Algunos aspectos de la genética humana Archivo

Unidad 12. ALGUNOS ASPECTOS DE LA GENÉTICA HUMANA
Documento elaborado con fines docentes por:
GUSTAVO LOZANO CASABIANCA
Biólogo M. Sc.
Profesor asociado Escuela de Nutrición y Dietética
Universidad de Antioquia
YOENIS GARCÍA HERRERA
Biólogo M. Sc.
Profesor de cátedra Escuela de Nutrición y Dietética
Universidad de Antioquia
SEBASTIAN GARCÍA RESTREPO
Estudiante Instituto de Biología
Universidad de Antioquia
CLARA I. ORTIZ RAMIREZ
Bióloga
Estudiante de maestría en Biología
Universidad de Antioquia
Cromosomas y determinación del sexo en humanos.
Quizás la propiedad fundamental de todos los seres vivos es la capacidad de
reproducirse y heredar de sus progenitores la información genética que especifica
la función y la forma (2).
En la especie humana el cariotipo del núcleo de una célula somática generalmente
tiene 46 cromosomas (serie diploide= 2n, con 44 autosomas y 2 cromosomas
sexuales). Los cromosomas sexuales son un par de cromosomas X en la mujer y
los cromosomas XY en el hombre. Los gametos solo tienen 23 cromosomas (serie
haploide= n), generalmente contienen 22 cromosomas autosómicos más un
cromosoma sexual que puede ser X o Y (2). El conocimiento del cromosoma
mitocondrial hace que algunos autores hablen de 24 cromosomas en la serie
haploide (2).
Ilustración 56. Cromosoma mitótico en Metafase
El cromosoma poseen un estrechamiento o constricción primaria que lo divide en
dos brazos, corto (p) y largo (q) denominado centrómero (1).
Tipos de cromosomas según centrómero
Cada cromosoma posee dos brazos que se encuentran separados por el
centrómero y se clasifican de acuerdo a la posición de éste en el cromosoma.
Un cromosoma cuyo centrómero se encuentra en la mitad, dando lugar a brazos de
igual longitud, se denomina metacéntrico. Si el centrómero se ubica de tal manera
que un brazo es ligeramente más corto que el otro, se nombra como
submetacéntrico. A su vez, aquel cromosoma donde la ubicación del centrómero
da lugar a un brazo muy corto (denotado como p) y el otro muy largo (llamado q)
recibe el nombre de acrocéntrico (6).
Variaciones en el número de cromosomas
La variación en el número de cromosomas va desde la adición o pérdida de uno o
más cromosomas a la adición de una o más dotaciones haploides de cromosomas.
En la situación conocida como aneuploidía, un organismo gana o pierde uno o más
cromosomas, pero no una dotación completa. La pérdida de un solo cromosoma en
un genoma diploide se denomina monosomía, mientras la ganancia de un
cromosoma da lugar a la trisomía (3).
Tales cambios contrastan con la situación de euploidía, en donde están presentes
dotaciones haploides completas de cromosomas. Si hay más de dos dotaciones, el
término que se aplica es poliploidía. Los organismos con tres dotaciones son
concretamente triplóides; con cuatro dotaciones se denominan tetraplóides, y así
sucesivamente. En la Tabla 16 se presenta un compendio de cada uno de los tipos
y subtipos de aneuploidías y euploidías (3).
Tabla 16. Tipos de Aneuploidías y Euploidías
Término
Explicación
Aneuploidías
Monosomía
2n – 1
(2n + x
cromosomas)
Trisomía
2n + 1
Tetrasomía
2n + 2
Euploidías
Diploidía
2n (diploidía, condición normal)
(Múltiplos de n)
Poliploidía
3n (triploidía), 4n (tetraploidía), 5n (pentaploidía),...
Al considerar los casos de ganancia o pérdida de cromosomas es útil examinar
cómo se originan tales anormalidades. En humanos la ganancia (47,XXY) o pérdida
(45,X) de un cromosoma sexual en el genoma diploide altera el fenotipo normal,
dando lugar a los síndromes de Klinefelter o de Turner, respectivamente
(3).También se sabe que hay mujeres que tienen cromosomas X extra (47,XXX;
49,XXXX), y varones que tienen un cromosoma Y extra (47,XYY).
Tal variación cromosómica se origina como un error aleatorio durante la producción
de gametos por la no disyunción de los cromosomas, o de las cromátidas, en la
división celular meiótica (3).
Ilustración 57. Disyunción y no disyunción meiótica
El cromosoma afectado puede dar lugar a gametos anormales con dos miembros o
con ninguno. La fecundación de éstos con un gameto haploide normal da lugar a
cigotos con tres miembros (trisomía) o con sólo uno (monosomía) de este
cromosoma. La no disyunción da lugar a una serie de situaciones aneuplóides
autosómicas tanto en la especie humana y en otros organismos (3).
Trastornos por números anormales de cromosomas sexuales
Dado que los cromosomas X y Y se emparentan durante la meiosis, el
espermatozoide lleva un cromosoma X o uno Y. La no disyunción de los
cromosomas sexuales en los hombres produce espermatozoides sin cromosoma
sexual, pero con cromosomas autosómicos (llamado espermatozoide “O”) o bien
espermatozoides con el número normal de cromosomas autosómicos más dos
cromosomas sexuales (XX, YY o XY, dependiendo de que la no disyunción ocurra
en la meiosis I o la II) (4).
La no disyunción de los cromosomas sexuales en las mujeres produce óvulos “O”
(sin cromosomas sexuales) o bien XX en lugar de óvulos con un cromosoma X.
Cuando los gametos normales se fusionan con un espermatozoide o un óvulo
defectuoso, los cigotos tienen un número normal de autosomas, pero un número
anormal de cromosomas sexuales (4).
Las anormalidades más comunes son XO, XXX, XXY y XYY (los genes del
cromosoma X son esenciales para la supervivencia, así que un embrión sin por lo
menos un cromosoma X se aborta espontáneamente muy al comienzo de la
gestación) (4).
Síndrome de Turner. (XO)
Aproximadamente una de cada 3000 bebes fenotípicamente mujeres tienen un sólo
cromosoma X, una condición conocida como Síndrome de Turner. En la pubertad,
la deficiencia de hormonas impide que las niñas XO menstrúen y desarrollen las
características sexuales secundarias, como el crecimiento de las mamas (4).
El tratamiento con estrógenos favorece el desarrollo físico; sin embargo, como casi
todas las mujeres con el síndrome de Turner carecen de óvulos maduros, el
tratamiento hormonal no permite que tengan hijos. Otras características de las
mujeres con éste síndrome son estatura baja, pliegues cutáneos alrededor del
cuello, mayor riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares y defectos renales
(4). Como tienen únicamente un cromosoma X, exhiben los trastornos recesivos
ligados al cromosoma X, como hemofilia y ceguera al color, mucho más a menudo
que las mujeres XX (4).
Trisomía X. (XXX)
Alrededor de una de cada 1000 mujeres tienen tres cromosomas X. La mayoría de
estas mujeres no tienen fenotipos detectables, salvo por una tendencia a ser altas
y mayor incidencia de problemas de aprendizaje. A diferencia de las mujeres con el
síndrome de Turner, casi todas las mujeres que tienen trisomía X son fértiles y por
lo regular tienen hijos XX y XY normales. Debe operar algún mecanismo
desconocido en la meiosis gracias al cual el cromosoma X adicional no pasa a los
óvulos (4).
Síndrome de Klinefelter. (XXY)
Aproximadamente uno de cada 1000 hombres nace con dos cromosomas X y uno
Y, algunos llevan una vida normal sin saber que tienen un cromosoma X de más,
pero algunos, en la pubertad, muestran algunas características sexuales
secundarias mixtas, como desarrollo parcial de mamas, ensanchamiento de las
caderas y testículos pequeños. Por lo regular, los hombres XXY son estériles (por
su bajo recuento de espermatozoides) (4).
Síndrome de Jacob. (XYY)
Se presenta más o menos en uno de cada 1000 hombres. Se esperaría que un
cromosoma Y de más, que tiene pocos genes activos, no marque una gran
diferencia y, en efecto, así pasa en la mayor parte de los casos. Sin embargo, los
hombres XYY tienen concentraciones elevadas de testosterona, tienden a sufrir de
acné grave y suelen ser muy altos (generalmente miden más de 1.83 metros) (4).
Trastornos por números anormales de autosomas
Cuando ocurre una no disyunción de los autosomas, se producen óvulos o
espermatozoides a los que les falta un autosoma o tienen dos copias de un
autosoma.
La fusión con un gameto normal (que lleva una copia de cada autosoma) crea un
embrión con una o tres copias del autosoma afectado. Los embriones que tienen
sólo una copia de uno de los autosomas se abortan tan al comienzo del desarrollo,
que la mujer nunca se entera de que estuvo embarazada. Los embriones con tres
copias de un autosoma (trisomía) también se abortan espontáneamente. Sin
embargo, una pequeña fracción de los embriones con tres copias de los
cromosomas 13, 18 o 21 sobrevive al nacimiento. En el caso de la trisomía 21, el
hijo puede llegar a la edad adulta (4).
Trisomía 21. (Síndrome de Down)
En aproximadamente uno de cada 900 nacimientos, el hijo hereda una copia de más
del cromosoma 21. Los niños tienen varias características físicas distintivas, como
tono muscular débil, boca pequeña que se mantiene parcialmente abierta (porque
no pueden acomodar la lengua) y una forma peculiar de los párpados. Defectos
mucho más graves son: poca resistencia a las enfermedades infecciosas,
malformaciones del corazón y grados diversos de retraso mental, muchas veces
grave (4).
La frecuencia de la no disyunción aumenta con la edad de los padres,
especialmente el de la madre; más de 3% de los hijos de mujeres de más de 45
años presentan síndrome de Down. La no disyunción de los espermatozoides suma
alrededor de 10% de los casos de síndrome de Down, y al parecer sólo hay un
aumento ligero de espermatozoides defectuosos conforme aumenta la edad del
padre (4).
La trisomía puede diagnosticarse antes del nacimiento examinando los
cromosomas de las células fetales y, con menor certidumbre, mediante pruebas
biológicas y examen de ultrasonido del feto (4).
Variaciones cromosómicas estructurales
Históricamente se han clasificado las mutaciones cromosómicas en estructurales y
numéricas dependiendo si afectan a la estructura de los cromosomas o al número
de ellos (Tabla 17).
Tabla 17. Mutaciones cromosómicas
Diferencias entre mutaciones estructurales (afectan la estructura de los
cromosomas, forma y tamaño) y numéricas (afectan el número de cromosomas).
Estructurales
Numéricas
Variación en el número de
genes
Variación en la disposición
de los genes
Variación en el número de
juegos cromosómicos
Variación en el número de
cromosomas
Deleciones
Duplicaciones
Inversiones
Translocaciones
Haploidía
Poliploidía
Aneuploidía
La ruptura de un cromosoma puede producir cuatro tipos de cambios en su
estructura (Ilustración 58). Se produce una deleción cuando se pierde un fragmento
cromosómico carente de centrómero. El cromosoma afectado pierde algunos
genes.
En algunos casos, si la meiosis está en curso, el fragmento “eliminado” se puede
unir a una cromátide hermana como un segmento extra para producir una
duplicación (5).
Un fragmento cromosómico puede también readherirse al cromosoma original, pero
en una orientación inversa, produciendo una inversión. Un cuarto resultado posible
de la ruptura cromosómica es que el fragmento se una a un cromosoma no
homólogo, en una disposición llamada translocación (5).
En una translocación recíproca los cromosomas homólogos intercambian
fragmentos. En las translocaciones no recíprocas, un cromosoma transfiere un
fragmento sin recibir ninguno (5).
Las deleciones y duplicaciones se producen con mayor probabilidad durante la
meiosis. En el entrecruzamiento, las cromátides hermanas a veces se rompen y se
reagrupan en sitios “incorrectos”, de modo que una de ellas da más genes de los
que recibe.
El producto de semejante entrecruzamiento “no recíproco” es un cromosoma con
una deleción y otro con una duplicación (5).
Por su parte, las translocaciones e inversiones pueden alterar el fenotipo porque la
localización de un gen entre sus vecinos puede influir en su expresión (5).
Ilustración 58. Alteraciones en la estructura cromosómica
a) Una deleción elimina un segmento cromosómico; b) La duplicación repite un
segmento; c) Una inversión invierte un segmento dentro de un cromosoma; d) Una
translocación mueve un segmento de un cromosoma a otro no homólogo.
REFERENCIAS
1. Oliva R, Ballesta F, Oriola J, Claria J. Genética Médica. 3a ed. Barcelona:
Publicacions i edicions de la universitat de Barcelona; 2004. Disponible en:
http://books.google.com.co/books?id=9sCJ80bEsRsC&pg=PA146&dq=S%C3
%ADndrome+de+Klinefelter&hl=en&sa=X&ei=fV6OU7ThDubisAS40oG4CQ&v
ed=0CCIQ6AEwAA#v=onepage&q=S%C3%ADndrome%20de%20Klinefelter&f
=false
2. Cooper G, Hausman R. La célula. 5a ed. Madrid: Marbá Libros, S.L; 2011.
3. Klug WS, Cummings MR, Spencer CA. Conceptos de Genética. 8a ed. Madrid:
Pearson Educación; 2006.
4. Audesirk T, Audesirk G, Byers BE. Biología, la vida en la tierra, con fisiología.
9a ed. México: Pearson Educación de México, S.S de C.V; 2012.
5. Cambell, NA. Biología. 7a ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana; 2007.
6. Posición del Centrómero. Publicada por William Alvaro, Disponible en:
http://es.scribd.com/doc/81775018/Posicion-del-centromero#scribd