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CROMOSOMAS POLITÉNICOS POLYTENIC CHROMOSOMES

RESUMEN Para la observación de cromosomas politénicos, se utilizó una larva en 3ra etapa de su estadio (Drosophila sp), la cual se le extrajeron las glándulas salivares y estas fueron observadas en el microscopio con diferentes aumentos. En las células de tejidos mencionados, 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, Hay aproximadamente 5000 bandas y 5000 interbandas en total en el genoma de Drosophila. Debido a que el patrón de bandeo que presentan los cromosomas politénicos es un reflejo constante de las secuencias de ADN. PALABRAS CLAVES: cromosomas politénicos, larva, glándulas salivares, bandas. ABSTRACT For the observation of polygenic chromosomes, a larva was used in the 3rd stage of its stage (Drosophila sp), which the salivary glands were removed and these were observed under a microscope with different magnifications. In the aforementioned tissue cells, chromosomes undergo repeated rounds of duplications but without separating, a process known as endomitosis, this leads to the production of chromosomes consisting of several hundred or even thousands of strands, There are approximately 5000 bands and 5000 interbands in total in the genome of Drosophila. Because the banding pattern of polygenic chromosomes is a constant reflection of DNA sequences. Key Word: polygenic chromosomes, larva, salivary glands, bands. INTRODUCCIÓN Los cromosomas politénico son cromosomas gigantes que están presentes en algunos ciliados, plantas superiores y principalmente en glándulas salivares de dípteros. Este tipo de cromosomas debe su tamaño, aun fenómeno especifico en el cual los ciclos de replicación del ADN se repiten continuamente sin que haya una división de célula, en consecuencia estos cromosomas aumentan de tamaño y son muy fáciles de observar al microscopio por la cantidad de detalles que ellos presentan. Fueron descubiertos en 1881 por Balbiani, siendo comprendido hasta medio siglo más tarde “(Kostoff, 1930; Painter, 1933,1934; Heitz and Bauer, 1933; Kingand Beams, 1934; Bridges, 1935) donde fueron analizados en las glándulas salivales de larvas de los díptero (Drosophila, Chironomus, Bibio)” (Lacadena, 1996), siendo estos individuos de gran aporte para este tipo de estudios (Park, 2005). En estos núcleos podemos encontrar cromosomas de 2 mm de longitud (los cromosomas politénicos). Durante el crecimiento y desarrollo de las larvas, la división celular se detiene en algunos tejidos pero las células continúan su crecimiento por

incremento de volumen. Este proceso ocurre, por ejemplo, en los tubos de Malpighi, en las células nutricias de los ovarios, en el epitelio intestinal y en las células de las glándulas salivares como en este caso. Además del cambio en el tamaño, los cromosomas politénicos presentan otras dos características de los cromosomas gigantes: En primer lugar los cromosomas homólogos están asociados con la intimidad característica de los homólogos meióticos del cigoteno-paquiteno. Esta condición es un ejemplo extremo de un fenómeno más general denominado “apareamiento somático” el cual ocurre en el ciclo mitótico de la mayoría de los Dípteros. La excepción a esta regla ocurre en individuos heterocigotas para cambios en la estructura del cromosoma o que hayan sufrido reordenamientos cromosómicos donde el apareamiento no ocurre en parte o toda su longitud dando lugar a regiones no apareadas o asinápticas. En segundo lugar los cromosomas muestran un patrón peculiar de bandeo transversal que consiste en zonas cromáticas oscuras, llamadas bandas, y zonas acromáticas claras, llamadas interbandas. Cuando se observan al microscopio óptico se identifican como bandas oscuras y claras transversales alternantes. Aunque la mayoría de las bandas son continuas a través del cromosoma, otras aparecen como una serie de puntos. Éste bandeo es reproducidos de núcleo a núcleo, formando un patrón único constante de tal manera que los cromosomas pueden ser identificados y ubicados en todo su largo (cromosoma politénicos, s.f).

MATERIALES Y REACTIVOS 

Agujas de disección

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Portaobjetos y cubreobjetos

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Microscopio

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Estereoscopio

Cultivo de Drosophila sp. Con larvas de 3er estadio

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Toallas de papel

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Agua destilada

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Lápiz de goma

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Aceite - orcina 20%

METODOLOGÍA Se colocó una gota de agua destilada sobre un portaobjetos y se colocó una larva de 3er estadio, se colocó una aguja de disección entre el tercero y el cuarto segmento de la larva, se sostuvo firmemente con una mano y con la otra se colocó una aguja sujetando atrás de los canchos bucales que eran de color negro los cuales se debían halar, luego se coloreo por 10 min y se realizó un squash y finalmente se observó al microscopio en 10x, 40x y 100x. RESULTADOS Y ANÁLISIS B

C

D

Figura 1. Larva en 3er estadio. A) Glándulas salivares B) cromosomas politénicos (10x) C) cromosomas politénicos (40x) D) cromosomas politénicos (100x)

La práctica realizada con mosca de fruta o Drosophila sp. La cual es una especie ampliamente utilizada porque presenta una serie de ventajas como material de experimentación genética. Entre estas ventajas cabría señalar: Ciclo de vida corto, producción de gran número de descendientes, fácil manejo de ella en el laboratorio. Se logró la extracción de los glándulas salivales del insecto para posterior mente observarse los núcleos que se hallan presentas en las células de las glándulas salivales, las células de las glándulas son finales es decir nunca vuelven a dividir de nuevo, por tal motivo permanecen vivas ya que responden frente a los estímulos ambientales y producen clases específicas de proteínas y terminan por ser descartadas durante la pupación (Gunderina, L. I. 2005). En el procedimiento realizado se observó el núcleo de estas células de las glándulas salivales y los cromosomas presentes en ese núcleo y siendo así de mucha ayuda para tener idea de más clara de los cromosomas y todo el proceso por que pasa el ciclo de vida de las Drosophilas sp. Y teniendo en cuenta que 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 delecciones) y que en cromosomas más pequeños pasarían inadvertidas (Lewis, E.B. 1954).

CONCLUSIÓN En esta práctica se requirió de gran habilidad a la hora de realizar disecciones de estas glándulas salivares y teñir cromosomas politécnicos en estos organismo pequeños y por ello es más recomendable la práctica de este montaje. Fue de gran interés observar otros tipos de formaciones cromosómicas como lo son los cromosomas politenicos. Observar la morfología de los cromosomas politénicos e identificar sus estructuras principales y a cada uno de los cromosomas.

PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS

1. ¿Qué importancia tuvo esta práctica para usted? Fue de gran importancia ya que a través de estos procedimiento se llegan a conocer las diferente obtención de cromosomas politenicos a partir de glándulas salivares de larvas de la mosca Drosophila, la cual requiere de una buena técnica y manejo de los materiales con los cuales se realice la obtención y observación de estos cromosomas. 2. Menciona brevemente la importancia de los cromosomas politénicos para la investigación genética La importancia de los cromosomas politécnicos radica en el hecho de que son un sistema importante para el estudio de la expresión de genes y diferenciación celular; además son ideales para el estudio de la evolución ya que debido a su mayor grosor y replicación activa, se suelen observar lazos y bucles en la estructura debido a deleciones y duplicaciones sufridas en solo uno de los homólogos; en caso de hacer híbridos es posible delatar inversiones durante el proceso de especiación 3. Mencione por lo menos tres descubrimientos importantes relacionados con cromosomas politénicos 

Las larvas eran de la especie Rhynchosciara angelae (actualmente conocida como R. americana). Según Luiz Edmundo Magalhães, revelaron ser un excelente material de investigación, y por diversas razones. “Las larvas tienen grandes cromosomas en las células de las glándulas salivales”, explica. “Además, todas, en cada torta, son descendientes de una sola hembra; tienen hábitos gregarios y se desarrollan sincrónicamente”.

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En 1881 Balbiani evidenció unas estructuras peculiares en los núcleos de ciertas células secretoras de Chironomus. Posteriormente Heitz y Bauer en 1933 y Painter en 1934identificaron esas estructuras como cromosoma.

4. Explica cómo se forman los cromosomas politenicos El aumento de DNA que da lugar a los cromosomas politénicos, se produce como consecuencia de cierto número de ciclos de replicación, cuando los ciclos celulares normales han terminado y se ha obtenido el número final de células del tejido. En el mecanismo de politenización, la mayoría de los acontecimientos esenciales de un ciclo de división celular han desaparecido, siendo la fase S (fase replicativa del DNA) la más importante, de ahí que se hable de cromosomas interfásicos. Como resultado, se originan grandes células, donde las numerosas copias de cada tipo cromosómico permanecen unidas, de manera que cada cromosoma está amplificado, siendo su longitud de aproximadamente 100- 200 veces la del cromosoma mitótico correspondiente. Estas replicaciones que conducen a la formación de los cromosomas politénicos parece que ya han comenzado en el momento de la eclosión larvaria (Rudkin, 1964). 5. Menciona las características de los cromosomas politenicos

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una característica de los cromosomas politénicos, además de su tamaño, es que muestran un patrón de bandas típico, originado por la alternancia de regiones condensadas (bandas) y regiones descondensadas (interbandas). Esta organización en bandas/interbandas, es consecuencia del exacto alineamiento de las cromátidas en los cromosomas, de forma que las regiones de fuerte empaquetamiento de las cromátidas individuales tienen la apariencia de bandas (cromómeros), alternándose con las interbandas ó intercromómeros.

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La ausencia de condensación de las cromátidas es uno de los requisitos necesarios en el origen de los cromosomas politénicos. Además, los cromosomas homólogos tienden a estar apareados (apareamiento somático), observándose el número haploide de cromosomas característico de la especie.

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El número de ciclos de replicación de los cromosomas politénicos, parece depender de la especie y del tipo de tejido. De esta forma, se distingue, para cada tejido, un óptimo en el grado de politenia, dependiendo del tamaño de sus células y de su actividad.

6. Investiga el origen de los arreglos cromosómicos y cuál es su importancia en el estudio de la genética de poblaciones. Se producen por rompimiento y reunión de fragmentos de cromosomas, alterando la estructura de los mismos tal que se cambian las relaciones de ligamiento entre los genes; aquellos que normalmente están muy cercanos unos de otros se distancian o viceversa, lo cual tiene con frecuencia consecuencias en su actividad. Los rearreglos son las inversiones, translocaciones, fusiones y fisiones. En otras palabras los cambios en el ADN son llamados mutaciones, los cuales pueden ser originados por errores en los mecanismos de replicación y reparación del DNA, así como por factores ambientales. Así, las mutaciones pueden tener efectos deletéreos y causar enfermedades, mutaciones que dan lugar a lo que se conoce como polimorfismos, los cuales proveen variación alélica entre individuos y diversidad de la misma especie. Un polimorfismo es considerado como tal cuando la frecuencia de uno de sus alelos en la población es superior al 1%. Hay varios tipos de polimorfismos (inserciones, deleciones, cambios en el número de secuencias repetidas), pero los más frecuentes son los SNP’s. Las aplicaciones del estudio de los polimorfismos son diversas; por un lado sirven para tratar de explicar el origen de las poblaciones y así reconstruir parte de la historia evolutiva. Por otro, tienen gran aplicación en campos como la medicina forense y en el estudio de las enfermedades multigénicas. Su estudio ha servido de pauta para la creación de nuevas disciplinas como la ecogenética y la farmacogenética; la primera define las bases genéticas de las diferencias individuales en respuesta a los factores ambientales, mientras que la segunda se centra en la definición de las diferencias individuales en respuesta a un tratamiento farmacológico. 7. En que otros organismos diferentes de Drosophila es posible encontrar cromosomas politénicos. 

cromosomas politécnicos en Simuliidae: Gigantodax basinflatus y Gigantodax sp.

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algunas especies de la familia Chironomidae

BIBLIOGRAFÍA 

Bedoya, G; Barrera, L.F. (1980). Estudio de algunos aspectosmorfológicos en cromosomas politenicos. Departamento deBiología. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia. [Guía deLaboratorio]

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Gunderina, L. I. (2005) Divergence patterns of banding sequences in different polytene chromosome arms reflect relatively independent evolution of different genome components. Russian Journal of Genetics 41(4)

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Lewis, E.B. (1954), «The Theory and Application of a New Method of Detecting Chromosomal Rearrangements in Drosophila», The American Naturalist 88 (841): 225, doi:10.1086/281833

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Park, 2005: biología celular y molecular conceptos y experimentos, cuarta edición; Ed. Mc Graw Hill.

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Rudkin G.T. (1964). The proteins of polytene chromosomes. The nucleohistones pp:184-192.

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Cromosomas politénicos (s.f): recuperado de https://sites.google.com/site/citogeneticadeladrosophila/cromosomas-politenicos...