TELÓMERO

Citogenética humana.

Se habla de cromosomas durante la división celular y de cromatina durante la interfase.

Cuando se ven los cromosomas en metafase el ADN ya se encuentra duplicado.

Cada cromosoma está constituido por dos cromátidas unidas las dos en un punto que es una constricción primaria que es el centrómero. Cada una de esas cromátidas tiene dos brazos que no son unidades funcionales sino morfológicas.

En algunos casos se pueden observar otras constricciones secundarias que separan trozos de ADN, que son los satélites.

Se han propuesto varios modelos para explicar cómo se empaqueta el ADN con las proteínas en los cromosomas.

El grado de empaquetamiento del ADN en el cromosoma es de unas 8000 veces.

Cuando se observan los cromosomas en el microscopio electrónico de barrido se observan imágenes similares a una mazorca de maíz, donde cada granito se denomina microcónvula que se corresponde con ADN empaquetado y unido a proteínas.

Los cromosomas se pueden clasificar según el tamaño de sus brazos.

El brazo corto se denomina p y el brazo largo se denomina q

Según el tamaño de los brazos se puede hacer una clasificación de los cromosomas:

- Cromosomas metacéntricos: cuando los dos brazos son iguales. Su índice centromérico es igual a uno.

- Cromosomas submetacéntricos: un brazo es un poco más largo que otro. Su índice centromérico es menor que uno.

- Cromosomas acrocéntricos: un brazo más corto que otro. Su índice centromérico tiende a cero.

- Cromosomas telocéntricos: no tienen brazo corto. Su índice centromérico es igual a cero. Los seres humanos en nuestro cariotipo no tenemos cromosomas telocéntricos.

Índice centromérico: se define como la longitud del brazo corto partido por la longitud del brazo largo (P/q) o también como la longitud del brazo corto entre la suma de ambos brazos (P/P+q).

Cariotipo: es la ordenación de todos los cromosomas de una misma especie convenientemente ordenados. Cada pareja de cromosomas homólogos se designa con un número, son los denominados autosomas porque los cromosomas sexuales se denominan con una letra. Los autosomas se denominan desde el número 1 hasta el número 22.

El número de cromosomas es característico de cada especie. Ej. Los seres humanos tenemos 46 cromosomas, el perro 78 cromosomas y la rata 42 cromosomas.

En los seres humanos los cromosomas se ordenan por su tamaño y por su forma. Se han establecido 7 grupos distintos de parejas de homólogos que se designan con una letra, desde la A hasta la G.

- Grupo A: formado por los cromosomas 1, 2 y 3. Son los cromosomas más grandes y metacéntricos.

- Grupo B: formado por los cromosomas 4 y 5. Los cromosomas son grandes pero submetacéntricos.

- Grupo C: formado por los cromosomas 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Los cromosomas son de tamaño medio y los hay entre metacéntricos y submetacéntricos.

- Grupo D: formado por los cromosomas 13, 14 y 15. Los cromosomas son de tamaño medio y son acrocéntricos y disponen de satélites.

- Grupo E: formado por los cromosomas 16, 17 y 18. Los cromosomas son de un tamaño medio y submetacéntricos.

- Grupo F: formado por los cromosomas 19 y 20. Los cromosomas son pequeños y metacéntricos.

- Grupo G: formado por los cromosomas 21 y 22. Los cromosomas son pequeños y acrocéntricos y disponen también de satélites.

Por otro lado se encuentran los dos cromosomas sexuales:

- El cromosoma X: que es de tamaño medio tirando a grande y es metacéntrico. Se parece mucho a los cromosomas del grupo C.

- El cromosoma Y: es muy pequeño y acrocéntrico y no tiene satélites.

Los cromosomas se pueden teñir con diferentes colorantes y hace que se tiñan unas zonas y otras no de cada uno de los brazos de los cromosomas. Las zonas teñidas se denominan bandas y las zonas sin teñir se denominan interbandas.

La tinción de las bandas facilita la realización del cariotipo. Incluso con las tinciones se pueden ver si hay algún defecto en los cromosomas.

Las principales bandas son:

- Banda Q: se obtiene cuando se tiñen los cromosomas con quinacrina y parece que se corresponde con zonas ricas en pares de bases A-T.

- Banda G: que se obtiene cuando se realiza un tratamiento a los cromosomas con proteasas y se tiñen con un colorante denomina Giemsa. Se obtiene las mismas bandas que las Q.

- Banda R: se obtiene cuando se tiñen los cromosomas con cromomicina. Las bandas que se obtienen son zonas ricas en pares de bases de G-C. Es el inverso a las anteriores.

- Banda C: tras un tratamiento alcalino a 60ºC realizado a los cromosomas éstos se tiñen a continuación con el colorante de Giemsa y la banda C se corresponde con los centrómeros y con los telómeros.

cada uno de los brazos de los cromosomas. Las zonas teñidas se denominan bandas y las zonas sin teñir se denominan interbandas.

La tinción de las bandas facilita la realización del cariotipo. Incluso con las tinciones se pueden ver si hay algún defecto en los cromosomas.

Las principales bandas son:

- Banda Q: se obtiene cuando se tiñen los cromosomas con quinacrina y parece que se corresponde con zonas ricas en pares de bases A-T.

- Banda G: que se obtiene cuando se realiza un tratamiento a los cromosomas con proteasas y se tiñen con un colorante denomina Giemsa. Se obtiene las mismas bandas que las Q.

- Banda R: se obtiene cuando se tiñen los cromosomas con cromomicina. Las bandas que se obtienen son zonas ricas en pares de bases de G-C. Es el inverso a las anteriores.

- Banda C: tras un tratamiento alcalino a 60ºC realizado a los cromosomas éstos se tiñen a continuación con el colorante de Giemsa y la banda C se corresponde con los centrómeros y con los telómeros.

Parece que las bandas tienen una correspondencia funcional. Delimitan regiones dentro de los cromosomas y cada banda se puede enumerar. Ej. 8p1.2 (significa cromosoma 8, brazo corto, la región interna, la banda número 2).

Hay algunos cromosomas especiales, entre los que se encuentran los cromosomas gigantes:

- Cromosomas politénicos: aparecen en las células de las glándulas salivares de insectos. Aparecen en células que no se dividen pero donde se ha duplicado el ADN. Cada uno de esos cromosomas contienen 1024 fibras de ADN, cromátidas que están muy asociadas una a la otra. Las zonas más claras se corresponden con las regiones donde la cromatina está más desespirilizada, está menos empaquetada para que se pueda transcribir y son las interbandas. Sin embargo, las bandas son zonas donde la cromatina está más empaquetada y no se puede transcribir. Una interbanda puede pasar a ser banda o a la inversa en diferentes fases de la vida celular dependiendo e las necesidades de transcripción.

- Cromosomas plumulados: se llaman así por su aspecto de plumas. Aparecen en los ovocitos que son las células que van a dar los óvulos. Como es una célula que está en división el ADN se encuentran duplicado. A microscopía electrónica se observan pares de cromosomas homólogos. Si se estudian con más detalle se observan zonas más condensadas y zonas donde el ADN está desempaquetado forman una serie de lazos. Este ADN desempaquetado se está transcribiendo dando lugar a ARN. En la zona de donde parten los lazos hay zonas de ADN muy condensada llamadas cromómeros.

EDICIÓN: Erika Rojas Portilla

ADN ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO

¿Qué es el ADN?

El ADN o ácido desoxirribonucleico es la molécula que contiene la información genética que se transmite de generación en generación, por medio de los cromosomas y se encuentra en las células de todos los seres vivos. 

Esta información hereditaria sirve como “manual de instrucciones” para desarrollarnos, vivir y reproducirnos. 

El ADN está presente, predominantemente, en el núcleo de las células, aunque una pequeña parte también se localiza en las mitocondrias, de ahí los términos ADN mitocondrial y ADN nuclear.

La estructura del ácido nucleido ADN se caracteriza por una doble hélice, compuesta por dos cadenas de nucleótidos que se enrollan entre sí como una escalera de caracol. 

Cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar desoxirribosa y una de cuatro bases nitrogenadas:

• Adenina (A).
• Guanina (G).
• Citosina (C).
• Timina (T).

La secuencia de estas bases actúa como un código que instruye a las células sobre cómo producir proteínas y llevar a cabo diversas funciones biológicas. Así, sus combinaciones son el origen de las diferencias entre todos los seres humanos y las especies.

¿Qué función tiene el ADN?

Una de las funciones más importantes del ADN es la replicación, un proceso a través del cual se copia el material genético antes de que una célula se divida. Imagina la secuencia: las dos cadenas de la doble hélice se separan y cada una sirve como plantilla para la síntesis de una nueva cadena complementaria. La capacidad de hacer copias de sí mismo posibilita que la información genética se transfiera de una célula a las células hijas y de generación en generación.

Además de la replicación, el ADN tiene una función crucial en los siguientes procesos:

• Expresión génica. Es el proceso por el cual la información contenida en el ADN se utiliza para sintetizar ARN y, luego, proteínas. Las proteínas son responsables de realizar la mayoría de las funciones celulares que ocurren en tu cuerpo, desde catalizar reacciones químicas como enzimas hasta proporcionar estructura y soporte a las células.
• Reparación del material genético. El ADN celular puede sufrir daños debido a factores externos como la radiación, productos químicos o errores durante la replicación. Las células han desarrollado mecanismos de reparación que identifican y corrigen estos daños en el ADN, asegurando la integridad del material genético. Estos mecanismos son cruciales para prevenir mutaciones que podrían llevar a enfermedades, como el cáncer.
• Metabolismo celular. El ADN interviene en el control del metabolismo celular con la ayuda del ARN y mediante la síntesis de las proteínas y hormonas. Pues existen secuencias específicas en el ADN que actúan como elementos reguladores, controlando cuándo y dónde se expresan ciertos genes. Esta regulación es esencial para el desarrollo adecuado de los organismos y para la respuesta a cambios en el entorno.
• Mutación. Las mutaciones, que son cambios en la secuencia del ADN, pueden introducir variaciones en las características de un organismo. Si estas variaciones confieren alguna ventaja adaptativa, es más probable que se transmitan a las generaciones futuras a través de la selección natural.

¿Conoces la historia del ADN?

Los científicos Francis Crick, de Gran Bretaña y James Watson, de Estados Unidos, fueron quienes iniciaron los estudios relacionados con el ADN. En 1953 publicaron la famosa estructura del ADN con doble hélice en un artículo de la revista científica Nature. Gracias a sus investigaciones, ellos ganaron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1962, compartiéndolo con el científico Maurice Wilkins de Nueva Zelanda.

Esta historia la conocen la mayoría de las personas interesadas en el tema, lo que ya no es tan conocido es la participación de Rosalind Franklin, una científica francesa refugiada en Inglaterra durante la guerra. Fue ella quien obtuvo la fotografía que mostró, sin lugar a dudas, la estructura ADN helicoidal de la molécula. En la actualidad, esta imagen es conocida como la famosa “Fotografía 51” y aunque no recibió reconocimiento, fue el soporte definitivo para Watson, Crick y Wilkins.

La publicación de la forma helicoidal del ADN representó una revolución en la biología, siendo uno de los avances científicos más significativos del siglo XX. En el presente, el estudio del ADN se realiza por medio de la biología molecular, permitiendo el desarrollo de nuevas disciplinas científicas, como la genética médica, la proteómica, la paleoantropología, la farmacogenómica y la genómica que estudian las bases moleculares y genéticas con sus interacciones en la célula. Los avances tecnológicos, sumados a estos estudios genómicos, han propiciado el hallazgo de tratamientos para enfermedades relacionadas con la herencia. Por ejemplo, la diabetes o el Alzheimer.

GENÉTICA

Hombres y mujeres son más diferentes genéticamente de lo que se creía: un tercio del genoma se expresa de forma diferente según el sexo

La mayoría conocemos las diferencias genéticas entre los hombres y las mujeres: los hombres tienen cromosomas sexuales X e Y, mientras que las mujeres tienen dos cromosomas X. También sabemos que los genes de estos cromosomas pueden actuar de forma diferente en hombres y en mujeres.

Sin embargo, un artículo reciente asegura que, aparte de los genes X e Y, todo un tercio de nuestro genoma se comporta de forma diferente dependiendo del género. Estos nuevos datos plantean retos para la ciencia, la medicina e incluso la igualdad de género.

El genoma humano

Tanto los hombres como las mujeres tienen prácticamente el mismo conjunto de genes, unos 20.000. La única diferencia física en la composición genética está en los cromosomas sexuales. El cromosoma Y solo lo tienen los hombres y, aunque el cromosoma X está presente en ambos sexos, las mujeres tienen dos copias de este cromosoma y los hombres solo una.

El cromosoma humano Y solamente contiene 27 genes y uno de ellos es el gen que determina el sexo (SRY) y que produce el cambio inicial en el conjunto de células del embrión de 12 semanas que desarrolla los testículos.

Hasta hace poco se pensaba que la mera presencia o ausencia del gen SRY era lo que distinguía a los hombres de las mujeres.

Como ya escribí anteriormente, en el cromosoma Y existen otros 26 genes y en el cromosoma X puede que incluso sean más de 100 (activos por partida doble en las mujeres y de forma simple en los hombres). Mis estimaciones eran que podría haber otros cien genes que se verían afectados de forma directa por los genes X o Y o por las hormonas que liberan.

Este nuevo artículo sugiere que había subestimado mis predicciones considerablemente.

Genes, proteínas y tejidos

Los genes son partes de una larga cadena de ADN y están compuestos por moléculas que contienen cuatro bases diferentes y cuya secuencia codifica las proteínas del cuerpo.

Nuestros 20.000 genes producen proteínas con funciones muy diferentes. Algunas generan las fibras de la piel o del pelo, otras hacen que los músculos se contraigan y otras transportan el oxígeno en la sangre. Muchas de las proteínas son enzimas que producen reacciones básicas para convertir la comida en músculo y energía.

Los genes funcionan haciendo copias de sí mismos y la secuencia base del ADN se copia en las moléculas de ARN que trabajan con los mecanismos de las células para producir proteína. Cuanto más ARN produzca un gen, más proteína creará.

Aproximadamente un tercio de nuestros genes se comporta de forma diferente en hombres y en mujeres

En la actualidad tenemos la tecnología suficiente para medir el número de copias de ARN que produce cada gen. Un gen que sea muy activo puede crear miles de copias, mientras que un gen inactivo apenas creará copias de ARN.

Esta regulación epigenética (“sobre los genes”) de la actividad genética permite la especialización de los diferentes tipos de tejidos corporales. Tu hígado y tu cerebro comparten los mismo genes, pero los expresan de forma diferente: un subconjunto de genes está activo en el hígado y otro subconjunto está activo en el cerebro.

La actividad de los genes en los hombres y en las mujeres

En su nuevo artículo, los autores Gershoni y Pietrokovsk analizaron el nivel de actividad de los mismos genes en hombres y en mujeres. Para ello midieron el ARN producido por 18.670 genes en 53 tejidos diferentes (45 comunes a ambos sexos) en 544 donantes adultos post-mortem (357 hombres y 187 mujeres).

Descubrieron que aproximadamente un tercio de dichos genes (más de 6.500) realizaba actividades muy diferentes en los hombres y en las mujeres. Algunos de los genes solo estaban activos en los hombres o en las mujeres, mientras que muchos genes estaban bastante más activos en un sexo o en el otro.

Unos pocos de estos genes mostraban actividad diferenciada según el sexo en todos los tejidos del cuerpo. Lo más habitual es que la diferencia solo estuviera representada en uno o en pocos tejidos.

Muchos de estos genes no estaban en los cromosomas sexuales: solamente unos pocos estaban en los cromosomas Y o X. ¿Cómo puede ser posible que un tercio de nuestros genes actúen de forma diferente en los hombres y en las mujeres?

Ahora entendemos que las proteínas funcionan en redes extensas y que si se modifica la cantidad de una proteína producida por un gen, también se modifica la cantidad de todas las proteínas producidas en muchos genes de una larga cadena de comando.

También sabemos que las hormonas tienen una gran influencia en la actividad genética. Por ejemplo, la testosterona y los estrógenos regulan muchos genes en los tejidos reproductivos y corporales.

Impacto en las características físicas

El funcionamiento de los genes diferenciados por sexo tiene sentido porque la mayoría afecta al sistema reproductivo, algo que sabemos que es muy diferente en hombres y mujeres. Por ejemplo, este nuevo estudio demuestra que las glándulas mamarias tienen la mayor frecuencia de expresión genética femenina y que los testículos tienen la mayor frecuencia de genes masculinos.

El desarrollo de tus músculos y de tu vellosidad dependen de los genes

Otros genes diferenciados por género tenían que ver con la piel (en particular la vellosidad), los músculos, el tejido adiposo y el corazón, lo que podría explicar las diferencias de los sexos en la morfología corporal y en el metabolismo.

Se confirmaría un informe anterior en el que se explica que algunos de los genes diferenciados por género están implicados en el funcionamiento cerebral, algo que volvería a abrir el debate sobre las diferencias en el comportamiento masculino y femenino.

Impacto en la susceptibilidad a padecer enfermedades

Estos nuevos hallazgos podrían explicar por qué los hombres y las mujeres muchas veces reaccionan de forma distinta a las enfermedades, implicando que los tratamientos deberían estar basados en estudios de ambos sexos.

Hace mucho tiempo que sabemos que hay muchas enfermedades que son más comunes en hombres (como el parkinson) o en mujeres (como la esclerosis múltiple).

Este estudio demostró que algunos de los genes diferenciados por sexo estaban asociados con determinadas enfermedades. Por ejemplo, un gen de prevalencia en el género femenino está implicado en la homeostasis cardiovascular y en la osteoporosis, mientras que un gen de prevalencia en el género masculino está relacionado con la tensión alta.

Estos nuevos hallazgos podrían explicar por qué los hombres y las mujeres muchas veces reaccionan de forma distinta a las enfermedades, implicando que los tratamientos deberían estar basados en estudios de ambos sexos

Este nuevo estudio también demostró una gran diferencia en la manifestación de un gen de gran importancia en el metabolismo de medicamentos, lo que explicaría por qué los hombres y las mujeres reaccionan de forma diferente.

La Organización para el Estudio de las Diferencias de Género lleva tiempo haciendo campaña para que se incluyan a las mujeres en los ensayos clínicos y los resultados de este estudio deberían darles la razón. Nos guste o no, las pruebas demuestran que los hombres y las mujeres son mucho más diferentes a nivel genético de lo que pensábamos.

¿Qué suponen estos nuevos descubrimientos para los avances en la igualdad de género? Si se interpretan de forma negativa podrían revivir estereotipos sexuales obsoletos, mientras que si los interpretamos de forma positiva podríamos obtener avances en la medicina y en el tratamiento de enfermedades.

MUTACIÓN

En genética se llama mutación a una variación espontánea e impredecible en la secuencia de genes que componen el ADN de un ser vivo, que introduce cambios puntuales de tipo físico, fisiológico o de otra índole en el individuo, los cuales pueden o no ser heredados a sus descendientes.

Las mutaciones pueden traducirse en cambios positivos o negativos en el desempeño vital de los organismos, y en ese sentido pueden impulsar la adaptación y evolución (incluso creando a la larga nuevas especies), o bien pueden convertirse en enfermedades genéticas o defectos hereditarios. A pesar de este último riesgo, las mutaciones son clave para sostener una alta variabilidad genética y que la vida continúe su marcha.

Este tipo de cambios se producen por dos razones esenciales: de manera espontánea y natural, producto de errores en la replicación del genoma durante las fases de la replicación celular; o de manera externa, debido a la acción de mutágenos de diverso tipo sobre el organismo, como la radiación ionizante, ciertas sustancias químicas y la acción de algunos organismos virales, entre otros.

La mayoría de las mutaciones que experimentan los seres vivos son de tipo recesivo, es decir, no se hacen manifiestas en el individuo en que se originan, sino que permanecen inactivas e inadvertidas, aunque pudiendo transmitirse a la descendencia en caso de que (al menos para seres vivos pluricelulares) la alteración se produzca en el contenido de las células sexuales (gametos).

Las mutaciones pueden darse en tres niveles:

    Molecular (génicas o puntuales). Ocurren en las bases químicas del ADN, es decir, en sus propias bases nitrogenadas, por algún cambio en los elementos fundamentales que las componen.

    Cromosómico. Se altera un segmento de cromosoma, es decir, mucho más que un gen, y en ese sentido pueden perderse, duplicarse o cambiar de lugar grandes cantidades de información.

    Genómico. Afecta a un conjunto de cromosomas determinado, ocasionando excesos o faltas de ellos, y variando sustancialmente el genoma entero del organismo.

Se cree que más del 50% de la población mundial tiene los ojos de color marrón, pero dependiendo de la cantidad de melanina que produzca tu iris se obtendrá un color diferente, aunque puede que hayas sufrido una mutación y tengas los ojos de color azul

    Cualquier cambio en la secuencia del ADN de una célula. Las mutaciones a veces aparecen por errores durante la división celular o por la exposición a sustancias del ambiente que dañan el ADN. Las mutaciones pueden tener un efecto perjudicial, un efecto favorable o ningún efecto. 

Las mutaciones que están en las células que dan origen a los óvulos o los espermatozoides se heredan; las mutaciones que están en otros tipos de células no se heredan. Ciertas mutaciones producen cáncer u otras enfermedades. Las mutaciones a veces se llaman variantes.

Tipos de mutación

Dependiendo de las consecuencias que tenga para el organismo y su descendencia, podemos hablar de:

    Mutaciones morfológicas. Son aquellas que tienen que ver con la forma o la apariencia de su cuerpo, una vez culminadas las etapas de desarrollo: coloración, forma, estructura, etc. Pueden producir mutaciones convenientes, como el de una polilla de color más acorde al entorno y por ende más propicia a camuflarse y sobrevivir, o bien pueden producir malformaciones o enfermedades, como la neurofibromatosis humana.

    Mutaciones letales y deletéreas. En este grupo se encuentran las mutaciones que interrumpen procesos clave en el mantenimiento del organismo y que por ende pueden ocasionarle la muerte (letales) o una discapacidad significativa para crecer y reproducirse (deletéreas).  

    Mutaciones condicionales. Se llaman así a las que condicionan el desempeño del individuo en su comunidad biológica, pudiendo ocasionar condiciones permisivas (el producto del gen mutado es aún funcional) o condiciones restrictivas (el producto del gen mutado pierde su viabilidad).

    Mutaciones bioquímicas o nutritivas. Aquellas que afectan a la producción de un determinado compuesto bioquímico necesario para cumplir con funciones específicas, como enzimas, metabolitos u otros elementos necesarios, sobre todo, para la nutrición celular. Este tipo de organismos requieren de la añadidura de dicha enzima o compuesto para poder realizar la función normalmente.

    Mutaciones por pérdida de función. Se trata de mutaciones que impiden el funcionamiento correcto de un gen, ocasionando que el organismo que la presenta pierda alguna función específica. Es el caso de la depresión unipolar en humanos, causada por una mutación del gen hTPH2 que ocasiona una pérdida en la absorción del 80% de la serotonina.

    Mutaciones por ganancia de función. Son mutaciones poco frecuentes, en las que un cambio en el ADN añade funciones al gen modificado y por ende al organismo que lo presenta. Así es como opera la resistencia a los antibióticos de algunas bacterias infecciosas, y es un caso típico de evolución.

Ejemplos de mutación

Algunos ejemplos de mutaciones en el ser humano son:

    Polidactilia. Conocido como síndrome de Bardet-Biedl o de Greig Cephalopolysyndactyly, es una alteración genética durante el desarrollo del feto que ocasiona la aparición de uno o varios dedos extra en las manos o los pies, que suelen ser disfuncionales y a menudo deben ser extirpados.

    Síndrome de Marfan. El gen que causa esta enfermedad es transmitido por la vía del padre, como una mutación espontánea, y tiene que ver con la información genética que determina la formación del tejido conjuntivo. Quienes padecen la enfermedad presentan contextura extremadamente delgada con extremidades anormalmente largas, lo cual ejerce una presión anormal en sus aortas, pudiendo llevarlos al infarto.

    Resistencia al VIH. Se han dado casos muy raros de personas resistentes a la infección con el Virus del SIDA, y esto se debe a que una mutación en el gen CCR5, que el retrovirus reconoce como “puerta” a la célula humana, los hace “invisibles” a la infección, no pudiendo así ser infectados fácilmente.

REFERENCIA: https://concepto.de/