CROMOSOMAS POLITENICOS EN Drosophila melanogaster Noraima Elizabeth Lizcano Rincón 1310189 Liliana Zuleima Rangel Benavides 1310181 Resumen A los Cromosomas Gigantes se los conoce también con el nombre de Cromosomas POLITÉNICOS, que tienen 1.000 moléculas de ADN. En ciertos tejidos de las larvas de dípteros como glándulas salivales, intestino y tubos de Malpighi, hay grandes células que tienen Cromosomas gigantes. Durante el crecimiento y desarrollo de las larvas de estos insectos, la división celular se detiene en algunos tejidos pero las células continúan su crecimiento por incremento de volumen. En las células de tejidos, los cromosomas sufren rondas repetidas de duplicaciones pero sin separarse, proceso conocido como endomitosis. Esto lleva a la producción de cromosomas constituidos por varios cientos o aún miles de hebras. Durante este proceso de politenización o politenia, los cromosomas incrementan tanto su longitud como su diámetro. Objetivo: Adquirir practica en la extracción de las glándulas salivales de Drosophila melanogaster. Prepararlas para la observación de cromosomas politénicos e identificar estos anotando sus características más sobresalientes: sinapsis y bandeamiento. Palabras claves: cromosomas politenicos, Drosophila melanogaster, estadio larval, autosomas, glándulas salivales, metafase, interfase, tubos de Malpighi, sinapsis, bandas transversales, interbandas, láctica. cromocentro, acetoorceína Introducción: Una de las líneas de mayor investigación en genética es el estudio de los cromosomas. La mayoría de estos estudios involucra un procedimiento largo, complicado, y determinadas condiciones de espacio y equipo. En cambio el estudio de los cromosomas de las glándulas salivales en la larva de Drosophila, de importancia plenamente reconocida, presenta una relativa facilidad en preparación y observación. Estos cromosomas fueron descubiertos por Balbiani en 1881 pero su importancia cito genética no se aprecio hasta muchos años después. Son cromosomas gigantes presentes en las glándulas salivales y otros tejidos tales como tubos de Malpighi, cuerpos grasos, ovario, epitelio intestinal etc. de los dípteros. El complemento cromosómico de la Drosophila consiste en tres pares de autosomas; aparece como pequeños puntos, el X es largo en forma de vara y el Y en forma de bastón. En las glándulas salivales y demás tejidos mencionados, la apariencia cromosómica no es esta; las células son gigantes y los cromosomas presentan características que han dado pie a los investigadores para hallar una precisión en la localización de los genes. Estos cromosomas observados en el tercer estadio larval, son cien veces más largos que 1 los somáticos en metafase, que solo miden 7.5 u. En longitud alcanzan de 1.180 a 2.000 u. Más importante que el tamaño, estos cromosomas presentan sinapsis y un patrón de bandas transversas, que consiste en áreas cromáticas y acromáticas alternadas. Estas bandas se diferencian en anchura y otras características estructurales, de manera muy específica. Las células politénicas son incapaces de dividirse por mitosis y están destinadas a morir. No todas las células de la larva del díptero son politénicas: las que producirán estructuras en el adulto, después de la metamorfosis (discos imagínales), quedan diploides. Otra característica de los cromosomas politénicos es que los pares homólogos se hallan asociados como en la profase meiótica. Este fenómeno se llama apareamiento somático, y se considera que los cromosomas se hallan en una interfase permanente. A lo largo de los cromosomas politénicos alternan una serie de bandas oscuras con interbandas claras. Las bandas representan zonas en las que el ADN está más plegado (cromómeros), mientras que en las interbandas (regiones intercromoméricas) hay menor grado de plegamiento. Los cromosomas politénicos son las mayores estructuras cromosómicas observadas. En 1936 Bridges trabaja en Drosophila, utilizando estos cromosomas para el estudio de inversiones, deficiencias, duplicaciones, alteraciones relacionadas con bandas cromosómicas. Los cromosomas politénicos se caracterizan por desarrollarse a partir de los cromosomas normales que sufren “endoduplicación y politenia” (abundantes fibras) por la no separación de las cromátides hermanas. Estos cromosomas no son reversibles y las células que los poseen no se dividen, a diferencia de otro tipo de cromosomas gigantes, con función similar: los cromosomas plumulados (presentes en oocitos de anfibios), que si son reversibles (vuelven a su tamaño normal) y por lo tanto las células que los poseen si tienen la capacidad de dividirse. La unión de cromómeros constituye las bandas y los espacios entre estas se denominan interbandas. Las bandas son zonas heterocromáticas y las interbandas son zonas eucromáticas. La desespiralización de una banda constituye una estructura característica con importancia funcional bien definida llamada PUFF. Materiales y métodos Frascos con larvas de Drosophila en el último estadio en desarrollo. Para el desarrollo de la práctica se debe contar con los siguientes materiales: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Agujas de disección. Cubreobjetos – portaobjetos. Microscopio – estereoscopio. Acetoorceína láctica. Pipetas. Papel de filtro. Esmalte transparente. Procedimiento: A. Prepare su cultivo de larvas: permita que unos 10 o 15 pares de moscas pongan sus huevos en un medio de cultivo fresco. Luego de cuatro días agregue diariamente dos gotas de solución de levadura; cuando las primeras larvas lleguen a estado de pupa, puede considerarse el resto de ellas. B. Escoja una larva de su cultivo y colóquela en una lamina en la que se han 2 colocado unas gotas de la “solución de disección.” C. Una vez colocada la larva obsérvela al estereoscopio. Trate de reconocer todos sus órganos. D. Coloque una aguja de disección firmemente sobre la parte posterior media de la larva para prevenir movimiento; y otra aguja justamente por debajo de los ganchos bucales negros. las partes mejor coloreadas e identifique los cromosomas politécnicos. I. Dibuje los cromosomas politécnicos e indique sus partes. Resultados Esquema 1: Drosophila. esquema de la larva E. Si las dos agujas son gradualmente separadas, el aparato bucal podrá retirarse del cuerpo de la larva junto con las estructuras adyacentes. Las glándulas salivales aparecen como dos bolsas alargadas en forma de salchichas y con cuerpos grasos adheridos a lo largo de uno de sus lados. Las glándulas son cristalinas comparadas con el resto de las estructuras. F. Separe las glándulas de los demás tejidos y transfiéralos a una gota de solución colorante. El ácido láctico previene el endurecimiento de las glándulas salivales y permite el esparcimiento de los cromosomas sin romperlos. En este esquema podemos observar con detalle las partes que presenta la larva y de esta forma observarlas en los preparados que hagan mediante la práctica. Figura 1: Figura de la estructura de la Drosophila, antes de la disección G. Después de 10 a 15 minutos de coloración coloque un cubre objeto, coloque la lamina sobre un papel toalla, cúbrala con el mismo, y haga presión fuerte sobre las glándulas con la ayuda de un borrador de un lápiz o con el dedo. El papel toalla absorberá el exceso de colorante. H. Examine la lámina al microscopio con menor y mayor aumento. Trate de buscar 3 En esta imagen atraves del estereoscopio observamos como era el movimiento y la estructura de la larva donde se logro identificar el aparato bucal, antes de al disección. Figura 3: Figura de la segmentación del cuerpo El aparato bucal se pueden observar un par de mandíbulas de color negro pardusco (como lo señala la flecha). Las glándulas salivares se encuentran en el tercio anterior del cuerpo de la larva, unidas a las mandíbulas. La larva se coloco en la caja de petri con unas góticas de solución salina y de esta forma obtener la estabilidad de la larva y realizar la practica con efectividad. Figura 2: Imagen de las glándulas salivales. Al realizar la disección de la larva se fue identificando sus estructuras, en este caso se observo la segmentación del cuerpo, como es su capa protectora, lo cual se observo que es áspera en forma d segmentos. Figura 4: Imagen de los intestinos de Drosophila. Al realizar la disección se pudo ver con éxito las glándulas de la larva (como lo muestra la figura 2), se puede ver que son dos bolsas alargadas adheridas a lo largo de uno de sus lados, se observa que es cristalina comparada con resto de la estructura. Durante la disección se fue detallando parte por parte, en donde se identificaba cada parte. En este caso pudimos observar los intestinos que la larva presenta. 4 Se observa su estructura y deja clara la imagen con respecto a su aparato digestivo. Figura 5: Imagen de la extracción de las glándulas observadas en el microscopio. Se realizo la extracción de las glándulas, se hizo la lámina, para poder observar los cromosomas politenicos. No se tuvo mucha suerte en este proceso pues no se observaron los cromosomas. Tal ves debido ala manipulación de la muestra en el momento de la preparación no resulto visible. Discusión Los estudios realizados en mosca del género Drosophila han permitido explicar una serie de fenómenos genéticos. Ampliamente utilizada ha sido Drosophila melanogaster, especie que presenta una serie de ventajas como material de experimentación genética. Entre estas ventajas cabría señalar: Ciclo de vida corto (10 a 14 días a 24ºC), producción de gran número de descendientes, número cromosómico relativamente bajo (4 pares), fácil mantención en el laboratorio, presenta numerosas mutaciones. Las células de las glándulas salivares de los insectos del orden de los Dípteros presentan núcleos que se hallan en una interfase permanente. Las células de las glándulas salivares son “finales” en el sentido de que nunca se vuelven a dividir de nuevo, no obstante permanecen vivas ya que responden frente a los estímulos ambientales y producen clases específicas de proteínas. Estas células terminan por ser descartadas durante la pupación. Los cromosomas presentan un patrón distinto de bandas e interbandas que consisten en áreas cromáticas y acromáticas. Estas bandas se diferencian en la anchura y otros rasgos estructurales de modo tan específico que permiten hacer un mapa preciso de cada cromosoma en toda su longitud. El agrandamiento, la duplicación y la yuxtaposición de los cromómeros homólogos es lo que produce la aparición de las bandas cromáticas transversales. A veces las bandas muestran un aspecto hinchado formando lo que se denomina un puff que son zonas de síntesis de ARN mensajero. El uso de los cromosomas gigantes ha permitido a los citogenetistas que estudian Drosophila alcanzar una precisión en la localización de los genes que no se consideraba posible cuando sólo se disponía para su estudio de cromosomas mitóticos y meióticos ordinarios. El apareamiento somático y la especificidad de las bandas, ya que la sinapsis se realiza banda a banda, permiten la identificación de muchas pequeñas anormalidades que surjan en la estructura interna de los cromosomas (duplicaciones, inversiones, translocaciones y deleciones) y que en cromosomas más pequeños pasarían inadvertidas. 5 Referencias http://es.wikipedia.org/wiki/Drosophi la_melanogaster http://www.biologia.edu.ar/genetica/i ndex.htm http://www.msd.es/publicaciones/m merck_hogar/seccion_01/seccion_01 _002.html http://www.cienciaybiologia.com/bg eneral/organizacion-materialgenetico.htm http://anajesusa.wordpress.com/2010 /02/06/cromosomas-gigantes-endrosophila-spp/ 6
