Cromosomas

TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA

La teoría cromosómica de la herencia es el fundamento de los estudios actuales sobre la genética y la evolución de las especies. Procede de la consolidación de las investigaciones en el campo de la genética, fundada por el trabajo experimental de Gregor Mendel y la biología celular. Cuando Mendel realizó sus experimentos, no se conocía la existencia de la molécula de ADN ni, por tanto, que esta se encontrara en los cromosomas.

Esta teoría establece que la herencia genética es la transmisión a través del material genético contenido en el núcleo celular, de las características anatómicas, fisiológicas o de otro tipo, de un ser vivo a sus descendientes. El ser vivo resultante tendrá características de uno o de los dos padres.

CONCEPTO DE CROMOSOMA:

Un cromosoma es una estructura en la que el ADN está muy empaquetado y protegido. Los cromosomas son un componente celular que solo se forman cuando la célula está en división. Son los encargados de transportar el ADN (ácido desoxirribonucleico) y los genes durante la división celular.

QUE SON CROMOSOMAS SEXUALES:

En muchos organismos, uno de los pares de los cromosomas homólogos es distinto al resto, realizando la determinación del sexo del individuo. A estos cromosomas se les llama cromosomas sexuales o heterocromosomas e incluso gonosomas, porque determinan el sexo.

• Sistema de determinación XY: es propio del ser humano y muchos otros animales. Las hembras, siendo XX, darán gametos iguales con cromosoma X, sexo homogamético y los machos, siendo XY, darán dos tipos de gametos, uno con el cromosoma X y otro con el cromosoma Y. La probabilidad de que en la fecundación, al unirse los gametos, resulte una combinación XX (hembra) o XY (macho) es aproximadamente del 50%.

• Sistema de determinación ZW: en otras especies (mariposas, p.e.) ocurre lo contrario, el sexo masculino es homogamético (ZZ) y el femenino heterogamético (ZW).

• Sistema de determinación XO: otras especies (peces, insectos, anfibios) que no tienen el cromosoma Y, determinándose el sexo por el número de cromosomas X, macho XO y hembra XX.

• Macho: Es pequeño, peine sexual, lampiño, extremo terminal redondeado.

• Hembra: Es grande, ovopositor, vellosidades, extremo terminal puntiagudo.

QUE SON AUTOSOMA O CROMOSOMA SOMÁTICO

Es cualquier cromosoma que no sea sexual. En elhumano, los cromosomas del par 1 al 22 son autosomas, y el par 23 corresponde a loscromosomas sexuales X e Y, también llamados heterocromosomas o gonosomas. Los rasgos o caracteres ligados a los autosomas se dice que presentan una herencia autosómica, y los rasgos o caracteres ligados a los cromosomas sexuales o heterocromosomas se denominan a veces son independientes de X o de Y. Algunos desórdenes genéticos son causados por un número anormal de cromosomas autosomas.

ENFERMEDADES LIGADAS AL CROMOSOMA X

Las enfermedades ligadas al cromosoma X pueden ser debidas a la presencia de un número anormal de copias del cromosoma X en las células (aberraciones cromosómicas de tipo numérico) o a mutaciones de genes presentes en el mismo. El cromosoma X tiene una baja proporción de genessi lo comparamos con otros cromosomas. Está compuesto por muchos segmentos de ADN repetitivo que no codifica para ninguna proteína o su función no es conocida. Entre las enfermedades producidas por presentar un número de cromosomas X distinto de lo normal, destacan el síndrome de Klinefelter (XXY, dos cromosomas X además de un Y), la trisomía del X (XXX, tres cromosomas X) y el síndrome de Turner (XO, sólo un cromosoma X). Como mutaciones de genes, podríamos decir que ocurren de forma más frecuente en los hombres que en las mujeres puesto que en muchos casos estas mutaciones son recesivas en mujeres. Esto se debe a la complementación de la mutación por la presencia de un alelo sano en el otro cromosoma X. Entre las enfermedades recesivas ligadas al cromosoma X se destacan la hemofilia, tanto del tipo A como del B, y el Daltonismo. No obstante se conocen enfermedades dominantes asociadas al cromosoma X. La característica principal de este tipo de enfermedades es que un hombre afectado por la enfermedad transmite a toda su descendencia femenina la enfermedad, mientras que los varones son sanos. Pero si la mujer es la afectada la mitad de su descendencia estará afectada y la otra no. La enfermedad más conocida es la hipofosfatemia.

En las enfermedades ligadas al cromosoma X, las mujeres pueden ser enfermas, portadoras o sanas, mientras que los hombres sólo estarán enfermos o sanos. Es por eso que todos los hombres hemicigotos (XY, con el X afectado) y las mujeres homocigotas enfermas (XX, con ambos cromosomas X afectados) poseerán la enfermedad, mientras que las mujeres heterocigotas (XX, con UN sólo X afectado) serán sólo portadoras, y los hombres heterocigotos (XY, sin genes afectados) y las mujeres homocigotas sanas (XX, sin genes afectados) serán sanos.

Además de las enfermedades anteriormente indicadas existen otra serie de enfermedades ligadas la cromosoma X. Entre estas podríamos destacar las siguientes:

• Adrenoleucodistrofia (ALD)

• Agammaglobulinemia ligada al cromosoma X (XLA)

• Anemia sideroblástica ligada al cromosoma X

• Deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa

• Deficiencia de ornitina transcarbamilasa

• Distrofia muscular de Becker

• Distrofia muscular de Duchenne

• Enfermedad de Charcot-Marie-Tooth

• Enfermedad de Fabry

• Enfermedad de Menkes

• Enfermedad de Norrie

• Inmunodeficiencia severa combinada ligada al cromosoma X (SCID)

• Miopatía centronuclear incluyéndose la miopatía miotubular

• Síndrome de Aarskog-Scott

• Síndrome de Bloch-Sulzberger

• Síndrome de Coffin-Lowry

• Síndrome de Cornelia de Lange —una de las formas leves del síndrome—

• Síndrome de Duncan

• Síndrome de Hunter

• Síndrome de insensibilidad androgénica

• Síndrome de Lesch-Nyhan

• Síndrome de Rett

• Síndrome del X frágil

• Síndrome IPEX

SÍNDROME DE KLINEFELTER

Es la presencia de un cromosoma X extra en un hombre. La mayoría de las personas tienen 46 cromosomas. Los cromosomas contienen todos los genes y el ADN, los pilares fundamentales del cuerpo. Dos cromosomas sexuales determinan si usted se convertirá en niño o en niña. Las mujeres normalmente tienen dos cromosomas sexuales XX, mientras que los hombres normalmente tienen un cromosoma X y un cromosoma Y.

El síndrome de Klinefelter se presenta cuando un niño varón nace con al menos un cromosoma X extra. Por lo regular, esto ocurre debido a un cromosoma X adicional. Esto se escribiría como XXY.

El síndrome de Klinefelter se presenta en aproximadamente uno de cada 500 a 1,000 bebés varones. Las mujeres que resultan embarazadas después de los 35 años tienen una probabilidad ligeramente mayor de tener un niño con este síndrome que las mujeres más jóvenes.

LA TRISOMÍA

Es una anomalía del cromosoma sexual con un fenotipo variable causado por la presencia de un cromosoma X adicional en las mujeres (47,XXX en lugar de 46,XX). Es la anomalía cromosómica más común en las mujeres, que se presenta en aproximadamente 1 de cada 1.000 nacimientos femeninos. Debido a que algunas personas sólo sufren una afección leve o asintomática, se estima que en la actualidad sólo un 10% de las personas con trisomía X está diagnosticado. Las características físicas más comunes incluyen baja estatura, pliegues epicánticos, hipotonía y clinodactilia. También pueden asociarse hallazgos como convulsiones, anormalidades renales y genitourinarias, e insuficiencia ovárica prematura (POF, por su sigla en inglés). Los niños con trisomía X tienen tasas más altas de retrasos motrices y del habla, con un mayor riesgo de déficit cognoscitivos y discapacidades de aprendizaje en las edades escolares. También son más frecuentes que en la población general los rasgos psicológicos tales como déficit de atención, trastornos del humor (ansiedad y depresión) y otros trastornos psicológicos. La trisomía X se presenta con mayor frecuencia como resultado de una no disyunción durante la meiosis, aunque se produce una no disyunción poscigótica en aproximadamente el 20% de los casos. El riesgo de trisomía aumenta con la mayor edad de la madre. La hipótesis es que el fenotipo en la trisomía X surge de una sobreexpresión de genes que escapan a la inactivación del X, pero aún no se definieron las relaciones genotipo-fenotipo. Es frecuente el diagnóstico durante el período prenatal por amniocentesis o muestreo de vellosidades coriónicas. Con frecuencia, los indicios para el diagnóstico postnatal incluyen retrasos en el desarrollo o hipotonía, discapacidades en el aprendizaje, dificultades emocionales o del comportamiento, o insuficiencia ovárica prematura (POF).

El diagnóstico diferencial antes de los resultados definitivos del estudio de cariotipo incluye X frágil, tetrasomía X, pentasomía

X y el síndrome de Turner en mosaico. Se recomienda asesoramiento genético. A los pacientes que se les diagnosticó esta anomalía durante el período prenatal se les debe realizar un control estrecho para detectar retrasos en el desarrollo con el fin de que puedan implementarse terapias de intervención en el momento oportuno. Puede ser útil realizarle una evaluación psicológica a los niños en edad escolar y adolescentes con énfasis en identificar y desarrollar un plan de intervención para problemas en las habilidades cognoscitivas/académicas, el lenguaje y/o el desarrollo socio-emocional.

Debe evaluarse a las adolescentes y mujeres adultas que presentan menarquia tardía, irregularidades menstruales o problemas de fertilidad para detectar una insuficiencia ovárica prematura. Los pacientes deben ser derivados a organizaciones de apoyo para recibir apoyo individual y familiar. La prognosis es variable, dependiendo de la gravedad de las manifestaciones y de la calidad y lo oportuno del tratamiento.

EL SÍNDROME DE DOWN (SD)

Es un trastorno genético causado por la presencia de una copia extra del cromosoma 21 (o una parte del mismo), en vez de los dos habituales, por ello se denomina también trisomía del par 21. Se caracteriza por la presencia de un grado variable de discapacidad cognitiva y unos rasgos físicos peculiares que le dan un aspecto reconocible. Es la causa más frecuente de discapacidad cognitiva psíquicacongénita1 y debe su nombre a John Langdon Haydon Down que fue el primero en describir esta alteración genética en 1866, aunque nunca llegó a descubrir las causas que la producían. En julio de 1958 un joven investigador llamado Jérôme Lejeunedescubrió que el síndrome es una alteración en el mencionado par de cromosomas.

No se conocen con exactitud las causas que provocan el exceso cromosómico, aunque se relaciona estadísticamente con una edad materna superior a los 35 años. Las personas con síndrome de Down tienen una probabilidad algo superior a la de la población general de padecer algunas enfermedades, especialmente de corazón,sistema digestivo y sistema endocrino, debido al exceso de proteínas sintetizadas por el cromosoma de más. Los avances actuales en el descifrado del genoma humanoestán desvelando algunos de los procesos bioquímicos subyacentes a la discapacidad cognitiva, pero en la actualidad no existe ningún tratamiento farmacológico que haya demostrado mejorar las capacidades intelectuales de estas personas.2 Las terapias deestimulación precoz y el cambio en la mentalidad de la sociedad, por el contrario, sí están suponiendo un cambio positivo en su calidad de vida.

QUE ES LA DROSOPHILA MELANOGASTER (MOSCA DEL VINAGRE O MOSCA DE LA FRUTA)

Drosophila melanogaster (literalmente "amante del rocío de vientre negro"), también llamada mosca del vinagre o mosca de la fruta, es una especie dedíptero braquícero de la familia Drosophilidae. Recibe su nombre debido a que se alimenta de frutas en proceso de fermentación tales como manzanas, bananas,uvas, etc. Es una especie utilizada frecuentemente en experimentación genética, dado que posee un reducido número de cromosomas (4 pares), breve ciclo de vida (15-21 días) y aproximadamente el 61% de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en el genoma de las moscas de la fruta, y el 50% de las secuencias proteínicas de la mosca tiene análogos en los mamíferos.2

Para propósitos de investigación, fácilmente pueden reemplazar a los humanos. Se reproducen rápidamente, de modo que se pueden estudiar muchas generaciones en un corto espacio de tiempo, y ya se conoce el mapa completo de su genoma. Fue adoptada como animal de experimentación genética por Thomas Morgan a principios del siglo XX. Sus 165 Mb de genoma (1 Mb = 1 millón de pares de bases) fueron publicados en marzo de 2000 gracias al consorcio público y la compañíaCelera Genomics.3 Alberga alrededor de 13.600 genes.

CICLO DE VIDA

El desarrollo embrionario que sigue a la fecundación y formación del cigoto, se realiza dentro de la membrana del huevo. Las otras etapas del ciclo de vida incluyen: larvas, pupa, adulto o imago. La duración de los distintos estados del ciclo varía con la temperatura, por ejemplo a 25ºC el período huevo larva es de 5 días y el de pupa 4 días. La exposición continua a una temperatura superior a los 30ºC puede producir la esterilidad o muerte de las moscas y a temperaturas, más baja, se prolonga el ciclo de vida, perjudicándose la viabilidad.

EL HUEVO

El huevo de Drosophila mide alrededor de 0,5 mm de longitud. El lado dorsal es algo más plano que la superficie ventral que aparece redondeada. Está revestido por una membrana externa, el corión, constituida de células hexagonales. Posee un par de filamentos que se extiende más allá y a partir de la superficie entero dorsal. Tales filamentos impiden que el huevo se hunda en el nutriente blando y semilíquido.

Los huevos pueden ser ovopositados por la madre poco tiempo después de la penetración del espermio o quedar retenidos en la vagina durante los primeros estados de desarrollo embrionario. Todo el desarrollo del huevo se completa dentro de 24 horas.

ESTADOS LARVALES

El período larval consta de tres estados. En el tercer período, la larva puede alcanzar hasta 4,5 mm de longitud. Las larvas poseen gran actividad y son muy voraces observándose en el medio de cultivo un gran número de canales y túneles. Esta actividad larval es el criterio más simple para juzgar a simple vista si la generación se desarrolla o no con éxito. La larva de Drosophila, externamente, no presenta muchas estructuras. Internamente es más interesante. El tubo digestivo es diferenciado y enrollado en la porción media posterior. Las glándulas salivales se vacían en la partes anterior del tubo digestivo mientras los tubos de Malpighi desembocan en el tractodigestivo.

ESTADO DE DESARROLLO DE LAS LARVAS

En general se acepta que las larvas de Drosophila pasan por tres estados de desarrollo:

Estado I Se considera en este estado de desarrollo las larvas que van desde que eclosiona el huevo hasta que cumplen 24 horas. Este estado se caracteriza porque las larvas presentan gran movilidad y su principal función es la búsqueda de alimento.

Estado II Va desde las 24 horas a las 72 horas de vida. En general se consideran larvas de estado II las que tienen entre 48 y 72 horas y su función principal también es la búsqueda del alimento.

Estado III Va desde las 72 a las 96 horas de vida. En este estado las larvas pierden su interés por el alimento y su principal función es encontrar un lugar seco donde pupar.

LA PUPA

Cuando la larva está preparada para pupar, abandona al medio de cultivo y se adhiere a alguna superficie seca como las paredes de la botella o el papel secante en que se ha insertado el alimento. La larva se transforma en pupa dentro del penúltimo tegumento larval que al principio es suave y blando pero lentamente se endurece y oscurece su color. La transformación emprendida durante el período de pupa, culmina con la formación del imago. Cuando estos cambios se han completado, el adulto emerge por el extremo de la pupa.

En un principio la mosca es alargada y con las alas sin expandir todavía. Dentro de poco tiempo, sin embargo, las alas se expanden y el cuerpo gradualmente adquiere la forma redonda del adulto. Las moscas recién nacidas son de color claro, pero se oscurecen dentro de pocas horas. Es posible, entonces, distinguir en el cultivo las moscas recién emergidas de las más viejas.

DIFERENCIA ENTRE EL SEXO DE LA DROSOPHILA MELANOGASTER

Varias diferencias morfológicas permiten distinguir de las hembras de Drosophila.

1.- El extremo del abdomen es alargado en la hembra y algo redondeado en el macho.

2.- La distribución de bandas oscuras en los segmentos abdominales permite distinguir a ambos sexos sin necesidad de usar microscopio. El abdomen de la hembra tiene 7 segmentos y el macho 5.

3.- Los machos de las Drosophilas poseen el llamado peine sexual, un cepillo de más o menos 10 gruesas cerdas negras ubicadas en la superficie distal de la articulación tarsal del primer par de patas.

Debe tener cuidado cuando se utiliza la pigmentación como criterio único para distinguir los sexos, ya que las moscas recién nacidas la pigmentación aún no se ha completado. Un macho recién nacido es tan descolorido como una hembra y puede confundirse.

VENTAJAS DE LA DROSOPHILA MELANOGASTER:

• Son fáciles de cultivar y mantener.

• Producen una nueva generación cada dos semanas.

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• La mosca de fruta Drosophila melanogaster, ofrece grandes ventajas para la realización de diversos estudios en genética. Ha sido utilizada ampliamente como material experimental desde que fue utilizada por W.E. Castle en 1906, y sentó las bases para las cruzas llevadas a cabo por T.H: Morgan y sus colaboradores en 1909. Además de la gran cantidad de información que se ha generado con respecto a este organismo, existen en la actualidad una gran cantidad de cepas de laboratorio disponibles para la investigación. Otras ventajas que ofrece este organismo son un tiempo generacional relativamente corto, un tamaño suficientemente pequeño para facilitar su manejo pero suficientemente grande para la observación de un gran número de caracteres mutantes, un alto índice de prolificidad lo cual resulta en la fácil producción de grandes números de progenie para la aplicación de un alto nivel de rigor estadístico en el análisis de los experimentos.

EL CICLO DE VIDA DE DROSOPHILA MELANOGASTER DE ACUERDO A LA TEMPERATURA

Incluye cuatro fases: huevo, larva pupa y adulto. La duración del ciclo varía con la temperatura de cultivo. A 25º C. el ciclo dura alrededor de 10 días, pero a 20o C. puede durar alrededor de 15 días. Los cultivos de Drosophila no deben exponerse a altas temperaturas 30º C. Lo cual resulta en la esterilización o muerte de las moscas, ni a bajas temperaturas (10º C. ) lo cual resulta en ciclos de vida prolongados (tal vez de 57 días), y reducir viabilidad. La temperatura óptima de cultivo es de 25º C.ç

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