Brooker Chapter 8

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Cromosomas Humanos y Cariotipos Laboratorio
3 Genética JA Cardé
Genetics Brooker 4e Chapter 8
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Objetivos

• Al terminar este ejercicio los estudiantes
  podrán
• Describir la estrategia utilizada para la
  preparación de cariotipos.
• Mencionar ejemplos de formulas cariotípicas y su
  interpretación.
• Discutir las características principales
  utilizadas en la clasificación de los cromosomas
  humanos
• Montar juegos cromosómicos preparando el
  cariotipo a partir de fotografías suministradas.
• Analizar los juegos de cromosomas y determinar si
  hay algún desórden.

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INTRODUCIÓN

• Variación genética implica diferencias entre
  miembros de una especie o entre especies
  diferentes.
• Variaciones alélicas debido a mutaciones en
  genes particulares
• Mutaciones cromosomicas cambios sustanciales en
  el número o la estructura cromosomal
• Por lo general afectan mas de un gen
• Conocidas tambien como aberraciones cromosomales

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Porque es importante el estudio de estas
variaciones cromosómicas?

• 1. Pueden provocar daños mayores en el fenotipo
  del organismo.
• 2. Pueden provocar daños mayores en el fenotipo
  de la progenie de algún organismo
• 3. Se consideran una fuerza importante en la
  evolución de especies.

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Citogenética
Lab

• Campo de estudio de la genética que involucra el
  examen microscópico de los cromosomas
• citogeneticista típicamente examina la
  composición cromosomal de una célula o un
  organismo particular
• Permite detectar individuos con estructura o
  numero anormal de cromosomas
• Provee método para distinguir entre especies.
• Ver Figura 8.1a

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Citogenética
Lab

• Citogeneticistas usan tres aspectos principales
  para identificar y clasificar los cromosomas
• 1. tamaño
• 2. localización de los centromeros
• 3. patrón de bandas
• Todos estos aspectos son estudiados en un
  cariotipo
• Figure 8.1c
• Como se hacen? (Ver Figura 3.2)

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Cariotipos-Procedimiento
8
Procedimiento

• 5 ml de sangre o fluido amniótico
• Coagulación, Centrifugación
• Remover células blancas
• Cultivarlas en medio que las estimula a mitosis
• Arrestarlas en Metafase
• Distribuirlas en una laminilla
• Fotografiarlas
• Analizarlas

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Lab
Localización de los Centromeros
Short arm For the French, petite
Long arm
Figure 8.1
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Citogenética

• Para identificación detallada los cromosomas son
  teñidos con tintes que generan un patrón de
  bandas característico
• Ejemplo bandas G
• Se exponen los cromosomas con tinte Giemsa
• Algunas regiones ligan el tinte con mayor
  afinidad
• Bandas oscuras
• Otras regiones ligan el tinte con menos afinidad
• Bandas claras
• En humanos
• Se ven hasta 300 G bandas en metafase
• Hasta 2,000 G bandas en profase

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Clasificación de Cromosomas para Cariotipos
12
Clasificación de Cromosomas para Cariotipos

• Grupo A cromosomas 1-3, grandes con centromeros
  mediales
• Grupo B cromosomas 4-5 grandes con centromeros
  submedialesGrupo C cromosomas 6-12, tamaño
  mediano, con centromeros submediales
• Grupo D cromosomas 13-15, tamaño mediano, con
  centromeros acrocentricos
• Grupo E cromosomas 16-18 cortos con centromeros
  mediales o submediales
• Grupo F cromosomas 19-20 cortos, con centromeros
  mediales
• Grupo G cromosomas 21-22 bien cortos con
  centromeros acrocentricos.
• Cromosoma X similar al grupo C.
• Cromosoma Y is similar al grupo G

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Citogenética

• El patrón de banda es util en varias formas
• 1. Distingue cromosomas individuales uno del
  otro.
• 2. Detecta cambois en la estructura del
  cromosoma
• 3. Revela relaciones evolutivas entre cromosomas
  de especies cercanas

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La estructura del cromosoma puede ser alterada
por mutaciones (Fig 8-2)
Lab

• Dos formas principales en los que se puede
  alterar la estructura de los cromosomas
• 1. Cambiando la cantidad total de información
  genética en el cromosoma
• Deficiencias/Deleciones
• Duplicaciones
• 2. El material genética permanece igual pero
  ocurre algún rearreglo
• Inversiones
• Traslocaciones

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Lab

• Deficiencia (o deleción)
• Pérdida del algún segmento cromosómico
• Duplicación
• Repetición de un segmento cromosómico al
  compararlo con uno cromosoma normal parental
• Inverción
• Cambio en la dirección del material genetico en
  un cromosoma
• Traslocación
• Un segmento de un cromosoma se une a otro
  cromosoma diferente
• Simples
• De un cromosoma a otro
• Reciprocas
• En ambas vías

Ver Figura 8-2
16
Lab
Deletion/
Human chromosome 1
- q2
- q2-q3
- q2-q3
Human chromosome 21
q2-q4 del 1 al 21
q2-4 del 21 por el q1-q2 del 21
Figure 8.2
17
Deficiencias/Deleción
Lab

• Cuando un cromosoma se rompe y se pierde un
  fragmento terminal vs intersticial

Figure 8.3
18
Deficiencias / Deleciones
Lab

• Sus consecuencias fenotípicas dependen de
• 1. El temaño de la deleción
• 2. El material perdido
• Eran genes vitales para el organismo?
• Deleciones con efectos fenotípicos son usualmente
  detrimentales
• Ejemplo, síndrome de cri-du-chat en humanos
• Por deleción del brazo corto del cromosoma 5
• Figura 8.4

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• Deleciones se detectan por
• Citología (ie. Microscopia)
• Detecta deleciones grandes
• Molecular hibridizaciones, PCR
• Genetica
• Si en una poblacion mutante no se logra producir
  la mutacion de regreso al tipo salvaje, indica
  que la mutacion se debe a algo q se perdió

• Tambien puede revelarse por pseudodominancia
• Deleción de una copia del gen
• El alelo en el otro cromosoma es expresado
• Hipotesis Si el perdido era dominante, entonces
  el recesivo es el fenotipo

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Duplicaciones
Lab

• Like deletions, the phenotypic consequences of
  duplications tend to be correlated to size
• Duplications are more likely to have phenotypic
  effects if they involve a large piece of the
  chromosome
• However, duplications tend to have less harmful
  effects than deletions of comparable size. Why?
• In humans, relatively few well-defined syndromes
  are caused by small chromosomal duplications

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Inversiones

• Un segmento ha sido colocado en la orientación
  opuesta

Centromere lies within inverted region
Centromere lies outside inverted region
Figure 8.11
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• La cantidad de información genética es la misma
• PLT la mayoria de ellas no causan consecuencias
  fenotipicas,

• En casos raros, cuando afectan el fenotipo
• Efecto de punto de rompimiento
• Si el rompimiento es en un gen vital
• Efecto de Posición
• Un gen es ubicado en alguna posición que altera
  su expresión

• Un 2 de la población humana lleva inversiones
  detectables con microscopia de luz
• La mayoría son fenotípicamente normal
• Aunque algunos pocos pueden producir progenie con
  anormalidades genéticas

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Traslocaciones

• Las recíprocas resultan en un rearreglo del
  material genético, no en un cambio de la cantidad
  total
• PLT se conocen como traslocaciones balanceadas
• Las recíprocas como las inversiones, no tienen
  consecuencias fenotípicas
• En pocos casos resultan en efectos de posición

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Variaciones en el Número de Cromosomas

• Euploide un set cromosomal completo, específico
  para una especie dada
• El numero de cromosomas puede variar de dos
  maneras principales
• Poliploidía
• Aumento en el numero de sets completos presentes
  mas alla del número euploide
• Ocurre ocasionalmente en animales y
  frecuentemente en plantas
• Aneuploidía
• Un numero anormal de cromosomas particulares en
  un set
• Poco común

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Aneuploidía

• El fenotipo de eucariotas es influenciado por
  miles de genes distintos
• La expresión de estos genes esta intrincadamente
  coordinado para que el fenotipo sea normal
• Aneuploidía por lo general causa fenotipos
  anormales
• Lleva a un desbalance en las cantidades de
  productos de los genes (dosis de genes)
• La cantidad de un producto de un gen es
  proporcional al numero de copias del gen

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Aneuploidía

• Numeros cromosomicos alterados ocurre frecuente
  durante gametogénesis
• 5-10 de los embriones lo tienen
• Mas aún , 50 de los abortos espontáneos se
  deben a esto
• En algunos casos, una anormalidad en el numero de
  cromosomas produce progenie que sobreviven
• Tabla 8.1

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Tabla 8-1 Aneuploidías en humanos
Condición Frecuencia Sindrome Rasgos
Autosomales
Trisomia 13 1/15000 Patau
Trisomia 18 1/6000 Edward
Trisomia 21 1/800 Down
Sexuales
XXY 1/1000 mal Klinefelter
XYY 1/1000 mal Jacobs
XXX 1/1500 fem Triple X
XO 1/5000 fem Turner
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• Trisomías 12, 18, 21 sobreviven
• Involucran cromosomas relativamente pequeños

• Padres viejos son mas propensos a producir
  progenie anormal
• Ejemplo Down (Trisomía 21)
• Incidencia aumenta con la edad se los padres,
  especialmente madres

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• Aneuploidía naturales involucrando cromosomas
  sexuales
• Inactivacion de la X cuerpos de Barr
• Un cromosoma de cada celula es inactivado
  permanentemente al azar, se condensa en cuerpo de
  Barr.
• Porque esta inactivación al azar de la X?
• Aneuploidias involucrando cromosomas sexuales
  generalmente producen efectos menos severos que
  los de cromosomas autosomales
• Esto se explica con los cuerpos de Barr X
  inactivadas
• Todos los cromosomas X adicionales son
  convertidos en Barr.
• Los efectos fenotipos observados en tabla 8.1
• 1. Por expresion de genes en X temprano en el
  desarrollo
• 2. Desbalance en la expresión de genes
  pseudoautosomales

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• Sindrome de Down es causado por un fallo en la
  segregacion correcta del cromosoma 21
• Esta no-disyuncion ocurre mayormente durante
  meiosis 1 de en el ovocito
• La correlación entre la edad maternal y el
  síndrome de Down puede deberse a la edad de los
  ovocitos
• Ovocitos primarios en humanos son producidos
  antes del nacimiento,
• PLT se queda en profase 1 hasta ser ovulados, 12
  años mas tarde
• Mientras la mujer envejece, cada ovocito primario
  ha estado en profase uno cada vez por mas tiempo
• Este aumento en el tiempo puede contribuir a que
  la frecuencia de no disyunción cromosomal aumente

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Euploidía (número normal de cromosomas)

• Diploide en la mayoría de las especies
• Por lo general cambios en euploidia no son
  tolerados
• Poliploidía es letal en animales generalmente
• Algunas variaciones en euploidia en la naturaleza
• Abejas hembras son diploides
• Machos (drones) son monoploides
• Contienen un solo set de cromosomas
• Raros vertebrados poliploides
• Figura 8.20 0 Anfibios

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Euploidía

• Algunos animales, en algunos tejidos presentan
  variaciones normales en su ploidia
• Animales diploides pueden producir tejidos que
  son poliploides
• endopoliploidía
• Hepatocitos pueden se tri, tetra u octaploides
• Cromosomas politenicos en insectos, ejemplo
  inusual de variación

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Euploidía

• En plantas es común la poliploidía tener varios
  sets de cromosomas
• 30-35 helechos y plantas con flores son
  poliploides
• Muchas frutas y granos alimenticios son
  poliploides
• Refer to Figure 8.22a
• Algunas veces lineas poliploides de plantas
  presentan unas caracteristica agricolas
  especiales
• Grandes y robustos
• Figura 8.20a y b

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Procedimiento

• Obtener un set de cromosomas
• Parear cada cromosoma con su pareja homóloga
  enumerando cada par. Trate de ser consistente. El
  número 1 es el mas grande, su pareja debe ser
  del mismo tamaño, con el mismo patrón de bandas y
  la misma localización para el centrómero
• Determine la anormalidad en el cariotipo, usando
  la Clave para Analisis Cromosomico, pueden ser
  pequeñas, sea cuidadoso y consistente
• Investigue sobre su anormalidad, busque una foto
  real de un cariotipo con el desórden
• Busque ejemplos de los 5 tipos de anormalidades
  cromosómicas

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Reporte de laboratorio

• Define en tus propias palabras que significa
  citogenética
• Explica brevemente la anormalidad cromosómica en
  algun cariotipo analizado por usted
• cual es la anormalidad
• el número total de cromosomas
• el cromosoma específico involucrado
• la razón para el género
• De acuerdo a lo que usted sabe de meiosis, como
  explica la anormalidad?
• Compare los desórdenes y diga cual usted cree es
  el de efectos mas negativos? Y el de menos?
• Porque cree que solo hay un ejemplo con
  monosomía?
• Los cariotipos se usan como herramientas
  prenatales. Es garantía de un bebe libre de
  desordenes genéticos si su configuracion
  cromosómica aparece normal? Explica.

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Clave Simple para Análisis Cromosómico

• 1A 46 cromosomas en el cariotipo ? Ir a
  aseveracion 3
• 1B No hay 46 cromosomas en el cariotipo ? ir a
  aseveracion 2
• 2A 47 cromosomas en el cariotiopo? (3 de algun
  cromosoma)? Trisomia
• 2B Un cromosoma ausente en algun par? Monosomía
• 3A Todos los cromosomas estan pareados con su
  homologo sin piezas obvias de mas ni de menos
  ,? Individuo Normal
• 3B Alguno del par de homologos no son del mismo
  tamaño.? aseveracion 4
• 4A Hay fragmentos añadidos a algun cromosoma ?
  traslocación
• 4B Hay fragmentos ausentes en algun cromosoma ?
  Deleción

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Simbolos

• A-G grupo
• 1-22 numero de autosomales
• XY, sexuales
• / mosaicismo en somaticas
• d deleción
• dup duplicación
• i isocromosomas, brazos identicos
• inv inversión
• p-q brazos corto y largo
• s satelite
• t traslocacion
• o - antes de numero indica adicion o perdida
  de un cromosoma despues de un número duplicación
  o delección de fragmento

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Formulas

• 46, XX, 46, XY 46 cromosomas, 2 X hembra
  normal, X y Y varon normal
• 45, X 45 cromosomas, hembra, una X (Turner)
• 47, XXY 47 cromosomas, hembra, dos X, una Y
  (Klinefelter)
• 47, XYY 47 cromosomas, varon, una X, dos Y,
  (Sindrome XYY)
• 47, XY, 21 47 cromosomas, varon, una X y una
  Y, 21 adicional (Down)
• 46, XX, 5p- - 46 cromosomas, hembra, dos X,
  deleccion p en 5 (Cri du chat)

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Prácticas de Cariotipos

• http//www.biology.arizona.edu/human_bio/activitie
  s/karyotyping/karyotyping2.html
• http//learn.genetics.utah.edu/content/chromosomes
  /
• http//bio.rutgers.edu/gb101/lab10_meiosis/meiosi
  s_web/karyotype4/karyo_frame1.html
• http//www.biologycorner.com/karyotype/
• http//home.earthlink.net/heinabilene/karyotypes/
  karyoty.htm

40
Referencias

• http//www.nature.com/scitable/topicpage/karyotypi
  ng-for-chromosomal-abnormalities-298