Los cromosomas y la herencia humana

Semana 9, capítulo 12

12.1 Los cromosomas humanos

Los cromosomas del sexo son distintos en los hombres y las mujeres. Los hombres tienen dos cromosomas diferentes (XY) mientras que las mujeres tienen dos cromosomas iguales (XX).

Todos los demás cromosomas son autosomas. Son del mismo tamaño y tienen el mismo tipo de información en ambos sexos.

X

Y

Cromosomas del sexo de un varón

Determinación del sexo en los humanos

El sexo de un bebé es determinado por el padre.

Los óvulos siempre tienen un cromosoma X. La mitad de los espermatozoides tiene un cromosoma X y la mitad tiene un cromosoma Y.

El gen SRY El gen SRY (sex-

determining region Y) determina el sexo en los mamíferos.

Su presencia promueve la formación de testículos que producen la hormona masculina testosterona.

Si no se produce testosterona, se dedarrollan ovarios que producen hormonas femeninas (estrógenos).

Cariotipos Un cariotipo es una

fotografía de los cromosomas de una célula en metafase, arreglados en pares según su tamaño. El cariotipo sirve para identificar anormalidades en los cromosomas.

Primero se añade colchicina a la célula para detener la mitosis. Luego los cromosomas se separan, se tiñen, se fotografían y se organizan.

12.2 Ejemplos de patrones hereditarios autosomales

Muchas de nuestras características se deben a alelos autosómicos dominantes o recesivos que se heredan siguiendo proporciones mendelianas. Algunos de estos alelos ocasionan anomalías genéticas.

Los alelos autosómicos dominantes se expresan en los homocigotos y los heterocigotos, por lo tanto tienden a aparecer en cada generación. Ejemplos: acondroplasia (enanismo), enfermedad de Huntington.

Los alelos autosómicos recesivos sólo se expresan en los homocigotos y por lo tanto a menudo desaparecen y reaparecen en generaciones subsiguientes. Ejemplos: albinismo, galactosemia.

Herencia autosómica dominante El enanismo es

causado por un alelo autosómico dominante, por eso el heterocigoto (Aa) expresa el gen.

El homocigoto dominante (AA) no se desarrolla porque esa condición es letal.

¿Cuáles son las proporciones fenotípicas y genotípicas de un cruce entre dos enanos?

Herencia autosómica recesiva

El albinismo es causado por un alelo autosómico recesivo, por eso el heterocigoto (Aa) no expresa el gen.

Desórdenes neurobiológicos Los desórdenes neurobiológicos no siguen patrones

simples de herencia mendeliana. La depresión, la esquizofrenia y la bipolaridad se deben a múltiples genes influidos por el ambiente.

PicassoVirginia WolfLincoln

12.3 Muy joven para ser viejo La progeria es un desorden genético muy raro que

produce envejecimiento prematuro. Es causado por una mutación autosómica recurrente. No se hereda porque las personas afectadas no se reproducen.

12.4 Ejemplos de patrones hereditarios ligados al cromosoma X

El cromosoma X contiene alelos para diversas características importantes, muchas de las cuales se heredan siguiendo patrones mendelianos. Más de 300 desórdenes genéticos se deben a mutaciones de genes ubicados en este cromosoma.

Estos desórdenes son más comunes en los hombres que en las mujeres porque los hombres sólo tienen un cromosoma X, y por lo tanto su único gen recesivo se expresa. La mujer tiene dos cromosomas X y en la condición heterocigota no presenta síntomas.

Los hombres transmiten su cromosoma X a sus hijas, no a sus hijos.

Patrones de herencia recesiva ligada a X

La hemofilia A, la ceguera de colores (daltonismo) y la distrofia muscular Duchenne son causados por alelos recesivos ligados al cromosoma X.

Desórdenes causados por alelos recesivos ligados al cromosoma X Hemofilia A- sangrado excesivo debido a la falta de una

de las proteínas envueltas en la coagulación de la sangre. La hemofilia del principe Alexis fue uno de los factores que precipitaron la revolución rusa.

Desórdenes causados por alelos recesivos ligados al cromosoma X

Ceguera de los colores (daltonismo)- no se distinguen ciertos colores (especialmente el rojo y el verde) debido a cambios en los fotoreceptores de la retina.

normal daltonismo

Desórdenes causados por alelos recesivos ligados al cromosoma X

Distrofia muscular Duchenne- Degeneración de músculos causada por la falta de la proteína estructural distrofina. Aun con el mejor cuidado médico causa la muerte por lo general antes de los 30 años de edad.

12.5 Cambios hereditarios en la estructura de los cromosomas

En raras ocasiones la estructura de un cromosoma cambia. El cambio es generalmente perjudicial o letal, raramente es neutral o beneficioso.

Un segmento de un cromosoma puede ser duplicado, eliminado, invertido o translocado.

Duplicación

Una secuencia de ADN se repite dos o más veces.

Eliminación o supresión (deletion)

Se pierde una porción de un cromosoma. Generalmente causa desórdenes severos o letales.

El cri-du-chat se llama así porque el llorar de los bebés parece el maullido de un gato.

Inversión

Parte de una secuencia de ADN se reorienta en reversa, cambiando la secuencia de los genes en el cromosoma.

Translocación Típicamente, dos cromosomas no homólogos

intercambian pedazos. La leucemia crónica mielogénica (un tipo de cáncer en la sangre) es causada por una translocación entre los cromosomas 9 y 22.

Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas, los chimpancés, los gorilas y los orangutanes tienen 24 pares.

Nuestro cromosoma 2 se originó mediante la unión de dos cromosomas presentes en nuestro antepasado común con estos simios. Los genes son iguales y siguen la misma secuencia de principio a fin.

¿Evoluciona la estructura de los cromosomas?

Evolución de los cromosomas X y Y a partir de autosomas homólogos

Los cromosomas del sexo fueron originalmente autosomas del mismo tamaño. Observa la reducción paulatina del cromosoma Y.

12.6 Cambios hereditarios en el número de cromosomas

Ocasionalmente se producen individuos con un número mayor o menor de cromosomas. Las consecuencias varían desde menores hasta letales.

Aneuploidía• Mayor o menor número de copias de un cromosoma

(es decir, uno o tres en vez de dos) Poliploidía

• Tres o más copias de cada cromosoma. Esta condición es letal en la mayoría de los animales pero es común en las plantas. Muchos de nuestros cultivos son poliploides.

No disyunción Los cambios en el número de cromosomas son

causados por la no disyunción (falta de separación) entre cromosomas homólogos durante mitosis o meiósis. Esto altera el número de cromosomas en los gametos. Monosomía (n-1), trisomía (n+1).

Cambio autosómico y síndrome de Down

La única trisomía que permite la supervivencia hasta la adultez es el síndrome de Down o trisomía 21. Este síndrome produce una apariencia física característica, cierto grado de retraso mental y defectos cardiacos.

Síndrome de Down y la edad de la madre

La frecuencia de la no disyunción que causa el síndrome de Down aumenta con la edad de la mujer.

Síndromes de Patau y de Edwards Estos dos síndromes causan la muerte a edad temprana.

Trisomía 13 (Patau)

Trisomía 18 (Edwards)

Aneuploidías de los cromosomas X y Y

Algunos cambios en el número de crosomomas del sexo pueden causar impedimentos motores o de aprendizaje, otros pueden pasar desapercibidos.

En la mujer• Síndrome de Turner (XO)• Síndrome XXX (tres o más cromosomas X)

En el hombre• Síndrome de Klinefelter (XXY)• Síndrome XYY

Síndrome de Turner (XO)- un solo cromosoma X

Causado usualmente por una no disyunción en el padre.

Los ovarios de estas niñas no se desarrollan completamente. Por tal razón son estériles y sus características sexuales secundarias no se desarrollan adecuadamente.

La hermana de la izquierda tiene síndrome de Turner.

Síndrome de Klinefelter (XXY)

Estos hombres no desarrollan bien las características sexuales masculinas (por ejemplo, no les crece pelo en el cuerpo) y desarrollan algunos rasgos femeninos.

La capacidad mental es normal.

Anormalidad genética• Versión poco común o rara de una característica

Desorden genético• Condición que causa problemas médicos moderados

o severos. Tiene unas características particulares que llamanos un síndrome.

12.7 Análisis genético humano

Algunos desórdenes y anormalidades genéticas

Desórdenes genéticos recurrentes Las mutaciones que causan desórdenes genéticos son

raras y generalmente tienen efectos adversos. Estas mutaciones persisten en la población por varias

razones:• Suceden recurrentemente.• Los alelos recesivos son ocultados por los

heterocigotos.• Bajo ciertas condiciones, como sucede en lugares

donde la malaria es endémica, los heterocigotos pueden tener una ventaja adaptativa.

Los árboles genealógicos nos permiten analizar la herencia de ciertos desórdenes a lo largo de generaciones.

Un árbol genético para la enfermedad de Huntington

Degeneración progresiva del sistema nervioso causada por un alelo autosómico dominante

Un árbol genético para la polidactilia

Presencia de seis dedos. Causado por un alelo autosómico dominante.

12.8 Prospectos en la genética humana

Los análisis genéticos pueden proveer información sobre la posibilidad de que los hijos tengan ciertos desórdenes genéticos.

Asesoramiento genético- se analizan los genotipos de los padres, sus árboles genealógicos y se hacen pruebas para desórdenes genéticos. La información se usa para predecir la probabilidad de tener un hijo afectado.

Diagnóstico prenatal

Se realizan pruebas para determinar si el embrión tiene problemas genéticos.

Hay tres tipos de diagnóstico prenatal• Amniocintesis • Muestreo de

vellosidades coriónicas

• Fetoscopía

Amniocintesis

Un sonograma identifica la posición del embrión.

La aguja toma una muestra del líquido aminótico.

Las células se analizan en búsqueda de desórdenes genéticos.

Abortos

Cuando se diagnostica un desorden, síndrome o algún otro problema genético, los padres pueden optar por abortar el embrión.

En algunos casos, la cirugía, los medicamentos, los tratamientos hormonales o los cambios de dieta pueden reducir o eliminar los síntomas de un desorden.

Diagnóstico de preimplantación Se usa en procesos de

fecundación in-vitro. Se remueve una célula del

embrión y se estudia. Se implantan en el útero los

embriones libres de desórdenes genéticos.

Usado principalmente por parejas que quieren un hijo propio pero que tienen una alta probabilidad de tener hijos con graves desórdenes genéticos.

Biodiversidad- Polygala cowelli

El árbol de violeta es endémico de Puerto Rico. Durante el invierno deja caer la mayoría de sus hojas y florece. Se considera en peligro de extinción debido a las pocas poblaciones naturales que quedan.