Genetica EL CARIOTIPO HUMANO

Genetica

EL CARIOTIPO HUMANO

Cariotipo normal y de individuos con alteraciones cromosómicas

Objetivo y material

El objetivo de esta práctica es el estudio del cariotipo humano. Se pretende que el alumno aprenda a elaborar cariogramas y a distinguir el cariotipo normal de cariotipos que reflejan alteraciones cromosómicas, obtenidos de individuos que presenten diferentes síndromes.

Para ello se utilizará un programa de ordenador en el que se muestran los cromosomas metafásicos teñidos pertenecientes a diversos individuos. El alumno deberá ordenar el cariograma y determinar si existen anomalías cromosómicas en cada individuo.

Introducción

El cariotipo es el complemento cromosómico particular de un individuo y viene definido por el número y morfología de los cromosomas en la metafase mitótica. En la especie humana la dotación cromosómica es de 2n = 46: 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales. Utilizando técnicas de tinción estándar los cromosomas aparecen uniformemente teñidos en metafase y se clasifican en 7 grupos de la A a la G atendiendo a su longitud relativa y a la posición del centrómero que define su morfología. Los autosomas se numeran del 1 al 22 ordenados por tamaños decrecientes y por la posición del centrómero. Los cromosomas sexuales X e Y constituyen un par aparte, independientemente del resto (por su tamaño, el cromosoma X se incluiría en el grupo C, y el Y, en el grupo G). De esta forma el cariotipo humano queda constituido así:

Grupo Pares cromosómicos Características

A 1, 2 y 3 Cr. muy grandes casi metacéntricos (1 y 3 metacéntricos, pero 2 submetacéntrico)

B 4 y 5 Cr. grandes y submetacéntricos, con dos brazos muy diferentes en tamaño

C 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12 Cr. medianos submetacéntricos

D 13, 14 y 15 Cr. medianos acrocéntricos con satélites

E 16, 17 y 18 Cr. pequeños, metacéntrico el 16 y submetacéntricos 17, 18

F 19 y 20 Cr. pequeños y metacéntricos

G 21 y 22 Cr. pequeños y acrocéntricos, con satélites.

X, Y El cr. X es parecido al 6. El Y, al grupo G, pero sin satélites.

(Todos los cromosomas autosómicos están ordenados en orden decreciente de tamaño, excepto el cromosoma 21 que ahora se sabe que es más pequeño que el 22)

Sin embargo, atendiendo solamente a estos parámetros no es posible identificar inequívocamente cada par de cromosomas. Para ello es necesario utilizar diferentes técnicas de bandeo cromosómico. Los distintos patrones de bandas que se consiguen son constantes y específicos de cada técnica y determinan la distribución de regiones cromosómicas que se revelan positiva o negativamente según el método utilizado.

Clasificación de los cromosomas

Citogenética clínica

En 1956, Tijo y Levan determinaran el complemento cromosómico diploide del hombre (2n = 46). En 1959 Lejeune describió la primera cromosomopatía o enfermedad originada por una alteración cromosómica, el síndrome de Down producido por una trisomía del cromosoma 21. Desde entonces, la Citogenética Humana ha ido desarrollándose como una ciencia médica.

Hay dos tipos fundamentales de cromosomopatías:

- Variaciones cromosómicas estructurales: afectan a la estructura del cromosoma en cuanto a la ordenación lineal de los genes. Aquí se incluyen deleciones, duplicaciones, inversiones y translocaciones.

- Variaciones cromosómicas numéricas: afectan al número de cromosomas. Incluyen las poliploidías (triploidía: 3n; tetraploidía: 4n) y los diversos tipos de aneuploidía (trisomías: 2n+1; monosomías: 2n-1).

Por otra parte, las anomalías cromosómicas pueden afectar a los autosomas o a los cromosomas sexuales.

Las alteraciones cromosómicas más frecuentes en humanos son:

Anomalías autosómicas:

Síndrome de Down, por trisomía del cromosoma 21, translocación 21/21 o translocación 14/21.

Síndrome de Patau, por trisomía del par 13.

Síndrome de Edwards, por trisomía del par 18.

Síndrome Cri du Chat, por deleción parcial del brazo corto del cromosoma 5.

Síndrome de DiGeorge, por deleción parcial del brazo largo del cromosoma 22.

Cromosoma Filadelfia, formado por una translocación entre los cromosomas 9 y 22.

Anomalías de los cromosomas sexuales:

Síndrome de Klinefelter, por una constitución XXY, XXXY, XXXXY.

Síndrome XYY, cromosoma Y extra en varones.

Síndrome de Turner, constitución X0.

Actualmente se ha llegado a profundizar bastante en el conocimiento del cariotipo humano y se sabe que es relativamente frecuente la aparición de anomalías cromosómicas. Por ejemplo, cerca de un 25% de los abortos ocurridos antes de la octava semana de gestación tienen cariotipos anormales y un 0,5% de los recién nacidos presentan aneuploidías.

Estas alteraciones no sólo pueden producir anomalías en el propio individuo portador sino que, por tratarse de anomalías genéticas, pueden transmitirse a la descendencia en el caso de que afecten a las células germinales. La detección anticipada de anomalías cromosómicas permite dictaminar las posibilidades de que la descendencia de una pareja portadora de una de ellas pueda presentarla o no. Para ello es preciso conocer el cariotipo de cada progenitor, lo que permite emitir un diagnóstico de su posible descendencia, con lo que el individuo será consciente de sus posibilidades.

El estudio del cariotipo tiene también su aplicación en el diagnóstico prenatal. Es posible determinar la constitución cromosómica del feto antes de su nacimiento pudiendo así observarse si presenta alguna anomalía cromosómica detectable. Hoy en día, el diagnóstico prenatal se practica a posteriori del inicio de la gestación y los resultados positivos suelen plantear conflictos éticos y emocionales. Si bien, en muchos casos este tipo de diagnóstico es el único posible, como cuando la anomalía cromosómica se produce en las células germinales de uno de los progenitores.

LA GENÉTICA HUMANA

El estudio de los cromosomas humanos

En la especie humana existen un total de 46 cromosomas en cada una de nuestras células, 44 autosomas y 2 cromosomas sexuales; el conjunto de los 46 cromosomas constituye lo que denominamos el Genoma Humano. Como somos una especie diploide, nuestro genoma está formado en realidad por dos juegos de 23 cromosomas homólogos, uno que viene de nuestra madre a través del óvulo, y otro que viene de nuestro padre a través del espermatozoide.

Para estudiar los cromosomas se recurre a unas representaciones denominadas CARIOTIPOS, en los que se colocan los cromosomas homólogos ordenados por pares y por tamaño, desde el par más grande, el 1, hasta el más pequeño, el 21, más los cromosomas sexuales.

IMAGEN CARIOTIPO

El Proyecto Genoma Humano se inició en 1990 en los Estados Unidos con un presupuesto inicial superior a los 2.200 millones de euros, y debía, en un plazo de unos 15 años, hasta el 2005, realizar una descripción, lo más completa posible, de cada uno de los cromosomas humanos. Posteriormente el Proyecto se extendió bajo la sigla HUGO (Humane Genome Organization) a laboratorios moleculares de todo el mundo, públicos y privados, constituyendo uno de los proyectos más gigantescos y ambiciosos -y también potencialmente más productivos- en el campo de la biología y de la informática (por el almacenamiento y procesamiento de miles de millones de datos).

IMAGEN CROMOSOMA

El Genoma Humano está formado por unos 3.000 millones de pares de bases que constituyen los 46 cromosomas; estos pares de bases se agrupan en una cantidad estimada entre 50.000 y 80.000 genes, existiendo, además, una gran cantidad de fragmentos de ADN que no poseen ninguna información: se calcula que sólo el 3 % del ADN celular tiene "sentido", es decir, información para fabricar nuestras proteínas; el 97 % restante es una incógnita. El Proyecto Genoma busca la realización de mapas cromosómicos lo más exactos posibles, señalando la localización de los genes, su función y secuenciándolos. Algunas de estas tareas ya están realizadas, y otras están en fase de ejecución; en estos momentos existen unos mapas genéticos de todos los cromosomas en los que se localizan de una forma aproximada genes alterados responsables de enfermedades hereditarias que se conocen por comparación con individuos sanos que no presentan esos genes alterados.

En esta dirección de Lourdes Luengo puedes ver una animación sobre el Proyecto Genoma.

En resumen, la primera aplicación directa del Proyecto Genoma consiste en la localización de genes responsables de enfermedades, tal y como podemos ver en la página Web del Humane Genome Landmark; esto implica que se puede tener una cierta idea de qué es lo que cambia en el gen para producir una enfermedad y por tanto, arreglarlo; esta es la razón por la que la industria privada también participa en esta investigación, ya que el posible rendimiento económico de estas terapias parece bastante evidente.

Existe una cuestión ética muy importante

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