En la foto: el análisis de cariotipo es una actividad por la cual, los genetistas logran determinar el sexo del individuo o, en su caso, la aberración cromosómica con la que pudiera resultar.
Es bien sabido que durante los procesos de gametogénesis (ovogénesis y espermatogénesis) las células llevan a cabo una reducción en el número haploide permitiendo que estos distribuyan homogéneamente sus cromosomas en 22 autosomas y un cromosoma sexual para que, durante la fecundación, el organismo resultante se convierta en un organismo diploide con 44 autosomas y su respectivo par sexual. Pero…¿Que pasa cuando los mecanismos celulares que regulan dicha distribución no funcionan adecuadamente?
Aneuploidia y poliploidia en cromosomas sexuales y autosomas
Tanto la aneuploidia como la poliploidia son dos fenómenos de distribución cromosómica que pueden afectar tanto en los cromosomas sexuales (gonosomas) y/o autosomas (cromosomas somáticos), como en el juego completo de cromosomas respectivamente (Fig. 1).
Alteraciones numéricas por aneuploidia (cromosomas sexuales)
Las alteraciones numéricas en los cromosomas son sencillamente una alteración en la distribución original del número de cromosomas durante la meiosis, lo que provoca un fenómeno conocido como no disyunción, de ahí que , se pueden obtener individuos con ciertas características que no obedecen a la media poblacional. A continuación se describen algunas alteraciones que tiene un impacto directo en los cromosomas sexuales.
Síndrome de Turner (44 autosomas + X)
Se trata de una monosomía, pues únicamente el producto resultante tiene un único cromosomas sexual «X», esta alteración se da únicamente en individuos femeninos. Algunas características que destacan a este síndrome son el aspecto hombruno, la atrofia en los ovarios y el enanismo.
Síndrome de Klinefelter (44 autosomas + XXY)
Esta alteración es bien conocida por presentar dos cromosomas X y uno Y, sin embargo, se pueden dar variantes tales como las alteraciones XXXY, XXXXY y XXXXXY, comprometiendo al individuo portador a sufrir anomalías más graves conforme se dé el aumento de cromosomas X. Alguna de las características de este síndrome son: esterilidad, testículos pequeños, desarrollo de pechos y voz aguda.
Síndrome del triple X (44 autosomas + XXX)
Este síndrome se manifiesta en aquellas mujeres que contienen un cromosoma X adicional al par sexual, su incidencia es de 1 individuo afectado por cada 1,500 nacimientos. Las características que presentan los individuos afectados por lo general son una estatura más alta, su inteligencia es normal, pero sus problemas en el lenguaje suele traerles problemas sociales, aunado a lo anterior, suelen tener retraso en las habilidades motoras, también tienen un desarrollo retrasado de los senos y pueden presentar irregularidades menstruales. Algo muy interesante de estos individuos es que pueden llegar a tener hijos pese a que la cantidad de óvulos maduros que generan es considerablemente menor al promedio, sin embargo, el riesgo de tener hijos con anormalidades genéticas o malformaciones es mayor.
Síndrome del XYY (44 autosomas + XYY)
Los portadores de este síndrome son varones pues la adición de un cromosoma sexual «Y» los compromete a padecer trastornos del déficit de atención, además de problemas de comportamiento. Pese a tener estos problemas en su contra, no los limita a tener una inteligencia promedio. Al igual que en los casos «XXX», los individuos que son portadores de un cromosoma «Y» adicional son capaces de tener hijos normales, sin embargo, el conteo de espermatozoides es menor por lo que, la probabilidad de concepción es más baja.
Alteraciones numéricas por aneuploidia (autosomas)
Para poder interpretar la diferencia entre los dos tipos de aneuploidia, debemos de entender que, en el caso de las primeras se dan únicamente en los cromosomas sexuales, es decir, en los cromosomas que conforman el par que determinan la sexualidad del individuo en cuestión, en contraste, la aneuploidia autosómica se da en alguno de los 22 pares de cromosomas restantes. A continuación desglosaremos algunos.
Trisomía del par 21 (Sindrome de Down)
Se trata de una cromosopatía muy común en el ser humano, con base en Naciones Unidas (UN, por sus siglas en inglés) estima que la incidencia se da en 1 por cada 1,000 individuos en el mundo. Esta alteración se da por una copia extra del cromosoma 21 lo que provoca en el individuo afectado una dificultad notoria en el aprendizaje, dismorfias craneofaciales, cardiopatías congénitas, alteraciones gastrointestinales y leucemias (Naciones Unidas, 2020).
Trisomía del par 18 (Sindrome de Edwards)
El Síndrome de Edwards, es la segunda trisomía autosómica más frecuente en recién nacidos. La incidencia estimada oscila entre 1/3,000 a 1/ 8,000. Su frecuencia es mayor en mujeres de edad avanzada, se trata de un síndrome polimórfico caracterizado por presentar retraso del crecimiento prenatal y posnatal, retraso psicomotor y metal severo, alteraciones del tono muscular, anomalías cráneo faciales, anomalías en extremidades, hipoplasia ungueal, esternón corto, malformaciones urogenitales, gastrointestinales, del sistema nervioso central y, cardiopatías congénitas (Bustillos-Villalta & Quiñones-Campos, 2014).
Trisomía del par 13 (Síndrome de Patau)
El Síndrome de Patau es una cromosomopatía que ocurre en uno de cada 20.000 individuos, su frecuencia es mayor en abortos espontáneos y mortinatos (nacidos muertos). Se asocia a graves malformaciones congénitas de la línea media corporal, anomalías oculares, en las extremidades y alteraciones viscerales como malformaciones cardiacas, renales y cerebrales. Estas malformaciones marcan una supervivencia rara vez superior al año de vida (Sierra Santos, Álvarez Herrero, Gil Sánchez, & Sierra Santos, 2001).
Alteraciones cromosómicas estructurales
Por si no fuera suficiente, las alteraciones que involucran al aumento o disminución de cromosomas enteros no suelen ser las únicas que pueden darse en estos, a continuación esquematizamos las alteraciones estructurales (Fig. 2).
Consecuencias de una deleción
Un individuo portador de una deleción bajo una condición homocigota es letal, en contraste, bajo condición heterocigota el efecto será deletereo (dependiendo del género), por ejemplo, en un macho, inevitablemente será letal, mientras que, en una hembra, producirá efectos fenotípicos.
El sindrome más conocido por esta alteración es el Grito de gato o Cri du chat que se da por la deleción de un fragmento en el brazo corto del cromosoma 5. Entre los síntomas más destacados está el característico llanto de gato, cara mofletuda (cara de luna), micrognatia (quijada pequeña), sindactilia parcial (dedos y pies unidos parcialmente por membranas) y retraso metal.
Consecuencias de una duplicación
Este tipo de alteraciones se da por la inserción de un nuevo material genético, por lo tanto, no es deletereo. Algo interesante de este tipo de fenómeno es que es considerado como un mecanismo de cambio evolutivo.
Las duplicaciones no manifiestan rasgos fenotípicos a la vista por lo que, se requerirían de estudios citogenéticos para su constancia.
Este tipo de alteraciones es más común en organismos como Drosophila melanogaster donde se da en el carácter Bar. Los individuos con el caractér Bar tienen una herencia dominante y ligada al sexo y se da por la duplicación de la región 16A del cromosoma X, esto dá como resultado un fenotipo de ojos con menos facetas.
Consecuencias de una inversión
Las inversiones son muy interesantes ya que, para empezar, suelen presentarse en dos modalidades: inversiones pericéntricas, que incluyen al centrómero y las inversiones parecentricas que, no incluyen al centrómero.
En una inversión paracentrica lo más frecuente es la formación de puentes y un fragmento en la primera o segunda anafase meiótica. Cuando se produce un puente y un fragmento, los gametos afectados se vuelven inviables reduciendo así la fertilidad hasta en un 50%.
Consecuencias de una traslocación
La importancia evolutiva de las translocaciones es muy grande, tan solo en los animales, el tipo de traslocación más común son las fusiones y las fusiones céntricas (traslocaciones Robertsonianas).
Actividad GEPB-Biología
Actividad 1. Con ayuda del formato «Cariotipo humano de un individuo normal» y del formato «Análisis de Cariotipo Humano» que se encuentran disponibles en la nota Cromosomas, Parte 1: cariotipo humano y herencia, realizaran un análisis genético de diferentes cariotipos para identificar posibles aberraciones numéricas y estructurales que se puedan encontrar, de tal modo, que puedan emitir un diagnóstico, evidenciando el tipo de alteración de aquellos individuos afectados y explicando brevemente de que trata dicha alteración.
El documento anexo contiene 6 cariotipos distintos, todos deben ser recortados de tal manera que los cromosomas queden libres para ser pegados en el formato «Análisis de Cariotipo Humano» respetando el orden de los cromosomas, para eso te apoyarás del formato «Cariotipo humano de un individuo normal» el cual muestra a los cromosomas de forma ordenada tanto por su tamaño como por la posición del centromero solamente que en condición haploide. En el caso de estos cariotipos, todos tendrán que ir colocados en pares iguales.
Actividad 2. Con ayuda de tus compañeros y, asesorados por el profesor resuelve la siguiente actividad para su entrega.
Referencias y recomendaciones
Bautista Quiroz, J. M. (01 de Agosto de 2016). Cromosomas, Parte 1: cariotipo humano y herencia. Obtenido de Explorer BioGen: https://explorerbiogen.wordpress.com/2016/08/01/cromosomas-parte-1-cariotipo-humano-y-herencia/
Bustillos-Villalta, K., & Quiñones-Campos, M. (2014). Síndrome de Edwards de larga supervivencia: Efecto del tratamiento rehabilitador integral. Rev Med Hered(25), 89-92. Recuperado el 10 de Marzo de 2020, de http://www.scielo.org.pe/pdf/rmh/v25n2/v25n2rc2.pdf
Naciones Unidas. (10 de marzo de 2020). Día Mundial del Síndrome de Down. Obtenido de Naciones Unidas: https://www.un.org/es/observances/down-syndrome-day.
Sierra Santos, L., Álvarez Herrero, L., Gil Sánchez, L., & Sierra Santos, E. (2001). Un síndrome de Patau con una supervivencia que supera los pronósticos. Medifam, XI(8), 70-74. Recuperado el 10 de Marzo de 2020, de http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1131-57682001000800009
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