-Variaciones en el número de cromosomas: euploidia y aneuploidia

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-Variaciones en el número de cromosomas: euploidia y aneuploidia
01/04/2013
Tema 8: Variaciones cromosómicas.
Determinación del sexo.
-Variaciones en el número de cromosomas:
euploidia y aneuploidia.
-Variaciones en la estructura de los
cromosomas: deleciones, duplicaciones,
inversiones y translocaciones.
-Cromosomas frágiles..
frágiles.
-Compensación de la dosis.
- Determinación del sexo.
VARIACIONES CROMOSÓMICAS
Las aberraciones cromosómicas pueden ser numéricas (número) o
estructurales (integridad y reordenaciones)
ABERRACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS
ANEUPLOIDIAS
ANEUPLOIDIAS: pérdida o ganancia de 1 ó varios cromosomas
Nulisomía: (2n-2) : pérdida de ambos homólogos
Monosomía (2n-1): pérdida de 1 de los homólogos
Tri- (2n+1), Tetra- (2n+2) Penta-(2n+3)…-somía : ganancia de 1,
2, 3, … en una de las parejas de homólogos
EUPLOIDIAS: pérdida ó ganancia de dotaciones haploides de
EUPLOIDIAS
cromosomas
Haploide = 1 dotación cromosómica, Diploide = 2 dotaciones crom.
POLIPLOIDE: tiene más de 2 dotaciones cromosómicas: si tiene
3 = 3n =Triploide, 1 = n =Monoploide, 7= 7n = Heptahaploide, …
AUTOPOLIPLOIDE: misma dotación repetida (homólogas) = múltiplos del
mismo genoma Ej: AAAA = autotetraploide
ALOPOLIPLOIDE: múltiplos de dotaciones diferentes (homeólogas) = genomas
distintos
Ej: AABB = alotetraploide
Causa: - No disyunción de los cromosomas (ó cromátidas) en
la meiosis
Otras causas:
- No disyunción en mitosis
- 1 cromosoma pierde su centrómero , lo que hace que termine
perdiéndose
- pérdida de cromosomas pequeños, originados por translocaciones
robertsonianas
Separación incorrecta  gametos desbalanceados
Ej: monosómicos y trisómicos originados con gametos que
sufrieron la no disyunción , ya sea en Meiosis I ó en Meiosis II
Graves efectos fenotípicos y en la transmisión de los genes
VARIACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS
ANEUPLOIDÍAS:
MONOSOMÍA:
Un caso bien conocido, en el hombre, es el del síndrome de Turner
(X0), ♀ estéril.
En general son letales (en el hombre no se detectan otras, y en Drosophila
TRISOMÍA: tienen un cromosoma de más (2n+1)
Viabilidad mayor tanto en animales
como en plantas (sexuales: Klinefelter y otros)
En meiosis aparecen trivalentes, ó uniy bi-valentes
sólo se han encontrado monosómicos para el pequeño cromosoma IV).
Causas: - desenmascaramiento de letales recesivos (carga
genética).
- rotura del equilibrio de los productos génicos, necesario
para el desarrollo (dosis génica) .
- Meiosis anormales por falta de emparejamiento.
En plantas más tolerada, pero a menudo son estériles.
Gametos : ½ normal (A): ½ sin cromosoma (0)
Series monosómicas
→
asignación cromosómica
Gametos: ½ A: ½ AA (menor cantidad)
En vegetales suelen ser viables, pero modifican
el fenotipo (probable efecto dosis génica).
Fenotipos de la cápsula de Datura stramonium en distintas
trisomías
Síndrome de Patau (47,+13): graves malformaciones: sordo,
fisura labio-palatina, polidactilia, retraso mental→ 3 meses
Síndrome de Edwards (47,+18): tambien malformaciones
congénitas y menor esperanza de vida→ menos de 4 meses.
Más frecuente en niñas
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97% Síndrome de Down (47,+21)= trisomía del 21 es la más viable No
todos tienen los mismos síntomas, pero sí presentan un pliege epicántico
prominente en los ojos, cara achatada con cabeza redonda, lengua engrosada
y manos anchas y cortas.
Supervivencia reducida, pero se conocen casos de hasta 50 años
Fenómenos relacionados con aneuploidias
DISOMÍA UNIPARENTAL
Ambos cromosomas homólogos se heredan del mismo
progenitor
Posible origen: trisomía y pérdida
MOSAICISMO
Parches fenotípicos en el
individuo (zonas normales y
zonas mutantes
Algunas trisomías muestran relación con la edad de los padres.
Aneuploidías: Carr demostró que el 6% de los embarazos se inician con anomalías
cromosómicas, pero que no llegan a término. 50% de los abortos naturales se deben
a aneuploidias, de las cuales solo el 2% sobreviven
POLIPLOIDÍAS
- raras en animales (lagartijas, salamandras, anfibios y peces)
- frecuentes en vegetales
- especies sexuadas: raros los nº impares (tri-penta,..) pero se
encuentran con pares (tetra- hexa-,…)
Ej: Hembra de Drosophila que ha
perdido, en una fase temprana del
embrión, un cromosoma X
Ginandromorfo
Autopoliploidia
Causa: error mitótico ó meiótico
Mitosis: La no disyunción al comienzo de una división mitótica produce un
autotetraploide
Origen:
Meiosis: La no disyunción en la meiosis produce un gameto 2n (1) que luego
se fusiona con un gameto 1n para producir un autotriploide (2)
Autopoliploidía
Alopoliploidía
Nomenclatura: usamos una letra para indicar la dotación básica
A = a1 + a2 + a3 + …. an (individuo con n cromosomas en su
dotación haploide)
AA (individuo diploide = 2n)
AUTOPOLIPLOIDÍA
- No disyunción de todos los cromosomas → gameto 2n →
fecundación = triploide
- espermatozoides fecunden al mismo óvulo
- fecundación de un di- con un tetra-ploide
Suelen producir gametos desbalanceados que dan lugar a aneuploides
- No disyunción
- Replicación del ADN : Tras iniciar la meiosis, vuelve a interfase y
se replica de nuevo
Artificialmente: Colchicina (impide la
migración de los cromosomas a los polos
Suelen producir gametos equilibrados
Pareja de homólogos: A1 A2 A3
Posibles migraciones meióticas:
A2: (A1A3);
(2)
AUTOPOLIPLOIDÍA
Autotetraploide (AAAA) = 4n
Autotriploide (AAA) = 3n
A1: (A2A3);
(1)
A3: (A2A1)
6 gametos diferentes. N cromosomas = 6n combinaciones gaméticas
(½)n tendrán n cromosomas ( 1 de cada homólogo)
Pareja de homólogos: A1 A2 A3 A4
Posibles migraciones meióticas: A1: (A2A3A4), … pero más probales:
A1 A2 : A3 A4 ;
A2 A4 : A1 A3 ;
A2 A3 : A4 A1
Al tener un nº par de cromosomas, pueden perpetuarse
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ALOPOLIPLOIDÍA
(2)
Causa: Hibridación interespecífica
ALOPOLIPLOIDÍA
..que no se aparean ni
se segregan (3) de
manera adecuada en la
meiosis, lo que produce gametos desequilibrados e inviables
(3)
(1)
ENDOPOLIPLOIDÍA
Tiene lugar cuando solo
ciertas células de un
organismo son poliploides
- Hígado de vertebrados,
- los nucleos de las
glándulas salivales de
Drosophila)
(4)
(1) La hibridación entre 2 especies
diploides (2n=6) produce un híbrido (2)
con 6 cromosomas no homólogos…
(4) La no disyunción conduce a la duplicación de todos los cromosomas, lo que
produce un alotetraploide
Si los cromosomas
de ambas especies
no aparean, será
fértil Alotetraploide
= anfidiploide
POLIPLOIDES
Triticum→ Triticale
Híbridos presentan características de ambos padres, pero no siempre
Raphanobrassica
las que queremos.
Raphanus (9) * Brassica (9)
Raros en animales, pero abundantes en plantas
Importancia de los poliploides
- Han participado en la evolución
- Al aumentar en nº cromosomas incrementa el tamaño celular 
son más grandes  gran interés económico.
(2n=14)monococcum x searsi(2n=14)
-Algodón Gossypium cultivado es un tetraploide (n= 26) del europeo (n=13)
y del americano (n=13)
- Triploides que se propagan asexualmente: plátanos, azucena atigrada,
sandías sin semillas, papas…)
- Tetraploides (alfalfa, café, cacahuetes, …)
- Octaploides como la fresa.
(4n=28)turgidum x tauschi(2n=14)
VARIACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES
Mutaciones cromosómicas se producen por cambios estructurales que
eliminan, añaden o reordenan segmentos cromosómicos.
DELECIÓN: pérdida de una
región de un cromosoma
DUPLICACIÓN: repetición
de un segmento de material
genético
INVERSIÓN: reordenación
de la secuencia lineal de los
genes
TRANSLOCACIÓN:
alteran la localización de los
segmentos cromosómicos en
el genoma.
- roturas cromosómicas naturales o producidas por sustancias químicas o radiación
- Individuo heterocigótico para este tipo de mutación cromosómica produce figuras
características en la sinapsis de la meiosis
turgidum (4n=28)
aestiuvum (6n = 42)
Triticale: Triticum (4n=28) * Secale (2n=14)
= Triticale (hexaploide 6n = 42; TTS)
Varios triticale
DELECIÓN
Al trozo perdido se le denomina deleción o deficiencia.
Terminal
(en el extremo)
Intersticial
(en la parte
interna)
En sinapsis aparece un lazo de deficiencia
GAMETOS:
½ con deleción
½ normal
Si es muy grande podemos hablar de monosomía parcial (Cru du chat: (46, -5p) )
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Consecuencias genéticas de la DELECIÓN
DUPLICACIÓN
Pueden surgir por
- apareamiento desigual entre
cromosomas en sinapsis
- por un error en la replicación
antes de la meiosis.
GEN HAPLOINSUFICIENTE: Ej: Mutación Notch en Drosophila
Cruces: Dominante ligada al X: ½ hijas notch : ½ normales
letal en homo- ó hemi-cigosis (♀NN y ♂N mueren)
♀ Notch heterocigóticas para w (white), fa (facet) ó spl (split) ,
expresaban estos fefenotipos
Cromosomas
politénicos
PSEUDODOMINANCIA, por hemicigosis parcial: un alelo
recesivo se manifiesta por estar delecionado el segmento
correspondiente en el otro cromosoma homólogo.
DUPLICACIÓN: Redundancia y amplificación génica
En sinapsis aparece un
lazo de deficiencia
Clasificación: - en tandem (→→) ó desplazadas (→----→)
- misma dirección ó invertida (→ --)
Pueden dar lugar a:
a.- variaciones en el fenotipo
b.- variabilidad genética para la evolución
c.- redundancia y amplificación génica
GAMETOS:
½ con duplicación
½ normal
DUPLICACIÓN: Modificaciones fenotípicas
Genes del RNA ribosómico. Necesario en cantidad en todas las células
Redundancia génica: Los organismos presentan múltiples copias:
D. melanogaster 130 copias , E. coli 5-10 copias
Individuos con la deleción bobbed, que disminuye el nº de copias del ADNr,
tienen viabilidad reducida
Genes Redundantes: Secuencias de genes presentes en más de una
copia por genoma haploide. Ej. Genes de rRNA
Región organizadora nucleolar (NOR) en Xenopus laevis.
NOR  400 copias del ribosómico
Antes dominante ligada al X
hoy: semidominancia por
duplicación segmento 16A.
Origen de BD
En oocitos se detectan miles de micronucleolos = réplicas selectivas
del rDNA que se separan de su molde = amplificación génica
Amplificación génica: Proceso por el que se seleccionan secuencias
génicas para una replicación diferencial extracromosómica o
intracromosómica.
por entrecruzamiento desigual
Efecto de posición: expresión génica
alterada como consecuencia de una
nueva localización de un gen en el
genoma.
B/B y BD/+ tienen el mismo número
de segmentos 16A, sin embargo el nº
de facetas es diferente: 68 y 45,
respectivamente.
DUPLICACIÓN: Papel evolutivo
¿Cómo aparecen los genes “nuevos”?
1970-Ohno: Evolución por duplicación génica
Tesis:
- los genes esenciales no pueden perderse ni modificarse
- Si se duplican, la copia puede variar y dar lugar a nuevos genes
-Si el nuevo gen le da al organismo ventaja adaptativa, se transmitirá
a la descendecnia
Apoyo:
-genes que tienen una parte importante de sus secuencias de DNA en
común, pero cuyos productos génicos son distintos. E: tripsina y
quimiotripsina
- familias génicas: grupos de genes cuyos productos realizan la
misma función . Ej: distintas hemoglobinas
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INVERSIONES
Un segmento se gira 180ºC, quedando en posición invertida en el
cromosoma respecto a los otros genes.
No se pierde material, pero requiere dos roturas y la reinserción del
fragmento invertido.
En la sinapsis,
heterocigóticos,
forman un bucle
EFECTO DE LAS INVERSIONES
- Anulan o disminuyen la recombinación entre los genes que se
hallan en el segmento invertido: Los individuos heterocigóticos para la
inversión pueden dar lugar a gametos aberrantes que afectarán a su
descendencia.
- Cambios fenotípicos importantes:
a) efectos de posición: modificaciones en la regulación
inactivación en reg. heterocromática
b) rotura de un gen.
Paracéntrica: no incluye al centrómero.
No cambia la morfología de los brazos
-Importancia en la evolución: Combinaciones de genes con
ventajas adaptativas.
Pericéntrica: incluye al centrómero.
Bandas G: Comparando con el hombre con el chimpancé se ha comprobado la
importancia de las inversiones en la evolución humana
Puede cambiar la morfología de los brazos
INVERSIONES: Formación de los gametos
INVERSIONES: Formación de los gametos
Sin sobrecruzamientos: ½ normal: ½ invertido
1 sobrecruzamiento dentro de la inversión
Sin sobrecruzamientos: ½ normal: ½ invertido
1 sobrecruzamiento dentro de la inversión
Como siempre obtenemos ½
parentales [1/2 normal: ½ invertida]
y ½ recombinantes [la ½ serán
dicéntricas, es decir, tienen dos
centrómeros y la otra mitad acéntrica
(sin centrómero)].
Como siempre obtenemos ½
parentales y ½ recombinantes.
Las parentales (NR): la ½ serán
de un tipo (normales) y la
mitad del otro (invertidas).
La acéntrica migrará aleatoriamente a un
polo o al otro o se perderá.
La dicéntrica formará un puente dicéntrico,
que podremos observarlo en las
preparaciones citológicas. Normalmente se
rompe y parte va a un polo y parte al otro.
Las recombinantes: tendrán
duplicaciones y deleciones
NR Secuencia normal
RS Duplicación (a) y deleción (e f)
NR Secuencia invertida
NR Secuencia normal
RS Dicéntrico, duplicación y deleción
NR Secuencia invertida
RS Duplicación (e f) y deleción (a)
RS Acéntrico, duplicación y deleción
INVERSIONES: Formación de los gametos
INVERSIONES: Formación de los gametos
2 sobrecruzamientos dentro de la inversión
Gametos:
¼ ABCDEFGHI
¼ abchgfedi
¼ ABCDefgHI
¼ abchGFEdi
1’
2’
3’
4’
1
2
3
4
1 - 1’ no se ve afectada por los quiasmas  Parental invertida = a©bgfedhi
2 - a © b C D e f G H I - 4’
Extremos que faltan = 2’ y 3’
3 -A© B c g F E D C B © A- 4
2’ – i h d E F G H I – 3’
Anafase I
Anafase II
Cuando hay dobles entrecruzamientos, algunos
gametos son viables, de ahí la pequeña
recombinación detectada.
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TRANSLOCACIONES
TIPOS:
Desplazamiento de un segmento cromosómico a
otra posición en el genoma.
1.- No recíproca: un segmento cromosómico se desplaza a otro cromosoma
Ej: AB©CDEFG y MN©OPQRS → AB©CDG y MN©OPEFQRS
2.- Recíproca: intercambio de segmentos entre cromosomas
a) internas: poco frecuentes, necesitan 4 roturas
Ej: AB©CDEFG y MN©OPQRS → AB©CDQRG y MN©OPEFS
b) en los extremos: más frecuentes.
Ej: AB©CDEFG y MN©OPQRS → AB©CDQRS y MN©OPEFG
TRANSLOCACIONES
3.- Robertsonianas ó fusión céntrica: mezcla de translocación y
deleción. Tiene lugar cuando se fusionan los centrómeros y se pierden los brazos
cortos en cromosomas acrocéntricos.
El brazo corto de
un cromosoma
acrocéntrico…
se intercambia con el
brazo largo de otro…
y se crea un cromosoma
metacéntrico o
submetacéntrico grande…
y un fragmento, que a
menudo no se segreaga y
se pierde.
Forman estructuras en forma de
cruz en la meiosis, para realizar la
sinapsis
Apareamiento meiótico
EFECTO DE LAS TRANSLOCACIONES
Sus consecuencias son similares a las de las inversiones: no hay
pérdida de material, pero si roturas y cambios de posición.
- Cambios fenotípicos importantes:
a) efectos de posición: relaciones de ligamiento nuevas:
regiones reguladoras nuevas, otros genes que afecten su expresión, …
Translocación Robertsoniana– Síndrome de Down
Síndrome de Down familiar: 4%
Los individuos enfermos, tienen 46 cromosomas, pero una copia adicional de
parte del cromsoma 21está adherida, por translocación, a otro cromosoma.
Los portadores de la translocación son normales, pero 1/3 de sus hijos enfermará.
b) rotura de un gen.
- Importancia en la evolución: Modificaciones en el cariotipo
Ej: 2 crom. acrocéntricos en los monos → translocación robertsoniana →
cromosoma 2 humano
Translocaciones Recíprocas
Forman estructuras en forma de cruz en la meiosis
abortos
CROMOSOMAS FRÁGILES
Cromosomas que presentan sitios frágiles = lugares susceptibles de
roturas cromosómicas
1970: cultivos celulares: reg. concretas de cromosomas metafásicos no se teñían
Tres tipos de segregación:
Alternante
T1+ T2
N1 + N2
Genotipo con la translocación
Normal
Ambos completos y viables
Adyacente 1
T1 + N2
T2 + N1
Translocados: Duplicación de púrpura y deleción del naranja
Translocados: Duplicación de naranja y deleción del púrpura
Adyacente 2
T1 + N1
T2 + N2
No translocados: Duplicación de naranja y deleción del púrpura
No translocados: Duplicación de púrpura y deleción del naranja
Adyacente 1 y adyacente 2 (muy poco frecuente) producen gametos inviables
Semiesterilidad en los translocados
Causa: desconocida
Se relacionaron con enfermedades
Síndrome del X-frágil
Región próxima al telómero no se tiñe.
Retraso mental y falta de atención,….
Ligado al X, mas frecuente en varones.
Sin penetrancia completa.
Causa: Gen FMR1: repeticiones del triplete CGG,
en la región 5’ no traducida (5’UTR):
6-54: normal
55-230: “portadores” (anticipación genética)
>230: síndrome
Otros: otras causas. Sitio frágil y cancer de pulmón (deleciones).
Asociados a muchos tipos de mutaciones: translocaciones, intercambios
entre cromátidas hermanas, y otras reordenaciones.
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