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  • 1. Citogenética Antonio Barbadilla Prados
  • 2. Consecuencias genéticas, citológicas y evolutivas de las mutaciones cromosómicas Cambios estructurales: deleción, duplicaciones, inversiones y translocaciones Cambios en el número de cromosomas: aneuploidías y euploidías Citogenética
  • 3. Cambios cromosómicos
  • 4. Mutaciones cromosómicas
    • Son cambios en regiones cromosómicas que afectan a una región cromosómica
    • Nos permiten conocer como se coordinan los genes desde un punto de vista genómico
    • Nos aportan información sobre la meiosis y la arquitectura cromosómica
    • Sirven como herramientas para la manipulación experimental del genoma
    • Nos aportan información sobre los procesos evolutivos
    • Son comunes en los humanos y pueden provocar enfermedades
  • 5. Cromosomas politénicos de Drosophila
  • 6. Cambios en el número cromosómico Es uno de los temas que afectan a los humanos de una forma más directa Importancia social y económica Existen dos tipos básicos de cambios: Euploidías Monoploidías ( n ) triploidías ( 3n ) Tetraploidías ( 4n ) Poliploidías ( Xn ) Aneuploidías Monosomías ( 2n-1 ) Trisomías ( 2n+ 1)
  • 7. Euploidías
    • Monoploidías
    • Para muchos organismos es parte integrante de su ciclo de vida normal.
    • Los alelos deletéreos no suelen permitir el desarrollo de cigotos monoploides – carga genética
    • Los individuos que llegan adultos son estériles – meiosis anormales
  • 8.
    • Poliploidías
    • Se producen gametos desequilibrados en meiosis, sobretodo en juegos impares (3n, 5n,...).
    • Es muy común en plantas y bastante rara en animales.
    • Ha sido un factor importante en el origen de nuevas especies, sobre todo de plantas.
    • Existe una correlación entre el número de copias de la dotación cromosómica básica y el tamaño del organismo.
    • Entre los organismo poliploides pueden distinguirse los autopoliploides y los alopoliploides.
    Euploidías
  • 9. Triploidías Son generalmente autopoliploides y pueden surgir de manera espontánea. Suelen ser estériles o poco fértiles ya que dan lugar a gametos con números cromosómicos intermedios (aneupolides).
  • 10. Tetraploidías Son generalmente autopoliploides (duplicación de un complemento 2n). Pueden generarse de manera artificial mediante el uso de sustancias como la colchicina Las plantas son en general mas resistentes a la poliploidía
  • 11. Tetraploidías Pueden tener meiosis regulares
    • Alopoliploides: Se generan por fecundación cruzada entre dos o más especies próximas
        • Si los cromosomas de un híbrido sufren una duplicación tras la fertilización (anfidiploidía) se obtiene un poliploide estable.
  • 12. Origen de Raphonobrassica Duplicación espontánea El triticale es un ejemplo de anfipolide sintético comercial (trigo + centeno)
  • 13. Evolución del número cromosómico en plantas dicotiledóneas
  • 14. Aneuploidía
    • U no o más cromosomas son ganados o perdidos
    • Nomenclatura:
        • Monosómica (2n – 1)
        • Nulisómica (2n – 2)
        • Trisómica (2n + 1)
        • Tetrasómica (2n + 2)
        • Suele ser letal en animales y deletérea en plantas
      • Resulta de la no disyunción o retraso cromosómico durante la anafase de la meiosis I
      • La no disyunción también se da durante la mitosis, produciendo mosaicismo o sectores aneuploides (p.e. ginandromorfos en Drosophila)
  • 15. La no disyunción meiótica La no disyunción es más probable durante la primera división meiótica debido al entrecruzamiento
  • 16.
    • Monosomías (2n-1)
      • Falta una copia de un cromosoma, suelen ser letal en la mayoría de los casos. Síndrome de Turner (X0)
    Aneupliodías en los humanos
  • 17.
    • Trisomías (2n+1)
    • Los trisómicos contienen una copia extra de un cromosoma: el desequilibrio generado suele ser letal aunque algunos individuos son viables e incluso fértiles.
    • Existen varios ejemplos en los seres humanos:
    • Trisomía de algún autosoma
    • Trisomía 13 (Síndrome de Patau) (47, XX o XY, +13)
    • Trisomía 18 (Síndrome de Edward) (47, XX o XY, +18)
    • Trisomía 21 (Síndrome de Down) (47, XX o XY, +21)
    • Trisomia de los cromosomas sexuales
      • Cariotipo XYY (47, XYY)
      • Hembra triple-X (47, XXX)
      • Síndrome de Klinefelter (47, XXY)
    Aneupliodías en los humanos
  • 18. Síndrome de Down
  • 19. Síndrome de Down
  • 20. Síndrome de Klinefelter
      • Causado por la combinación cromosómica XXY. Varones estériles y viables hasta la edad adulta
  • 21. Equilibrio génico
    • Los poliploidías generan un aumento en el tamaño del organismo pero mantienen sus proporciones.
    • Sin embargo, las aneuploidías autosómicas alteran la forma y proporciones de un modo característico.
    • En general, las trisomías se toleran mejor que las monosomías.
    • En Drosophila los únicos anueploides autosómicos que sobreviven son los del cromosoma 4 (1-2% del genoma).
    • Efecto de la dosis génica (equilibrio génico) y de los alelos deletéreos.
    • En el caso del cromosoma X existe una compensación de dosis.
  • 22. Cambios en la estructura cromosómica
  • 23. Deleciones
    • Pérdida de una parte del brazo cromosómico.
    • El fragmento delecionado se pierde ya que carece de centrómero
    • Existen dos tipos de deleciones
      • Terminales (una rotura)
      • Intersticiales (dos roturas)
    • Los efectos fenotípicos varían en función del tamaño
      • Generan letalidad (abortos)
      • A veces en heterocigotos dan fenotipos aberrantes (fenotipo Notch en Drosophila o síndrome cri du chat en humanos)
    A B C D E F B C D E F A C D E F
  • 24.
      • Citológica: bucles (loops) en cromosomas heterocigotos
    Detección de las deleciones
      • Genética:
        • ausencia de recombinantes en heterocigotos
        • No reversión en las mutaciones generadas por la deleción
        • Pseudodominancia en heterocigotos
  • 25.
      • El origen de la enfermedad está en una deleción en el brazo corto del cromosoma 5
      • Microcefalia, cardiopatía, retraso mental grave
    Síndrome cri du chat Otro ejemplo es el síndrome de Williams – deleción cromosoma 7 (17 genes)
  • 26. Duplicaciones
      • Son copias extras de alguna región cromosómica generadas como consecuencia de algún proceso de mutación cromosómica.
      • Existen dos tipo de duplicaciones:
      • En tándem - regiones duplicadas localizadas en regiones adyacentes
      • Insercionales - la copia extra se localiza en otra región del genoma – Duplicaciones segmentales
  • 27. Duplicaciones
    • Efectos fenotípicos
      • Deletéreas. Su intensidad depende del tamaño.
      • Mutación Bar en Drosophila resulta de una duplicación de 6 bandas politénicas del cromosoma X
    • Detección citológica: bucles ( loops ) en cromosomas heterocigotos
    • Papel en evolución: la duplicación de secuencias génicas desempeña un papel principal en la evolución de familias génicas (Ejemplo la familia de las globinas).
    • En los humanos existe una gran número de duplicaciones segmentarias (~50Kb)
  • 28. Duplicaciones segmentales en humanos
  • 29. Generación duplicación ojos Bar por recombinación desigual Duplicación Bar en Drosophila
  • 30.
      • Paracéntricas (no incluyen el centrómero)
      • Pericéntricas (incluyen el centrómero)
    Inversiones
    • Efectos
      • Normalmente los individuos son normales
      • Cambio de orden de los genes (relaciones de ligamiento)
      • Efecto de posición: variegación en el mutante white de Drosophila
    Existen dos tipos básicos de inversiones:
  • 31. Efectos en heterocigotos (heterocariotipos) para inversiones: Inversiones
        • Los cromosomas en sinapsis producen bucles de inversión observables citológicamente
        • Inhibición parcial del entrecruzamiento
        • El entrecruzamiento en la región invertida genera gametos desequilibrados (con duplicaciones o deficiencias) que conducen a semiestirilidad
        • En inversiones paracéntricas el entrecruzamiento produce fragmentos cromosómicos acéntricos y dicéntricos
    no recombinante desequilibrado desequilibrado no recombinante
  • 32. Inversiones Entrecruzamiento en la región invertida de un heterocigoto para una inversión paracéntrica
  • 33. Inversiones Formación de puentes dicéntricos
  • 34. Efectos de las inversiones
    • Los bucles de inversión se utilizan como diagnóstico
    • Reducen la frecuencia de recombinación
    • Producen una disminución de la fertilidad debido al desequilibrio o la deleción en los productos meióticos
  • 35.
      • Las inversiones pueden mantener combinación génicas juntas (supergenes)
      • Cromosomas Balanceadores
      • Las inversiones solapantes permiten la construcción de árboles evolutivos
    ABCDEFGHI AEDCBFGHI AECDBFGHI 1 2 3 Relaciones posibles: 1  2  3 ó 3  2  1 ó 1  2  3 No es posible 1  3 ó 3  1 Papel evolutivo de las inversiones
  • 36.
    • Rotura de dos cromosomas no homólogos seguido por un intercambio de fragmento(s)
      • Recíproca
      • No recíproca
    Translocaciones Detección Los heterocigotos (heterocariotipos) forman una figura cruciforme en la meiosis observable citológicamente A B C D J K G H I E F
  • 37. Segregación en heterocigotos para translocaciones: la disyunción durante la meiosis I (y en ausencia de entrecruzamiento) puede producir gametos 100% equilibrados (segregación alternante) o 50% desequilibrados (segregación adyacente 1 y 2) Translocaciones
  • 38. Translocaciones robertsonianas: Unión de dos cromosomas acrocéntricos por sus centrómeros o disociación de un cromosoma en dos a partir del centrómero Translocaciones Fusión Disociación
  • 39. Translocaciones Síndrome de Down Portador Normal Letal
  • 40. Incidencia de las mutaciones en los humanos