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Cromosomas Humanos y Cariotipos
Genetics
Brooker 4e
Chapter 8
Laboratorio 5
Genética
JA Cardé, PhD
1
Objetivos
 Al terminar este ejercicio los estudiantes podrán:
 Describir la estrategia utilizada para la preparación
de cariotipos.
 Mencionar ejemplos de formulas cariotípicas y su
interpretación.
 Discutir las características principales utilizadas en
la clasificación de los cromosomas humanos
 Montar juegos cromosómicos preparando el
cariotipo a partir de fotografías suministradas.
 Analizar los juegos de cromosomas y determinar si
hay algún desórden.
2
INTRODUCIÓN
 Variación genética implica diferencias entre
miembros de una especie o entre especies
diferentes.
 Variaciones alélicas: debido a mutaciones en
genes particulares
 Mutaciones cromosómicas: cambios
sustanciales en el número o la estructura
cromosómica
 Por lo general afectan mas de un gen
 Conocidas también como aberraciones
cromosómicas
3
Porque es importante el estudio de
estas variaciones cromosómicas?
1. Pueden provocar daños mayores en el
fenotipo del organismo.
2. Pueden provocar daños mayores en el fenotipo
de la progenie de algún organismo
3. Se consideran una fuerza importante en la
evolución de especies.
4
Lab
Citogenética
 Campo de estudio de la genética que involucra el
examen microscópico de los cromosomas
 citogeneticista – típicamente examina la
composición cromosomal de una célula o un
organismo particular
 Permite detectar individuos con estructura o número
anormal de cromosomas
 Provee método para distinguir entre especies.
5
Lab
Citogenética
 Citogeneticistas usan tres aspectos principales
para identificar y clasificar los cromosomas:
 1. tamaño
 2. localización de los centrómeros
 3. patrón de bandas
 Todos estos aspectos son estudiados en un
cariotipo
 Figure 8.1c
 Como se hacen? (Ver Figura 3.2)
6
Cariotipos-Procedimiento
Procedimiento









5 ml de sangre o fluido amniótico
Coagulación, Centrifugación
Remover células blancas
Cultivarlas en medio que las estimula a mitosis
Arrestarlas en Metafase
Lisarlas y Distribuirlas en una laminilla
Teñirlas
Fotografiarlas
Analizarlas
8
Short arm;
For the French, petite
Localización de los Centromeros
Lab
Long arm
Figure 8.1
9
Citogenética
 Para identificación detallada los cromosomas son
teñidos con tintes que generan un patrón de
bandas característico:
 Ejemplo: bandas G
 Se exponen los cromosomas con tinte Giemsa
 Algunas regiones ligan el tinte con mayor afinidad
 Bandas oscuras
 Otras regiones ligan el tinte con menos afinidad
 Bandas claras
 En humanos
 Se ven hasta 300 G bandas en metafase
 Hasta 2,000 G bandas en profase (Porque?)
10
Clasificación de Cromosomas para Cariotipos
11
Clasificación de Cromosomas para Cariotipos
 Grupo A: cromosomas 1-3, grandes con centrómeros mediales
 Grupo B: cromosomas 4-5 grandes con centrómeros submediales
 Grupo C: cromosomas 6-12, tamaño mediano, con centrómeros
submediales
 Grupo D: cromosomas 13-15, tamaño mediano, con centrómeros
acrocéntricos
 Grupo E: cromosomas 16-18 cortos con centrómeros mediales o
submediales
 Grupo F: cromosomas 19-20 cortos, con centrómeros mediales
 Grupo G: cromosomas 21-22 bien cortos con centrómeros
acrocéntricos.
 Cromosoma X: similar al grupo C.
 Cromosoma Y: is similar al grupo G
12
Citogenética
 El patrón de banda es útil en varias formas:
 1. Distingue cromosomas individuales uno del otro.
 2. Detecta cambios en la estructura del
cromosoma
 3. Revela relaciones evolutivas entre cromosomas
de especies cercanas
13
Lab
La estructura del cromosoma puede
ser alterada por mutaciones (Fig 8-2)
 Dos formas principales en los que se puede
alterar la estructura de los cromosomas
 1. Cambiando la cantidad total de información genética
en el cromosoma
 Deficiencias/Deleciones (-)
 Duplicaciones (+)
 2. El material genético permanece igual pero ocurre
algún rearreglo
 Inversiones
 Translocaciones
14
 Deficiencia (o deleción)
Lab
 Pérdida del algún segmento cromosómico
 Duplicación
 Repetición de un segmento cromosómico al compararlo
con uno cromosoma normal parental
 Inversión
 Cambio en la dirección del material genético en un
cromosoma
 Translocación
 Un segmento de un cromosoma se une a otro
cromosoma diferente
 Simples
 De un cromosoma a otro
 Recíprocas
 En ambas vías
Ver Figura 8-2
15
Deletion/
Lab
Human
chromosome 1
- q2
- q2-q3
- q2-q3
Human
chromosome 21
q2-q4 del 1 al 21
q2-4 del 21 por
el q1-q2 del 21
Figure 8.2
16
Lab
Deficiencias/Deleción
 Cuando un cromosoma se rompe y se pierde un
fragmento: terminal vs intersticial
Figure 8.3
17
Lab
Deficiencias / Deleciones
 Sus consecuencias fenotípicas dependen de:
 1. El temaño de la deleción
 2. El material perdido
 Eran genes vitales para el organismo?
 Deleciones con efectos fenotípicos son usualmente
detrimentales
 Ejemplo, síndrome de cri-du-chat en humanos
 5p-del - deleción del brazo corto del cromosoma 5
18
Cri du chat – 5p del
19
 Deleciones se detectan por:
 Citología (ie. Microscopia)
 Detecta deleciones grandes
 Molecular – hibridizaciones, PCR
 Genética
 Si en una poblacion mutante no se logra producir la
mutacion de regreso al tipo salvaje, indica que la
mutacion se debe a algo q se perdió
 También se pueden detectar por pseudodominancia
 Deleción de una copia del gen
 El alelo en el otro cromosoma es expresado
 Hipótesis: Si el perdido era dominante, entonces el
recesivo es el fenotipo
20
Lab
Duplicaciones
 Como en las deleciones las consecuencias
fenotípicas de las duplicaciones tienden a
correlacionar con su tamaño.
 Tienden a tener mas efectos fenotípicos si involucran
grandes regiones del cromosoma
 Aun así, tienden a tener efectos menos dañinos
que deleciones de tamaños similares, (Porque?)
 En humanos hay muy pocos síndromes causados
por duplicaciones cromosómicas pequeñas.
21
Figure 2 : A duplication of the
Bar gene in fruit flies results
in decreased eye sizes.
(A) Flies with the wild-type Bar
gene (red region) have a single
copy of the gene on each
chromosome, resulting in normal,
large eyes. (B) A fly with a
heterozygous Bar mutation has an
extra copy of the gene on one
chromosome, resulting in an eye
size about half the size of normal
eyes. (C) A fly with a homozygous
Bar mutation has an extra copy of
the gene on both chromosomes,
resulting in an eye size about onefourth the size of normal eyes. (D)
A fly with a heterozygous double
Bar mutation has three Bar genes
on one chromosome, resulting in
an eye size about one-eighth the
size of normal eyes.
© 2013 Nature Education Adapted
from Pierce, Benjamin. Genetics: A
Conceptual Approach, 2nd ed. All
rights reserved.
22
Figure 7 : Chromosomes 15 and 22: deletions and
inverted duplication chromosomes.
partial karyotypes are shown. For the deletions, the arrows
indicate
a) the deletion of chromosome 15q11-13 associated with
Prader-Willi and Angelman syndromes
b) the deletion of 22q11.21-11.23 (bottom) associated
with DiGeorge and velocardiofacial syndromes.
© 1996 Elsevier Modified from Spinner, N. B & Emanuel,
B. S. in Principles and Practice of Medical Genetics Vol. 1
(Eds. Rimon, D. L., Conner, J. M., Pyeritz, R. E. & Emery, A.
E. H.) 999-1025 (Churchill Livingstone, 1996).
23
Inversiones
 Un segmento ha sido colocado en la orientación
opuesta
Centromere lies
within inverted
region
Figure 8.11
Centromere lies
outside inverted
region
24
 La cantidad de información genética es la misma
 PLT no causan consecuencias fenotípicas,
 En casos raros, cuando afectan el fenotipo
 Efecto de punto de rompimiento
 Si el rompimiento es en un gen vital
 Efecto de Posición
 Un gen es ubicado en alguna posición que altera su
expresión
 Un 2% de la población humana lleva inversiones
detectables con microscopía de luz
 La mayoría son fenotípicamente normal
 Aunque algunos pocos pueden producir progenie con
anormalidades genéticas
25
Rearreglos asociados a variantes de inversiones
26
Figure 7 : Chromosomes 15 and 22: deletions
and inverted duplication chromosomes.
c) For the inverted duplications, partial karyotypes of
two chromosome 15s show the two different sizes of
inv dup (15) chromosomes.
The smaller inv dup (15), on the left, is not associated
with phenotypic abnormalities, whereas the larger inv
dup (15), on the right, is associated with an abnormal
phenotype (the central two are normal chromosome
15).
d) The inv dup (22) (right) is associated with the cat
eye syndrome.
© 1996 Elsevier Modified from Spinner, N. B &
Emanuel, B. S. in Principles and Practice of Medical
Genetics Vol. 1 (Eds. Rimon, D. L., Conner, J. M.,
Pyeritz, R. E. & Emery, A. E. H.) 999-1025 (Churchill
Livingstone, 1996).
27
Traslocaciones
 Las recíprocas resultan en un rearreglo del
material genético, no en un cambio de la cantidad
total
 PLT se conocen como traslocaciones balanceadas
 Las recíprocas como las inversiones, no tienen
consecuencias fenotípicas
 En pocos casos resultan en efectos de posición
28
Oncogenes por Traslocaciones
Figure 4 : The consequences of recurring chromosome translocations.
a) In some lymphomas and leukemias, chromosome translocations lead to the juxtaposition of
promoter/enhancer elements from one gene (gene A, purple) with the intact coding region of
another gene (gene B, red). b) By contrast, translocations seen in CML and many of the acute
leukemias result in recombination of the coding regions of two different genes. This results in a
fusion protein that might have a new function. This is the case for the BCR-ABL fusion protein that
is encoded by the Philadelphia chromosome.
© 2001 Nature Publishing Group Rowley, J. D. Chromosome translocations: dangerous liaisons
revisited. Nature Reviews Cancer 1, 247 (2001). All rights reserved. View Terms of Use
29
Variaciones en el Número de Cromosomas
 Euploide: un set cromosomal completo,
específico para una especie dada
 El número de cromosomas puede variar de dos
maneras principales:
 Poliploidía
 Aumento en el número de sets completos presentes
mas allá del número euploide
 Ocurre ocasionalmente en animales y mas
frecuentemente en plantas
 Aneuploidía
 Un número anormal de cromosomas particulares en
un set
 Poco común
30
Aneuploidía
 El fenotipo de eucariotas es influenciado por miles
de genes distintos
 La expresión de estos genes esta intrincadamente
coordinado para que el fenotipo sea normal
 Aneuploidía por lo general causa fenotipos
anormales
 Lleva a un desbalance en las cantidades de productos de
los genes (dosis de genes)
 La cantidad de un producto de un gen es proporcional al
numero de copias del gen
31
Aneuploidía
 Números cromosómicos alterados ocurre frecuente
durante gametogénesis
 5-10% de los embriones lo tienen
 Mas aún , ~ 50% de los abortos espontáneos se deben a
esto
 En algunos casos, una anormalidad en el número de
cromosomas produce progenie que sobreviven
 Tabla 8.1
32
Tabla 8-1: Aneuploidías en humanos
Condición
Frecuencia
Autosomales
Síndrome
Trisomía 13
Trisomía 18
Trisomía 21
1/15000
1/6000
1/800
Patau
Edward
Down
Sexuales
XXY
XYY
1/1000 mal
1/1000 mal
Klinefelter
Jacobs
XXX
XO
1/1500 fem
1/5000 fem
Triple X
Turner
Rasgos
33
 Trisomías 12, 18, 21 sobreviven
 Involucran cromosomas relativamente pequeños
 Padres viejos son mas propensos a producir progenie
anormal
Ejemplo: Down (Trisomía 21)
Incidencia aumenta con la edad se los padres, especialmente madres
34
 Aneuploidía naturales involucrando cromosomas
sexuales
 Inactivación de la X : cuerpos de Barr
 Un cromosoma de cada célula es inactivado permanentemente al
azar, se condensa en cuerpo de Barr.
 Porque esta inactivación al azar de la X?
 Aneuploidías involucrando cromosomas sexuales
generalmente producen efectos menos severos que
los de cromosomas autosómicos
 Esto se explica con los cuerpos de Barr: X inactivadas:
 Todos los cromosomas X adicionales son convertidos en Barr.
 Entonces porque los efectos fenotipos observados en
tabla 8.1
 1. Por expresión de genes en X temprano en el desarrollo
 2. Desbalance en la expresión de genes pseudoautosomales
35
 Síndrome de Down es causado por un fallo en la
segregación correcta del cromosoma 21
 no-disyunción ocurre mayormente en meiosis 1: ovocito
 La correlación entre la edad maternal y el síndrome
de Down:
 La edad de los ovocitos
 Ovocitos primarios en humanos son producidos antes
del nacimiento,
 PLT estan en profase 1 hasta 12 años mas tarde: ovulación
 Mientras la mujer envejece, cada ovocito primario ha
estado en profase uno cada vez por mas tiempo
 Este aumento en el tiempo puede contribuir a que la frecuencia
de no disyunción cromosomal aumente
36
Euploidía (número normal de cromosomas)
 Diploide en la mayoría de las especies
 Por lo general cambios en euploidia no son
tolerados
 Poliploidía es letal en animales generalmente
 Algunas variaciones en euploidía en la naturaleza
 Abejas hembras son diploides
 Machos (drones) son monoploides
 un solo set de cromosomas
 Raros vertebrados poliploides:
 Peces, Anfibios
37
Euploidía
 Algunos animales, en algunos tejidos presentan
variaciones normales en su ploidía
 Animales diploides pueden producir tejidos que son
poliploides
 Endopoliploidía
 Hepatocitos pueden se tri, tetra u octaploides
 Cromosomas politénicos: en insectos, ejemplo
inusual de variación
38
Politénicos
39
Euploidía
 En plantas es común la poliploidía; tener varios sets
de cromosomas
 30-35% helechos y plantas con flores son poliploides
 Muchas frutas y granos alimenticios son poliploides
 Figura 8.22a
 Algunas veces líneas poliploides de plantas
presentan características agrícolas especiales
 Grandes y robustos
 Figura 8.20a y b
40
Procedimiento del Manual
 Obtener un set de cromosomas que se le asigne, un caso por
grupo (1-6) y el 7 individual
 Parear cada cromosoma con su pareja homóloga
enumerando cada par. Trate de ser consistente.
 Ej: El número 1 es el mas grande, su pareja debe ser del
mismo tamaño, con el mismo patrón de bandas y la misma
localización para el centrómero
 Determinar la anormalidad en el cariotipo, usando la Clave
para Análisis Cromosómico, pueden ser pequeñas, sea
cuidadoso y consistente
 Investigue sobre su anormalidad, busque una foto real de un
cariotipo y paciente con el desorden que le tocó a su grupo.
 Recuerde buscar y/o ver ejemplos de los 5 tipos de
anormalidades cromosómicas
 Entregar día del examen
41
Reporte de laboratorio
Cytogenetics Lab
 Define en tus propias palabras que significa
citogenética
 Explica brevemente la anormalidad cromosómica en
algun cariotipo analizado por su grupo o usted:
 cual es la anormalidad
 el número total de cromosomas
 el cromosoma específico involucrado
 la razón para el género (fórmula)
 De acuerdo a lo que usted sabe de meiosis, como
explica la anormalidad?
42
Reporte de Laboratorio…
 Compare los 5 desórdenes y diga cual usted cree es
el de efectos mas negativos? Y el de menos?
 Porque cree que solo hay un ejemplo con
monosomía?
 Los cariotipos se usan como herramientas
prenatales, es garantía que un bebe estará libre de
desórdenes genéticos si su configuración
cromosómica aparece normal? Explica.
 Entregar el día del examen.
43
Clave Simple para Análisis Cromosómico
 1A 46 cromosomas en el cariotipo  Ir a aseveración 3
 1B No hay 46 cromosomas en el cariotipo  ir a aseveración 2
 2A 47 cromosomas en el cariotiopo (3 de algún cromosoma) Trisomía
 2B Un cromosoma ausente en algun par Monosomía
 3A Todos los cromosomas estan pareados con su homólogo sin piezas
obvias de mas ni de menos ,……………… Individuo Normal
 3B Alguno del par de homólogos no son del mismo tamaño.
aseveración 4
 4A Hay fragmentos añadidos a algún cromosoma  Traslocación
 4B Hay fragmentos ausentes en algún cromosoma  Deleción
44
Símbolos












A-G grupo
1-22 numero de autosómicos
X;Y, sexuales
/; mosaicismo en somáticas
d; deleción
dup; duplicación
i; isocromosomas, brazos idénticos
inv; inversión
p-q; brazos corto y largo
s; satélite
t; translocación
+ o -; antes de numero indica adición o perdida de un
cromosoma; después de un número duplicación o deleción de
fragmento
Fórmulas
 46, XX, 46, XY – 46 cromosomas,
 2X hembra normal, X y Y varón normal
 45, X – 45 cromosomas, hembra,
 una X (Síndrome de Turner)
 47, XXY – 47 cromosomas,
 hembra, dos X, una Y (Síndrome de Klinefelter)
 47, XYY – 47 cromosomas,
 varón, una X, dos Y, (Síndrome XYY)
 47, XY, +21 – 47 cromosomas,
 varón, una X y una Y, 21 adicional (Síndrome de Down)
 46, XX, 5p- - 46 cromosomas,
 hembra, dos X, deleción p en 5 (Síndrome de Cri-du-chat)
Prácticas de Cariotipos Online
 The Biology Project:
 http://www.biology.arizona.edu/human_bio/activities/karyotyping/k
aryotyping2.html
 Learn Genetics
 http://learn.genetics.utah.edu/content/chromosomes/
 Rutgers Diagnosis
 http://bio.rutgers.edu/~gb101/lab10_meiosis/meiosis_web/karyotyp
e4/karyo_frame1.html
 The Biology Corner Avanzado
 http://www.biologycorner.com/karyotype/
 Cytogenetics Lab - Asignado
 http://home.earthlink.net/~heinabilene/karyotypes/karyoty.htm
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Referencias - Artículos
 http://www.nature.com/scitable/topicpage/karyotypin
g-for-chromosomal-abnormalities-298
 http://genomemedicine.com/content/2/2/11
 http://www.nature.com/scitable/topicpage/dnadeletion-and-duplication-and-the-associated-331#
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