima de
restricción). Cuando se mezcla el ADN insertado con el vector, mediante la acción
de una enzima ADN ligasa, el segmento terminal del ADN insertado se asocia al
segmento terminal del ADN vector, proceso llamado “empalme” o “ligazón”. La
molécula de ADN resultante corresponde a un ADN recombinado.
El termino
“recombinado” se aplica, en consecuencia, al resultado de la ligazón de dos
segmentos de ADN de diferente origen.
Una fuente de vectores son los plasmidios, poseedores de un Adn circular. Los
plasmidios se encuentran en células bacterianas anfitrionas, en forma independiente
169
del cromosoma bacteriano principal. Los plasmidios son de gran utilidad para la
clonación de segmentos de ADN relativamente pequeños.
Otra popular fuente de vectores, es el bacteriofago lambda (fago ), cuya secuencia
central de ADN puede ser reemplazada en casi un 50%, sin que disminuya la
capacidad del fago de infectar bacterias, de insertar en estas su ADN recombinado, de
unir ambos extremos del ADN recombinado y de replicarse dentro de la bacteria.
Fragmentos mas largos de ADN pueden clonarse en lavaduras; mas especificamente a
trabez de un cromosoma artificial de levadura, que consiste en insertar a la parte
esencial del cromosoma de la levadura, los dos finales, llamados telomeros, un
centromero y el sitio donde comienza la replicación, llamado “origen de replicación”.
Ademas de su uso en sequenciación y otros procesos moleculares; esta técnica se
utiliza para construir las llamadas “bibliotecas de genes”, que resultan de la digestión
de todo el ADN de una célula de una especia determinada.
Estas bibliotecas de genes permiten crear un ordenado conjunto de clones
superpuestos, que juntos corresponden a una región de un cromosoma, a un
cromosoma completo o, incluso, a todo el genoma de un individuo.
D. ADN complementario.
170
Dr. Flavio Briones S. M.V.
Existen virus cuyo genoma corresponde completamente a ADN. Debido a que a que
el
ADN no es capaz de replicarse, la única posibilidad que tienen estos virus de
multiplicarse, es la de realizar una “ transcripción inversa”, vale decir, transcribir
ARN en ADN, y que este ADN se replique y actúe como modelo para la síntesis de
más ADN. La enzima que portan estos virus, capaz de realizar esta operación, se
denomina transcriptasa inversa; la cual es extremadamente útil para la biología
molecular, porque, además de otras acciones, es capaz de aislar rápidamente la
región que contiene del código de un gen.
Los tejidos que producen polipeptidos, contienen cantidades relativamente altas de
ARN mensajero (ARNm) maduro que codifica dicho polipeptido. Si ese ARNm es
extraído del tejido, y agregado a una mezcla de
nucleótidos y de la enzima
transcriptada inversa, se obtendrá una fibra complementaria de ADN (llamado ADN
complementario, ADN copia o ADNc). Si se agregan más nucleótidos y la enzima
ADN polimeraza, la hebra simple de ADNc se replicara en una doble hebra de ADNc
correspondiente a los genes que estaban activos en el tejido, al momento de extraer el
ARNm.
E. ADN secuenciado
Uno de los mayores logros en biología molecular, ha sido el desarrollo de métodos de
secuenciación rápida de fragmentos de ADN, que ha llegado a ser el paso inicial
imprescindible en los estudios con segmentos de ADN; utilizándose cada día más con
fines diagnósticos.
171
Existen dos métodos de secuenciación de genes: El método de Sanger, dideoxido o
de terminación de cadena y el método químico o de Maxam - Gilbert, que es el mas
utilizado actualmente.
Ambos métodos involucra la creación de una serie de segmentos simples etiquetados,
de largo variable, que comienzan por el fin del segmento del ADN a secuenciar, ellos
son separados de acuerdo a su tamaño, creando un “escala” de bandas etiquetadas,
donde cada banda corresponde a la presencia de una base.
Una vez que las bandas han sido visualizadas, por cualquiera de los dos sistemas, la
secuencia de bases puede ser leída directamente en la escalera de bandas.
El proceso completo de la secuenciación, es actualmente automática, y el acumulo de
información esta en constante aumento. Se han establecidos Bancos de Datos, como
el Gen Bank en Estados Unidos y la Biblioteca de información EMBL en Europa,
con el exclusivo fin de almacenar está información. Se debe recordar que el genoma
de los mamíferos contiene aproximadamente 3 x 109 pares de bases (3.000 MB).
El desarrollo de poderosos programas de computación, que buscan y analizan
secuencias, a permitido un rápido desarrollo en este campo, ya se conocen las
secuencias de bases completas de algunos microorganismos y del cromosoma único
de la levadura común.
172
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El proyecto del
genoma humano, se desarrolla actualmente a través de una
colaboración masiva de grupos de trabajo; pero no hay proyectos en plantas, y en los
animales domésticos las investigaciones se limitan a ciertos genes de interés o
aparente importancia. En razón del alto grado de semejanza entre los genomas de los
mamíferos, el conocer completamente el de una de las especies, los humanos, reduce
el interés de obtener la secuencia completo de las otros mamíferos.
Los
descubrimientos que surjan en la investigación del genoma humano, serán
directamente aplicables de los animales domésticos.
F. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR):
Una de las herramientas más poderosas de la biología molecular, es la reacción en
cadena de la polimerasa (PCR), desarrollada en 1985 por Kary Mullis y
colaboradores. Se utiliza extensivamente en investigación y también en diagnostico y
en detección de ciertos genes, en animales domésticos. En el futuro se utilizara en
muchas áreas de la medicina veterinaria práctica y en los programas de prueba de
reproductores.
El ADN modelo que se utiliza en la PCR, puede ser genómico o un fragmento de
ADN de cualquier origen. La técnica de PCR produce alrededor de un millón de
copias, de un pequeño segmento del ADN modelo, cantidad más que suficiente para
realizar secuenciaciones u otros análisis. El requerimiento básico de la técnica, es
conocer la secuencia del segmento, o por ultimo la secuencia de cada final del
segmento que se desea amplificar.
173
Utilizando la información de estas secuencias, se sintetizan dos cadenas de
nucléotidos, de 20 bases cada uno (llamadas oligonucléotidos u oligos). Por ser el rol
de estos oligonucléotidos el de “cargar” la sintesis de nuevas cadenas de ADN, se les
llama “cargadores”.
En forma muy resumida, la técnica consiste en juntar en un tubo el ADN modelo, los
“cargadores”, una cantidad
adecuada de desoxynucléotidos y algunas ADN
poluimerasas termoestables; luego continua una serie de ciclos de diferente duración
y temperatura (70 y 95°C) denominadas ciclos de amplificación, para lo cual se
utilizan maquinas denominadas “cicladores termales”, que permiten un exacto control
del tiempo y la temperatura en cada paso del proceso. En teoría se producirán entre
230 y 235 veces el número original de copias del segmento, equivalentes a un billón y
35 billones de segmentos idénticos (llamados “productos PCR”).
Los productos PCR se pueden obtener del ADN de organismos vivos, de productos
animales como la carne y los huevos, de objetos arqueológicos, y las muestras tan
pequeñas como un espérmio o un simple folículo piloso. Productos PCR se pueden
obtener de la leche, por que esta contiene células somáticas.
La tecnología molecular, a través de esta técnica y otras como el analisis de
Southerns, la restricción al polimorfismo de los largos de segmento y otras, detecta
cambios en el material genético, tan pequeños como los que involucran una sola base.
G. Diagnostico en Medicina Veterinaria
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Dr. Flavio Briones S. M.V.
Las técnicas antes descritas, han revolucionado el diagnóstico en medicina
veterinaria. Pruebas diagnosticas largas e inexactas han sido reemplazadas por otros
basados en ADN, más rápidas y sensibles. La mayoría de estos test utilizan la
técnica de la PCR; las muestras pueden provenir de animales vivos (biopsias, sangre,
semen, etc.), de productos animales (huevos, leche, carne), de tejidos provenientes de
necropsias
o de agua sospechosa de estar contaminado.
Mediante la elección
adecuada de “cargadores” y/o “sondas” (base del analisis de Southerns), los test
pueden identificar la presencia de un tipo particular de muestra, cadena, serogrupo de
virus, retrovirus, bacteria, hongo, protozoo, gusanos planos o redondos. Pueden ser
utilizadas para distinguir entre carnes de diferentes especies animales.
H. Mapeo Genico
Cada especie de mamíferos contiene entre 50.000 y 100.000 genes. La identificación
de cada uno de estos genes, para conocer su función y los alcances de su variación, y
un conocimiento altamente anhelado. Un primer paso importante en esta línea de
investigación, es la creación del mapa genético de cada especie. Existen dos formas
complementarias de presentar un mapa genético. La primera es por un “mapa de
vínculos” que consiste en una lista de genes vinculados, en orden lineal, de acuerdo a
la fracción recombinante entre ellos. El segundo es el “mapa físico”, que indica la
localización de cada gen dentro del cromosoma.
175
Ambas formas de mapas genéticos existen desde hace varios años, de forma muy
incompleta, para numerosas especies domesticas y en una forma considerablemente
mas substancial para pollos.
Uno de los aspectos muy interesantes que ha surgido de la creación de mapas
genéticos, es la marcada conservación de grupos de loci, a través de una gama
ampliamente diferente de especies. Por ejemplo, mucho de los genes localizados en el
cromosoma 12 del humano, se encuentran en el cromosoma 12 del bovino y el 5 del
felino. El cromosoma X muestra un alto grado de conservación. En efecto, si un gen
esta vinculado al cromosoma X en una especie de mamífero, es casi 100% seguro que
esté vinculado al X en todas las otras especies de mamíferos.
Este alto grado en conservación, ha estimulado considerablemente el interés en el
“mapeo génico comparativo” o comparación del mapeo genico entre especies.
Además del interés de este tipo de estudios, en el área de la evolución, el mapeo
comparativo de genes tiene una sustancial importancia práctica: el alto grado de
conservación de los segmentos cromosómicos a través de las especies, implica que
una región bien mapeada en una especie, puede proveer información muy útil, acerca
de la localización de los mismos genes en los otros especies. El mapeo comparativo
promete aportar información sobre loci patológicos en los animales domésticos,
basándose en información obtenida en ratones y humanos.
I. Producción de polipéptidos a través de ADN clonado.
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Dr. Flavio Briones S. M.V.
Cuando un ADN foráneo es clonado en una bacteria u otro organismo, el fin ultimo
es producir copias ilimitadas de este ADN foráneo. Si el ADN foráneo corresponde
a un gen, es posible avanzar otro paso, al lograr que este ADN produzca el
correspondiente polipéptido en el hospedero. Para lograrlo, es necesario incorporar el
promotor adecuado y posiblemente alguna región de control. Existe una importante
diferencia entre los procariontes y los eucariontes, en relación al control, debido a la
ausencia de genes iniciadores en el primero de ellos. Al no tener genes iniciadores,
los procariontes no tienen necesidad de los complicados mecanismos de iniciación,
requeridos por los eucariontes para convertir el ARNm primario en ARN maduro. En
razón de esto, los genes aislados de eucariontes, pueden ser transcritos y traducidos
en los procariontes.
En la práctica, esto se logra asegurándose que el ADN foráneo es solo una secuencia
de codificación, e insertándolo inmediatamente después de una secuencia líder y
promotora en el ADN vector. Esto “engaña” al hospedero, haciendolo creer que el
ADN foráneo es parte de su propio ADN. En algunos casos es más que fácil insertar
el ADN foraneo en el medio de un gen vector, con el resultado de la producción de un
polipéptido híbrido, del cual el polipéptido foráneo puede ser obtenido a través de
adecuados tratamientos químicos. Los vectores que permiten la transcripción y
traducción de genes foráneos, se denominan “vectores de expresión” y las librerías
que contienen dichos vectores, “librerías de expresión”.
Numerosos polipéptido en procariontes y eucariontes están siendo producidos en
forma
masiva, por el método antes mencionado, para lo que ha utilizado como
177
hospedero, una amplia gama de microorganismos (procariontes o eucariontes) y
líneas celulares de mamíferos. Como ejemplo se pueden mencionar las vacunas
recombinadas, proteínas terapéuticas como la insulina, interferón, inmunoglobulinas,
hormona del crecimiento y la mayoría de las enzimas utilizadas en biología
molecular. Además, esta tecnología no esta limitada a los genes existentes; con ella
se puede diseñar y producir nuevos polipéptidos para propositos específicos o
variaciones de polipéptidos existentes.
Del uso de microorganismos para producir polipéptidos foráneos en un laboratorio,
hay solo un pequeño paso (al menos en teoría), a que este microorganismo produzca
el polipéptido cuando se le necesita, dentro del organismo animal. Esto ha dado vida
al concepto de “vacunas recombinantes vivas”, que consiste en un virus o bacteria
inofensivo (el vector de la vacuna), al cual se le han reemplazado algunos de sus
genes, por los genes funcionales para el polipéptido de protección (de la pared) de
algún germen patógeno o parásito. La vacuna vector sería inoculado al animal y
automáticamente fabricaría el polipéptido dentro del animal. El mismo principio se
puede utilizar para el control de plagas de insectos. Por ejemplo si un virus que
infecta en forma natural a los insectos, se le inserta el gen que codifica la esterasa de
la hormona juvenil de los insectos, al infectar el virus recombinado al insecto, la
esterasa inactiva la hormona juvenil, produciendo una reducción substancial de la
nutrición de la larva, que es la más dañina de las plagas de insectos.
J. Transgénesis
178
Dr. Flavio Briones S. M.V.
El hecho de que sea posible insertar genes de una especie, por ejemplo el cerdo, en el
ADN de un microorganismo o línea celular implica, en razón de la universalidad del
código genético que el mismo polipéptido puede ser producido por cualquiera célula
hospedera. Si esto se puede lograr con microorganismos y líneas celulares, en teoría
es posible también, insertando un gen foraneo, en el ADN de un animal vivo. El
nombre dado a este proceso es transgénesis.
El primer paso de la transgénesis, es combinar el gen clonado con un apropiado
promotor, denominando al producto “gen constructor”. El segundo paso consiste en
introducir al “constructor” en uno o mas cromosomas de un animal. Actualmente,
por microinjección, se insertan muchas copias del “constructor” en el pronúcleo
macho o hembra de un óvulo recientemente
microinjección, el óvulo es transferido a una
fertilizado. Despues de la
hembra
preparada, que gasta el
embrión hasta el parto.
En una proporción muy pequeña (menos del 1% en las especies domesticas), el
genoma del animal resultante contiene una o más copias del constructor. A estos
animales se les denomina transgénicos y al constructor insertado transgene.
Alrededor de la mitad de los animales transgénicos expresan el transgene, pero casi
todos ellos pasan el transgene a su descendencia en forma normal.
El primer animal transgénico fue un ratón producido en 1980. La primera aplicación
de esta tecnología en animales de iteres productivo, se realizo en 1985, cuando se
inserto en el genoma de cerdos y ovejas, los genes de la hormona del crecimiento
179
humana. Desde esa experiencia, muchos transgenes han sido utilizados, de especies
tan diversas como bacterias y humanos y el rango de especies transgenicas
domesticas a crecido, incluyendose a los peces, pollos, cabras y bovinos.
El método de la microinjección tiene varias desventajas; por ejemplo, no se puede
determinar donde se insertó el transgen y no hay control sobre el número de copias
insertadas. Actualmente existen métodos mas precisos para la creación de animales
transgénicos; en los ratones, por ejemplo, se convierten en transgénicas células
embrionarias totipotenciales, las cuales pueden ser evaluadas, en relación a la
expreción de su trangen. Solo las células que probadamente expresan la información
insertada son transferidas al ratón receptor.
Por un proceso llamado “remplazo de gen marcado”, es posible remplazar un gen
normal de una célula embrionaria totipotencial, por el mismo gen que ha sido mutado
de una forma específica. Mediante una adecuada cruza del ratón transgénico, es
posible establecer una línea de ratones transgénicos homozigotos para la mutación
específica.
180
Dr. Flavio Briones S. M.V.
XII Glosario de biologia celular y genetica
1. Acéntrico: Cromosoma sin centrómero.
2. Acrocéntrico: Designación (no recomendada) para cromosoma subtelocéntrico
3. Alelo: (Johannsen 1909) una de las formas diferentes del "mismo" gen originado
por mutuación del DNA, y capaz de segregar como una unidad Mendeliana.
4. Alociclia: (distinto ciclo) (Darlington 1941) distinta condensación de la
cromatina, usualmente con heteropicnosis.
5. Alofénico: (distinto fenotipo) (Mintz 1962) individuo mosaico de fenotipos
alternativos, formado por fusión de embriones con distintos genotipos.
6. Alozima: Una de las varias formas de una enzima codificada por diferentes
alelos de un locus.
7. Alkilante: Agente sustancia química que puede unir grupos alkilos (ej. grupos
etil y metil) a otra molécula; muchos mutágenos lo son.
8. Ambiguedad del Código: Un triplete de nucléotidos codifica a más de un
aminoácido.
9. Aminoacido: Unidad monomérica de los polipéptidos y polímeros proteicos;
constituido por ácido carboxilico con uno o más grupos amino.
10. Aminoacil Transferasa: Dos proteínas solubles que transfieren aminoácidos
desde el TRNA al polipéptido naciente del ribosoma.
11. Amitosis: (sin mitosis) (Fleming 1882) división nuclear sin cromosomas ni
huso visibles.
12. Amplificación Génetica: (Brown y Davis 1968) producción de múltiples copias
de un cierto gen. Ej. amplificación de rDNA en oocitos de anfibios; también se
181
postula a, en la producción de cromosomas "double-minute" (DM) y de HSR
("regiones teñidas homogeneamente").
13. Anafase: (Strasburger 1884) etapa de la división celular en que los cromosomas
migran a los polos.
14. Análisis segregacional: Conjunto de técnicas estadísticas en que a partir de los
datos de numerosas genealogías, se establece si la proporción de descendientes
portadores de una característica concuerda con los valores esperados de acuerdo
al modelo postulado.
15. Anemia falciforme: Mal causado por la fabricación de hemoglobina defectuosa
por parte de un gen con la consecuencia GGT CAC CTC, el gen es llamado s, y
su alelo normal S, que tiene una secuencia GGT CTC CTC.
16. Aneuploidía: (Tackholm 1922) ausencia o presencia extra de un cromosoma del
complemento, incluye nulisomía (2n - 2), monosomía (2n - 1), trisomía (2n + 1) y
tetrasomía (2n + 2).
17. Anfidiploide: Alopoliploide; un poliploide formado por la unión de dos
conjuntos cromosómicos separados y su duplicación subsecuente.
18. Angstrom: Unidad de medida ultraestructural, 1 Aº - 1x 10 E-7 mm = 0,1 nm.
19. Anisogenico: (no el mismo gen) (moore 1989), células o individuos con distinto
genotipo, Ej. las células resultantes de la meiosis.
20. Anticodon: Secuencia trinucleotídica en el tRNA que reconoce un codon del
mRNA en el ribosoma, de manera que el péptido llevado por aquel se inserte en el
polipéptido.
21. Antimitótico: Sustancia que conduce a la detención de la mitosis.
22. Apareamiento Cromosomico: Asociación de cromosomas homólogos gen a
182
Dr. Flavio Briones S. M.V.
gen. Puede ser meiótica (por sinapsis en profase), o somática.
23. Asináptico: (sin/unión) (Beadle 1931) falta de apareamiento cromosómico
parcial o total.
24. Aster: (Fol 1877) figura estrellada que rodea el centrosoma durante la división.
25. Autopoliploide: Poliploide formado por duplicación de un genoma.
26. Autosoma: (mismo cuerpo) cromósoma no sexual.
27. Balance: ´Hipótesis del . sostiene que la mayoria de los loci son polimórficos en
la población.
28. Banda: (Painter 1989) grupo de cromómeros de tamaño y posición definidas.
Contiene entre 3.000 y 100.000 pares de bases.
29. Bandas Ag- As NOR: Bandas específicas que tiñen regiones NOR en los
cromósomas (en general usan soluciones concentradas de Ag con un pretratamiento con NaOH.
30. Bandas C: Técnica de tinción cromósomatica diferencial que muestra la
heterocromatina constitutiva como bandas teñidas intensamente.
31. Bandas G: Bandas discretas de ubicación específica que se obtienen al teñir con
glemsa (u otros colorantes) cromósomas pre-tratados (con tripsina).
32. Bandas Q: Bandas flourescentes, similares a las bandas G, que se obtienen con
mostaza de Quinacrina.
33. Bandas R: (bandas reversas) complementarias a las bandas Q y G.
34. Barr, cuerpo de: Corpúsculo nuclear que representa el cromósoma X, inactivo.
35. Bases Análogas: Purinas y primidinas que difieren levemente de las normales, y
que pueden actuar como mutágenos.
36. Carácter: (rasgo) (Bateson 1907) cuálquier carácteristica observable del
183
fenotipo.
37. Carácter Umbral: ("Threshold") (Dempster y Lerner 1950) carácter cuya
distribución segregacional es fenotípicamente discontinua pero cuya herencia es
multigénica como la de los carácteres cuantitativos, son llamados también
carácteres "semi-continuos".
38. Cario - idiograma: (Spotorno et al 1978) representación gráfica de todos los
cromosomas de un carjotipo en términos de su tamaño y morfología con fines
descriptivos y comparativos..
39. Cariograma: (Chiarugl 1933) la suma total de todos los cromosomas de una
célula en términos de su morfología.
40. Cariotipo: (Levitsky 1924) el conjunto de cromosomas de una célula, individuo
o especie ordenado en términos de su morfología y tamaño, usualmente en
metafase.
41. cDNA DNA: Complementario a un mRNA producido por DNA polimerasa.
42. Centríolo: (Boveri 1895) organelo cílíndrico con pared compuesta de 27
microtúbelos en tripletes que se duplican en S, se dividen en profase celular y
sirven como inserción del ensamblaje de microtúbelos de cilios y fragelos.
43. Centrosoma: (centrósfera) (Boveri 1888) zona del citoplasma que rodea a los
centriolos y que carece de ribosomas y otros organoides, del que nacen los rayos
del áster.
44. Ciclo celular: Ciclo de virus de una célula. Etapas: G1-S-G2- mitosis.
45. Cistrón: (Benzer 1957) segmento de DNA o RNA que códifica un producto
específico sea una proteína (mRNA) o ciertos RNA (rRNA); tRNA). Unidad
genética funcional.
184
Dr. Flavio Briones S. M.V.
46. Citogenética: Rama de la genética que estudia los fenómenos citológicos que
constituyen la base material de la herencia.
47. Citogenética humana, Nomenclatura: Sistema de simbolos y abreviaturas
acordado en 1978.
48. Citokinesis: (Whutman 1887) separación de kas células hijas después de la
división nuclear.
49. Clastógenos: (Separación/agente) (Shaw 1970) agentes capaces de inducir
mutaciones cromosómaticas.
50. Cion: (Weber 1903) población de células u organismos derivados por mitosis de
una sola célula o de un solo organismo.
51. Cionamiento nuclear: Transferencia quirúrgica de nucleos a huevos enucleados
y no fertilizados.
52. Codigo Genético: Principios de coordinación y correspondencia entre la
información genética del DNA la transcripción el mRNA y la polipeptido final.
El c.g. orienta las moléculas adaptadoras (tRNA) en las posiciones correctas
durante la sintesis de proteinas.
53. Codominante: Par de alelos en que ambos se expresan fenotipicamente.
54. Codon: (Crick 1963) triplete de nucleótidos que codifica para un cierto
aminoácido (de los 20 naturales) o que indica comienzo o término del mensaje
(tres señales).
55. Codon Iniciador: Codon en el mRNA que dirige la iniciación de la sintesis del
polipéptido estimulando el enlace del tRNA iniciador.
56. Coeficiente de Endocruza: (inbreeding) (Wright 1929) la probabilidad de que
dos genes alelos en un locus sean idénticos por ascendencia (c. de e. de un
185
individuo). En poblaciones es la probabilidad de que dos genes de un individuo
tomado al azar sean idénticos por ascendencia.
57. Colchicina: Alcaloide antimitótico derivado de un insecto; la que impide el
ensamblaje de los microtúbulos del huso, deteniendo así a las células en metafase.
58. Congénito: Rasgo o carácter reconocible al nacimiento.
59. Consanguinidad: Producido por casamiento entre parientes.
60. Cresta Germinal: Precursor de las gónadas primordiales en los mamiferos, que
se desarrollan como engrosamientos del epitelio mesodérmico alineado en el
celoma primitivo.
61. "Cri-du- chat", Sindrome (= maullido de gato) anormalidad en pacientes por
deleción de una parte del cromosoma 5.
62. Cromatida: (McClung 1900) uno de los dos filamentos del cromosoma
duplicado visible en profase. Se separan en anafase mitótica y meiosis II, donde
son llamados cromosomas hijos contienen una sola hebra de DNA doble.
63. Cromátida hermana: Cromátida derivada por duplicación de un cromosoma, y
por lo tanto genéticamente idéntica.
64. Cromatina: (Fleming 1882) material cromosómico complejo macromolecular
compuesto por DNA RNA, proteínas básicas (histonas) y no-histonas usualmente
formando nucleosomas.
65. Cromátina Sexual: (Barr y Bertram 1949) cuerpo nuclear plano -convexo,
esférico o piramidal. Feulgen positivo de replicación tardía (0,8 x 1,1 um de
tamaño), comunmente situado en la periferia, adosado a la membrana nuclear,
representa un cromosoma X inactivado de heterocromatina facultativa , El
número de cromosomas X menos 1 (que es el x activo, generalmente presente en
186
Dr. Flavio Briones S. M.V.
las hembras.
66. Cromocentro: (Baccarini 1908) acúmulo heteropicnótico de heterocromatina en
interfase.
67. Cromomero: (color + parte) (fol 1891) segmento cromosomatico o banda que se
tiñe, presente en los cromosomas y que corresponde a uno o varios genes.
68. Cromonema: (color + hilo) (Wilson 1896) hilo de cromatina ocacionalmente
visible al M.O.
69. Cromosoma: (color + cuerpo) (Waldeyer 1888) cuerpo de cromatina divisional
que se colorea intensamente, compuesto por dos cromatidas y un centromero.
70. Cromosoma B: (= supernumerario, accesorio) (Randolph 1928) , difieren de los
normales en efectividad genética, morfología, constancia y conducta en la
divisido celular.
71. Cromosoma Estampado: ("imprinting") (Crouse 1960), proceso por el cual uno
de los dos cromosomas homólogos es alterado, es decir determinado a funcionar
en forma diferente a su homólogo en un estado posterior del desarrollo.
72. Cromosoma hijo: Cromatida resultante de la separación anafasica.
73. Cromosoma plumulado: (Ruchert 1892) tipo especial de cromosoma
diploténico en los ovocitos primarios de varias especies y en los espermatocitos
de drosophila presentan asas de tamaño variable, proyectadas en pares desde
ciertos cromomeros de un gran eje. Estas asas son lugares de transcripción.
74. Cromosoma X: (Henking 1891) cromosoma o grupo de cromosomas en
eucariontes con sexos separados que esta representado diferencialmente en los
dos sexos, y que juega un rol activo en la determinación del sexo. En muchas
especies tiene un segmento hemólogo con el cromosoma y, por lo que se aparean
187
parcialmente en meiosis. (la genealogía muestra la distribución de los afectados
por daltonismo).
75. Cromosoma Y: (Wilson 1909) en organismos en que el macho es
heterogamético y con difenciación sexual dipoloide, es el cromosoma limitado a
un sexo. Contiene usualmente los genes macho-determinantes.
76. "Crossing over": = entrecruzamiento.
77. Cruzamiento: El apareamiento deliberado de dos individuos para el ánalisis
genético.
78. Cruzamiento Retrógado: = retrocruza
79. Cultivo Celular: Crecimiento celular "in Vitro" en medios nutritivos. El c. de
células obtenidas directamente de un organismo.
80. Cultivo de tejidos: Crecimiento y mantención de células in vitro.
81. Daltonismo: Ceguera para colores rojo y verde causada por un gen recesivo
ligado al cromosoma y tiene una frecuencia de 8% en caucasoides.
82. Deleción: (= deficiencia) (Painter y Muller 1929) pérdida de un sector del
material genético.
83. Deletereo: Mutaciones que disminuyen la adecuación de sus portadores.
84. Determinación Sexual: Factores de la diferenciación sexual, incluyendo los
ambientales (ej. algunas tortugas), los genómicos (gens particulares, o balance de
genes) o los cromosomicos (cromosomas sexuales de los maníferos).
85. Dicentrico: (dos centros) (darlington 1937) cromosoma que posee dos
centromeros, y eventualmente tomará un puente en anafase.
86. Dicigotico: (dos huevos mellizos producidos por dos ovulos distintos,
fertilizados por distintos espermios, son geneticamente tan similares como
188
Dr. Flavio Briones S. M.V.
cualquier par de hermanos incluso pueden ser de distinto sexo.
87. Dictionema: Estado que interrumpe la profase meiótica en los oocitos de los
maniferos.
88. Dimorfismo: (dos formas) presencia de dos formas en una población o
presencia de dos tipos de flores en una misma planta.
89. Diploide: (dos formas) con dos conjuntos cromósomicos homólogos (uno
paterno y otro materno).
90. Diplonema: (doble hilo) (= diploteno) penúltima fase de la profase meiótica, en
que los bivalentes se separan excepto en los quiasmas.
91. Disección genética: Uso de la recombinación y mutación para juntar los varios
componentes de una cierta función biológica.
92. Disjunción: Separación de cromosomas hijos en anafase.
93. Division Celular: Reproducción y distribución de los componentes de una
célula, incluye mitosis y meiosis.
94. DNA: ácido desoxiribonucleico; material genético compuesto por bases
nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina) unidas covalentemente a una
cadena de residuos tostato y desoxiribosa repetidos, usualmente el polimero
adopta una configuración de doble hélice.
95. DNA, Estructuras: alternativas. En condiciones de más humedad la
configuración más común es llamada DNA B, Si se extrae agua, se acorta su fibra
(distancia entre par de bases es 2.7 A)º, en vez de los 3,4 habituales), cuando la
molécula se enrolla a la izquierda se obtiene el DNA z, el que se encuentra
frecuentemente en sitios ricos en G-C, con funciones de control.
96. DNA ligasa: (Gellert 1967) serie de enzimas que catalizan el cierre de quiebres
189
(muescas) de hebra unica del DNA de hebra doble, durante la replicación, la
recombinación y la reparación.
97. DNA Polimerasas: serie de enzimas que catalizan la formación de DNA a partir
de los correspondientes nucleósidos usando un templado de DNA o RNA.
98. DNA Polimerasa I: enzima que agrega monómeros al extremo 3¨-OH de otro
monómero o polímero de DNA.
99. DNA Polimerasa III: enzima principal que cataliza la sintesis de polimeros de
DNA a partir de precursores, usando cadenas simples de DNA como templados.
100.
DNA Repetitivo: Secuencias repetidas de necleótidos de longitud variable en
el genoma eucarionte (cientos, miles o millones de veces).
101.
DNA unica secuencia, única de nucleótidos en el genoma. Con pocas
excepciones, representa primariamente los genes estructurales que codifican para
polipéptidos.
102.
Dominante: (del señor) (mendel 1865) carácter que se manifiesta cualquiera
sea la combinación genética, y que se expresa en todas las generaciones. En la G,
completa, el heterocigoto (aa) es tenotípicamente igual al homocigoto (AA). En
la especie humana son dominantes autosómicos los genes para corea de
hungtington, hipercolesterolemia, telenglectasia, hemorragica, sindrome de
Marían, porfiria intermitente, osteogénesis imperfecta tardía, distrofia miotónica y
neurofibromatosis.
103.
Dominancia Condicionada: Depende del medio ambiente.
104.
Dominio cromosómico: Región de un cromósoma que incluye los
componentes de una o más unidades de transcripción, y sus secuencias
adyacentes, y que sufre cambios estructurales durante la transcripción.
190
Dr. Flavio Briones S. M.V.
105.
Dosis Génica: El número de copias de un gen particular presentes en el
genoma.
106.
Dosis , compensación: Inactivación de los cromosomas X en mamíferos, de
manera que ninguna célula tenga funcionando más de uno, también la regulación
en algunos loci autosómicos de manera que los homozigotos dominantes no
produzcan el doble del producto del heterocigoto.
107.
Down, sindrome de (Down 1866) (= mongolismo, = trisomía 21) individuos
47,XY 21 + 6 47, XX 21 + , con retraso mental, estatura corta, hipotonía
muscular, braquicefalia, cuello corto, manos cortas y anchas con quinto dedo
incurvado, y menor sobrevida.
108.
Duplicación: (Bridges 1919), mutuación cromosómica en que un sector
cromósomico esta repetido.esta repetido.
109.
Embrión: Organismo juvenil resultante del huevo fertelizado.
110.
Endofenotipo: (Lewis y John 1963) componentes del fenotipo no
relacionados directamente con el ambiente y la sobrevivencia del individuo, en
contraste con el exofenotipo.
111.
Endopoliploidía: Aumento en el número de conjuntos cromósomicos
causado por replicación sin división.
112.
Enfermedad Genetica: Cualquier enfermedad producida básicamente o en
última instancia por un "error congénito del metabolismo" ("Enfermedades
moleculares").
113.
Enfermedad Molecular: (Pauling et al 1949) enfermedad en que un defecto
en una enzima produce un bloqueo metabólico con consecuencias patológicas.
114.
Enlace hidrógeno: Interacción química débil entre un H (unido
191
covalentemente a un 0 o un N) y un átomo electronegativo vecino de 0 o N
feovalentemente unido a un residuo).
115.
Entrecruzamiento: (Morgan y Cattell 1912), intercambio físico de
cromosomas homólogos o de DNA, en que dos cromosomas se rompen ,en puntos
idénticos se sueldan intercambiados y un segmento pasa al otro homólogo, lo que
constituye recombinación de genes ligados, exteriormente esto se ve en la profase
meiótica como un quiasma.
116.
Enzima: (en fermentación) proteína que acelera o controla las reacciones
químicas de los seres vivos sin ser usada en la reacción. Además de la parte
proteica (apoenzima) que otorga especificidad, participa una parte no proteica
(co-enzima). Las e. constitutivas son sintetizadas en cantidades fijas en contraste
con las e. inducibles. Catalizan hidrólisis (rompen un enlace agregando
elementos del agua y preparán en dos moléculas), oxidación y redúcción
(transfieren electrones o hidrógenos), transferencia de grupos de átomos,
isomerización y condensación (unir dos moléculas).
117.
Episoma: (sobre cuerpo) (Thompson 1931) plásmido bacteriano que puede
existir libre en el citoplasma o como parte integral del cromosoma del ´huésped.
118.
Epistasis: (Bateson 1907), tìpo de interacción génica en que este gen
interfiere con la expresión fenotípica de otro gen no alélico (llamado hipostático).
ej. La e. dominante resulta en una F2 modificada a 12 (9A.B. + 3 A.bb): 3 aaB.:
1 aabb. La e. recesiva resulta en 9 A..B.: 3 A.bb : 4 (3a...). (ver figura en
INTERACCION).
119.
Equilibrio Génico: (Hardy 1908) constancia de las frecuencias génicas y
genotípicas en generaciones sucesivas, en ausencia de mutación, selección y
192
Dr. Flavio Briones S. M.V.
migración , (Diagonal de la figura concentra los puntos de equilibrio de
frecuencias génicas (p y g) y las correspondientes frecuencias genotípicas (p2,
2pq, q2). (la figura muestra un modelo geómetrico del e.g., en que las frecuencias
génicas en los gametos o y o dan los cuadrados achurados que representan las
frecuencias genotípicas de los zigotos resultantes. Si p= 6 necesariamente p2 =
36 en ausencia de los factores señalados, el punto de equilibrio está marcado con
un circulo. Para otros valores de p y g, los valores de equilibrio caen solo en la
diagonal marcada.).
120.
Errores Congénitos de Metabolismo: (Garrod 1902), enfermedades
bioquímicas genéticamente determinadas en las cuales el defecto de una enzima
especifica produce un bloqueo metabólico.
121.
Eucarionte: (= eucariote) (Chatton 1925) organismos cuyas células tienen
un núcleo típico con membrana nuclear cromosomas y división celular,
Contrasta con "procarionte", (Ver Fig. en Dominios).
122.
Eucromatina: (verdadera cromatina) (Heitz 1928) cromatina que muestra
condensación y tinción usales, y que constituye la parte genéticamente activa, en
contraste con la heterocromatina.
123.
Exonucleasa: enzima que degrada al DNA comenzando desde el extremo
libre.
124.
Expresión génica diferencial: Transcripción y traducción de algunos genes
simultáneamente, mientras otros permanecen inactivos en la misma célula,
produciendo diferentes fenotipos en células por un mismo genotipo.
125.
F1 la primera generación filial (hijos)
126.
F2, F3, etc. las generaciones que siguen.
193
127.
Fabry, enfermedad de causada por un gen dominante ligado al cromosoma X
que produce dificiencia de la alfa galactosidasa A, con neuropatías y lesiones
musculares.
128.
Factor F: (= factor de fertibilidad) episoma bacteriano que otorga al
individuo la capacidad de donar material genético.
129.
Factor de Resistencia: (Iseki y Sakai 1953) elementos extra-cromósomicos o
plásmidos que confieren a sus portadores resistencia a uno o más antibióticos.
130.
Fenocopia: (mostrar /còpía) (Goldschmidt 1935) modificación fenotipica no
hereditaria causada por condiciones ambientales especiales, que simula un
fenotipo similar causado por una mutación génica.
131.
Fenotipo: (mostrar forma) (Johannsen 1909), las propiedades observables
(estructurales y funcionales) de un organismo producidas por la interacción de sus
potencialidades genéticas (su genotipo ) y el ambiente en que se desarrolla.
132.
Fisión Céntrica: (disociación) mutación cromosómica, por la que un
cromosoma metacéntrico origina dos telocéntricos.
133.
Frecuencia Genica: Proporción de un alelo con respecto a los otros alelos en
una población. O, la probabilidad esperada de encontrar este gen cuando se toma
cualquier gen al azar de esa población.
134.
Frencuencia Genotipica: Proporción o frecuencia de un cierto genotipo
entre los individuos de una población. El gráfico (al frente) muestra las
relaciones algebraicas entre f. génicas y genotipicas en poblaciones en equilibrio.
135.
Fusión Céntrica: (Robertson 1916) mutación cromosómica en que dos
cromosomas telocéntricos se fusionán en un metacéntrico.
136.
194
Fusión Cromosómica: (Seller y Haniel 1921) unión de dos o más
Dr. Flavio Briones S. M.V.
cromosomas para formar un cromosoma. Pueden ser fusiones céntricas o en
tandem.
137.
Fusión en Tandem: (White 1957) cambio intercromosómico estructural que
une dos cromosomas por sus telómeros o telómerocentrómero, con pérdida o
inactivación de un centrómero.
138.
Gen: (nacido) (Johanson1909) factor de herencia mendeliana, discreto y que
segrega. El concepto original de Johannsen contenía la idea de "algo en el gameto
que determinaba alguna característica del adulto". En bilogía molecular es
también la secuencia particular de nucleótidos en el DNA que representa una
unidad funcional hereditaria. Los llamados genes extracromosómicos" (o
extranucleares) muestran herencia no mendeliana.
139.
Gen Estructural: (Jacob y Monod 1959) gen que determina la estructura
primaria de un polipéptido.
140.
Gen Mayor: (Mather 1941) gen que tiene efectos fenotipicos notables en
contraste con los "genes menores" o "Poligenes", con efectos individuales
menores.
141.
Gen Modificador: (Bridges 1919) gen que modifica por interacción la
expresión fenotípica de genes en otros loci. Pueden ser intensificadores o
inhibidores.
142.
Gen Regulador: (Jacob y Monod 1961) En general, cualquier gen que regula
o circunscribe la actividad de otros genes. En particular, un gen que codifica para
una proteína (represora) que funciona sola (sistemas inducibles) o en combinación
con un co-represor (sistema represible) para regular la transcripción de los genes
estructurales en un operón por unión al operador.
195
143.
Genes Multiples: Dos o más genes no alélicos con efectos similares o
complementarios acumulativos en un único carácter.
144.
Genética: Ciencia que estudia la herencia y la variación de los seres vivos.
145.
Genoma: (Winkler 1920) en ecuariontes, el conjunto cromosómico básico de
un organismo, por lo tanto, la suma total de sus genes. En procariontes, el
conjunto total de genes
146.
Genotipo: (raza/forma) (Johannsen 1909) la suma total de información
genética contenida en los cromosómas en contraste con el fenotipo del organismo.
El g. no determina un fenotipo único sino un espectro de fenotipos (norma de
reacción), más específicamente, la constitución genética de alelos en los loci en
observación.
147.
Ginandromorío: (hembra/macho/forma) (Goldschmidt 1915), individuo de
una especie dioica que es un mosaico sexual, típicamente macho en ciertos
sectores del cuerpo y hembra en otros, como resultado de la presencia de
cromosómas de ambos sexos en distintas partes del cuerpo.
148.
Grupos Sanguineos: Presencia de determinados antígenos naturales en la
sangre. Por ej. el sistema ABO, en que participan tres genes el alelo i (que
determina ausencia de antígenos A y B, el alelo I A y el alelo I B.
149.
Haploide: (Singular) (Strasburger 1905) células o individuos con un único
genoma o cromosoma.
150.
Helicasa: enzima de replicación de: DNA con actividad ATPásica que se
mueve por delante de la horquilla de replicación y rompe los enlaces H de las
bases apareadas.
151.
196
Helice: Configuración natural de muchos ´polímeros (ej. DNA) caracterizada
Dr. Flavio Briones S. M.V.
por una estructura espiral con un patrón repetido por rotación y traslado
152.
Hemicigoto: (media yema) genes presentes una sola vez en el genotipo, y no
en la forma de alelos en pares.
153.
Herencia: Transmisión de información genética desde los ancestros y padres
a la descendencia.
154.
Herencia Citoplásmica: Herencia de cárácteres cuyos determinantes no
están localizados en los cromosomas (herencia extracromosómica).
155.
Herencia Materna: (= h. no mendeliana, = h citoplásmatica) herencia
controlada por determinantes hereditarios extracromosómicos.
156.
Hermafrodita: (de Hermes / Afrodita) individuos que presentan tejidos y
gametos maduros de ambos sexos.
157.
Heterocariotipo: (= HTK) cariotipo que es heterocigoto para una mutación,
en contraste con un "homocariotipo" (HDK).
158.
Heterocigosidad estructural: heterocigoto para un cambio cromosómico
estructural.
159.
Heterocigoto: (intro / yema) (Bateson ySaunders 1902) individuos alelos
diferentes en uno o más loci cromosómicos. Ej. Aa.
160.
Heterocromatina: (Heitz 1928) cromatina caracterizada por un estado de
condensación distinta a la de la eucromatina, con DNA altamente repetido de
replicación tardía inactividad transcripcional, sobreplicación en cromosomas
politénicos y susceptibilidad a cambios estructurales.
161.
Heterocromatina facultativa: Regiones de los cromosómas con replicación
tardía y alociclia, que es reversible. Ej. uno de los cromosómas X en la hembra de
los mamíferos.
197
162.
Heterocromatina paracentromérica: (Luyks 1974) regiones
heterocromáticas alrededor del centrómero conteniendo DNA satélite altamente
repetido.
163.
Heterogamético: (otro / matrimonio) (Wilson 1910) uno de los sexos que
durante la meiosis da origen a dos tipos de gametos (determinantes de macho y
hembra), en contraste con el sexo homogamético.
164.
Heteromórfico: (otra forma) (Carothers 1917) cromosómas "homólogos"
que difieren en tamaño o forma.
165.
Heteropicnótico: (otra tinción) (Guthers 1907) cromosómas o regiones
cromosómicas que presentan distinto grado de condensación y tinción.
166.
Hibridización Celular: (fusión celular) (Barski 1960), unión de células
somática en cultivo con formación de hibridos celulares . Es usualmente inducida
con virus. Hay pérdida de cromosomas en el tiempo.
167.
Hibridización in Situ: (h, en el lugar) técnica citólogica para localizar un
DNA en el cromosóma, por medio de ácidos nucleicos marcados que son
complementarios, y observando la marca autor adiográfica sobre los cromosómas
de un preparado.
168.
Hibrido: descendiente de un cruce entre dos organismos geneticamente
diferentes. También un heferocigoto.
169.
Hiperploide: Aneuploide que contiene un pequeño número de cromosomas
extra.
170.
Hipoploide: Aneuploide con pocos cromosómas faltantes.
171.
Histona: (Kosse) (1884) proteínas básicas asociadas al DNA de los
cromosómas que están caracterizadas por un alto contenido de arginina o lisina, y
198
Dr. Flavio Briones S. M.V.
que forman parte de los nucleosomas.
172.
Histocompatibilidad, antigenos: Antígenos que determinan la aceptación o
rechazo de transplantes.
173.
HL - A: ("human Leucocyte Locus A") conjunto de genes muy ligados del
cromosoma 6 humano que determinan antigenos de la superficie celular y del
complemento. Sus antigenos son extremadamente polimórficos.
174.
Hn RNA: (Scharrer y Darnell 1962) fracción de RNA metabólicamente
inestable (tiempo de vida 5 a 15 minutos), heterogeneo, de alto peso ,molécular
(10 5 a 2 x 10 7 dalton), sintetizado en el núcleo, representando el 3% del RNA
total, e incluyendo precursores del mRNA y otros.
175.
Holándrico: (todo hombre) (Enriques 1922), tipo de herencia controlada por
genes completamente ligados al cromosoma Y.
176.
Homeólogo: (Huskins 1932) cromósomas parcialmente homólogos.
177.
Homocigoto: (misma yema) condición en que los dos genes del mismo locus
(alelos) son iguales . Ej. AA. aa.
178.
Homologo: (similitud) en general, de estructura similar en el mismo
organismo , o en otro diferente, debido a origenes similares (Owen 1840). En
genética idénticos con respecto a sus loci y a su estructura visible.
179.
Horquilla de replicación: Una región del DNA con forma de Y que
representa el punto de replicación.
180.
Hunter: Sindrome de enfermedad hereditaria recesiva ligada al cromósoma
X. Altera el metábolismo de los mucopolisacáridos, que se acumulan en los
tejidos 0conectivos por falta de la iduronosulfato sulfátasa.
181.
Hurler: Sindrome de enfermedad autosomica recesiva en que la enzima
199
glucosa-6- fosfato deshidrogenasa esta ausente, acumulándose los polisacáridos,
produce
serias malformaciones del esqueleto (incluyendo enanismo, sordera y
opacidad en la cornea.
182.
Idiograma: (Navashin 1922) representación diagramática de los cromosomas
de un cariotipo con fines de comparación.
183.
Inestabilidad Cromosómica, sindrome grupo de enfermedades poco
frecuentes (Anemia de fanconi, sindróme de Bloom), asociadas con un marcado
aumento de aberraciones cromosómicas en cultivo.
184.
Ingeneria Genética: Manipulación mediante la cual se produce y establece
una nueva combinación de propiedades genéticas. Puede ser célular (Ej.
hibridización célular) o molecular, por manipulación directa del DNA. Los
propios genetistas han prohibido dos tipos de experimentos: la construcción de
nuevos organismos con combinaciones no naturales de genes para toxinas o
antibiótico- resistentes y la introducción de genes de virus tumorales.
185.
Interacción Génica: Interacción entre genes alelos o no alelos produciendo
determinados carácteres. La principal l.g. entre alelos es la dominancia. Las
interacciones entre dos loci no alélicos produce variaciones en las proporciones
mendelianas.
186.
Intercalar: segmentos cromosómicos no localizados terminalmente.
187.
Intercambio: (Belling 1925) = translocaciones reciprocas.
188.
Intercambio de cromátidas hermanas: (Taylor 1958), semiconservativa en
eucariontes que consiste en el intercambio de segmentos entre las cromátidas
hermanas de un cromosóma.
189.
200
Interfase: (lundegardh 1912) etapa del ciclo célular en el que ocurre sintesis
Dr. Flavio Briones S. M.V.
y metabolismo sin evidencia visible de división célular.
190.
Intersexo: (Goldschmidt 1915) individuos cuyos organos reproductivos o
caracteres sexuales son en parte de un sexo y en parte del otro sin mostrar partes
genéticamente diferentes (ginandromorios).
191.
Inversión: (Sturtevant 1926) cambio crómosómico en que un segmento se
rompe en dos partes y su soldadura se produce el ordén de los genes al revés. Ej.
abcdej - abcdej.
192.
Isocromosoma: (igual/color/cuerpo) (Darlington 1940) cromosóma cuyos
brazos son iguales y homólogos (genéticamente idénticos).
193.
Isopicnótico: (igual tinción) cromosómas o sectores cromosómicos que se
tiñen igual que la mayoria de kis cromosómas.
194.
Klinefelter, sindrome de individuos 47, XXY de sexo masculino con
testiculos pequeños, infertilidad, ginecomastía, y escasos andrógenos, a veces con
retardo mental suave y algún comportamiento antisocial.
195.
Letal: que produce la muerte.
196.
Ley de Hardy- Weinberg: (Hardy 1908, Weinberg 1908) formulación
matemática (de forma binomial) que describe las relaciones entre las frecuencias
genicas y genotipicas en una población, y el equilibrio que se produce en un
aservo genético estático. En una población grande con apareamiento al azar,
tanto las constantes de generación en generación. También es llamada ley del
equilibrio génetico. Formalmente es una deducción (teorema) de los principios
mandelianos.
197.
Ligamiento: (morgan1910) asociación de genes en un mismo cromosóma
aumentando la probabilidad de que se van a heredar juntos en el futuro. El
201
número de de grupos de I. es igual al número de cromosómas. Ocacionalmente
el I. se rompe irecombinación genétical cuando los homólogos intercambian
partes correspondientes por entrecruzamiento.
198.
Ligasa; enzimas que unen enlaces fosfodiéster en polinucleótidos, y cierran
los quiebres en hebras simples de DNA.
199.
Línea Célular: Población de células de origén común en el desarrollo, o
aquellas obtenidas a partir de un cultivo primario.
200.
Ligados Genes: son genes (dos pares de alejos) que muestran una
recombinación menor al 50%, que es la cantidad normal para genes de grupos.
201.
Locus: (lugar) (plural LOCI) (Morgan et al 1915) la posición de un gen en un
cromosóma.
202.
Lyón, hipotesis de proposición desmostrada de que uno de los dos
cromosómas X de las hembras euterias se inactiva tempranamente en el
desarrollo. Es un proceso al azar, en que cada célula tiene originalmente la
misma probabilidad de inactivar uno u otro cromosóma X. pero una vez ocurrida,
en las células derivadas se mantiene ese cromosóma inactivado . Por tanto, cada
hembra es un mosaico genético.
203.
Mapa Genético: Representación lineal de las sustancias que separan a los
genes no alélicos en un grupo de ligamiento , basándose en la frecuencia de
recombinación de los correspondientes genes. Las distancias se expresan en
unidades mapa o Morgan.
204.
Marcador Genético: Alelo usado para marcar el pasaje de un individuo,
téjido, célula, nucleo, cromosóma o gen.
205.
202
Maternal, herencia un tipo de herencia uniparental en la que toda la progenie
Dr. Flavio Briones S. M.V.
tiene el genotipo y fenotipo de la madre.
206.
Matrilineal: herencia mediada por determinantes extracromosómicos que
son transmitidos solo por la línea femenina.
207.
Meiosis: (hacer pequeño) (Farner y Moor 1905) dos divisiones sucesivas
(meiosis I y meiosis II) del núcleo que preceden a la formación de gametos o de
meiosporas, con apareamiento de los cromosómas homólogos (sinapsis formando
bivalentes, y quiasmas), una sola replicación y distribución a cuatro células
haploides. (ver figura). La profase de la m. 1 es muy larga y se divide en las
etapas de leptoteno (L), zigoteno (Z), paquiteno (P), Diploteno (D) y Diacinesis
(d).
208.
Mendeliana, Proporción: Proporción de tenotipos en la progente que
reflejan la operación de las leyes de mendel.
209.
Mendelismo: (Punnet1905) herencia particulada de genes cromosónicos de
acuerdo a la teoría cromosómica de la herencia.
210.
Metacéntrico: forma de los cromosómas en que el centromero ocupa una
posición medial.
211.
Metafase: Fase de la mitosis caracterizada por la máxima condensación de
los cromosómas, y su alineamiento en el ecuador de la célula.
212.
Metilación del DNA: Unión de grupos metilo a algunas bases por Ej. 2 a 7%
de la C está en forma de 5-metil citosina. La metilación parece ser típica de los
genes inactivos.
213.
Mitosis: (Flemming 1882) división nuclear isogénica (que produce dos
nucleos genéticamente idénticos). Es un proceso al que sigue usualmente una
citokinesis (ver fig. 3), modo en estadística, la clase con la mayor frecuencia.
203
214.
Modificador: gen un gen que afecta la expresión genotípica de otro gen.
215.
Monosómico: (Blakeslee 1921) célula , tejido o individuo aneuploide (2n-1)
en que falta un cromosóma dentro de un complemento diplode normal. Un caso
de monosomia normal es el sistema de determinación sexual XX- XO.
216.
Morula: Estado del desarrollo embrionario en el cual el cigoto se ha
transformado en un cúmulo macizo de células.
217.
Mosaicismo: Presencia dentro de un individuo (llamado "Mosaico") líneas
célulares distintas, que difieren respecto de sus genes. Usualmente se producen
por mutación somática.
218.
mRNA (= RNA mensajero) (Brenner et al 1961) familia de RNA de tamaños
heterogéneos (= RNA informativo, RNA templado, RNA inestable) sintetizado
durante la transcripción del DNA y que después de ser procesado sirve como
templado para la sintesis de proteínas.
219.
mtDNA: (Nass y Nass 1962) DNA circular de doble cadena presente en la
mitocondria, de 15000 pares de bases: Aunque es diez veces más pequeño que el
genoma de la célula libre más pequeño, contiene información para rRNA, tRNA,
y proteinas propias de la mitocondria.
220.
Mutación: (cambio) (de Vries 1901) cambio hereditario estable del material
genético, no causado por segregación o recombinación . Es transmitida a los
descendientes y se produce espontáneamente o por inducción. En general sus
efectos son dañinos para la célula.
221.
Mutación Cromosómica: (= aberración cromosómica) cambio estructural
con ganancia , pérdida o localización de alguna porción cromosómica, llamado
intracambio" si a dos. (duplicación, translocación, inversión).
204
Dr. Flavio Briones S. M.V.
222.
Mutación Genética: Cualquier cambio heredable dentro de los limites de un
gen (= mutación intragénica, mutación de punto). Resulta en la formación de un
alelo. La secuencia original puede experimentar adiciones de bases, y
sustituciones (transiciones y transversiones).
223.
Mutágeno: (cambio/ engendrar) agente físico o químico que aumenta la tasa
de mutación. Ej. radiaciones, rayos UV, análogos de bases y agentes alkilantes.
224.
Mutantes: individuo resultante de una mutación . Se compara con la
condición llamada "Silvestre" mutón la ´más pequeña parte de un gen que pueda
ser involucrada en una mutación, hoy se sabe que es un par de nucleótidos.
225.
n, 2n, 3n,... (Blakeslee 1921) abreviaturas para haploide, diploide, triploide,
etc. El número significa, el número de conjuntos cromosómicos.
226.
No disyunción: (Bridges 1913) distribución irregular o falla de las
cromátidas hijas o cromosómas en su migración a los polos.
227.
No histonas: proteínas asociadas al DNA (que no son historias): incluyen
enzimas, moléculas represoras o activadoras, y otras tejido específicas.
228.
No homólogos: cromosomas o porciones cromosómicas que contienen
genes disimilares y que raramente aparean en miosis, y si lo hacen no forman
entrecruzamientos y quiasmas.
229.
Nor, organizador de nucléolo constricción secundaria en uno o varios
cromosómas que contiene rDNA, Estos genes son altamente redundantes , con
100, 500 o más copias por set haploide . En ciertas células existe amplificación
de esta región.
230.
Nucleasa, enzima que degrada el DNA rompiendo sus enlaces fosfodiester.
231.
Nucleoide: (núcleo hijo) (Piekarski 1937) región o sector bacteriano que
205
contiene el DNA hereditario por extensión, sector con DNA en mitocondrias o
cloroplastos.
232.
Nucléolo: (Bowman 1840) organelo intranuclear eucarionte que contiene
rDNA, precursores del tRNA y enzimas asociadas a la sintesis de rRNA. Su
forma y tamaño varian entre células y organismos.
233.
Nucleoprotamina: Complejo de protaminas básicas y DNA presente en
algunas células. Ej. en los espermios.
234.
Nucleoproteínas: Complejos de ácidos nucleicos y ciertos tipos específicos
de proteínas.
235.
Nucleosido: Componentes de ácidos nucleicos que tiene una base unida a una
ribosa o desoxiribosa.
236.
Nucleosoma: (Dudet at al 1975) (= cuerpo nu) unidad contenida en la
cromatina, que consiste en un DNA duplex (156 a 260 pb) doblemente enrollado
alrededor de un octámero hecho de pares de histonas.
237.
Nucleotido: unidad monomérica de los polinucleótidos o ácidos nucleicos.
Es un ester fosfato del glicósido N de una base nitrogenada, Está compuesto por
una base (púrica o pirimídica), una pentosa y un grupo fosfato.
238.
Nulisómico: Célula, tejido o individuo que carece de un par completo de
cromosómas (n- 1, o n-2). normalmente, esta condición es letal.
239.
Número Básico: número cromosómico monoploide monoploide (x) en una
serie de poliploides.
240.
Número fundamental: (NF) (Matthey 1949) número total de brazos
cromosómicos principales (o mayores) de una especie (incluye los sexuales).
241.
206
Oncogene: (cáncer / engendrar) un gen que puede iniciar y mantener el
Dr. Flavio Briones S. M.V.
estado tumural en un organismo o un estado transformado en una célula y que
normalmente se encuentra en virus oncogénicos, y también en células normales
(aqui se designan como genes c- onc, o proto- oncogenes).
242.
Oncogénico: virus o agentes que causan cáncer en animales.
243.
Operador: (Jacob et al 1960) una secuencia de nucleótidos que no
transcriben, que es capaz de interactuar con una proteína represora específica y así
controlar la transcripción de uno o más genes estructurales adyecentes.
244.
Operón: (Jacob et al 1960) acúmulo de genes que contiene un promotor, un
operador, y uno o más genes estructurales que funcionan coordinadamente en la
expresión génica bacteriana, el gen regulador para el operón LAC produce mRNA
(etapa 1 en la fig´.) este mRNA se une al ribosoma y produce la proteína
reguladora, (etapa II). Si no hay lactosa, la proteína reguladora se combina con el
operador y detiene el paso de la RNA polimerasa a lo largo del DNA (etapa II)
arriba; no se expresan los otros genes). Si hay lactosa presenta en el medio, la
proteína reguladora es inactivada (etapa III abajo), la RNA polimerasa se mueve
y se fabrica mRNA a partir de genes z e y (IV). El mRNA de gen z, con los
ribosomas , fabrican la galactosidasa (V), que actuara sobre la lactosa.
245.
Paquinema: (Winiwarter 1900) estado de la profase de la meiosis I cuando
los cromosómas homólogos están en completa sinapsis, el complejo
sinaptonémico está formado, y ocurre el entrecruzamiento.
246.
Par de Bases: Dos bases nitrogenadas que se aparean en el DNA o en el
RNA.
247.
PCR, reacción en cadena polimerasa método de secuenciación de DNA por
cionación de secuencias únicas de DNA in vitro, por medio de la amplificación
207
enzimática de un segmento del DNA blanco flanqueado por moldes de
oligonucledtidos. Estos moldes permiten la acción de una DNA polimerasa que
copía el segmento. Cada nueva copía sirve como nuevo templado. Técnica más
barata y rápida que la basada en enzimas de restricción.
248.
Pedigree: Lista de ancestros o registros genealógico (vease genealogía).
249.
Peptidil Transferasa, enzima que cataliza la formación de enlaces peptídicos
durante la traducción.
250.
Pericéntrico: alrededor del centrómero.
251.
Periodo G (de) inglés "gap" = espacio (Howard y Pelo 1953) período de la
interfase célular donde no hay duplicación de DNA. Ej. Gi es el período entre la
mitosis anterior y el comienzo del período S. G2 es aquél entre S y mitosis.
252.
Período S etapa del ciclo célular en que hay sintesis de DNA.
253.
Pilos. (Plural pili) tubo de conjugación
254.
Pirimidinas: Uno de los compuestos nitrogenados que forma parte de las
bases citosina, timina y uricilo en los ácidos nucleicos. Tienen un solo anillo.
255.
Plasmiso: (laderberg 1952) originalmente un elemento genético (DNA) no
cromosómico; hoy cualquier elemento genético adicional al genoma normal de la
bacteria y que puede propagarse en forma independiente o integrada (por
inserción) al cromosoma del hospedero.
256.
Plásmido F: (episoma F;factor sexual) unidad geneticamente discreta de
DNA duplex circular (94.300 pb) en bacterias . Determina la capacidad de recibir
material en conjugación (F -), o de donar el factor sexual F (F + ). (ver Fig.)
257.
Polidactilia: (muchos dedos) presencia de dedos adicionales en pies y/o
menos. Es una condición hereditaria autosomica dominante.
208
Dr. Flavio Briones S. M.V.
258.
Polimerasas: enzimas que catalizan, el ensamblaje de polinucleótidos en un
molde de DNA o RNA
259.
Polinucleótidos: secuencia linear de nucleótidos, en que la posición 3 del
ázucar enlaza a travez de un grupo fosfato o la posición 5 del ázucar del
nucleótido adyacente.
260.
Polipeptido: (muchas digestiones) polimero de aminoácidos unidos por
enlaces peptídicos (enlaces covalentes en que el grupo alfa- amino de un
aminoácido está unido al grupo alfa- carboxilo del siguiente, con eliminación de
agua).
261.
Poliploide: (Strasburger 1910) que tiene muchos conjuntos cromosómicos
completos, en vez de los dos usuales (diploidía).
262.
Portador: individuo heterocigoto para un gen recesivo . Tal persona es
normal, pero puede tener hijos afectados si se casa con otro heterocigoto.
263.
pre rRNA= RNA pre mensajero; transcripto primario de un gen de RNA
ribósomico, que es procesado a un rRNA maduro antes de su incorporación en la
subunidad ribosómica en el nucleólo.
264.
Procarionte: (antes/núcleo) (Chatton 1925) grado primitivo de organización
de los organismos vivos, cuyas células carecen de la estructura ecuarionte; es
decir no poseen núcleo con membrana, ni huso mitótico, ni ciclos de
condensación del cromosóma.
265.
Profase: primer estado de la división célular antes del alineamiento en el
ecuador de la célula.
266.
Ribosoma: (Roberts 1958) complejo, organelo célular en pro y ecuariontes,
constituído por 60 proteínas y 3 (en ecuariontes), o 4 (en ecuariontes) tipos de
209
rRNA; los monómeros son de 70 y 80 S, respectivamente, tienen una estructura
de dos distintas subunidades; en ecuariontes 30 S y 50 S, y en ecuariontes , 40 S y
en S, En ecuariontes están asociados a membranas del RER. Los ribosomas
mitocondriales son los más pequeños conocidos, con subunidades 45 S y 35 S.
267.
RNA: (ácido ribonucleico) polinucleótido constituído por un esqueleto de
fosfato y ázucar al que se unen las bases nitrogenadas. Esta cadena simple puede
formar estructuras secundarias y asas por medio de apareamiento local de bases.
Hay dos clases principales: RNA genético en algunos virus y bacteriofagos (en
forma de hebra simple o doble), y las diversas clases de RNA no genético, como
el rRNA (80% del total), tRNA (10 a 15%) y mRNA (5 a 10%).
268.
Robertsoniano, cambio cambios cromosómicos producidos por fusión o
fisión céntrica.
269.
Rotura cromosómica: Discontinuidad en el cromosóma producida por error
de copía o por acción de mutágenos. Conducen a la formación de segmentos
acéntricos.
270.
rRNA: (kurland 1960) RNA que forma 50 a 65% de la masa de los
fibosomas. El rRNA de la subunidad ribosomica 30S es 16S; el de SoS es 235 y
5S (procariontes). En eucariontes, el de la subunidad 40S es 18S, y el de la 60S
es 285 (animales) 25-265 (plantas protistas y Fungi), además de los 5..85 y 5S.
(La figura muestra la estructura secundaria del rRNA 165 de tetrahymena, líneas
punteadas separan los dominios, líneas gruesas . Los sectores de RNA altamente
conservados; parentesis delgados numerados muestran sectores altamente
variables en longitud en eucariontes).
271.
210
Segregación: (Bateson y Saunders 1902) separación del par de alelos y su
Dr. Flavio Briones S. M.V.
distribución a células diferentes, generalmente en meiosis pero a veces en mitosis
(como consecuencia de entrecruzamiento mitótico). Directamente observado solo
en los heterocigotos. Citológicamente, la separación de cromosomas
genéticamente la producción de dos fenotipos separados , Ley de Mendel (de la
Segregación). los miembros de un par de alelos se separan uno de otro.
272.
Sexo: Caracteristicas contrastantes y complementar las que tienen machos y
hembras.
273.
Sinapsis: (unión) contacto en el apareamiento cromosomico miótico.
274.
Sincito: (juntos/célula) (llevan 1942) célula poliploide o multinucleada.
275.
Sindrome: Características específicas que se presentan generalmente
asociadas en ciertas enfermedades, particularmente las hereditarias.
276.
Sintesis Proteica: Síntesis de una cadena polipeptídica en el ribosoma, a
partir de un molde de mRNA, con participación de tRNA específicos para cada
aminoácido
277.
snRNA ("small nuclear RNA") moléculas que se postula que se aparean con
secuencias de consenso entre bordes exon- intron del pre-mRNA y dan origen a
estructuras secundarias que facilitan la salida de intrones y el corte de exones
durante el procesamiento post-transcripcional (maduración del mRNA). La fig.
muestra (arriba) la secuencia primaria comparada en levadura (1), porotos (p),
diptero (d) y mamífero (m), después (a la izquierda) la configuración total, y
finalmente (a la derecha) el dominio 5' terminal del snRNA U6.
278.
Submetácentrico: Forma de cromósoma cuyo centrómero está en posición
submediana, haciendo un brazo ligeramente más largo que el otro.
279.
Supergen: (Darlington y Mather 1949), grupo de genes ligados
211
mecánicamente unidos en un cromósoma y que se heredan usualmente, como
unidad; permanecen intactos a la recombinación.
280.
Telocéntrico: (fin/centro) (Darlington 1939) cromósomas con centrómero en
posición terminal.
281.
Telofase: Estado final de la división celular, cuando comienza a
reorganizarse el nucleo.
282.
Telomero: (fin/parte) (Moller 1940) extremo unipolar del cromósoma
eucarionte.
283.
Teoria Cromósomica: (Sutton1903) teoría que sostiene que los cromósomas
son los portadores del material genético y la base material de la herencia nuclear.
Está basada en la regularidad de la distribución y recombinación cromósomica y
su paralelo con la conducta de los genes.
284.
Terapia Génica: Aspecto de la ingenería genética que incluye la corrección
de enfermedades genéticas modificando el material genético o agregando el que
faltare. Ej. la diabetes es causada por la falta del gen para la insulina; la t.g.
consiste en incorporar dicho gen al genoma. Esto ha sido logrado solamente en
bacterías.
285.
Teratógeno: (Malformación /engendrar) agente que produce o aumenta la
incidencia de malformaciones congenitas en una población. Ej. virus, radiación,
ciertas drogas.
286.
Teratología: Estudio de las causas y el desarrollo de malformaciones
congenitas.
287.
Tetrada: (Nemac 1910) las cuatro cromátidas de cualquier bivalente en la
Meiosis.
212
Dr. Flavio Briones S. M.V.
288.
Traducción: Genética mensaje contenido en la secuencia nucleotidica del
mRNA es traducción a una secuencia especifica de aminoácidos, dirigiendo el
orden de incorporación de los aminoácidos en polipéptido naciente durante la
sintesis proteica.
289.
Transcripción: Genética síntesis de RNA (mRNA, tRNA, rRNA, SS, RNA)
a partir de un molde de DNA, está mediada por una transcriptasa, incluye la
selección y reconocimiento de sitios de iniciación, copía de la hebra de DNA,
reconocimiento de señales de término, y la separación del RNA. (ver fig.).
290.
Transcriptasa reversa: (Baltimore 1970) enzima que cataliza la sintesis de
DNA a partir de RNA.
291.
Transducción: (a travez de/ llevar) (Zinker y Lederberg 1952) transferencia
de genes de una célula a otra por medio de un vector viral.
292.
Translocación: (a través de/ lugar) cambio cromosómico, otro sector del
cariotipo. En la fig. se muestra el origen del cromosóma Philadelphia humano,
que esta asociado a la leucemia mieloide, (para la nomenciatura y simbología de
alteraciones cromosómicas, ver Citogenética, Nomenciatura)
293.
Transmición Independiente, Ley de la (Mendel 1866) Los miembros de
diferentes pares de alelos se transmiten independientemente uno de otro cuando se
forman las células germinales (= II LEY DE MEDEL o PRINCIPIO DE LA
combinación independientemente).
294.
Transponible, elemento genético, término general para cualquier unidad
genética que puede insertarse en un cromosoma, salir y relocalizarse, incluye
secuencias de inserción, transposones, algunos fagos, y elementos controladores.
295.
Triplete: Los tres pares de nucleótidos que componen un codón.
213
296.
Trisomia: (Blakeslee 1921) células, tejidos o individuos con un cromosóma
extra en un cariotipo en general normal, es decir con tres cromosomas homólogos
en vez de los usuales dos. Ej. trisomia 21 = 47, XY 21 + (llamada sindrome de
Down).
297.
tRNA: (Hoagland et al 1957) molécula que transporta un aminoácido a un
codon específico del mRNA durante la traducción.
298.
Turner, sindrome de condición clínica en la mujer con 45, XO, las que
presentan estatura corta (que resiste el tratamiento hormonal), infantilismo
genital, ausencia de menstruacion, mamas infantiles, con anomalias variables en
riñon, esqueleto cardio-vasculares y ectodérmicas.
299.
Valor C: (Swift 1950) cantidad característica de DNA en el génoma de una
especie, medida en picogramos, Daltón, o pares de bases.
300.
Valor C, paradoja del: falta de correlación entre el tamaño del génoma y la
complejidad morfólogica o evolutiva de las especies.
301.
zDNA: configuración helicoide de giro a la izquierda del DNA duplex, en
contraste con la usual, de giro a la derecha.
302.
Zigonema: (= zigoteno ) (Gregoire 1907) etapa de la profase meiótica I en
que los cromosomas comienzan a aparearse.
214
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