Download Mackean, DG , 1996. GCSE Biology. Ed. J. Murray Pag 10

Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Análisis del Cariotipo Humano
Parte I
INTRODUCCIÓN
El cariotipo es el complemento cromosómico particular de un individuo y viene definido por el
número y morfología de los cromosomas en la metafase mitótica.
En la especie humana la dotación cromosómica es de 2n = 46 (22 pares de autosomas y un par de
cromosomas sexuales). Utilizando técnicas de tinción estándar los cromosomas aparecen uniformemente
teñidos en metafase y se clasifican en 7 grupos de la A a la G atendiendo a su longitud relativa y a la
posición del centrómero que define su morfología.
Los autosomas se numeran del 1 al 22 ordenados por tamaños decrecientes y por la posición del
centrómero. Los cromosomas sexuales X e Y constituyen un par aparte, independientemente del resto.
El objetivo de esta práctica es aprender a reconocer los cromosomas humanos, elaborar un cariotipo a
partir de una fotografía y saber determinar las anomalías cromosómicas más frecuentes.
Desarrollo
La dotación cromosómica normal de la especie humana se expresa de la siguiente forma:
M: 46, XX
V: 46, XY
En el cariotipo humano los cromosomas se ordenan de mayor a menor. Hay cromosomas grandes,
medianos y pequeños. Al ordenar los cromosomas se constituyen 7 grupos atendiendo no sólo al tamaño
sino también a la forma de las parejas cromosómicas, dentro del cariotipo humano podemos encontrar
cromosomas metacéntricos (tienen los dos brazos aproximadamente iguales en longitud),
submetacéntricos (con un brazo más pequeño que otro) y acrocéntricos (con un brazo corto muy
pequeño). Concretamente en el cariotipo humano hay 7 grupos de cromosomas. Dentro de cada grupo
vamos a ordenar y reconocer cada cromosoma con la ayuda de un idiograma:
Figura 1: IDIOGRAMA HUMANO
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón de bandas de todo el
complemento cromosómico, los cromosomas se sitúan alineados por el centrómero, y con el brazo largo
siempre hacia abajo.
Los grupos que comprende el cariotipo humano son los siguientes:
- Cromosomas grandes
Grupo A, (cromosomas 1, 2 y 3), meta y submetacéntricos
Grupo B, (cromosomas 4 y 5), submetacéntricos
- Cromosomas medianos
Grupo C, (cromosomas 7, 8, 9, 10, 11, 12 y además los cromosomas X),
submetacéntricos
Grupo D, (cromosomas 13, 14 y 15) acrocéntricos
- Cromosomas pequeños
Grupo E, (cromosomas 16, 17 y 18) submetacéntricos
Grupo F, (cromosomas 19 y 20) metacéntricos
Grupo G, (cromosomas 21 y 22) acrocéntricos
Por acuerdo los cromosomas sexuales X e Y se separan de sus grupos correspondientes y se ponen
juntos aparte al final del cariotipo. Todos los cromosomas autosómicos están ordenados en orden
decreciente de tamaño, excepto el cromosoma 21 que ahora se sabe que es más pequeño que el 22
FIGURA 2: Imagen de un cariotipo humano normal correspondiente a una mujer.
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Figura 3: Imagen de Cariotipo Humano normal correspondiente a un hombre
A
1
2
B
4
3
5
C
6
7
8
9
10
11
12
D
13
14
E
16
15
17
18
Cromosomas
Sexuales
19
20
21
22
X
F
Y
G
Actualmente se ha llegado a profundizar bastante en el conocimiento del cariotipo humano y se
sabe que es relativamente frecuente la aparición de anomalías cromosómicas. Por ejemplo, cerca de un
25% de los abortos ocurridos antes de la octava semana de gestación tienen cariotipos anormales y un
0,5% de los recién nacidos presentan aneuploidías.
Estas alteraciones no sólo pueden producir anomalías en el propio individuo portador sino que,
por tratarse de anomalías genéticas, pueden transmitirse a la descendencia en el caso de que afecten a las
células germinales. La detección anticipada de anomalías cromosómicas permite dictaminar las
posibilidades de que la descendencia de una pareja portadora de una de ellas pueda presentarla o no. Para
ello es preciso conocer el cariotipo de cada progenitor, lo que permite emitir un diagnóstico de su posible
descendencia, con lo que el individuo será consciente de sus posibilidades.
El estudio del cariotipo tiene también su aplicación en el diagnóstico prenatal. Es posible determinar la
constitución cromosómica del feto antes de su nacimiento pudiendo así observarse si presenta alguna
anomalía cromosómica detectable. Hoy en día, el diagnóstico prenatal se practica a posteriori del inicio
de la gestación y los resultados positivos suelen plantear conflictos éticos y emocionales.
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
En el siguiente trabajo práctico analizaremos diferentes cariotipos humanos que presentan
mutaciones cromosómicas que lo alejan del número diploide normal.
A continuación se describen los casos más comunes de mutaciones cromosómicas conocidas en el Homo
sapiens sapiensMutaciones cromosómicas o estructurales
Definición
Las mutaciones cromosómicas son modificaciones en el número total de cromosomas, la duplicación o
deleción de genes o de segmentos de un cromosoma y la reordenación del material genético dentro o entre
cromosomas. Pueden ser vistas al microscopio, sometiendo a los cromosomas a la “técnica de bandas”.
De esta manera se podrá confeccionar el cariotipo.


1.
2.
3.






Las alteraciones de la dotación diploide de cromosomas se denominan aberraciones
cromosómicas o mutaciones cromosómicas.
Hay 3 tipos de mutaciones cromosómicas:
Reordenamientos cromosómicos: implican cambios en la estructura de los cromosomas
(duplicación, deleción, inversión y translocación).
Aneuploidías: supone un aumento o disminución en el número de cromosomas.
Poliploidia: presencia de conjuntos adicionales de cromosomas.
La aneuploidia: da lugar a monosomías, trisomías, tetrasomías, etc.
La poliploidia: dotaciones de cromosomas pueden tener orígenes idénticos o distintos, dando
lugar a autopoliploides y alopoloploides, respectivamente.
Las deleciones y duplicaciones pueden modificar grandes segmentos del cromosoma.
Las inversiones y translocaciones dan lugar a una pequeña o ninguna pérdida de información
genética.
Los lugares frágiles son constricciones o brechas que aparecen en regiones particulares de los
cromosomas con una predisposición a romperse en determinadas condiciones.
El estudio de las series normales y anormales de cromosomas se conoce como citogenética.
Variación en el número de cromosomas
En las células somáticas hay un mecanismo que inactiva a todos los cromosomas X menos uno, la
ganancia o perdida de un cromosoma sexual en genoma diploide altera el fenotipo normal , dando lugar a
los síndromes de Klinefelter o de Turner, respectivamente. Tal variación cromosómica se origina como
un error aleatorio durante la producción de gametos. La no disyunción es el fallo de los cromosomas o de
las cromatidas en separarse y desplazarse a los polos opuestos en la meiosis. Cuando esto ocurre se
desbarata la distribución normal de los cromosomas en los gametos. El cromosoma afectado puede dar
lugar a gametos anormales con dos miembros o con ninguno. La fecundación de estos con un gameto
haploide normal da lugar a zigotos con tres miembros (trisomía) o con solo uno (monosomía) de este
cromosoma. La no disyunción da lugar a una serie de situaciones aneuploides autosómicas en la especie
humana y en otros organismos.
Síndrome de Klinefelter
El síndrome de Klinefelter se considera la anomalía gonosómica más común en los humanos. Los
afectados presentan un cromosoma “X” supernumerario lo que conduce a fallo testicular primario con
infertilidad e hipoandrogenismo. A pesar de la relativa frecuencia del padecimiento en recién nacidos
vivos, se estima que la mitad de los productos 47, XXY se abortan de manera espontánea.
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Síndrome de Turner
El síndrome de Turner o Monosomía X es una enfermedad genética caracterizada por presencia de un
solo cromosoma X. Fenotípicamente son mujeres (por ausencia de cromosoma Y). A las mujeres con
síndrome de Turner les falta parte o todo un cromosoma X. La falta de cromosoma Y determina el sexo
femenino de todos los individuos afectados, y la ausencia del segundo cromosoma X determina la falta de
desarrollo de los caracteres sexuales primarios y secundarios. Esto confiere a las mujeres que padecen el
síndrome de Turner un aspecto infantil e infertilidad de por vida.
Aneuploidía
La aneuploidía es la alteración en la cantidad de uno de los tipos de cromosomas homólogos.
Monosomía
La pérdida de un cromosoma da lugar a un complemento 2n -1 y se llama monosomía. La incapacidad
para sobrevivir de los individuos monosómicos en muchas especies animales es desconcertante, ya que al
menos hay una copia de cada gen en el homólogo restante. Una explicación posible se refiere al
desenmascaramiento de letales recesivos que son tolerados en los heterocigotos que llevan los
correspondientes alelos silvestres. Si un organismo heterocigoto para un solo gen letal recesivo pierde el
cromosoma homólogo que lleva el alelo normal, el cromosoma desapareado dará lugar a la muerte del
organismo. Otra explicación posible es que la información genética en el desarrollo temprano está
regulada cuidadosamente, de tal manera que se requiere un delicado equilibrio de los productos génicos
para asegurar un desarrollo normal Ejemplo: maíz, tabaco, hierba del asno y entre otras plantas. Tales
plantas monosómicas son casi siempre menos viables que las diploides de donde provienen.
Monosomía parcial en la especie humana
En la especie humana no se han documentado monosomías autosómicas más allá del nacimiento. Los
individuos con tales dotaciones cromosómicas, que no sobreviven al desarrollo embrionario y fetal. Sin
embrago, hay casos de supervivientes con monosomías parciales, en donde se pierde solo parte de un
cromosoma (deleciones segmentales). Jerome LeJeune en 1963, describió los síntomas clínicos del
síndrome del Cri-du-Chat. Este síndrome está asociado con la perdida de una pequeña parte del brazo
corto del cromosoma 5.
Trisomía ( 2n + 1)
La trisomia implica la adición de un cromosoma a un genoma diploide. Los efectos de las trisomías van
en paralelo a los de las monosomías. La adición de un cromosoma extra da lugar a individuos algo más
viables que en el caso de la pérdida de un cromosoma. La variación de los cromosomas sexuales del tipo
trisomia tiene un efecto menos grave en el fenotipo que las variaciones autosómicas. En la especie
humana, la adición de u cromosoma extra X o Y a una mujer o un varón da lugar a individuos viables que
presentan diversos síndromes. La adición de un autosoma grande a la dotación diploide tiene graves
efectos y normalmente es letal durante su desarrollo. Tanto en vegetales como en animales, las trisomías
se pueden detectar mediante observación citológica de la división meiótica. Ya que hay tres copias de una
de los cromosomas, las configuraciones de apareamiento son normalmente irregulares. En una región
dada a lo largo del cromosoma sólo dos de los tres homólogos pueden establecer sinapsis, aunque
regiones diferentes del trío pueden estar apareadas. Cuando están en sinapsis tres copias de un
cromosoma, la configuración se denomina trivalente. En algunos casos, en lugar de un trivalente se pude
encontrar un bivalente y un univalente (un cromosoma no emparejado) en la primera división meiótica.
Así, la meiosis produce gametos con una composición cromosómica de (n + 1), que pude perpetuar la
situación trisómica.
Síndrome de Down
La única trisomía autosómica de la especie humana de la que sobrevive un número significativo de
individuos más allá del año después del nacimiento fue descubierta por Langdon Down en 1866. El
síndrome es consecuencia de la trisomía del cromosoma 21, un cromosoma del grupo G1, y se llama
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
síndrome de Down, o simplemente trisomía del 21. Los enfermos con síndrome de Down presentan
estatura baja, cabeza redondeada, frente alta y aplanada, y lengua y labios secos y fisurados. Presentan
epicanto, pliegue de piel en la esquina interna de los ojos. Las palmas de las manos muestran un único
pliegue transversal, y las plantas de los pies presentan un pliegue desde el talón hasta el primer espacio
interdigital (entre los dos primeros dedos). En muchos casos padecen cardiopatías congénitas y tienden a
desarrollar leucemia. El cociente de inteligencia (CI) varía desde 20 hasta 60 (una inteligencia media
alcanza el valor 100), pero con procedimientos educativos específicos y precoces, algunos enfermos
consiguen valores más altos. La incidencia global del síndrome de Down se aproxima a uno de cada 700
nacimientos, pero el riesgo varía con la edad de la madre. La incidencia en madres de 25 años es de 1 por
2000 nacidos vivos, mientras que en madres de 35 años es de 1 por cada 200 nacimientos y de 1 por cada
40 en las mujeres mayores de 40 años. Para detectar la anormalidad cromosómica durante el periodo
prenatal se pueden emplear la amniocentesis y la biopsia de vellosidades coriónicas. Algunas alteraciones
sanguíneas maternas pueden sugerir la gestación de un hijo con síndrome de Down: niveles bajos de alfafetoproteína y niveles anormales de estriol no conjugado y [[gonadotrofina coriónica humana]. La
anomalía cromosómica causante de la mayoría de los casos de síndrome de Down es la trisomía del 21,
presencia de tres copias de este cromosoma. Por tanto, los pacientes presentan 47 cromosomas en vez de
46 (cifra normal del genoma humano) en todas sus células. Esta anomalía es consecuencia de la
fertilización de un óvulo patológico de 24 cromosomas por un espermatozoide normal de 23 cromosomas,
aunque también a veces la anomalía es generada por el espermatozoide. En una célula germinal, la pareja
de cromosomas 21 se mantiene unida y pasa a uno sólo de los dos óvulos o espermatozoides derivados de
ella. En un tipo más raro de síndrome de Down, producido por translocación, parte del material genético
de uno de los cromosomas 21 se queda adherido al otro de los cromosomas 21. Algunos enfermos
presentan alteraciones cromosómicas sólo en algunas células de su organismo, no en todas; en este caso
se dice que presentan un mosaicismo.
Síndrome de Patau
Klaus Patau y sus colaboradores (1960) observaron un niño con graves malformaciones del desarrollo y
un cariotipo de 47 cromosomas. El cromosoma extra tenía un tamaño medio, uno de los acrocéntricos del
grupo D, que ahora se denomina cromosoma 13. La trisomía del 13, que se denomina síndrome de
Patau (47, +13). Los niños se cree que son sordos, tienen una característica fisura labio-palatina y
polidactilia. Las autopsias han revelado malformaciones congénitas en muchos sistemas orgánicos,
indicativas del desarrollo anormal que se produce a las cinco o seis semanas de gestación. El promedio de
supervivencia de estos niños es de unos tres meses. La edad promedio de los padres de niños afectados es
mayor que la de los padres de los niños normales, pero no es tan alta como la edad promedio materna en
los casos del síndrome de Down. Este caso sólo ocurre en 1 de cada 19.000 nacimientos.
Síndrome de Edwards
John H. Edwards y sus compañeros (1960) publicaron el caso de un niño trisómico para
un cromosoma del grupo E, que ahora se sabe es el cromosoma 18. Esta aberración de la
trisomía del 18 (47, +18) también se denomina síndrome de Edwards. El fenotipo de estos
niños, ilustra que la presencia de un autosoma extra produce malformaciones congénitas
y una menor esperanza de vida. Estos niños son más pequeños de lo normal. Sus
cráneos están alargados según el eje antero-posterior y sus orejas son deformes y
situadas más bajo de lo normal. El cuello ancho, dislocación congénita de la cadera y
mentón deprimido. El promedio de supervivencia es menos de cuatro meses. La muerte
se produce normalmente por neumonía o fallo cardíaco. La edad media materna es alta,
los bebés con el síndrome de Edwards son preponderantemente mujeres.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
Hoja en blanco
Cromosomas sueltos
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Goma de pegar
Métodos
Ordenar los cromosomas en la hoja en blanco formando el cariotipo correcto en cada caso. Luego
responda el siguiente cuestionario
Preguntas de la práctica:
1. Lea nuevamente la introducción del presente trabajo práctico y determine que anomalía presenta el
cariotipo entregado. Explique como llegó a la conclusión sobre la anormalidad que presenta el cariotipo
analizado y describa que problemas presentan los individuos con esas anormalidades
2.- ¿Qué características permiten diferenciar, en general, unos cromosomas de otros?
3.- ¿Qué células del organismo llevan el cariotipo diploide completo?
4.- ¿Qué mecanismos cromosómicos producen anomalías del cariotipo humano?
5.- ¿Se manifiestan siempre las alteraciones cromosómicas en el fenotipo del individuo que las transmite?
Explique.
6. ¿Cómo se realiza un cariotipo y en qué momento de la vida celular debe obtenerse la muestra para
realizar el estudio?
Parte II
Observación de núcleos en mitosis en células vegetales y animales
1. Se observarán preparados histológicos permanentes de célula vegetales con núcleos en diferentes
etapas mitóticas.
2. Se realizara el montaje y observación de un preparado fresco de células animales.
Materiales y métodos.
Montaje y preparación de células animales.
1. Raspe la cara interna de las mejillas con una paleta de plástico previamente desinfectada.
2. Extienda el resultado del raspado sobre un cubreobjetos coloque etanol.
3. Agregue unas gotas de colorante (hemotoxilina) y coloque el cubreobjetos.
4. Observe al microscopio y dibuje.
Nota: Los núcleos de las células femeninas presentan una zona de condensación en el núcleo
cercana a la periferia conocida como heterocromatina. Esta región también llamada corpúsculo de
Barr es cromatina inactiva y sólo aparece en los núcleos femeninos
Salud y Adolescencia Trabajo Práctico N° 4
Bibliografía
Mackean, D. G. , 1996. GCSE Biology. Ed. J. Murray Pag 10
Web sites
http://es.wikipedia.org/wiki/Mutaci%C3%B3n consulta 22/08/09 6.52 p.m.