CROMOSOMAS, BANDEO CROMOSOMICO Y CARIOTIPO PRACTICA 1

Transcripción

1 PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 1. TEMA: Durante la vida, toda célula pasa por dos periodos que constituyen un ciclo: a) Período de interfase b) Período de división, que conduce a la formación de 2 células hijas. Este ciclo se repite de generación en generación celular siendo el mismo para un tipo de célula, pero pudiendo variar en función del tejido que se trate. Durante el ciclo celular el núcleo de la célula sufre una serie de cambios complejos: desaparición de membrana nuclear y de los nucleólos y condensación de la cromatina en los cuerpos llamados cromosomas. En los cromosomas, estructuras responsables de la transmisión de los caracteres hereditarios, se localizan los genes. Las células del cuerpo, o células somáticas, de cualquier organismo superior tienen un número cromosómico definido y característico de la especie, representado por el número cromosómico 2n o número diploide. Este número significa que los cromosomas en las células somáticas existen formando pares, recibiendo cada miembro del par el nombre de homólogo. Los gametos o células reproductoras, se forman por meiosis y tienen un número cromosómico n o haploide (del griego: haplos que significa mitad). En las especies en las que el sexo está determinado por cromosomas se pueden distinguir: a) un par de cromosomas sexuales b) autosomas o cromosomas no sexuales

2 CARIOTIPO Las características más importantes que identifican los cromosomas durante la mitosis son su número, tamaño relativo, estructura, comportamiento y organización interna. Cariotipo es el complemento o conjunto cromosómico típico del individuo o de la especie en el que se describe el número, forma y tamaño de los mismos. El cariotipo se perpetúa normalmente en la progenie (Battaglia, 1953). Es decir, en términos generales, se admite la constancia en forma, tamaño y número de los cromosomas, en todas las células que componen el núcleo de un individuo y en los individuos de cada especie. En el cariotipo se ordenan los pares de homólogos en series, de acuerdo a su longitud, en forma creciente. La representación esquemática del cariotipo se conoce con el nombre de Idiograma. LOS CROMOSOMAS Y EL CARIOTIPO Los cromosomas son las estructuras en que se organiza la cromatina nuclear y que tienen una expresión dinámica en las distintas fases del ciclo celular. En la mitosis estas estructuras comienzan un proceso de compactación que alcanza su máximo nivel en lametafase. Los cromosomas se tiñen fácilmente cuando están condensados y pueden serindividualizados con el microscopio óptico. Cada cromosoma contiene una molécula de ADN lineal asociado a distintas proteínas y el contenido de genes es variable aunqueestá en relación con su tamaño. Por eso, cualquier alteración en el número o laestructura de los cromosomas puede ser causa de enfermedades. Para la detección deestas alteraciones se desarrollaron numerosas técnicas y todas ellas requieren de unobservador entrenado que las interprete. La citogenética es la rama de la biología que seencarga del estudio de los cromosomas y sus anomalías.

3 Los humanos tenemos un número total de 46 cromosomas y este número varía según lasespecies. Los 46 cromosomas están constituidos por 23 pares de homólogos y cadamiembro del par proviene de un progenitor. El cariotipo es la constitución cromosómica de un individuo y es un estudio de rutina en genética médica. Los cariotipos se pueden informar presentando todos los pares cromosómicos ordenados deacuerdo a su tamaño, que en un principio eran recortados de la fotografía de una metafase, y ahora se pueden hacer con analizadores automáticos. De los 23 pares, el parde cromosomas sexuales se señala por separado para indicar el sexo del individuo. Para citar el cariotipo de un individuo se indica primero el número total de cromosomas y seguidamente los componentes del par sexual precedido de una coma. Así, el cariotipo normal de un varón se escribe 46,XY y el de una mujer 46,XX. Las anomalías cromosómicas son una causa más importante de abortos espontáneos, retardo mental ymalformaciones. EL CULTIVO CELULAR Y EL PROCESAMIENTO DEL MATERIAL Para el estudio cromosómico se debe realizar el cultivo un tejido del individuo donde las células crezcan y se dividan rápidamente. El tejido más accesible para ese fin es la sangre y las células que crecen son los linfocitos. La técnica comienza con la toma de una muestra de sangre periférica por venopuntura con heparina como anticoagulante.se siembran alrededor de 10 gotas en un medio enriquecido y se incuba a 37ºC durante72 horas. La estimulación de la división celular se logra con la adición de un factormitogénico como es la fitohemaglutinina. Pasado ese tiempo, se agrega una soluciónde colchicinaal medio para detener la división celular y evitar que las célulascompleten la mitosis. La colchicina actúa inhibiendo la formación del huso mitótico ylas células que alcanzan la metafase se acumulan en el cultivo. Luego se agrega una solución hipotónica que hace que las células se hinchen y se las hace estallar con una técnica de goteo sobre un portaobjeto y los cromosomas se liberan. Posteriormente el material se fija y se tiñen de acuerdo a las diferentes técnicas. EL BANDEO CROMOSÓMICO Con la técnica convencional de tinción con Giemsa los cromosomas se tiñen intensamente y en forma homogénea y se los puede contar y agrupar por su aspectogeneral y eso era lo único que se podía hacer en los primeros cariotipos. La identificación de cada cromosoma vino posteriormente con las técnicas de bandeo. Estas técnicas que generan bandas transversales permiten definir a cada cromosoma y estudiarsu estructura. Cada cromosoma tiene del patrón de bandas característico y existen variastécnicas de tinción con fines específicos (Tabla I). El bandeo G es el más utilizado encitogenética clínica. El bandeo G se logra con un tratamiento controlado con tripsina antes de la coloración con Giemsa y produce bandas claras y oscuras en los cromosomas. Las bandas oscurascontienen ADN rico en bases A-T que replica tardíamente y son pobres en genesconstitutivos y las bandas claras contienen ADN rico en G-C que replica

4 tempranamentey tienen muchos genes constitutivos. Cuando un cromosoma está más elongado puede mostrar un mayor número de bandas yesto se aprovecha para estudiarlo con mayores detalles. Esta metodología que permitebuscar alteraciones estructurales mínimas se conoce como bandeo de alta resolución yse logra sincronizando el cultivo y con preparaciones hechas en profase o prometafase, es decir, antes que los cromosomas alcancen su compactación máxima. Loscromosomas en la mitad de la metafase muestran un nivel de resolución de 400 bandas mientras que los de alta resolución alcanzan niveles de resolución de 550 y hasta de 850bandas. EL CROMOSOMA METAFÁSICO Todos los cromosomas alcanzan en la metafase su máximo grado de organización, ordenamiento y compactación. Cada cromosoma metafásico está constituido por dos cromátides unidas por el centrómero. Este centrómero o constricción primaria divide alcromosoma en dos brazos que se designan p (petit) para el brazo corto y q para el brazolargo. De esa manera, por ejemplo, 7p es el brazo corto del cromosoma 7 e Yq es el brazo largo del cromosoma Y. La posición del centrómero permite clasificar a los cromosomas en tres tipos principales: Metacéntricos: cuando el centrómero es más o menos central y los brazos son deaproximadamente igual longitud. Submetacéntricos: cuando el centrómero está alejado del centro y los brazos sondesiguales. Acrocéntricos: cuando el centrómero está cerca de uno de los extremos y uno de los brazos es muy corto.

5 Los cromosomas acrocéntricos humanos tienen satélites unidos por un tallo, excepto ely. Ellos son los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 y dichos satélites están constituidospor heterocromatina. LOS GRUPOS CROMOSÓMICOS Existen 24 cromosomas humanos distintos: los 22 autosomas, el X y el Y. Estos sepueden clasificar en 7 grupos, A, B, C, D, E, F y G, de acuerdo a su morfología y sutamaño de mayor a menor.estos grupos se conformaron de acuerdo a la tinción standard con Giemsa que nopermitía reconocer a cada cromosoma individualmente y solo su pertenencia a un grupo.de todos modos, sigue siendo de utilidad para denominarlos por grupos cuando haydificultades con el bandeo.

6 PARA DISCUTIR? 1. Describa donde se encuentra el ADN en la célula. Argumente. 2. Considera usted que el DNA está presente en los organismos eucariotas y procariotas. Argumente su respuesta. 3. Describa a partir del DNA como se forman los cromosomas (teniendo en cuenta las histonas, octameros y nucleosomas) y explique su estructura. 4. Describa las características de los cromosomas del cariotipo humano atendiendo a la posición del centrómero. Para ello debe auxiliarse con imágenes. 3. Qué es el cariotipo? Cómo se clasifican los cromosomas humanos? 4. Elabore un catálogo de cariotipos de diferentes especies de animales y plantas que usted seleccione. Cariotipo de un hombre sano y mujer sana. Cariotipos de enfermedades genéticas: sindrome de Down, de Turner, de Klinefelter, Patau, Edwars, etc. 5. Cuáles son los cromosomas humanos que tienen satélites? 6. Que diferencias existen entre heterocromatina (facultativa y constitutiva) y eucromatina 7. Cuáles son los cromosomas del cariotipo humano que tienen regiones heterocromáticas? 8. En qué consiste la citogenética. 9. Qué son los bandeos cromosómicos? 10. Defina para que se utilizan y en qué consisten las bandas G, C, Q, T, N, R y NOR (Si usted encuentra otras adjúntelas).

7 Bibliografía Estudio de los cromosomas humanos.