temas que deben ser trabajados en mapas mentales 6 de SEC.

QUE ES UN CROMOSOMA

Un cromosoma es una estructura condensada de ADN (ácido desoxirribonucleico) presente en las células que aparece en número constante en cada especie vegetal o animal. En los cromosomas se almacena gran parte de la información genética

El cromosoma típico tiene las siguientes partes:

• Cromátida: es una de las unidades longitudinales que forma el cromosoma, y que está unida a su cromátida hermana por el centrómero. Las cromátidas hermanas son idénticas en morfología e información ya que provienen de una molécula de ADN que se duplicó.
• Centrómero: es la región estrecha de un cromosoma, que divide a cada cromátida en dos brazos (corto y largo). El centrómero, junto a una estructura proteica denominada cinetocoro, es el responsable de llevar a cabo y controlar los movimientos cromosómicos durante las fases de la mitosis y la meiosis. Se lo denomina también constricción primaria ó centromérica.
• Brazo corto: el brazo corto resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo q y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte superior.
• Brazo largo: el brazo largo también resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo p y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte inferior.
• Telómero: corresponde a la porción terminal de los cromosomas, que si bien morfológicamente no se distingue, cumpliría con la función específica de impedir que los extremos cromosómicos se fusionen.
• Constricción secundaria: es la región del cromosoma, ubicada en los extremos de los brazos, que en algunos cromosomas corresponde a la región organizadora del nucleolo, donde se sitúan los genes que se transcriben como ARN.
• Satélite: es el segmento esférico del cromosoma, separado del resto por la constricción secundaria.

Partes del cromosoma

Tipos de cromosomas humanos según la ubicación del centrómero

Cada cromosoma está formado por dos unidades longitudinales llamadas cromátidas unidas por un centrómero, que divide a cada cromátida en dos brazos. Se diferencian varios tipos de cromosomas según a qué altura esté situado el centrómero:

Metacéntricos: el centrómero está en la mitad del cromosoma, por lo que los dos brazos de cada cromátida miden lo mismo.

Submetacéntricos: el centrómero está algo desplazado del centro, por lo que un brazo es ligeramente más grande que otro.

Acrocéntricos: el centrómero está lejos del centro, por lo que uno de los brazos es muy corto y el otro muy largo.

Telocéntricos: el centrómero está tan cerca del extremo que solo se ve un brazo.

Tipos de cromosomas humanos que existen según su función

Los cromosomas humanos codifican todas las características que tenemos. Como sabéis tenemos dos sexos, hombres y mujeres. Las diferencias entre ambos sexos están codificadas genéticamente en los cromosomas sexuales.

Cromosomas sexuales: como ya hemos dicho, son los responsables de las características diferenciadoras de cada sexo. En humanos hay dos cromosomas sexuales, el X y el Y, de modo que las mujeres son XX y los hombres XY.

Cromosomas somáticos: los cromosomas autosómicos son los que codifican para todas las características que no son sexuales.

TEMA PARA TRABAJAR

MUTACIONES CROMOSÓMICAS

 Es frecuente en las poblaciones naturales, que estos cambios a veces afecten a segmentos cromosómicos, cromosomas enteros e incluso a todo el genoma del individuo. 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.

Las mutaciones cromosómicas, mutaciones no puntuales o cromosomopatías son alteraciones en el número de genes o en el orden de estos dentro de los cromosomas. Se deben a errores durante la gametogénesis (formación de los gametos por meiosis) o de las primeras divisiones del cigoto. En el primer caso la anomalía estará presente en todas las líneas celulares del individuo, mientras que cuando la anomalía se produce en el cigoto puede dar lugar a mosaicismo, coexistiendo por tanto poblaciones de células normales con otras que presentan mutaciones cromosómicas.

Estas alteraciones pueden ser observadas durante la metafase del ciclo celular y que tienen su origen en roturas (procesos clastogénicos) de las cadenas de ADN no reparadas o mal reparadas, entre otros factores.

Variaciones cromosómicas estructurales.- En una población donde exista un polimorfismo para variaciones cromosómicas estructurales, podemos encontrar individuos homocigóticos estructurales normales, es decir sin ninguna mutación, individuos homocigóticos estructurales para la  mutación, es decir con ambos cromosomas homólogos afectados por la mutación e individuos heterocigóticos estructurales, con un cromosoma normal y el otro portador de la mutación. Los individuos heterocigóticos estructurales suelen presentar una configuración crítica en meiosis y producir gametos inviables.

    Deleciones

    Duplicaciones

    Inversiones

    Translocaciones

Variaciones cromosómicas numéricas.- Los individuos con una variación cromosómica numérica tienen uno o varios cromosomas de mas o de menos del complemento cromosómico normal. Su meiosis también presenta configuraciones críticas. Los vegetales suelen soportar mejor las variaciones numéricas mientras que la mayoría de los animales presentan problemas de viabilidad o fertilidad cuando las portan.

    Poliploidía

    Haploidía

    Aneuploidía

ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES

Definición

Se trata de alteraciones en la estructura de los cromosomas. Dichas alteraciones pueden ser de dos tipos:

·         Con ganancia o pérdida de material genético: esto tendrá una implicación a nivel fenotípico para el portador. Ejemplo: deleción, inserción,..

·         Sin ganancia ni pérdida de material: normalmente no tiene ninguna consecuencia para el portador pero si tiene consecuencias a nivel reproductivo. Ejemplo: translocación equilibrada, inversión…

Tipos de anomalías estructurales:

Deleción: se debe a la pérdida de segmentos de un cromosoma o de una cantidad muy pequeña de material (puede incluir a un solo un gen).

Ejemplos:

·         Síndrome de Prader-Willi: deleción de una determinada región del cromosoma 15 de origen paterno.

·         Síndrome de Angelman: deleción en el cromosoma 15 de origen materno.

·         Síndrome de “cri du chat” o maullido de gato: deleción en el cromosoma 5.

Inversión: Se origina cuando el segmento de un cromosoma cambia de orientación. Para ello deben producirse dos roturas dentro del mismo cromosoma, posteriormente el segmento gira 180º y finalmente se vuelve a unir.

Aparentemente las inversiones tienen un impacto mínimo sobre los individuos portadores ya que no comportan pérdida ni ganancia de ADN. En cambio, dependiendo del tipo de región cromosómica y de su tamaño sí pueden tener efectos negativos sobre los gametos (ovocitos o espermatozoides) producidos.

Translocación: Implica un intercambio entre dos fragmentos de dos cromosomas. Este intercambio puede ser de dos tipos:

·         Translocación equilibrada: no se produce ni aumento ni pérdida de material cromosómico. Los individuos portadores de una translocación equilibrada son fenotípicamente normales pero pueden tener problemas de esterilidad.

·         Translocación desequilibrada: se produce aumento o pérdida de material cromosómico. Este tipo de translocaciones si que tiene efectos fenotípicos en el individuo. Estos efectos son muy variables dependiendo de los segmentos cromosómicos implicados.

Existen dos tipos de translocaciones cromosómicas:

·         Translocación Recíproca: se producen por transferencia de segmentos entre dos cromosomas de tal forma que se producen cambios en la configuración pero no en el número total de cromosomas.

·         Translocación Robertsoniana: se produce por la fusión de dos cromosomas acrocéntricos que son los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22. Estos cromosomas tienen el centrómero muy cerca del extremo final resultando en un brazo p muy corto. Cuando se produce esta fusión, se pierden los extremos y los dos cromosomas quedan unidos en uno, es por eso que los individuos portadores de este tipo de translocaciones tienen 45 cromosomas en lugar de 46.

¿Por qué una anomalía cromosómica (translocación, inversión,…) afecta a la reproducción?

Los portadores de algunas anomalías cromosómicas suelen tener problemas relacionados con la reproducción.

El proceso de formación de los gametos (ovocitos o espermatozoides) implica un proceso de división celular llamado meiosis, donde el número de cromosomas debe reducirse a la mitad. Cuando existe una anomalía cromosómica es posible que los ovocitos o espermatozoides resultantes de la meiosis, sean portadores de alguna alteración en sus cromosomas. Si estos ovocitos o espermatozoides participan en la fecundación, se producirá un embrión con alteraciones cromosómicas. Estos embriones pueden:

·         No embarazar

·         Producir un aborto: Muchos de los embriones de parejas portadoras de alguna anomalía cromosómica implantan en el útero de la mujer pero producen abortos de primer trimestre.

·         Daños en el feto que podrán ser de leves a muy graves dependiendo de la alteración cromosómica que se haya producido.

Opciones Reproductivas para portadores de anomalías cromosómicas estructurales:

Diagnóstico Genético Preimplantacional

Con la finalidad de seleccionar solamente aquellos embriones cromosómicamente equilibrados para su transferencia, se recomienda la realización de un ciclo de Fecundación in Vitro con Diagnóstico Genético Preimplantacional (DGP). Para ello, en algunos casos será necesario realizar un Estudio de Informatividad previo al inicio del ciclo que consiste en realizar un estudio en sangre de la pareja para poder realizar un diseño personalizado para el seguimiento de la anomalía cromosómica

ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS

Definición

Son la pérdida o la ganancia de uno o varios cromosomas. Pueden afectar tanto a autosomas (cualquier cromosoma que no sea sexual) como a cromosomas sexuales. Existen diferentes tipos:

·         Monosomía: pérdida de un cromosoma. Por tanto, solamente quedará una copia del cromosoma cuando en una situación de normalidad habrían dos.

·         Trisomía: Existencia de tres copias de un cromosoma específico, en lugar de dos (en una situación de normalidad). El síndrome de Down es un ejemplo de trisomía. Las personas con síndrome de Down tienen tres copias del cromosoma 21.

·         Otros.

¿Qué ocurre si un embrión presenta alguna anomalía cromosómica numérica?

La gran mayoría de los embriones con anomalías cromosómicas (con cromosomas de más o de menos) o no concluyen en embarazo o dan lugar a un aborto. En algunos casos, los embriones pueden dar lugar a un niño afectado de alguna patología.

¿Cuáles son las anomalías cromosómicas numéricas viables más comunes?

·         Síndrome de Down (trisomía 21)

·         Síndrome de Patau (trisomía 13)

·         Síndrome de Edwards (trisomía 18)

·         Síndrome de Klinefelter (47, XXY)

·         Síndrome de Turner (45, X)

·         Mujeres XXX

·         Hombres XYY

¿Cómo se producen las anomalías cromosómicas numéricas?

Normalmente, las anomalías cromosómicas son resultado de un error producido durante la formación del ovocito o del espermatozoide (proceso llamado meiosis), dando lugar a una célula con un cromosoma adicional o con un cromosoma de menos.

Esto proporciona al ovocito fecundado una cantidad excesiva, insuficiente o errónea de información genética. Si éste error se perpetúa a medida que el embrión crece, la información genética alterada puede traducirse en estructuras y funciones alteradas, dando lugar a diferentes enfermedades y, con frecuencia, a retraso mental.

Las probabilidades de que se produzca un error de este tipo y, por tanto, de tener un hijo con algún síndrome cromosómico aumentan de forma exponencial con la edad de la mujer.

¿Qué riesgo de anomalía cromosómica aparece con la edad de la mujer?

El riesgo de anomalías cromosómicas va creciendo a medida que avanza la edad materna. Esto es debido a un envejecimiento de la reserva ovárica que se traduce en un mayor riesgo de que los ovocitos realicen el reparto de los cromosomas (proceso llamado meiosis) a las células hijas de forma incorrecta dando lugar a embriones con más o menos cromosomas.

La gran mayoría de los embriones con un número incorrecto de cromosomas finaliza su desarrollo antes de la implantación o dentro del primer trimestre de embarazo. En definitiva, gran parte de estos embriones o no dan lugar a un embarazo o bien dan lugar a un aborto espontáneo. Así pues, la posibilidad de un embarazo evolutivo y sano disminuye a partir de los 36 años y a medida que avanza la edad de la madre.

Edad Materna – % embriones alterados (Datos estimados del Centro de Medicina Embrionaria)

·         35-37 40%

·         38-41 65%

·         41-45 80%

¿Por qué a medida que avanza la edad de la mujer aumenta el riesgo de alteraciones cromosómicas?

La mujer nace con una dotación ya establecida de ovocitos que progresivamente van desapareciendo por un fenómeno que se llama atresia, de forma que al llegar a la pubertad quedan aproximadamente unos 300.000 ovocitos en los ovarios. En cada ciclo menstrual se desarrollará un ovocito hasta la ovulación y unos 1.000 se perderán. De esta forma, a los 35 años quedan aproximadamente el 10% de los ovocitos. Cuantos menos ovocitos quedan peor es su calidad.

Es frecuente que una mujer de 38-40 años ya haya agotado la reserva de ovocitos capaces de dar lugar a un niño sano.

Los ovocitos son las únicas células de la mujer que tienen 23 cromosomas, o sea la mitad que el resto de las células. Para ello es necesario que durante la formación del ovocito los 46 cromosomas se coloquen frente a frente unidos por unos filamentos específicos. Posteriormente los cromosomas se irán separado a medida que se desprendan los filamentos que los unen hasta que finalmente resten 23 cromosomas (este proceso se llamameiosis). Con el paso del tiempo este proceso se vuelve más ineficaz y a veces puede producirse la ganancia o pérdida de cromosomas debido a errores en el proceso de meiosis (por ejemplo, si se produjese la ganancia de un cromosoma 21 este ovocito podría llegar a dar un individuo afecto de un Síndrome de Down.

¿Cómo se puede evitar un embarazo con riesgo de una anomalía cromosómica?

Se realiza un ciclo de Fecundación in Vitro para obtener los embriones y estos se analizan mediante Diagnóstico Genético Preimplantacional (DGP). Esta técnica permite estudiar los embriones y así poder transferir aquellos embriones cromosómicamente normales.

Deleciones
Un individuo es portador de una deleción cuando le falta un segmento cromosómico, si este segmento es un extremo del cromosoma, la alteración se denomina deficiencia. Si la deleción es muy grande es visible al microscopio óptico ya que el cromosoma presenta menor tamaño del normal.
La deleción en homocigosis suele ser letal para el individuo portador, si se presenta en heterocigosis, el efecto será más o menos deletéreo dependiendo de la importancia de los genes presentes en el segmento perdido. En individuos con determinación sexual XX-XY o XX-X0, las deleciones del cromosoma X son letales en los machos; En las hembras dependiendo del sistema de compensación de dosis génica, puede producir algunos efectos fenotípicos en el individuo heterocigótico. En la especie humana, en nacidos vivos, la deleción más frecuente y estudiada, es la conocida como síndrome de "Grito de gato", consiste en una deficiencia del brazo corto del cromosoma 5, que produce un retraso mental y finalmente la muerte del individuo.
En meiosis la configuración crítica para detectar una deleción es ver un bivalente heteromorfo, o bien observar una falta de apareamiento (bucle o lazo en el cromosoma no delecionado) en un segmento intersticial.
Dada la letalidad y el desequilibrio orgánico y cromosómico que producen las deleciones, la selección natural tiende a eliminarlas y por ello la importancia evolutiva de las deleciones es prácticamente nula.

Deleciones

El término deleción cromosómica significa que una parte del cromosoma se ha perdido o se ha eliminado. Una deleción puede ocurrir en cualquier cromosoma y en cualquier parte del mismo. El tamaño de una deleción puede ser cualquiera. Si el material (los diferentes genes) que ha sido delecionado contiene instrucciones importantes para el cuerpo, esa persona puede tener dificultades en el aprendizaje, retraso en el desarrollo y problemas de salud de cualquier otro tipo. La gravedad de estas deleciones va a depender del tamaño del fragmento del cromosoma delecionado y del sitio donde se haya producido la deleción.

Ejemplo de deleción de un cromosoma. Fuente: Wikipedia

Duplicaciones

El término duplicación cromosómica significa que una parte del cromosoma está duplicada o presenta dos copias. El resultado es material cromosómico adicional. Este material cromosómico extra puede provocar que los genes no funcionen correctamente, y como resultado dar lugar a dificultades en el aprendizaje, retrasos en el desarrollo y problemas de salud en el niño.

Ejemplo de duplicación del cromosómica de un segmento.  Fuente: Wikimedia

Inserciones

El término, inserción cromosómica significa que parte de un cromosoma se ha insertado en una posición inusual dentro del mismo u otro cromosoma. Si no hay ganancia o pérdida de material cromosómico, la persona normalmente será sana. Sin embargo, si hay ganancia o pérdida de material cromosómico, la persona puede tener tener algun tipo de secuela.

Ejemplo de inserción cromosómica de un segmento. Fuente: Wikimedia Commons

Inversión

El término inversión cromosómica significa que parte de un cromosoma se fragmenta en dos puntos y el segmento intermedio gira al revés y luego vuelve a unirse. En la mayoría de los casos no causa ningún problema de salud en las personas que son portadoras de la inversión.

Ejemplo de inversión de un segmento cromosómico. Fuente: Wikimedia Commons