Citogenética: Variación Cromosómica PDF

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Summary

Tipos de mutaciones cromosómicas.
Reordenamientos cromosómicos:duplicaciones, deleciones, inversiones, translocaciones.
Aneuploidía: tipos, efectos, trisomías, monosomías.
Poliploidia: autopoliploidía, Alopoliploidia, Importancia de la poliploidia...

Description

CITO CITOGE GE GENÉT NÉT NÉTICA ICA ICA:: VA VARIA RIA RIACIÓ CIÓ CIÓN N CRO CROMOS MOS MOSÓM ÓM ÓMICA ICA La mayoría de las especies tienen un número característico de cromosomas, cada uno con su propio tamaño y estructura y, por lo general, todos los tejidos del organismo (excepto las gametas) tienen la misma dotación cromosómica. Sin embargo, cada tanto aparecen variaciones en el número y estructura de los cromosomas. Los cromosomas individuales pueden perder o ganar partes; puede alterarse la secuencia de genes dentro de un cromosoma, o incluso pueden perderse o ganarse cromosomas enteros. Estas variaciones en el número y la estructura de los cromosomas se denominan mutaciones cromosómicas, y suelen desempeñar un papel importante en la evolución.

Tipos de mut mutaci aci aciones ones cro cromosó mosó mosómic mic micaa s (se pueden ver en el microscopio) El reordenamiento cromosómico altera la estructura de los cromosomas, mediante la deleción, duplicación, inversión o translocación de una porción de cromosoma. En la aneu aneuploi ploi ploidia dia se altera el número de cromosomas: se agregan o eliminan uno o más cromosomas individuales. En la polipl poliploi oi oidia dia se agregan uno o más juegos completos de cromosomas. 1. Reordenamientos cromosómicos (estructurales) Los reordenamientos cromosómicos son mutaciones que cambian la estructura de los cromosomas individuales. Pueden ser desequilibradas, es decir que poseen diferente cantidad de genes (duplicaciones y deleciones), o pueden ser equilibradas, en donde los cromosomas poseen la misma cantidad de genes pero en diferente orden o en distintas localizaciones (inversiones y translocaciones). Puede haber rearreglos espontáneos, pero también por factores físicos y químicos. Los reordenamientos cromosómicos viables son aquellos que producen cromosomas con un centrómero y sus telómeros. DUP DUPLICACI LICACI LICACIO ONES Las duplicaciones cromosómicas son mutaciones en la que parte de un cromosoma se duplica. En aquellas en la que la región duplicada se encuentra inmediatamente adyacente al segmento original, se denomina duplic duplicación ación een n tán tándem dem dem; si el segmento duplicado se localiza a cierta distancia del segmento original, se denomina duplic duplicaa ción despl desplaz az azada ada ada. Además puede orientarse en la misma dirección que la secuencia original, o en dirección inversa (duplicación inversa). Un individuo homocigota para una duplicación porta la duplicación en ambos cromosomas homólogos; mientras que un individuo heterocigoto para una duplicación presenta un cromosoma no mutado y un cromosoma y un cromosoma con la duplicación. Los problemas se originan en el apareamiento de los cromosomas durante la profase I de la meiosis ya que no son homólogos en toda su longitud. El apareamiento y la sinapsis de las regiones homologas requiere que uno o ambos cromosomas formen un bucle y se retuerzan para permitir la alineación de estas regiones.  La mutación Bar es producto de una duplicación pequeña en el cromosoma X, que se hereda como un rasgo dominante incompleto ligado al X. Es posible que los efectos se deban a desequilibrios en la cantidad de productos génicos (dosis génica anormal). La cantidad de una proteína determinada sintetizada por una célula suele relacionarse directamente con el número de copias de su gen correspondiente.  Con frecuencia se originan duplicaciones durante la evolución de numerosos organismos eucariontes y constituyen una fuente de nuevos genes que pueden proporcionar nuevas funciones.

La duplic duplicación ación cro cromosó mosó mosómica mica es una mutación en la que se duplica una parte del cromosoma. En los individuos heterocigóticos para una duplicación cromosómica la región duplicada del cromosoma forma un bucle cuando los cromosomas homólogos se aparean en profase I de la meiosis. Las duplicaciones suelen tener efectos importantes en el fenotipo, debido tal vez a la alteración de la dosis génica. También puede producir mayor cantidad de una proteína asociada al gen duplicado.

DELECI DELECIO ONE NESS Las deleciones cromosómicas hacen referencia a la pérdida de un segmento de cromosoma. En individuos heterocigotas la deleción el cromosoma normal debe formar un bucle durante el apareamiento de los cromosomas homólogos durante la profase I de la meiosis, para permitir que las regiones homologas de los dos cromosomas puedan alinearse y producir sinapsis. Las consecuencias fenotípicas de una deleción dependen de cuáles son los genes ubicados en la región que sufrió la deleción. Si incluye al centrómero, el cromosoma no se segregará en la meiosis ni en la mitosis y casi siempre se perderá. Muchas deleciones son letales en él estado homocigótico debido a la ausencia de todas las copias de cualquier gen esencial localizado en la región que sufrió la deleción. Los individuos heterocigóticos para la deleción pueden presentar también defectos múltiples por tres razones: ✓ La condición de heterocigótico puede desequilibrar la cantidad de productos génicos; ✓ Pueden expresarse las mutaciones recesivas del cromosoma carente de deleción cuando se produjo la deleción dei alelo de tipo silvestre (la expresión de una mutación recesiva se conoce como pseudodominancia y es una indicación de que hay deleción en uno de los cromosomas); ✓ Algunos genes deben hallarse presentes en dos copias para que la función sea normal (cuando una sola copia de un gen no es suficiente para producir un fenotipo de tipo salvaje se dice que es un haploinsuficiente).  En los seres humanos una deleción del brazo corto del cromosoma 5 determina el síndrome "cri-du-chat" (maullido de gato). Un niño heterocigota para esta deleción tiene cabeza pequeña, ojos muy espaciados, cada redonda y retraso mental. La deleción de parte del brazo corto del cromosoma 4 produce otro trastorno humano, el síndrome de WolfHirschhorn, que se caracteriza por la presencia de convulsiones, retraso mental y retraso de crecimiento grave.

Una deleció deleción n cro cromosó mosó mosómic mic micaa es una mutación en la que se pierde parte del cromosoma. En individuos heterocigóticos para una deleción el cromosoma normal forma un bucle durante la profase I de la meiosis. Las deleciones causan la expresión de genes recesivos en el cromosoma homólogo y pueden causar desequilibrios en los productos génicos.

INVE INVERSI RSI RSIONE ONE ONESS En la inversión cromosomica un segmento del cromosoma se invierte, es decir realiza un giro de 180 grados. Para que se produzca la inversión el cromosoma debe romperse en dos lugares. Aquellas que no incluyen el centrómero se denominan inversiones paracént aracéntricas ricas ricas, mientras que aquellas que sí incluyen al centròmero se denominan inversiones pericé pericéntr ntr ntricas icas icas. En los individuos que presentan inversiones no hubo perdida ni ganancia de material genético; solo se altera el orden de los genes. Una inversión puede romper un gen en dos partes, con una parte que se mueve hacia una nueva ubicación y destruye la función de otro gen. Muchos genes están regulados en una forma dependiente de la posición, por lo que si sus posiciones se alteran, los genes pueden expresarse en momentos o en tejidos inadecuados (efecto de posición). Cuando un individuo es homocigota para una inversión determinada no surgen problemas especiales en la meiosis y los cromosomas homólogos pueden aparearse y separarse en forma normal. Cuando es heterocigota para una inversión, el orden gènico de los dos homólogos difiere y las secuencias homologas pueden alinearse y aparearse solo si los dos cromosomas forman un bucle de inversión. También exhiben recombinación reducida entre los genes ubicados en la región invertida. En realidad, la frecuencia de entrecruzamiento dentro de una inversión no se encuentra disminuida, pero cuando se produce, da como resultado una tendencia a producir gametas no viables, por lo que no se observa progenie recombinante.

En una inversión se invierte un segmento de un cromosoma. Las inversiones pueden provocar rupturas en algunos genes, o mover otros genes a nuevas localizaciones. En individuos heterocigóticos para una inversión cromosómica, los cromosomas forman bucles en la profase I de la meiosis. Cuando se produce un entrecruzamiento en la región de inversión por lo general las gametas son no viables, lo que da como resultado una disminución en las frecuencias de recombinación observadas.

INVE INVERS RS RSIÓN IÓN PA PARA RA RACÉN CÉN CÉNTRIC TRIC TRICA A

Un individuo es heterocigota para la inversión, con un cromosoma de tipo silvestre que no mutó y un cromosoma invertido. En la profase I de la meiosis se forma un bucle de inversión que permite el apareamiento de las secuencias homólogas. Si se produce un entrecruzamiento simple en la región invertida se genera una estructura inusual (c). Las dos cromátides externas que no participaron del entrecruzamiento contienen secuencias génicas no recombinantes originales. Las dos cromátides internas que se entrecruzaron son anormales: cada una posee dos copias de algunos genes y ninguna copia de otros. Una de las cuatro cromátides tiene dos centrómeros (cromátida dicéntrica) y otra carece de centrómero (cromátida acéntrica). En la anafase I de la meiosis los centrómeros se desplazan hacia los polos opuestos y los cromosomas homólogos se separan. La cromátida dicéntrica se estira formando una estructura denominada puente dicéntrico. Este puente se rompe al alejarse los dos centrómeros uno de otro. La cromátida acéntrica no posee centrómero por lo que este segmento no se segrega hacia el núcleo durante la mitosis y casi siempre se pierde. En la segunda división de la meiosis las cromátidas se separan y producen cuatro gametas. Dos contienen cromosomas no recombinantes originales, y los otros dos contienen cromosomas recombinantes a los qué les faltan algunos genes. Estas últimas no producirán una descendencia viable. Por lo tanto, cuando el entrecruzamiento se produce dentro de una inversión paracéntrica no se observa progenie recombinante.

INVE INVERS RS RSIÓN IÓN PE PERICÉN RICÉN RICÉNTRI TRI TRICA CA

En la inversión pericéntrica la recombinación también esta reducida. Los cromosomas recombinantes poseen demasiadas copias de algunos genes y ninguna copia de otros; por ende, gametas que reciben los cromosomas recombinantes no pueden producir progenie viable. Los entrecruzamientos dobles, en los ambos entrecruzamientos se producen en las mismas dos cadenas (entrecruzamiento doble, de doble cadena) producen cromosomas recombinantes funcionales. Por eso, aun cuando la frecuencia de recombinación global se ve reducida en la inversión, es posible que se produzca alguna progenie recombinante viable por entrecruzamientos dobles de cadena doble.  Las inversiones pueden haber desempeñado un papel importante en la evolución humana. Los patrones de bandas G revelan que varios cromosomas humanos difieren de los de los chimpancés en apenas una inversión pericéntrica.  En los individuos heterocigotas para la inversión la viabilidad de las gametas depende del tamaño de la región afectada. Los genes dentro de la inversión tienen una FR = 0, es decir, no se recuperan productos meióticos recombinantes. Los genes que flanquean las inversiones tiene una FR reducida.

TRAN TRANSLO SLO SLOCACI CACI CACIO ONES Una translocación implica el movimiento de material genético entre cromosomas no homólogos, o dentro del mismo cromosoma (no confundirse con el entrecruzamiento, en el cual existe un intercambio de material genético entre cromosomas homólogos. OJO!). En la translocación no recíproca el materia! genético se mueve de un cromosoma a otro sin que exista intercambio recíproco. Cuando el intercambio de segmentos cromosómicos es en ambos sentidos, da por resultado una translocación recíproca. La translocación puede afectar el fenotipo de varias maneras. Primero, puede crear relaciones de ligamiento nuevas que afecten la expresión de los genes: los genes translocados a localizaciones nuevas pueden quedar sujetos al control de diferentes secuencias reguladoras o a otros genes que afecten su expresión. Segundo, las rupturas cromosómicas que provocan las translocaciones pueden tener lugar dentro de un gen y alterar su fundón. Con frecuencia las deleciones se acompañan por translocaciones. En la translocación robertsoniana, los brazos largos de dos cromosomas acrocéntricos se unen a un centrómero común por translocación, lo que genera un cromosoma metacéntrico con dos brazos largos, y otro cromosoma con dos brazos muy cortos. El cromosoma pequeño casi nunca se segrega, por lo que provoca una reducción global del número de cromosomas.

Translocación robertsoniana Fusiones céntricas: dos cromosomas acrocéntricos se unen por su centrómeros formando un cromosoma metacéntrico y un fragmento que se pierde. Disminuye el número de cromosomas. Fisiones céntricas: se separan los brazos cromosómicos de un metacéntrico formándose dos cromosomas telocéntricos. Aumenta número de cromosomas.

INDI INDIVID VID VIDUO UO HET HETEROCIG EROCIG EROCIGÓTI ÓTI ÓTICO CO PA PARA RA TRANSP RANSPOSI OSI OSICI CI CION ON RE RECÍP CÍP CÍPRO RO ROCA: CA: Supongamos que los cromosomas originales son N1 y N2, y que tiene lugar una translocación reciproca que produce cromosomas translocados T1 y T2. Un individuo heterocigótico para esta translocación tendrá una copia normal de cada cromosoma y una copia translocada (a). Cada uno de estos cromosomas contiene segmentos que son homólogos para otros dos cromosomas. Cuando las secuencias homologas se aparean en la profase de la meiosis se forman configuraciones en cruz compuestas por cuatro cromosomas (b). N1 y T1 tienen centrómeros homólogos, y N2 y T2 tienen centrómeros homólogos. Los cromosomas pueden segregarse de 3 maneras distintas (c). En la segreg segregación ación altern alternad ad adaa N1 y N2 se dirigen hacia un polo y T1 y T2 hacia el polo opuesto. En la segr segregaci egaci egación ón ady adyac ac acente ente de ti tipo po 1 N1 y T2 se mueven hacia uno de los polos y N2 y T1 hacia el polo opuesto. En estas dos segregaciones, los centrómeros homólogos se segregan hacia los polos opuestos. La segreg segregaa ción aadyac dyac dyacent ent ente ed de e ti tipo po 2, en la que N1 y T1 se mueven hacia uno de los polos, y N2 y T2 hacia el otro, es infrecuente. Las gametas producidas por la segregación alternada poseen un juego completo de segmentos cromosómicos, por lo tanto son funcionales y pueden producir una progenie viable. Las gametas producidas por las segregaciones adyacentes de tipo 1 y 2 no son viables, ya que algunos segmentos cromosómicos se encuentran presentes en dos copias mientras que otros segmentos están ausentes. La segregación adyacente de tipo 2 es rara, por lo que la mayor parte de las gametas se producen por segregación alternada o adyacente de tipo 1. Por lo tanto, es probable que la mitad de las gametas de un individuo heterocigótico para una translocación reciproca sean funcionales (fertilidad reducida al 50%). En individuos homocigotas para la transposición reciproca no se produce la estructura en forma de cruz. Esta estructura solo se observa durante la meiosis en individuos heterocigotas.  Las translocaciones desempeñan un papel importante en la evolución de los cariotipos. Los chimpancés, los gorilas y los orangutanes poseen 48 cromosomas, mientras que los seres humanos poseen 46. El cromosoma 2 humano es grande y metacéntrico, con patrones de bandas G que equivalen a los que se encuentran en dos cromosomas acrocéntricos diferentes denlos monos. Parece ser que tuvo lugar una translocación robertsoniana en un ancestro humano que creo un cromosoma metacéntrico a partir de los dos brazos largos de los cromosomas acrocéntricos

ancestrales y un cromosoma pequeño formado por brazos cortos. Posteriormente, el cromosoma pequeño se perdió, lo que provocó la reducción del número de cromosomas humanos.

En las translocaciones, partes de los cromosomas se mueven a otros cromosomas no homólogos o a otras regiones del mismo cromosoma. Las translocaciones pueden afectar el fenotipo porque los genes se mueven a nuevas localizaciones en las que quedan bajo la influencia de nuevas secuencias reguladoras o porque los genes se rompen y alteran su función.

Sitios frág frágiles iles Los cromosomas de células cultivadas pueden desarrollar constricciones o brechas (gaps) en determinadas localizaciones llamadas sitios frágiles, ya que son propensos a romperse en ciertas condiciones. Uno de los sitios más estudiados es el sitio frágil del cromosoma X, asociado con retraso mental conocido como síndrome del X frágil. Exhibe una herencia ligada al X y se manifiesta con una frecuencia de cerca de 1 cada 1250 nacimientos de varones. Es resultado de un aumento del número de repeticiones del trinucleótido CGG. 2. Aneuploidia (numérica) Las mutaciones incluyen también cambios en el número de cromosomas. Pueden clasificarse en dos tipos básicos: aneuploidias, cambios en el número de cromosomas de un individuo, y poliploidias, cambio en el número de juegos cromosómicos. La aneuploidia puede producirse de varias maneras. En primer lugar, en el transcurso de la mitosis o de la meiosis puede perderse un cromosoma si, por ejemplo, su centrómero se deleciona, lo cual impide que las fibras del huso se adhieran, y por lo tanto, el cromosoma no podrá desplazarse hacia uno de los polos y no podrá incorporarse al núcleo luego de la división celular. En segundo lugar, el cromosoma pequeño generado por una translocación robertsoniana puede perderse en la mitosis o meiosis. En tercer lugar, se puede originar por la no disyunción, es decir, por una falta de separación de los cromosomas homólogos o de las cromátidas hermanas durante la mitosis o meiosis. La no disyunción produce algunas gametas que contienen un cromosoma adicional y otras a las que Ies falta un cromosoma. Tipos de an aneuploi euploi euploidi di diaa 1- Nulisomía: pérdida de ambos miembros de un par de cromosomas homólogos (2n - 2) 2- Monosomía: pérdida de un solo cromosoma (2n -1) 3- Trisomía: ganancia de un solo cromosoma (2n + 1). Existen tres copias homologas de un mismo cromosoma. 4- Tetrasomía: ganancia de dos cromosomas homólogos (2n + 2). Habrá cuatro copias homologas de un mismo

cromosoma. Un individuo que posee una copia adicional de dos cromosomas diferentes (no homólogos) se denomina trisómico doble (2n + 1 + 1). Un monosómico doble tiene dos cromosomas no homólogos menos (2n -1 -1); un tetrasómico doble posee dos pares de cromosomas homólogos adicionales (2n + 2 + 2).

Efect Efectos os d de e llaa an aneuploi euploi euploidi di diaa La aneuploidia altera el fenotipo. En muchas plantas y en la mayor parte de los animales, las mutaciones aneuploides son letales. Dado que la aneuploidia afecta el número de copias de un gen, pero no su secuencia de nucleótidos, es probable que los efectos de la aneuploidia se deban a una dosis anormal de los genes. La aneuploidia altera la dosis de algunos genes, no de todos, lo que altera las concentraciones relativas de los productos génicos y a menudo interfiere en el desarrollo normal Una excepción importante en la relación entre el número de genes y la dosis de una proteína es la que involucra a los genes del cromosoma X de los mamíferos. En estos, la inactivación del cromosoma X asegura que los machos y las hembras reciban la misma dosis funcional de los genes ligados a este cromosoma. Los cromosomas X adicionales de los mamíferos se inactivan, por eso es posible esperar que la aneuploidia de los cromosomas sexuales resulte menos perjudicial. En ratones y seres humanos, la aneuploidia de cromosomas sexuales es la forma más común de aneuploidia observada en los organismos vivos.

Aneu Aneuploi ploi ploidia dia en sseres eres hu human man manos os Los defectos cromosómicos están presentes en al menos el 50% de todos los fetos humanos abortados en forma espontánea u la mayoría de ellos es determinada por aneuploidias. Suelen producir problemas graves del desarrollo que dan por resultado el aborto espontáneo. Aneuploidia de los cromosomas sexuales. La aneuploidia de los cromosomas sexuales se tolera mejor que la...