Tema 8: Variaciones cromosómicas. Determinación del sexo: -Variaciones en el número de cromosomas: euploidia y aneuploidia. -Variaciones en la estructura de los cromosomas: deleciones, duplicaciones, inversiones y translocaciones. -Cromosomas frágiles. -Compensación de la dosis. - Determinación del sexo.
DETERMINACIÓN DEL SEXO Monoicos: presentan estructuras masculinas y femeninas. Hermafroditas. Dioicos: presentan sólo o estructuras femeninas ó sólo masculinas. Sistemas de determinación del sexo: - Sistemas cromosómicos: a) por cromosomas sexuales: XX X0; XX - XY; ZZ ZW; b) haplodiploidía - Sistemas génicos: sin cromosomas sexuales: 1 ó más loci determinan el sexo -Por factores ambientales: Edad, Temperatura, Posición, infecciones, Ej: Hermafroditismo secuencial (pueden ser macho ó hembra, pero no a la vez) Mecanismos de determinación del sexo: - Sistema de equilibrio génico. Ej: Drosophila proporción X:A - Sistema humano
DETERMINACIÓN DEL SEXO: Cromosómico (CSD) Los cromosomas sexuales fueron relacionados por primera vez con la determinación del sexo a principios del s XX 1891: Henking: estructura nuclear que llamó cuerpo X McClung : saltamontes tenían 1 cromosoma más que los 1905: Stevens y Wilson trabajó con 2 insectos: 1º: Protenor: Tipo de determinación sexual Protenor (XX/X0). 14, 13 cromosomas 2º: Ligaeus turicus: Tipo de determinación sexual Ligaeus (XX/XY), ambos sexos 2n cromosomas En ambos casos, gracias a las regiones pseudoautosómicas de los cromosomas X e Y, los machos producen gametos diferentes (heterogaméticos) y sus gametos determinan el sexo del descendiente. Hembras = homogaméticas En otros organismos (polillas, aves, ) el sexo heterogamético es la hembra (ZZ/ZW)
Qué determina la masculinidad? A) El cromosoma Y En humanos y otros mamíferos, los son XY y las XX Hoy sabemos que en el hombre 2n = 46 23 pares - Cariotipos humanos : una pareja era distinta en hombres y mujeres: pareja sexual XX y XY XX XY El Y determina la masculinidad o hay otros factores?
Síndromes relacionados con los cromosomas sexuales Causa: no disyunción en la meiosis (fallo en la segregación de los cromosomas) Turner: mujeres de aspecto femenino, ovarios rudimentarios --- X0 = 45,X Klinefelter: varones de aspecto masculino con semejanzas femeninas. Testículos rudimentarios. Retraso mental--- 47,XXY Otros Klinefelter: 48,XXXY, 48 XXYY, 49,XXXXY ó 49,XXXYY más grave cuanto mayor nº de cromosomas X. Triple X (mujeres polix): sólo algunas son estériles y/o con retraso mental, resto normales --- 47,XXX Y = determina la masculinidad en su ausencia (X0) se produce fenotipo femenino; y en presencia de XX también produce fenotipo masculino. - En los cromosomas X e Y existen genes que afectan a la fertilidad. Usualmente una mujer necesita dos cromosomas X para ser fértil - Copias adicionales del X perturban el desarrollo, tanto en como en con problemas físicos y mentales que aumentan con el nº de X
Problema: XX que eran varones Translocación de una pequeña región del Y en el X SRY = gen en la región del Y que determina el sexo: produce el factor de la determinación testicular (TDF). Responsable de la cascada de acción que genera el sexo masculino (testículos y tetosterona). Problema: XY que eran hembras Desarrollo normal hasta la pubertad. Analizadas, tenían vaginas ciegas y testículos. Razón: La testosterona no se unía a los receptores de andrógenos (síndrome de insensibilidad a los andrógenos), por lo que desarrollan características femeninas. El gen se halla en el cromosoma X. Condición 47,XYY - Jacobs observó que 9/315 varones en una prisión escocesa de máxima seguridad eran 47,XYY - Estatura por encima del promedio y una inteligencia por debajo de la normal en los individuos encarcelados o en instituciones mentales. -los no encarcelados solo presentan estatura alta. Presiones sociales han impedido que se puedan realizar estudios que apoyen o rechacen estas conclusiones previas. - Por otra parte, se han encontrado muchos mas varones XYY en la población normal, lo que cuestiona los resultados previos.
COMPENSACIÓN DE DOSIS El hecho de que las hembras tengan XX y los machos solo uno podría dar lugar a un problema de dosis génica entre varones y mujeres para genes ligados al cromosoma X Se ha demostrado la presencia de un mecanismo que permite la compensación de dosis Corpúsculo de Barr - Detectaron, en interfase de de mamíferos, un cuerpo que se teñía intensamente Corpúsculo de Barr = Crom X inactivado. - Si hay más de 2 crom X, todos, menos uno, se inactivan DUDAS: Por qué no son normales las mujeres Turner 45,X ó las triple X 47,XXX ó las 48,XXXX? ó Por qué no son normales los Klinefelter 47,XXY que al inactivar un X quedarían como XY? Posibles explicaciones: - momento de la inactivación: no desde el inicio del desarrollo - No se inactiva todo el cromosoma Pero estas explicaciones volverían a generar el problema de la dosis génica
Existe relación entre la inactivación y el origen cromosómico? No, se produce al azar en estadios tempranos del desarrollo y luego todas las células hijas tienen el mismo inactivado Gata calicó: la distribución de manchas naranjas y oscuras apoya la hipótesis de Lyon Cómo se inactivan la mayoría de los genes de un cromosoma? Una región del cromosoma X = centro de inactivación del X (Xic) es el control principal (extremo proximal, = cerca del centrómero, en el brazo p) solo está activa en el cromosoma inactivado. En ella se halla Xist, cuyo RNA se cree actúa en cis bloqueando el cromosoma Todavía quedan muchas preguntas: Cómo se sabe cuantos cromosomas hay que inactivar? Cómo se mantiene activo uno de ellos? Cómo se transmite esta inactivación a las células hijas?
Qué determina la masculinidad? B) Sistema de equilibrio génico Proporción de cromosomas X respecto a la dotación de autosomas Drosophila =1 =0,5 Mosaicos en Drosophila Muy usados para estudiar el desarrollo. Producida por pérdida de un cromosoma X (el portador de los alelos salvajes) en la 1ª división mitótica del zigoto. X0 = macho estéril la relación nºx/nº autosomas determina la masculinidad, pero el cromosoma Y es necesario para la fertilidad Compensación de dosis en Drosophila. Diferente de mamíferos, en Drosophila los genes ligados al X tienen doble actividad en machos que en hembras. Este efecto sobre la transcripción se mantiene incluso cuando se traslocan a otro cromosoma. Parece estar controlado por un gen maleless (mle) que produce esta activación y que a su vez es controlado por Slx.
DETERMINACIÓN DEL SEXO: Cromosómico (CSD) Haplodiploidía -Característico de insectos sociales como hormigas, abejas o termitas. -Machos y las hembras tienen diferente constitución cromosómica. Por lo general, las hembras son diploides, generadas por fecundación; y los machos haploides, generados por partenogénesis y mitosis. Control: - Sistemas alélicos (Ej: heterocigosis ( ) hemicigosis u homocigosis ( ) - Equilibrio génico factores de feminidad (f) con efectos acumulativos junto a factores de la masculinidad (m) sin efectos acumulativos Curiosas relaciones genéticas: Normalmente (CDS) hermanos comparten el 50% de sus genes. Haplodiploides: comparten el 50% mientras que las comparten el 75% de sus genes (½ * ½ + ½*1) Se cree que este aumento del parentesco entre las hermanas es la causa del alto grado de cooperación social que existe en estos insectos
DETERMINACIÓN DEL SEXO: Génico (GSD) Los genotipos en uno o más loci determinan el sexo. NOTA: tanto en la determinación génica como en la cromosómica, el sexo es controlado por genes individuales. La diferencia está en si los cromosomas portadores de estos genes son iguales (homomórficos) o no (cromosomas heteromórficos) en hembras y machos. Se ha detectado en plantas y protozoos La determinación sexual es producida por un gen con varios alelos. Ej: pepinillo del diablo: tres alelos determinan la sexualidad: a D es el alelo dominante y determina masculinidad a + es el alelo intermedio y determina plantas monoicas (plantas con flores masculinas y flores femeninas ) a d es el alelo recesivo y determina la feminidad a D > a + > a d
DETERMINACIÓN DEL SEXO: Ambiental (ESD) Cuando en forma parcial o completa está determinado por factores ambientales A) Por temperatura = TSD Reptiles - Serpientes como la víbora: ZZ/ZW boas y pitones imposible distinguir los cromosomas sexuales - Lagartijas: XX/XY ó ZZ/ZW, según especie - Cocodrilos, tortugas, caimanes y algunas lagartijas: TSD Distintos patrones % A la temperatura crítica T p se producen ambos sexos Gen aromatasa: posiblemente controlado por un factor de transcripción termosensible
DETERMINACIÓN DEL SEXO: Ambiental (ESD) B) Hermafroditismo secuencial Lapa (Crepidula fornicata) Primera, sobre ella se colocan. A medida que se van colocando nuevos individuos, los inferiores se transforman en hembras Una larva recién llegada se desarrolla como y produce sustancias químicas que atraen a otras larvas, que se desarrollan como Los inferiores se convierten en y atraen a nuevas larvas que se desarrollan como Otros: la duración del día, la nutrición, la densidad, la humedad, la composición iónica del medio ambiente, el ph (un ph ácido del agua aumenta la proporción de machos)... o incluso la edad ó la población puede determinar el sexo del organismo.