BASES BIOQUMICAS DE LA GENTICA MEDICA

Profesor: Dr. Yonde Kafruni Abud

La informacin gentica se encuentra almacenada en la estructura de ADN.

El ADN es una molcula sumamente estable, presente en el ncleo de las clulas

El gen es la unidad de herencia que se transmite de generacin en generacin.

Debido a la estructura estable del ADN, la informacin gentica puede sobrevivir a

los diversos procesos de la divisin por reduccin, en el cual se forman los gametos

(vulo y espermatozoide) y el proceso de fertilizacin. Esta estabilidad tambin se

mantiene mediante las numerosas divisiones celulares mitticas involucradas en la

formacin de un nuevo organismo a partir del huevo fertilizado, llamado cigoto.

El trmino gen se utiliza para describir la porcin de la molcula del ADN que

contiene la informacin necesaria para codificar los diversos tipos de proteinas y

enzimas requeridas para el funcionamiento de las clulas corporales. Se cree que

tenemos ms de 30 mil genes y se conocen cerca de 12 mil.

CONTROL GENTICO DE LA FUNCIN CELULAR

La informacin gentica se encuentra codificada en el ADN presente en el ncleo

celular. Existe un segundo tipo de cido nuclico conocido como ARN. Participa en

la sntesis propiamente dicha de enzimas y protenas celulares.

Tipos de ARN: Mensajero, de trasferencia y ribosmico.

El ARN mensajero contiene las instrucciones de transcripcin para la sntesis de

protenas derivada de la molcula de ADN y las traslada al citoplasma. A la

transcripcin le sigue la traduccin, es decir, la sntesis de proteina de acuerdo con

las instrucciones transportadas por el ARNm. El ARNr ribosmico proporciona la

infraestructura necesaria para la sntesis de protenas. El ARNt o de transferencia

lee las instrucciones y aporta los aminocidos apropiados al ribosoma, en donde

son incorporados a la protena en va de sntesis.

Existe adems un ADN en las mitocondrias, el cual se hereda por va materna

(herencia matrilineal). Es importante su conocimiento debido a que un nmero

importante de trastornos genticos se atribuyen a defectos del ADN mitocondrial.

ESTRUCTURA GENETICA

El ADN es una molcula helicoidal de doble cadena. Compuesto de nucletidos

formados por cido fosfrico, un azcar con cinco tomos de carbono denominado

desoxirribosa y cuatro bases nitrogenadas. stas son las que transportan la

informacin gentica y se dividen en dos grupos: las bases de purina (adenina y

guanina), que poseen dos estructuras anulares de nitrgeno, y las bases de

pirimidina (timina y citosina), que poseen una sola estructura anular. El esqueleto

del ADN consiste en grupos alternos de azucares y cido fosfrico; las bases

nitrogenadas se proyectan apareadas hacia adentro desde los pares laterales de las

molculas de azucar.

Los tomos en cada nucletido de ADN pueden ser identificados por nmeros

especficos. Las terminaciones de una molcula de ADN se denominan extremos 3

y 5, basados Los grupos fosfato estn unidos a los carbonos 5' y 3' de cada azcar

de la cadena de ADN. Un final de la cadena lleva un grupo fosfato libre pegado al

carbono 5'; a este se le llama extremo 5' de la molcula. El otro final tiene un grupo

hidroxilo libre (-OH) en el carbono 3' y se le llama extremo 3' de la molcula.

Cuando dos cadenas de ADN se ensamblan en una doble hlice, las dos cadenas

estn una enfrente de la otra, pero en direcciones opuestas; el extremo 5' de una

cadena est apareado con el extremo 3' de la otra cadena. en la numeracin de los

tomos de carbono en la desoxiribosa.

Apareamiento de nucletidos:

El apareamiento es preciso, de bases complementarias de purina y pirimidina. La

adenina se aparea con la timina y la guanina con citosina.

Los pares de bases A-T y G-C permiten la interaccin especfica de los nucletidos

en las cadenas de ADN.

Las bases purnicas y pirimdicas en el ADN se asocian para formar puentes de

hidrgeno.

Los dos tipos de pares de bases producen mltiples puentes de hidrgeno. Cuando

A y T son puestas en contacto, se pueden formar dos puentes de hidrgeno

simultneamente. Cuando G y C se juntan, se producen tres puentes de hidrgeno

simultneos.

Al final se suma la fuerza de los puentes de hidrgeno. Si nos imaginamos el ADN

como un cierre (ziper), la presencia de pares de bases A-T y G-C en las dos cadenas

de ADN, le da la fuerza para mantenerlas juntas.

La molcula de ADN es bicatenaria. Los nucletidos que componen un par tienen

sus bases adheridas al esqueleto de la cadena opuesta, y sus uniones que ocurren

en el centro son sumamente estables en condiciones normales. Cuando la

informacin gentica debe duplicarse o transcribirse, intervienen unas enzimas

llamadas ADN helicasas que separan ambas cadenas.

El gen puede contener desde cientos a millones de pares de nucletidos y su

tamao vara de acuerdo a la protena que debe sintetizar, siendo directamente

proporcional al tamao del producto protico que codifica.

De las dos cadenas de ADN solo una se utiliza para la transcripcin, la otra se

ignora. No obstante ello, ambas cadenas estan involucradas en la duplicacin del

ADN. Antes de la divisin celular, ambas cadenas de la hlice se separan y una

molcula complementaria se duplica cerca de cada cadena original.

La molcula de ADN se combina con varios tipos de protenas y pequeas

cantidades de ARN para formar un complejo llamado cromatina, la cual es la

porcin del ncleo que se tine con mayor facilidad.

Algunas proteinas del ADN tienen sitios de unin para molculas represoras y

hormonas que regulan la transcripcin gentica; otras pueden bloquear la

transcripcin gentica y evitar el acceso a nucletidos a la superficie de la molcula

del ADN. Las molculas del ADN pueden ser bloqueadas en su proceso de

replegamiento mediante unas protenas llamadas histonas.

CODIGO GENTICO

El cdigo gentico es un lenguaje universal comn a todas las clulas de seres

vivos.

Las bases guanina, adenina, citosina y timina (en el ADN, y en el ARN la timina es

sustituida por el uracilo), son el alfabeto del cdigo gentico. Ellas se agrupan en

secuencia de tres, formado un cdigo triplete denominado codn, ubicada en el

ARN mensajero.

Un anticodn es una secuencia de tres nucletidos ubicada en el ARNt,

complementaria al codn ubicado en el ARNm. El anticodn, una secuencia de tres

bases por la cual se une, por complementariedad de bases, a un codn especifico

del ARNm.

Existe igualmente un cdico de detencin de la sntesis protica llamado cdigos

de detencin (stop codes).

Las combinaciones de bases pueden ordenarse en 64 combinaciones distintas.

61 de las combinaciones corresponden a aminocidos (AA) particulares y tres a

seales de detencin. En el ser humano solo se utilizan 20 AA PARA LA SNTESIS

DE PROTENAS.

Un AA puede ser codificado por varios tripletes, por lo que se considera que el

cdigo gentico es redundante o degenerado.

Los codones que codifican un mismo AA se denominan sinnimos quienes por lo

general tienen las mismas dos primeras bases y difieren en la tercera.

SNTESIS DE PROTEINAS

El ARN es el encargado de la transmisin y la decodificacin de la informacin

necesaria para la sntesis de protenas, que se encuentra en el ADN.

Estructualmente se diferencian en tres aspectos: el ARN es una molcula de cadena

nica en lugar de doble; el azucar presente es una ribosa en lugar de desoxirribosa

y el lugar de timina, contiene uracilo

En el ncleo celular se sintetizan los tres tipos de ARN mediante unas enzimas

conocidas como ARN polimerasas, bajo la direccin del ADN.

ARN MENSAJERO: es una molcula larga que contiene desde varios cientos a miles

de nucletidos. Se forma mediante un proceso conocido como transcripcin. Este

proceso inicia con el rompimiento de los puentes o uniones hidrgeno dbiles

mediante las enzimas helicasas, permitiendo que los nucletidos de RNA libres

puedan aparearse con sus contrapartes de ADN expuestas.

Durante la transcripcin, la enzima nuclear ARN polimerasa se une al ADN

bicatenario y copia la cadena para crear una cadena nica de ARN hasta que llega

la seal de detencin, la enzima abandona luego el gen y libera la cadena ARN la

cual posteriormente es procesada.

El procesamiento ocurre mediante el agregado de ciertos cidos nucleicos en los

extremos de la cadena de ARN y el corte y empalme de ciertas secuencias internas.

El empalme a menudo implica eliminacin de ciertos segmentos de ARN y permite

que una clula produzca una variedad de molculas de ARNm a partir de un solo

gen y reduce el contenido de ADN en el genoma.

Entonces, tenemos una molcula de ARN la cual tendr segmentos retenidos y

otros que se eliminarn para forman una nueva molcula de ARN. Los segmentos

retenidos llevan por nombre exones mientras que los que se eliminan se llaman

intrones. Al final, la molcula de ARNm resultante, difiere de la molcula original de

ADN.

El exn es la regin de un gen que no es separada durante el proceso de corte y

empalme y, por tanto, se mantienen en el ARN mensajero maduro. En los genes

que codifican una protena, son los exones los que contienen la informacin

para producir la protena codificada en el gen. En estos casos, cada exn

codifica una porcin especfica de la protena completa, de manera que el

conjunto de exones forma la regin codificante del gen.

Un intrn es una regin del ADN que debe ser eliminada de la transcripcin

primaria de ARN, a diferencia de los exones que son regiones que codifican

para una determinada protena.

El nmero y longitud de los intrones vara enormemente entre especies.

Tradicionalmente se ha afirmado que los intrones son fragmentos de ADN

carentes de informacin. Se sabe que los intrones contienen varias secuencias

pequeas que son importantes para un ajuste eficiente.

Se desconoce cual es la funcin de los intrones pero se cree que estaran

involucrados en la activacin o desactivacin de genes durante los diferentes

estadios del desarrollo.

ARN DE TRANSFERENCIA: contiene 80 nucletidos, siendo por tanto, la molcula

de ARN ms pequea. Tiene forma de trbol. Su funcin consiste en aportar la

forma activada de AA a molculas de proteina en los ribosomas. Se conocen por lo

menos 20 tipos de ARNt, uno para cada AA.

Cada molcula tiene dos sitios de reconocimiento. Uno es complementario para el

codn de ARNm en un extremo y el otro, para el aminocido propiamento dicho.

Cada tipo de ARNm transporta su AA especfico a los ribosomas, donde tiene lugar

la sntesis de protenas; all el ARNt reconoce el codn apropiado sobre el ARNm y

aporta el AA a la molcula proteica en formacin.

ARN RIBOSMICO: Constituye el 60% del ribosoma. El ribosoma es el sitio donde

se sintetizan las proteinas ayudado por un 40% de protenas estructurales y

enzimas. Igual a los otros tipos de ARN, se sintetiza en el ncleo, en una estructura

especializada llamada nuclolo, diferencindose de los otros que son sintetizados

en el citoplasma del ncleo.

Se une a otras protenas ribosmicas del ncleo para crear el ribosoma para ser

luego trasnportado al citoplasma celular. All se unen al retculo endoplsmico

(RE) y comienza la sntesis de proteinas.

El proceso de sntesis de protenas se denomina traduccin y requiere de una

funcin coordinada de los 3 tipos de ARN.

En sntesis, el ARNm lleva la informacin al ribosoma, entra en contacto con l, lo

atraviesa y ste lee las instrucciones similar a como lo hacan las cintas de video

tape o audio cuando pasaban por los cabezales del aparato lector. Durante el paso,

el ARNt va aportando los AA apropiados que van a ir siendo incorporados a la

cadena polipeptdica en crecimiento. El ARNm se desplaza a varios ribosomas,

dirigiendo la ntesis protica. La agrupacin de varios ribososmas da por

resultados los polirribosomas.

REGULACIN DE LA EXPRESIN GENTICA

Expresin gentica: consiste en el grado de actividad de un gen o un conjunto

particular de genes. Puede ser incrementada mediate el proceso de induccin. sta

es promovida por influencias externas exceptuando en las etapas tempranas del

desarrollo embrionario.

Represin gentica: es el proceso mediante el cual un gen regulador acta para

reducir o abolir la expresin gentica.

Algunos genes se encuentran en estado latente en condiciones normales pero

pueden ser activados por sutancias inductoras, otros genes son naturalmente

activos y pueden ser inhibidos por sustancias represoras.

La sntesis de protenas es controlada por dos tipos de genes: los genes

estructurales, los cuales determinan la secuencia de AA especfica para una

cadena polipeptdica, y los genes reguladores, quienes cumplen una funcin

reguladora sin especificar la estructura de las molculas proticas.

Opern: es una secuencia de genes o una unidad gentica, localizada en sitios

vecinos de un mismo cromosoma, encargado de controlar la regulacin de la

sntesis protica. Est compuesto por un conjunto de genes estructurales que

codifican las enzimas necesarias para la sntesis de una proteina dada y un sitio

promotor que fija la ARN polimerasa y desencadena la transcripcin de genes

estructurales.

La funcin del opern es igualmente regulada por activadores y supresores

La expresin del opern est generalmente regulada por otros 3 factores de

control, llamados:

Factor promotor: zona que controla el inicio de la transcripcin del opern, ya que

la ARN polimerasa tiene afinidad por ella. Realmente, como un gen es cada unidad

de transcripcin independiente, y puesto que el opern tiene un nico promotor

que controla toda su expresin, no hay elementos para decir que se trate de "varios

genes" de expresin coordinada; ms correcto sera decir que el opern es un

nico gen que codifica un ARNm policistrnico (es decir, con muchos codones de

inicio y trmino, con lo que a la hora de traducirse dar lugar a varias protenas

independientes). Sin embargo, es comn referirse a los "genes" del opern para

hacer referencia a las regiones que, una vez transcritas, codificarn protenas

independientes.

Operador: zona de control que permite la activacin/desactivacin del promotor a

modo de "interruptor gnico" por medio de su interaccin con un compuesto

inductor. Esto lo logra porque tiene secuencias reconocibles por protenas

reguladoras. Tras su unin, por plegamientos tridimensionales interacciona con la

zona del promotor, donde las protenas reguladoras que se han unido contactan

con la ARN Polimerasa, aumentando o disminuyendo su afinidad por el promotor,

y con ello dando lugar a la expresin/represin del resto de los genes

estructurales.

Gen regulador: alguno de los genes del opern pueden codificar factores de

transcripcin que se unan al promotor, regulando as la propia expresin del

opern. A toda regulacin de la expresin realizada desde dentro del gen u opern

se le llama "regulacin en cis", pero puede haber tambin genes muy alejados del

opern que codifiquen factores de transcripcin para uno o varios otros genes u

operones, y en este caso se hablara de "regulacin en trans".

Clasificacin

Segn el tipo de regulacin que presenten, los operones se clasifican en inducibles,

represibles y constitutivos.

Opern inducible

Opern inducible es el que en condiciones normales no se expresa, se activa en

respuesta a un agente inductor que funciona como Activador, en el momento que

el inductor se une al operador, se activa el promotor y comienza la transcripcin de

los genes estructurales. El modelo clsico de este tipo de opern es el operon

lactosa. Otros ejemplos de operones inducibles son aquellos que codifican para

enzimas que participan en el metabolismo de sustratos como operon maltosa,

arabinosa, etc.

Suelen ser operones que participan en rutas catablicas, para la obtencin de

metabolitos energticos.

Opern reprimible

Opern reprimible o represible es el que en condiciones normales s expresa las

protenas estructurales an en ausencia de inductor, en respuesta a un agente

represor se activan. El inductor funciona como represor y se une al operador,

inhibiendo el funcionamiento del promotor y la transcripcin de los genes

estructurales. Ejemplos de este tipo de operon son los operones que codifican para

la sntesis de aminocidos, como opern trp, his, etc.

Suelen ser operones que participan en rutas anablicas, para la obtencin de

monmeros de macromolculas.

Opern constitutivo

Opern constitutivo es el opern que siempre se expresa, y por lo tanto no estn

regulados ni por inductores ni por represores. Aparece en operones que tienen

alguna mutacin en alguno de sus elementos reguladores y el sistema de control

falla y hace que estn expresando los genes estructurales de manera constitutiva.

MUTACIONES GENTICAS

Son conocidos como errores genticos debidos a errores accidentales de la

duplicacion del ADN. Son consecuencia del reemplazo de un par de bases por otro,

la sustraccin o adicin de uno o ms pares de bases o reordenamientos de los

pares de bases.

Estas mutaciones pueden ser espontneas, o debidas a la accin de agentes

ambientales, sustancias qumicas o radiaciones.

Pueden ocurrir en clulas tanto en clulas somticas como en germinativas. Y solo

las que se producen en estas ltimas, pueden ser transmitidas en la herencia.

Las mutaciones somticas que no producen efecto sobre el estado de salud o

funcional, son denominadas polimorfismos. Las que ocurren en una etapa

temprana del desarrollo embrionario, pueden llegar a producir muerte del

embrin o la aparicin de malformaciones congnitas. Son causa importante de

cncer y otros tumores asociados con una diferenciacin y un crecimiento

celulares descontrolados.

Afortunadamente menos de 1 de cada 1000 alteraciones de los pares de bases dan

por resultado mutaciones de significancia clnica. La mayora de estos defectos son

corregidos por los mecanismos de reparacin del ADN, los cuales dependen de

enzimas especficas como las nucleasas reparadoras de ADN.

CROMOSOMAS

Son estructuras intracelulares pequeas donde se organiza, almacena y recupera

toda la informacin gentica.

Se disponen en pares, un miembro del par se hereda del padre y el otro de la

madre.

Cada especia posee una cantidad determinada de cromosomas. Los humanos

tenemos 46 cromosomas, es decir, 23 pares. De stos, 22 se denominan autosomas

y son iguales tanto en hombres como en mujeres y un par que se denominan

sexuales. ste ltimo tiene dos crosomomas XY o XX dependiente si se es hombre o

mujer. En el caso del hombre, tiene un cromosoma conocido como Y el cual

proviene del padre y uno X que proviene de la madre, y en el caso de la mujer

ambos cromosomas son XX, uno proviene del padre y otro de la madre.

El cromosoma Y es mucho mas pequeo que el cromosoma X y contiene la regin

especfica del varn (MSY) determinante del sexo. Constituye el 90% de la longitud

del cromosoma Y.

Los 22 pares de autosomas presentan el mismo aspecto y con fines de clasificacin

se designan con un nmero. Junto con el XY forman lo que se conoce como

Cariotipo (no es ms que el conjunto de pares de cromosomas luego de agrupados,

teidos e identificados) y el proceso que permite observarlo se denomina

cariotipificacin

Cariotipo

El cariotipo es el patrn cromosmico de una especie expresado a travs de un

cdigo, establecido por convenio, que describe las caractersticas de sus

cromosomas. Debido a que en el mbito de la clnica suelen ir ligados, el concepto

de cariotipo se usa con frecuencia para referirse a un cariograma, el cual es

un esquema, foto o dibujo de los cromosomas de una clula metafsica

ordenados de acuerdo a su morfologa (metacntricos, submetacntricos,

telocntricos, subtelocntricos y acrocntricos) y tamao, que estn

caracterizados y representan a todos los individuos de una especie. Puede

darse el caso, en humanos, de que existan otros patrones en los cariotipos, a lo cual

se le conoce como aberracin cromosmica.

Los cromosomas se clasifican en 7 grupos, de la A a la G, atendiendo a su longitud

relativa y a la posicin del centrmero, que define su morfologa. De esta manera,

el cariotipo humano queda formado as:

Grupo A: Se encuentran los pares cromosmicos 1, 2 y 3. Se caracterizan por ser

cromosomas muy grandes, casi metacntricos. En concreto, 1 y 3 metacntricos; 2

submetacntrico.

Grupo B: Se encuentran los pares cromosmicos 4 y 5. Se trata de cromosomas

grandes y submetacntricos (con dos brazos muy diferentes en tamao).

Grupo C: Se encuentran los pares cromosmicos 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, X. Son

cromosomas medianos submetacntricos.

Grupo D: Se encuentran los pares cromosmicos 13, 14 y 15. Se caracterizan por

ser cromosomas medianos acrocntricos con satlites.

Grupo E: Se encuentran los pares cromosmicos 16, 17 y 18. Son cromosomas

pequeos, metacntrico el 16 y submetacntricos 17 y 18.

Grupo F: Se encuentran los pares cromosmicos 19 y 20. Se trata de cromosomas

pequeos y metacntricos.

Grupo G: Se encuentran los pares cromosmicos 21, 22. Se caracterizan por ser

cromosomas pequeos y acrocntricos (21 y 22 con satlites).

Mediante el cariotipado se pueden analizar anomalas numricas y estructurales,

cosa que sera muy difcil de observar mediante gentica mendeliana.

Forma de un cromosona

Clasificacin de acuerdo a su tipologa y longitud de sus brazos:

En los extremos de los cromosomas se observan secuencias de ADN especiales

denominada telmeros. stos son los que permiten la replicacin completa del

extremo de la molcula de ADN.

Los cromosonas son identificados aparte de su forma mediante letras y nmeros

que indican la longitud de sus brazos y las distintas regiones y bandas que los

constituyen; as, el brazo corto se designa con la letra p y el largo con la letra q.

Los cromosomas son bandeados para describir la posicin del gen. Cada brazo de

un cromosoma se divide en regiones que se numeran desde el centro hacia la

periferia. Las regiones a su vez se dividen en bandas, las cuales reciben una

designacin tambin numrica. Ejemplo Cromosoma 8Xq2 3 indica que se est

hablando del par cromosmico 8, el gen est ubicado en el brazo latgo, en la regin

2, banda 3.

Cromatina: Sustancia que se encuentra en el ncleo de la clula formando el material cromosmico durante la interfase; est compuesto de ADN unido a

protenas.

"la cromatina se tie intensamente con colorantes bsicos"

Los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 poseen pequeas masas de cromatina

denominadas satlites unidas a sus brazos cortos mediante pedculos finos.

Cuerpo de Barr: Los Corpsculos o Cuerpo de Barr tambin llamados cromatina sexual X, son masas condensadas de cromatina sexual, que se

encuentran en el ncleo de las clulas somticas de las hembras debido a un

cromosoma X inactivo. En los hombres no se encuentran cuerpos de Barr excepto

en aquellos con sindrome de Klinefelter donde se observa un cromosoma Y, uno X

inactivo y otro X activo.

Principio de Lyon: En las mujeres, todos los cromosomas X que existen en el ncleo menos uno se inactivan por heterocromatinizacin en cada clula entre el

12 y 16 da de vida embrionaria (estadio de 20 clulas). Esta inactivacin afecta al

cromosoma paterno o al materno al azar. En todas las clulas descendientes se

mantiene la inactivacin del mismo cromosoma X que en la clula progenitora.

De este modo, las mujeres son, cromosmicamente, un mosaico formado por

clulas con cromosomas activos de origen paterno y materno.

Este cromosoma X inactivo se ve en las clulas, durante la interfase como

heterocromatina adherido a la membrana nuclear (corpsculo de Barr) o en los

leucocitos como el llamado "palillo de tambor".

Esta inactivacin funciona como una forma de compensacin de dosis entre

machos y hembras para los genes situados en el cromosoma X. En los extremos de

los cromosomas se observan secuencias de ADN especiales denominada telmeros.

stos son los que permiten la replicacin completa del extremo de la molcula de

ADN.

La lionizacin o inactivacion del cromosoma X se produce porque, a diferencia

del cromosoma Y, el X tiene gran cantidad de genes activos que codifican para

importantes productos, tales como el factor VIII de la coagulacin. Podra pensarse,

por tanto, que si las hembras tienen dos X deben tener el doble de los productos o

enzimas cuyos genes estn en ese cromosoma con relacin a los individuos del

sexo masculino, sin embargo, esto no ocurre as.

Se ha observado en mamferos que en las clulas somticas del sexo femenino

(46,XX), solo uno de los dos cromosomas X es activo. El otro permanece inactivo y

aparece en clulas en interfase como un cuerpo denso fuertemente coloreado, que

se inactiva y se adosa a la membrana nuclear en la periferia del ncleo, y que

recibe el nombre de cuerpo de Barr. La inactivacin del cromosoma X tiene lugar

en el estado de mrula, alrededor del tercer da despus de la fertilizacin y se

completa, en la masa de clulas internas que darn origen al embrin, al final de la

primera semana de desarrollo embrionario. La seleccin del cromosoma X que se

inactivar, es un fenmeno generalmente aleatorio (azar) teniendo en cuenta que

al ocurrir la fecundacin cada cromosoma X tiene origen materno y paterno, en

unas clulas se inactivar el X materno (Xm) y en otras el X paterno (Xp). Una vez

que se inactiva uno de los dos cromosomas X las clulas descendientes

mantendrn el mismo cromosoma X inactivo originndose un clon celular (Xm) o

(Xp) activos. Es decir, al inicio de la inactivacin, sta es al azar, primero se inactiva

al azar cualquiera de las dos X, ya sea la heredada de la madre o del padre; pero

una vez ocurrida se mantiene el mismo cromosoma X que se inactiv en la primera

clula del clon y las clulas que deriven de sta durante el proceso de crecimiento y

desarrollo mantendrn en adelante inactivado el mismo cromosoma X.

La inactivacin (desactivacin) del cromosoma X est determinada por el gen XIST.

Este gen est involucrado en la transcripcin especfica de inactivacin que

funciona por un mecanismo de metilacin (agregar un grupo metilo a la

estructura) preferencial, esto significa que si no hay ninguna alteracin de

estructura en los dos cromosomas X del genoma femenino, la inactivacin debe

ocurrir de forma aleatoria, pero si existiera alguna alteracin con gran

compromiso en la funcin de uno de los dos cromosomas X habra una activacin

no completamente aleatoria. El locus del gen XIST se encuentra localizado en

Xq13.3.

La inactivacin del X determina consecuencias genticas y clnicas:

Compensacin de dosis: iguala la dosis de productos de genes con el hemicigtico

para genes localizados en el cromososa X, determinando concentraciones proteicas

similares en ambos sexos, para genes ligados al X.

Variaciones en la expresin de mutaciones en hembras heterocigticas: por

ejemplo, presencia de sntomas ms o menos severos en hembras portadoras para

hemofilias A o B, distrofia muscular Duchenne, distrofias retinianas recesivas

ligadas al X.

Los rganos femeninos se comportan como mosaicos. Este fenmeno se puede

manifestar en zonas en las que se manifieste un alelo (procedente del X de la

madre) y otras zonas en las que se manifiesta el otro alelo. Se observa en

fenmenos como el color del pelaje de algunas hembras de felinos, de forma que

los felinos de tres colores son hembras, y los de dos colores son machos; en el

albinismo ocular recesivo ligado al X; o en el test inmunohistoqumico para la

deteccin de la distrofina en hembras heterocigticas para la distrofia muscular

Duchenne.

ALTERACIONES EN LA ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS

Se producen cuando tienen lugar la ruptura de uno o ms cromosomas seguida del

reordenamiento o a delecin de los fragmentos del cromosoma.

Existen varios patrones posibles de ruptura y reordenamiento de los cromosomas.

Pueden producirse por delecin consiste en la prdida de un fragmento de ADN de un

cromosoma. Esta prdida origina un desequilibrio, por lo que las deleciones estn

incluidas dentro de las reordenaciones estructurales desequilibradas. Inversin se

produce cuando la ruptura afecta a un solo cromosoma, requiere de dos rupturas en el

mismo cromosoma con inversin hacia el lado opuesto del centrmero. Se clasifica en

pericntrica y paracntrica si se producen en el mismo brazo. La formacin

isocromosmica tiene lugar cuando el centrmero se separa en direccin horizontal en

lugar de vertical. La formacin anular se produce cuando la delecin es seguida de la

unin de cromtidas para formar un anillo. La traslocacin ocurre cuando se producen

rupturas simultneas en dos cromosomas de pares diferentes con intercambio

posterior de los fragmentos. Existe una forma especial de traslocacin conocida como

robertsoniana la cual involucra a dos cromosomas acrocntricos en los que el

centrmero se encuentra cerca del extremo. La ruptura se produce cerca del

centrmero y afecta el brazo corto de un cromosoma y el largo del otro. La

transferencia de los fragmentos cromosmicos determina la formacin de un

cromosoma largo y uno sumamente corto. Los cortos generalmente se pierden.

DIVISIN CELULAR

En los seres humanos existen dos tipos de divisin celular: la mitosis y la meiosis.

La meiosis esta limitada a la replicacin de las clulas germinativas y tiene lugar en

una sola estirpe celular. Conduce a la formacin de gametos o clulas

reproductoras (vulos y espermatozoides) cada una posee un conjunto nico de 23

cromosomas. Es un proceso de divisin celular en el cual una clula diploide (2n)

experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro clulas

haploides (n).

la mitosis es un proceso que ocurre en el ncleo de las clulas eucariotas y que

precede inmediatamente a la divisin celular, consistente en el reparto equitativo

del material hereditario (ADN) caracterstico. Este tipo de divisin ocurre en las

clulas somticas y normalmente concluye con la formacin de dos ncleos

separados (cariocinesis), seguido de la separacin del citoplasma (citocinesis),

para formar dos clulas hijas. La mitosis completa, que produce clulas

genticamente idnticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparacin tisular

y de la reproduccin asexual.

Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

La meiosis se divide en dos fases diferentes denominadas divisiones meiticas I y

II. Durante la meiosis I miembros de cada par homlogo de cromosomas se

emparejan durante la metafase I, formando bivalentes (dos cromtidas por

cromosoma). Durante esta fase se forma una estructura proteica denominada

complejo sinaptonmico, permitiendo que se produzca la recombinacin entre

ambos cromosomas homlogos. Posteriormente se produce una gran

condensacin cromosmica y los bivalentes se sitan en la placa ecuatorial

durante la primera metafase, dando lugar a la migracin de n cromosomas a cada

uno de los polos durante la primera anafase. Esta divisin reduccional es la

responsable del mantenimiento del nmero cromosmico caracterstico de cada

especie. En la meiosis II, las cromtidas hermanas que forman cada cromosoma se

separan y se distribuyen entre los ncleos de las clulas hijas. Entre estas dos

etapas sucesivas no existe la etapa S (replicacin del ADN). La maduracin de las

clulas hijas dar lugar a los gametos.

La meiosis tiene lugar exclusivamente en las clulas productoras de gametos de los

testculos y ovarios y su resultado final es diferente en ambos sexos.

ESPERMATOGNESIS

La espermatognesis es un proceso que se lleva a cabo en los testculos (gnadas),

que son las glndulas sexuales masculinas. En su interior se encuentran los tbulos

seminferos, pequeos conductos enrollados de 30-60 cm de longitud y 0,2 mm de

dimetro cada uno. Los dos testculos contienen alrededor de un millar de tbulos

seminferos. En el epitelio de los tbulos asientan las clulas germinativas o

espermatogonian y la liberacin del empaquetamiento del ADN de los

espermatozoides en la pubertad. Tambin es el mecanismo encargado de la

produccin de espermatozoides; es la gametognesis en el hombre. Este proceso se

produce en las gnadas, activado por la hormona GnRH que se produce en el

hipotlamo, y la maduracin final de los espermatozoides se produce en el

epiddimo. La espermatognesis tiene una duracin aproximada de 62 a 75 das en

la especie humana, y consta de tres fases o etapas: mitosis o espermatocitognesis,

meiosis y espermiognesis o espermiohistognesis.

En general el proceso de espermatognesis dura alrededor de dos meses y consta

bsicamente de 4 etapas.

La primera se llama fase de proliferacin. En esta se da la multiplicacin de las

clulas germinales por medio de mitosis y el resultado son las espermatogonias

(2n).

La segunda fase es la de crecimiento. Las espermatogonias de tipo B aumentan de

tamao y se transforman en espermatocitos de primer orden que migran al

compartimiento adluminal del tbulo seminifero1 antes de comenzar la primera

divisin meitica mientras siguen siendo diploides.

La tercera fase se conoce como la fase de maduracin. Cada espermatocito sufre su

primera divisin meitica lo cual da como resultado dos espermatocitos de

segundo orden (n). Posteriormente estos sufren la segunda divisin meitica a

partir de la cual surgen dos espermtidas (n).

Finalmente, se da la ltima etapa que se conoce como la espermiognesis en las

que las espermtidas se vuelven espermatozoides. Para que esto ocurra se da un

proceso de diferenciacin en el que por un lado el ncleo se va hacia uno de los

polos celulares y por el otro lado el centrosoma da lugar por medio de una divisin

a dos centrolos. Uno de estos centrolos que se sita cerca al ncleo forma la placa

basal mientras que el otro, que se sita ms lejos del ncleo, da lugar al filamento

axial.

OVOGNESIS

La ovognesis es la gametognesis femenina, es decir, es el desarrollo y

diferenciacin del gametofito femenino u ovocito mediante una divisin mittica.

En este proceso a partir de una clula diploide se produce una clula haploide

funcional (el ovofito), y tres clulas haploides no funcionales (los cuerpos polares).

Las ovogonias se forman a partir de las clulas germinales primordiales (CGP). Se

originan en el epiblasto a partir de la segunda semana y migran por el intestino

primitivo a la zona gonadal indiferenciada alrededor de la quinta semana de

gestacin. Una vez en el ovario, experimentan mitosis hasta la vigsima semana,

momento en el cual el nmero de ovogonias ha alcanzado un mximo de 7 millones

esta cifra se reduce a 40 000 y solo 400 sern ovuladas a partir de la pubertad

hasta la menopausia alrededor de los 50 aos.

Desde la octava semana de gestacin, hasta los 6 meses despus del nacimiento, las

ovogonias se diferencian en ovocitos primarios que entran en la profase de la

meiosis y comienza a formarse el folculo, inicialmente llamado folculo primordial.

El proceso de meiosis queda detenido en la profase por medio de hormonas

inhibidoras hasta la edad de la maduracin sexual.

EN CONCLUSIN, DURANTE LA ESPERMATOGNESIS SE PRODUCEN 4 CLULAS

ESPERMTICAS VIABLES MIENTRAS QUE EN LA OVOGNESIS SOLO UNA.

PATRONES DE HERENCIA Y TRANSMISIN DE LA INFORMACIN

GENTICA

La gentica posee un conjunto propio de definiciones.

El genotipo de una persona es la informacin gentica almacenada en la secuencia

de bases del cdigo triplete. Representa la suma total de la informacin gentica

presente en las clulas.

El fenotipo se refiere a los rasgos fsicos o bioqumicos reconocibles asociados con

un genotipo especfico. Un mismo fenotipo puede asociarse con ms de un

genotipo. Por ejemplo, algunas personas de ojos pardos son portadoras del cdigo

para ojos azules y otras no. En ocasiones dos personas pueden ser similares

fenotpicamente pero ser diferentes genotpicamente.

En lo que respecta a un trastorno gentico, no todas las personas con un gen

mutante se encuentran afectadas en la misma medida.

Expresividad se refiere a la forma en la que se expresa un gen en el fenotipo y este

expectro puede variar de leve a grave.

Penetrancia designa la capacidad de un gen de expresar su funcin. Se mide en

capacidad porcentual y se entiende como el porcentaje en una poblacin con un

genotipo particular el cual se manifiesta fenotpicamente. Es decir, si existe una

penetrancia del 60%, indicara que el 60% de las personas que tienen un genotipo

dado se presentarn con un fenotipo reconocible. Por ejemplo, si en una poblacin

X existe un genotipo con una mutacin que pudiera ocasionar labio leporino, y

tiene una penetrancia de 60%, el 60% de esas personas mostrarn un fenotipo de

labio leporino.

Locus es el trmino con el que se designa la posicin de un gen en el cromosoma y

las formas alternas de un gen en el mismo locus se denominan alelos.

en aquellos casos en los que la informacin gentica es transmitida por un solo par

de genes se utiliza el trmino rasgo monognico. stos se heredan segn la ley de

Mendel.

La herencia polignica se relaciona con mltiples genes en locus diferentes y cada

gen ejerce un efecto aditivo en la determinacin de un rasgo. La mayora de los

rasgos humanos estn determinados por mltiples pares de genes y muchos de

estos genes poseen cdigos alternos, lo cual explica algunas diferencias en la

expresinde ciertos trastornos genticos en distintas personas. Son predecibles,

pero de un modo menos confiable que los monognicos.

La herencia multifactorial es similar a la polignica con la diferencia que incluye

los efectos del medio ambiente.

Se conocen muchas interacciones entre los genes. Entre ellas la epistasia, en la que

un gen enmascara los efectos fenotpicos de otro gen no allico. Los alelos

mtiples, donde ms de un alelo afecta un mismo rasgo como por ejemplo el grupo

sanguineo ABO. Los genes complementarios y los colaboradores

LEYES DE MENDEL

Las Leyes de Mendel son un conjunto de reglas bsicas sobre la transmisin por

herencia de las caractersticas de los organismos padres a sus hijos. Estas reglas

bsicas de herencia constituyen el fundamento de la gentica. Las leyes se derivan

del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el ao 1865 y el 1866,

aunque fue ignorado por largo tiempo hasta su redescubrimiento en 1900.

Las tres leyes de Mendel explican y predicen cmo van a ser los caracteres fsicos

(fenotipo) de un nuevo individuo. Frecuentemente se han descrito como leyes

para explicar la transmisin de caracteres (herencia gentica) a la descendencia.

Desde este punto de vista, de transmisin de caracteres, estrictamente hablando

no correspondera considerar la primera ley de Mendel (Ley de la uniformidad). Es

un error muy extendido suponer que la uniformidad de los hbridos que Mendel

observ en sus experimentos es una ley de transmisin, pero la dominancia nada

tiene que ver con la transmisin, sino con la expresin del genotipo. Por lo que esta

observacin mendeliana en ocasiones no se considera una ley de Mendel. As pues,

hay tres leyes de Mendel que explican los caracteres de la descendencia de dos

individuos, pero solo son dos las leyes mendelianas de transmisin: la Ley de

segregacin de caracteres independientes (2 ley, que, si no se tiene en cuenta la

ley de uniformidad, es descrita como 1 Ley) y la Ley de la herencia independiente

de caracteres (3 ley, en ocasiones descrita como 2 Ley).

1 Ley de Mendel: Ley de la uniformidad

Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carcter, los

descendientes de la primera generacin sern todos iguales entre s (igual fenotipo

e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores.

No es una ley de transmisin de caracteres, sino de manifestacin de dominancia

frente a la no manifestacin de los caracteres recesivos. Por ello, en ocasiones no

es considerada una de las leyes de Mendel. Indica que da el mismo resultado a la

hora de descomponerlo en fenotipos

2 Ley de Mendel: Ley de la segregacin

Conocida tambin, en ocasiones como la primera Ley de Mendel, de la segregacin

equitativa o disyuncin de los alelos. Esta ley establece que durante la formacin

de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la

constitucin gentica del gameto filial. Es muy habitual representar las

posibilidades de hibridacin mediante un cuadro de Punnett.

Mendel obtuvo esta ley al cruzar diferentes variedades de individuos heterocigotos

(diploides con dos variantes alrgicas del mismo gen: Aa), y pudo observar en sus

experimentos que obtena muchos guisantes con caractersticas de piel amarilla y

otros (menos) con caractersticas de piel verde, comprob que la proporcin era

de 3:4 de color amarilla y 1:4 de color verde (3:1).

Segn la interpretacin actual, los dos alelos, que codifican para cada

caracterstica, son segregados durante la produccin de gametos mediante una

divisin celular meditica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo

alelo para cada gen. Lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen

en el descendiente, asegurando la variacin.

Para cada caracterstica, un organismo hereda dos alelos, uno para cada pariente.

Esto significa que en las clulas somticas, un alelo proviene de la madre y otro del

padre. stos pueden ser homocigotos o heterocigotos.