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Biología molecular y citogenética

2.ª edición revisada y ampliada

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Bmolecular iología y citogenética María Soledad Aguilar Segura

2.ª edición revisada y ampliada

Imágenes cortesía del Centro Inmunológico de Alicante: 4.6, 4.8, 4.9, 4.10, 4.11, 5.1, 5.2, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.9, 6.11, 6.14, 6.20, 6.21, 6.22, 7.7, 7.11, 7.12, 7.13, 7.14, 8.3, 8.4, 8.5, 8.8, 9.3, 9.4, 9.5, 9.18

© María Soledad Aguilar Segura © EDITORIAL SÍNTESIS, S. A. Vallehermoso, 34. 28015 Madrid Teléfono 91 593 20 98 http://www.sintesis.com ISBN: 978-84-9077-349-9 Depósito Legal: M-10.552-2019 Impreso en España - Printed in Spain Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A.

Índice PRESENTACIÓN

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PARTE I FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR Y LA CITOGENÉTICA 1. FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

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Objetivos ................................................................................................................................................................... Mapa conceptual ................................................................................................................................................. Glosario ...................................................................................................................................................................... 1.1. Introducción: las células procariota y eucariota ............................................................ 1.2. Ácidos nucleicos ................................................................................................................................. 1.3. ADN ............................................................................................................................................................. 1.4. ARN .............................................................................................................................................................. 1.4.1. Tipos de ARN ........................................................................................................................... 1.5. Propiedades físicas del ADN relacionadas con las técnicas de biología molecular ...................................................................................................................... 1.6. Características funcionales del ADN ....................................................................................... 1.6.1. Replicación o duplicación del ADN ............................................................................... 1.6.2. Transcripción ............................................................................................................................ 1.6.3. Traducción ................................................................................................................................ 1.7. La información genética. La estructura de los genes .................................................. 1.8. Organización del genoma humano ......................................................................................

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ÍNDICE

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BIOLOGÍA MOLECULAR Y CITOGENÉTICA 1.9. Regulación de la expresión génica .......................................................................................... 1.10. Enzimas asociadas a los ácidos nucleicos ........................................................................... 1.11. Mutaciones y polimorfismos ....................................................................................................... 1.11.1. Mutaciones .............................................................................................................................. 1.11.2. Polimorfismos ......................................................................................................................... 1.12. ADN plasmídico .................................................................................................................................. Resumen ..................................................................................................................................................................... Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ Supuesto práctico................................................................................................................................................ Lee y debate en clase ....................................................................................................................................... Test de autoevaluación.....................................................................................................................................

37 38 39 40 41 42 42 43 44 44 45

2. FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS DE LA CITOGENÉTICA ..................................................................

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Objetivos ................................................................................................................................................................... Mapa conceptual ................................................................................................................................................. Glosario ...................................................................................................................................................................... 2.1. Cromosomas: organización cromosómica y estructura .............................................. 2.1.1. Número de cromosomas .................................................................................................... 2.1.2. Leyes que cumplen los cromosomas ............................................................................. 2.1.3. Proteínas cromosómicas ...................................................................................................... 2.1.4. Estados de condensación de los cromosomas ......................................................... 2.1.5. Componentes de los cromosomas ................................................................................. 2.1.6. Tipos de cromosomas humanos ...................................................................................... 2.1.7. Autosomas y cromosomas sexuales ............................................................................... 2.1.8. Diferencia entre los cromosomas X e Y de mamíferos ............................................ 2.1.9. Heterocromatina y eucromatina ....................................................................................... 2.2. Ciclo celular ............................................................................................................................................ 2.2.1. Interfase ...................................................................................................................................... 2.2.2. Fase de división celular o fase M ..................................................................................... 2.3. Nomenclatura básica en genética ........................................................................................... Resumen ..................................................................................................................................................................... Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ Supuesto práctico................................................................................................................................................ Test de autoevaluación.....................................................................................................................................

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PARTE II TÉCNICAS CITOGENÉTICAS 3. ORGANIZACIÓN DEL LABORATORIO DE CITOGENÉTICA

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Objetivos ................................................................................................................................................................... Mapa conceptual ................................................................................................................................................. Glosario ...................................................................................................................................................................... 3.1. Introducción .......................................................................................................................................... 3.2. Organigrama ......................................................................................................................................... 3.3. Personal .................................................................................................................................................... 3.4. Personal técnico .................................................................................................................................. 3.4.1. Funciones del personal técnico .......................................................................................

ÍNDICE

77 77 78 79 79 79 81 81 81

BIOLOGÍA MOLECULAR Y CITOGENÉTICA 3.4.2. Formación del personal técnico ...................................................................................... Procedimientos de laboratorio ................................................................................................. Instalaciones .......................................................................................................................................... 3.6.1. Área técnica ............................................................................................................................. 3.6.2. Área de estudio de los cromosomas ............................................................................. 3.7. Equipos del laboratorio de citogenética ............................................................................ 3.7.1. Equipamiento mínimo .......................................................................................................... 3.7.2. Equipamiento opcional ....................................................................................................... 3.8. Materiales y reactivos ....................................................................................................................... 3.9. Medios y aditivos ................................................................................................................................ 3.9.1. Sistemas tampón .................................................................................................................... 3.9.2. Sueros y sustitutos .................................................................................................................. 3.9.3. Agentes mitógenos ............................................................................................................... 3.10. Esterilidad en el laboratorio de citogenética ................................................................... 3.10.1. Procedimientos que pueden originar la contaminación de los cultivos ....... 3.10.2. Manipulación de muestras en condiciones de esterilidad ................................. 3.10.3. Esterilización .......................................................................................................................... 3.10.4. Antibióticos y fungicidas .................................................................................................. 3.10.5. Fuentes de contaminación ............................................................................................... 3.10.6. Procedimientos en caso de contaminación .............................................................. 3.11. Seguridad en los laboratorios de citogenética ............................................................... 3.11.1. Protocolos de actuación en caso de accidente ...................................................... 3.12. Gestión de residuos .......................................................................................................................... 3.12.1. Gestión de residuos químicos ....................................................................................... 3.12.2. Gestión de residuos biosanitarios ............................................................................... Resumen ..................................................................................................................................................................... Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ Práctica 3.1 .............................................................................................................................................................. Test de autoevaluación.....................................................................................................................................

3.5. 3.6.

4. TÉCNICAS DE OBTENCIÓN DE CROMOSOMAS

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82 82 83 83 85 86 86 89 90 92 93 93 94 94 94 95 97 98 98 99 100 102 102 102 103 104 105 106 107

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Objetivos ................................................................................................................................................................... Mapa conceptual ................................................................................................................................................. Glosario ...................................................................................................................................................................... 4.1. Introducción .......................................................................................................................................... 4.2. Técnicas de obtención y mantenimiento de los cultivos .......................................... 4.2.1. Tipos de cultivos celulares ................................................................................................. 4.2.2. Determinación del número y viabilidad celular ......................................................... 4.2.3. Muestras para análisis cromosómico .............................................................................. 4.3. Cultivo de linfocitos de sangre periférica para estudios citogenéticos constitucionales .................................................................................................. 4.3.1. Condiciones preanalíticas de las muestras ................................................................. 4.3.2. Siembra de la muestra .......................................................................................................... 4.3.3. Técnicas de cultivos y obtención de los cromosomas ............................................ 4.3.4. Técnicas de obtención de las extensiones ................................................................... 4.3.5. Tinción con Giemsa ............................................................................................................... 4.4. Técnicas de bandeo cromosómico ......................................................................................... 4.4.1. Bandas GTG ............................................................................................................................. 4.4.2. Bandas CBG .............................................................................................................................. 4.4.3. Bandas NOR ............................................................................................................................

109 110 110 111 112 112 113 113 114 115 116 119 122 125 126 126 127 128

ÍNDICE

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BIOLOGÍA MOLECULAR Y CITOGENÉTICA 4.5. 4.6.

Cultivo de linfocitos sincronizados. Cariotipo de alta resolución ....................... Cultivo celular en diagnóstico prenatal ................................................................................ 4.6.1. Cultivo celular de fibroblastos de líquido amniótico .............................................. 4.6.2. Cultivo de vellosidades coriales ....................................................................................... 4.6.3. Cultivo celular de sangre procedente del cordón umbilical fetal ...................... Resumen ..................................................................................................................................................................... Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ Práctica 4.1 .............................................................................................................................................................. Práctica 4.2 .............................................................................................................................................................. Práctica 4.3 .............................................................................................................................................................. Test de autoevaluación..................................................................................................................................... 5. ANÁLISIS CROMOSÓMICO. CARIOTIPO HUMANO

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Objetivos ................................................................................................................................................................... Mapa conceptual ................................................................................................................................................. Glosario ...................................................................................................................................................................... 5.1. Introducción .......................................................................................................................................... 5.2. Clasificación de los cromosomas .............................................................................................. 5.3. Constitución cromosómica ........................................................................................................... 5.4. Identificación de los cromosomas bandeados .............................................................. 5.4.1. Idiograma ................................................................................................................................... 5.4.2. Nivel de resolución de los cromosomas ...................................................................... 5.4.3. Identificación de los cromosomas con bandas C y NOR ...................................... 5.5. Cromatina sexual ............................................