Tema 11 (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 2º curso
Asignatura Genètica
Año del apunte 2013
Páginas 19
Fecha de subida 17/10/2014
Descargas 79
Subido por

Vista previa del texto

Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 CANVIS CROMOSÒMICS ESTRUCTURALS I NUMÈRICS Una mutació puntual al microscopi no es pot detectar mentre que una mutació cromosòmica, ja sigui estructural o numèrica es pot detectar tant en un microscopi electrònic com en un òptic. Aquests canvis són més grans i està implicat més material. Les seves conseqüències a vegades poden ser positives i d’altres negatives. Si són conseqüències positives hem de pensar en el medi vegetal.
En articles o llibres en anglès podem trobar l’abreviatura CA que fa referència a cromosome aberrations ja que tradicionalment, a aquests canvis cromosòmics numèrics i, o estructurals se’ls ha anomenat aberracions cromosòmiques.
ESTRUCTURA DELS CROMOSOMES Si pensem en un canvi estructural, en principi això no implica una variació numèrica i per tant, el nombre de cromosomes d’aquella cèl·lula o espècie es manté. Detectarem en un o alguns d’ells unes alteracions que es veuran ràpidament. En alguns casos impliquen la pèrdua de material, en altres cassos guany o inclús reordenació.
En principi, molts canvis estructurals són negatius o tenen conseqüències negatives al llarg de la història però a vegades han tingut interès i expliquen alguns canvis evolutius.
Si parlem d’un canvi estructural és important saber la morfologia del cromosoma ja que segons quin canvi es produeixi, s’alterarà el tipus previ de cromosoma:  Si tenim un cromosoma on el centròmer està situat al mig, els braços seran iguals i s’anomena metacèntric.
 Si un braç és més gran que l’altre s’anomena acrocèntric o submetacèntric.
 La situació telocèntrica és molt poc freqüent i el braç curt és molt petit, fins el punt que sembla un telòmer.
Si ara aquí hi ha reordenacions, duplicacions,etc. Aquesta morfologia es pot veure alterada. Si a més a més, tenim patrons de bandes o cromosomes politènics, aquests canvis estructurals són més fàcils de visualitzar.
1 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 REORDENACIÓ DEL MATERIAL GENÈTIC Trobem un dibuix senzill que ens explica els diferents canvis estructurals. Entre ells trobem: La deficiència o deleció, noms que hem fet servir prèviament per alteracions a nivell puntual, fa referència a la pèrdua de trossos del cromosoma, de manera que el cromosoma final serà més curtet que l’inicial.
En el cas de la duplicació tenim una regió que ha estat duplicada i això implica que s’ha fet una còpia idèntica del que ja teníem. Així doncs, no és una inserció de material que prové d’un altre lloc, sinó una còpia. Cal tenir present que pel que fa a la mida, la duplicació i la inserció poden fer referència al mateix però com a concepte no ho són.
La inversió consisteix en que una seqüència és tallada i invertida i per tant la posició dels diferents gens o bandes d’aquella regió és canviada. En aquest cas no és perd ni es guanya res.
Pel que fa al mecanisme de la translocació en trobem de dos tipus:  Translocació senzilla on un tros se’n va i va a parar a un altre lloc. Cal tenir present que això no té res a veure amb els transposons, no són elements mòbils sinó que és un tros de material genètic que és tallat i col·locat en una altra posició.
 Translocació recíproca on dos fragments van a parar a una altra posició. En aquest cas hi ha un intercanvi entre dos cromosomes que poden ser o no homòlegs.
Aquests mecanismes es poden explicar per a cromosomes homòlegs, més grans, més curts, etc. És a dir, és una idea general que és aplicable a diverses opcions.
2 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Com que en un organisme eucariota, d’entrada els cromosomes es presenten en parelles, aquests canvis es poden donar tant en heterozigosi com en homozigosis. Això és important perquè quan es donen en heterozigosis, els dos cromosomes, alhora de la meiosi poden presentar problemes a l’aparellament i per tant que algunes gàmetes siguin inviables. Així doncs hi ha una disminució de la fertilitat per una alteració cromosòmica estructural.
A vegades, pensant en delecions, mentre que una deleció en heterozigosi pot ser compatible amb la vida (tant en animals com en humans), una deleció en homozigosi normalment és letal i per tant, incompatible amb la vida. Moltes vegades això no es pot homogeneïtzar ja que tindran causes diferents segons quin sigui el lloc on es produeixi.
Canvi en la quantitat de material genètic També pot produir-se un canvi en la quantitat de material genètic però això no vol dir que variïn pel que fa al número sinó que un determinat cromosoma sigui més o menys llarg.
Si tenim un cromosoma i es produeix un sol trencament en una posició terminal, voldrà dir que aquell fragment s’ha separat del cromosoma i es perd. Serà degradat ja que és un material que aquella cèl·lula perd. Quan tenim un fragment sense centròmer, si hi ha centròmer es tracta d’un cromosoma, es pot anomenar fragment acèntric i això és independent de la mida. Qualsevol fragment acèntric al final es perd i per tant, és una informació que s’ha eliminat del nucli o cromosoma. Depenent de la importància de la pèrdua terminal, això tindrà més o menys conseqüències.
Imaginem que en lloc de produir-se un trencament terminal es produeixen dos talls. En aquest cas el fragment ja no és terminal però continua havent-hi una pèrdua. El cromosoma també serà molt més curt i el que és interessant és que en principi, si una deleció és terminal i no és molt gran pot passar desapercebuda. D’altra banda, a nivell de la seva frequencia són menys abundants que les delecions intersticials o intercalars.
Les radiacions ionitzants que tenen un efecte molt important en el DNA, podem produir tant trencaments de cadena senzilla com de cadena doble. Per tal que es produeix una alteració cromosòmica és necessari que el trencament en cadena doble ja que els de simple són reparats i no donen lloc a canvi estructural. Per tant, totes les alteracions cromosòmiques estructurals que coneixem són per aquesta causa, a nivell de mecanisme s’ha produït per ruptures prèvies que afecten a la doble cadena.
3 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Fixant-nos en l’esquema, imaginem que tenim dos cromosomes amb les dues cromàtides, si volem esquematitzar l’entrecreuament ens hem de fixar que els cromosomes que participen en aquest procediment han d’estar ben aparellats. A vegades es produeix un entrecreuament on els cromosomes no estan ben aparellats i per tant es produeix un entrecreuament desigual o obliquo. Si tenim un entrecreuament desigual, per aquest mal alinealment o desplaçament fa que es generi un quiasme de manera desigual. Així doncs, sempre que es produeixi aquest tipus d’entrecreuament tindrem una duplicació i una deleció. És un mecanisme que es dóna espontàniament de tant en tant i sempre dóna aquests fenòmens automàticament.
Si ens falta material, en principi, no pot ser positiu. Cal tenir present que no tota la informació que tenim és indispensable per sobreviure. La gran majoria de vegades, les delecions en homozigosi són letals i en heterozigosi no. Tot i que això també dependrà de la mida, de la zona perduda i també del cromosoma en particular. En un principi, una deleció més gran pot ser més negativa que una deleció més petita.
En trobem diversos síndromes provocats per la deficiència en cromosomes, un exemple és la síndrome Cri – du – chat on hi ha deficiència en el braç curt del cromosoma 5. Una única còpia de cromosoma amb deficiència és suficient per patir anomalies. Entre aquestes trobem retràs mental greu, anomalies facials i un crit característic que és molt semblant al dels gats.
Formes de detecció de la deficiència de material genètic Les deficiències, com molts des canvis es poden determinar de moltes maneres: Una d’elles és mitjançant mètodes citològics, és a dir, mirant quina és la forma dels cromosomes.
També es pot fer de manera genètica. Imaginem que tenim una mutació en la forma salvatge i que també es pot produir la contraria, i per tant, per l’al·lel normal hi ha una mutació directa i una mutació inversa. Si aquest individu que estem dient que ha experimentat la deleció corresponent al gen, aquí pràcticament és impossible la reversió ja que no tenim el gen, no tenim el material. Tot i que es produís una inserció seria molt difícil revertir el procés. Quan un mutant és degut a una deleció diem que no existeix la possibilitat que es reverteixi el fenotip salvatge. Òbviament, com que aquests fenòmens es donen en una baixa freqüència, per poder-los estudiar es necessiten poblacions nombroses. Si parlem de l’individu heterozigot, la deleció farà que l’al·lel dominat sigui eliminat i per tant que es manifesti l’al·lel recessiu, aquest fenomen és conegut com pseudodominància.
Les deficiències també es poden detectar mitjançant l’estudi dels aspectes moleculars.
4 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Les duplicacions esdevenen en material genètic extra Sabem que la deleció implica pèrdua, de manera que una duplicació implicarà guany. Una manera d’augmentar el material genètic d’un cromosoma és mitjançant entrecreuaments desiguals.
Òbviament, quan hi ha zones duplicades, és interessant que mentre que les delecions o les deficiències, d’entrada ningú es troba cap valor positiu, en les duplicacions a vegades hi ha exemples on aquelles duplicacions han tingut efectes positius a nivell de l’evolució d’alguns organismes.
Es poden analitzar les hemoglobines i les haptoglobines i veure com es poden explicar per duplicacions successives al llarg de l’evolució.
Pot passar que en una còpia d’un gen, al llarg del temps s’acumulin mutacions però que aquestes no tinguin cap efectes. Si en un moment determinat hi ha un canvi ambiental, pot ser que alguna mutació anterior sí que tingui ara conseqüències.
De manera que, el fet que els organismes puguin tenir gens duplicats que no necessiten fer funcionar, poden permetre tenir variacions no operatives. En un ambient estable no passarà res, però en un ambient en el que hi ha canvis sí que poden tenir efectes les mutacions i algunes d’elles poden representar una avantatge selectiva dels individus que han presentat alguns gens mutats.
Charles Zeleny Al 1921 Charles Zeleny va estudiar un aspecte que ja s’havia observat des de fa molts anys. Aquest investigador va analitzar l’ull de la Drosophila melanogaster, des de l’ull normal fins als individus que presentaven un ull ultra – bar hi havia molta varietat fenotípica.
Cal saber que un ull de D. melanogaster és un ull compost, és a dir, que té moltes cèl·lules o també conegudes com ommatidis. Una mosca, sigui mascle o femella té més o menys uns 770.
Veiem a l’esquema que les mosques bar en comptes de tenir l’ull en forma de ronyó com en la varietat normal, tenia una forma de barra més estreta. Cada vegada la barra es va fent més petita, aquesta gradació en la mida de l’ull es va veure que depenia d’una duplicació i que en funció del nombre de dosis tenia un fenotip que s’acostava més a l’ull normal o bé a l’ull ultra – bar.
5 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Calvin Bridges Observem la regió cromosòmica de les diferents varietats. En un cromosoma normal una regió la tenim una única vegada, però en el bar o en l’ultra – bar la trobem més d’una. Abans hem explicat que es podien produir entrecreuaments desiguals i com a conseqüència d’aquests es poden produir aquestes duplicacions.
Si ara imaginem una mosca homozigòtica per bar i es produeix un entrecreuament desigual, passarem a 3 i a 1. Per tant, després podem anar a 3 i 2 o 3 i 3. Depenent quina sigui la dotació cromosòmica, podem incrementar o disminuir la quantitat de dosi per la mida de l’ull de la mosca, i això relacionar-lo amb la quantitat d’ommatidis.
Recordem que es tracta d’una regió del cromosoma X i tot i que el mascle no pugui ser homozigòtic, l’efecte és el mateix.
Per tant, una dosi en femella en cada cromosoma i una dosi en un cromosoma en mascle.
Si ara tenim una femella homozigòtica per ultra – bar, és a dir, tindrà dues còpies extra en cada cromosoma X. Formarà un cromosoma amb 3 còpies i un altre amb 1 (imatge superior). Per tant, si ara pensem en la dosi gènica o genètica, tant la femella homozigòtica per bar, com per la femella heterozigòtica per ultra – bar amb una sola dosi, tenen el mateix número de còpies, que és 4. En canvi, el fenotip és força diferent. Quan mires la ultra – bar (3-1) té 45 ommatidis, i quan mires la femella homozigòtica en té 70. Per tant, això vol dir que moltes vegades hem de tenir en compte no solament la quantitat (la dosi) sinó com està distribuïda. Això és conegut com a un efecte de posició. A vegades no existeix i altres és molt important.
Cal tenir present que la mare pot traspassar al mascle fill, un cromosoma X amb 1, 2 o 3 dosis per a aquest caràcter.
Inversions cromosòmiques Quan parlem d’inversions cromosòmiques no hi ha guany ni pèrdua de material genètic. L’únic que passa és que si tenim el cromosoma normal, hi ha una regressió que després de patir dos trencaments, el fragment originat canvia la seva orientació i per tant tenim un altre ordre en dels cromosomes.
Les conseqüències d’aquests canvis estructurals solen ser més negatives en heterozigosi que en homozigosi (a excepció de les delecions). En el cas de les inversions, hi ha un aspecte que tot i que sembli trivial no ho és: si tenim una inversió, el centròmer queda situat dins de la zona invertida i per tant, aquest també s’inverteix de posició. Això pot provocar un canvi en la morfologia del cromosoma. Si el centròmer queda dins de la zona invertida és coneguda com inversió pericèntrica. Si tenim una inversió que deixa fora el centròmer, aquesta no provoca un canvi de morfologia i és anomenada inversió paracèntrica.
6 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Això és important perquè en heterozigosi, un individu amb una inversió que afecti la regió centromèrica, alhora de l’aparellament tindrà problemes perquè si s’aparella el centròmer, les bades no s’aparellaran correctament, de manera que han de forma una estructura amb una mena de bucle o llaç que permeti el correcte aparellament.
Normalment, podem pensar que si invertim una regió això pot suposar algun problema transcripcional però en principi no hi ha cap justificació. L’inici de la transcripció es dóna perquè el promotor és reconegut i la seqüència en aquest cas no ha estat canviada, només s’ha variat l’ordre. Hi ha alguns casos en que sí que hi ha un canvi, però en general podem extrapol·lar que un individu que sigui heterozigot en la regió invertida, no presentarà problemes.
Aproximadament, un 2% de la població humana presenta inversions que es poden detectar amb una observació microscòpica. Com hem dit anteriorment, la gran majoria d’individus són normals, el seu fenotip, salut, comportament, no presenta cap problemàtica. Aquests individus alhora de tenir fills pot passar o bé que no en tinguin o bé que els fills presentin anomalies importants. Per això, una persona sana i que és heterozigòtica per una determinada inversió és bó que s’analitzi amb la seva parella i que es faci un estudi per tal de veure si la descendència serà “normal” o correspondrà a un embrió amb anomalies greus. Si el pare o la mare té la dotació i és normal, el fill no sempre ho serà ja que pot presentar anomalies.
Inversions pericèntriques Si dos cromosomes porten la mateixa informació tindran les mateixes bandes. Considerant que un d’ells té una regió invertida i aquesta zona de inversió conté el centròmer, ens trobem davant d’un individu heterozigot per una inversió pericèntrica.
Observant l’esquema, ens fixem que en heterozigosi, el cromosoma no invertit fa una mena de pont o nansa i l’invertit un bucle per tal de poder elaborar els contactes correctament. Es veu durant la meiosi que aquest tipus d’aparellament permeten un aparellament més o menys correcte del cromosoma.
Si es produeix un quiasme, és a dir, es produeix recombinació trobem diversos productes meiòtics:  El que és totalment lila que és el dominant i que no li falta ni té res en excés.
 Dos cromosomes que tenen lletres repetides o bé que li falten.
 El de color blau que és el recessiu i que tampoc li falta res.
7 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Com a conseqüència dels quatre productes o cromosomes resultats de la meiosi en l’individu heterozigot tindrem:  Per una banda, dos cromosomes: un normal i un altre invertit però tots dos contenen tota la informació genètica.
En aquest cas la gàmeta, sigui òvul o espermatozoide, no tindrà cap problema.
 Per una altra banda, tenim dos cromosomes a alguns li sobra material (duplicacions) i a altres els hi falta (delecions. Aquests cromosomes poden ser letals en la gàmeta o bé que la gàmeta sigui funcional però al elaborar la fecundació no sigui viable.
Per tant, dels 4 productes meiòtics només dos són funcionals. Així doncs, els individus presenten una semiesterilitat en les seves gàmetes.
Inversions paracèntriques En aquest cas considerem un individu paracèntric heterozigot, de manera que la inversió no afecta a la regió centromèrica. Tot i que no afecti al centròmer, la figura típica de l’aparellament s’assembla a la superior. En aquest cas també tenim una nansa i un bucle però el centròmer queda fora.
Si es produeix un quiasme obtenim diversos productes meiòtics:  Cromosoma normal (lila)  Cromosoma invertit però amb tota la informació (blau)  En aquest cas, els dos productes de la recombinació no es caracteritzen per delecions o per duplicacions d’uns gens determinats sinó que provoca que un d’ells no presenti centròmer, és a dir, obtenim un fragment acèntric i en conseqüència obtenim un altre cromosoma amb dos centròmers.
Les conseqüències per a aquest fet és que el cromosoma acèntric no sabrà on migrar i el fragment s’acabarà perdent. Per una altra banda, el cromosoma dicèntric, com que té dos centròmers, cadascun vol tirar cap al seu costat i normalment es trenquen, per tant, tenen una vida relativament curta.
Dels 4 productes meiòtics hi ha 2 que no permeten la funcionalitat de les gàmetes, de manera que també hi haurà una semiesterilitat. Si ho apliquem a un elefant això és molt important perquè no tenen molts fills. En canvi en una planta, la conseqüència és menor ja que tenen molt descendents i el fet que hi hagi 50% de grans de pol·len o espores que no funcionin no és tan important.
Cal saber que hi ha autors que parlen de cromosomes acèntrics i per definició un cromosoma ha de tenir un centròmer, si no en té, no el considerarem un cromosoma.
8 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Translocacions Les translocacions són un canvi que tampoc impliquen pèrdua o guany de material genètic. Es tracta de una reorganització cromosòmica on un tros de cromosoma va a parar a un altre lloc. El fet que vagi a parar al mateix cromosoma o a un altre no té rellevància. Hi ha autors que reserven la paraula translocació per fer referència a la translocació intercromosòmica (cromosomes diferents) però no necessàriament ha de ser així, pot ser que es mogui dins del mateix cromosoma.
Quan una translocació és simple o senzilla vol dir que marxa d’un lloc a un altre, mentre que si és recíproca hi ha un intercanvi, és a dir, una informació marxa i una altra ve.
Una conseqüència molt important, si exceptuem la primera cosa dita, pel que fa a la genètica bàsica podem implicar els caràcters que en principi no estan lligats al sexe ara ho estiguin. Hi ha un tipus d’anèmia, la de falconi, que avui sabem que hi ha molts gens diferents que estan implicats en ella. Tradicionalment s’havia dit que era una malaltia autosòmica recessiva, però s’ha vist que hi ha homes falcònics i sense cap problema autosòmic però amb problemes en el cromosoma X. Tot i que siguin especulacions es poden donar i quan es donen un estat desorientat ja que un estima una cosa i després s’adona que pot haverhi una explicació diferent.
En els extrems dels cromosomes trobem els telòmers que impedeixen que els cromosomes es fusionin uns amb altres, de manera que mantenen la individualitat de cada cromosoma. La integritat telomèrica és molt important per mantenir la integritat cromosòmica, al llarg del temps es produeixen divisions i els telòmers s’escurcen ja que l’activitat telomeràsica de restituir l’extrem terminal del DNA cromosòmic és limitat. Per tant, arriba un moment en què si la cèl·lula no pot mantenir la integritat cromosòmica, les cèl·lules moren. Se sap que l’escurçament telomèric està lligat amb l’edat.
Quan mirem les translocacions, direm que són equilibrades. Això vol dir que en global, la quantitat de material genètic que manté la cèl·lula és la mateixa, no hi ha un desequilibri.
Per tant les translocacions equilibrades no tenen conseqüències i en alguns casos poden haver-hi algun efecte de posició. Normalment no hi ha i els individus portadors de translocacions equilibrades són normals sense cap tipus de canvi.
Ara, hi ha situacions on aquestes translocacions són desequilibrades, en aquest cas hi ha una descompensació de dosi gènica o genètica i normalment en aquestscasos hi ha anomalies. Depenent de quin cromosoma es tracti poden ser canvis fenotípics o bé canvis letals. Moltes translocacions desequilibrades són negatives, sobretot en mamífers o humans són letals, de manera que no es mantenen en la població ja que tenen tendència a ser eliminades.
9 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Síndrome de Down La síndrome de Down també és coneguda com a mongolisme degut a que la seva aparença física és semblant a la dels mongols de Mongòlia. La causa majoritària d’aquesta malaltia és que tenen una còpia més en el cromosoma 21, de manera que es tracta d’una trisomia. Observem a l’esquema el cariotip d’un noi, i si ens fixem veiem que el cromosoma 21 és normal. Als anys 40 després es van començar a veure nens o nens que al néixer tenien síndrome de Down però al fer el cariotip eren normals.
Això és degut que a més de la trisomia descrita, es va veure que també podia ser causada per una translocació on una gran part del cromosoma 21 està translocada en el cromosoma 14. També existeix algun cas catalogat de síndrome de Down en què la translocació del cromosoma 21 es produeix en un cromosoma que no és el 14. Cal tenir present que la translocació només explica el 5% dels síndromes.
Les característiques de tots dos síndromes és la mateixa però la causa estructural és diferent. Així doncs, un síndrome pot tenir diferents causes genètiques.
Pel que fa a la fertilitat en els homes amb síndrome de Down se sap que es significativament menor a la d’altres homes de la mateixa edat que siguin sans. En dones, com a mínim el 50% d’elles són fèrtils. Cal tenir present però, que les persones amb síndrome de Down tenen més possibilitats de tenir fills amb aquesta síndrome o bé amb altres anomalies.
Alguns llibres parlen de les translocacions Robertsionianes en honor a un dietista que les va estudiar. En aquest cas, tenim dos cromosomes no homòlegs i acrocèntrics. Es produeixen trencaments i eliminacions dels extrems dels braços curts, i aquests es fusionen però de manera que només hi ha un centròmer. També s’ha produït un fragment petit però que no té centròmer i que per tant es perd. Això finalment dóna lloc a un cromosoma més gran que ha estat fusionat per la regió centromerica. Normalment aquestes fusions solen donar lloc a cromosomes metacèntrics (dos braços d’una mida molt similar). Això seria una explicació per la translocació que es produeix del cromosoma 21 fins al 14.
10 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Segregacions en les translocacions equilibrades Quan un individu per una alteració estructural era heterozigòtic, els seus cromosomes a la meiosi havien de formar unes fibres d’aparellament (nanses, bucles...) per tal que els centròmers i les demés regions estiguessin aparellades. Havíem vist la inversió paracèntrica i la pericèntric i en tots dos casos, si es produïa un entrecreuament en la zona invertida, el 50% de les gàmetes no eren viables.
Continuant amb aquesta filosofia, anem a veure una situació que fa referència a una segregació equilibrada. Cal tenir present que continuem parlant de translocacions. Recordem que les translocacions equilibrades són les potencialment viables i les desequilibrades normalment són incompatibles amb la viabilitat.
En la situació de la imatge tenim un aparellament on hi ha una translocació equilibrada en heterozigosi, de manera que els cromosomes no poden formar dos bivalents que és el que passaria en una situació sense translació. En aquest cas forma una estructura en forma de creu, de manera que els hi permet tenir l’aparellament centromèric i de braços de manera correcta.
Si ens fixem en la part dreta hi haurà d’haver una migració dels cromosomes cap als pols, de manera que després els gàmetes rebin un conjunt haploide. A partir d’aquesta informació intermediària, en funció de cap a on migrin els cromosomes tindrem diferents conseqüències. Hi ha 3 possibilitats que les podem veure representades a la imatge.
11 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 En el cas de la segregació alternada partim de dues cèl·lules: una amb dos cromosomes “normals” cadascuna (lila i blau) i després una altra que tenen cromosomes lila+blau però que en aquest cas la translocació és equilibrada. Totes les gàmetes que siguin conseqüència d’una segregació alternada o alterna són viables i poden participar en una reproducció amb èxit.
Per una altra banda trobem les segregacions adjacents, en les que trobem dues possibilitats en funció de si la cèl·lula agafa els cromosomes homòlegs o els no homòlegs. En tots dos casos obtenim cèl·lules que estan desequilibrades i per tant, teòricament, totes aquestes possibilitats donen lloc a gàmetes inviables en la pròpia fase gamètica. Així doncs, no podem esperar cap descendent per una segregació adjacent.
El que hem dit fins ara és veritat però podria ser que en algun cas (que no fos un mamífer) que la dotació d’una gàmeta obtinguda per segregació adjacent 1 amb deficiències i duplicacions i l’altre gàmeta també obtinguda amb deficiència i segregacions es compensessin. Sempre i quan el que una gàmeta porti duplicat a la altra li faltes. De manera que, teòricament, encara que en el resultat que esperaríem es que no hi haguessin descendents, pot haver-hi algun cas en el que sí que hi hagi. Aquest fet no és impossible però a nivell pràctic, hem d’imaginar que els descendents d’un individu s’han produït per meiosi o per una segregació alternada.
Canvis en el nombre de cromosomes Els canvis pel que fa el nombre de cromosomes es poden subdividir en euploides i aneuploides.
El prefix eu vol dir perfecte, de manera que un organisme amb una dotació euploide. Els humans som euploides, concretament diploides i en conseqüència, les nostres gàmetes seran haploides. Cal tenir present que per tots els cromosomes hi ha un de representant. Si pensem en el món vegetal, les poliploïdies són molt freqüents de manera que moltes plantes, tant silvestres com les comprades, són poliploides, és a dir, poden ser 2n, 3n, 5n...
Per un altra banda el prefix aneu vol dir imperfecte, de manera que quan ens referim a individus aneuploides hi ha variacions que només afecten, per defecte o excés, a un o alguns cromosomes però no a tots.
Imaginem una situació d’un individu amb 4 cromosomes, de manera que és un individu diploide i per tant euploide. Però que en el cromosoma 3 és aneuploide. Per tal d’anomenar aquesta aneuploïdia hauríem de dir que es tracta d’un individu que és trisòmic pel 3. En una altra situació podem trobar que l’individu és trisòmic pel 3 i pel 4, per tant, és un 2n + 2.
12 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Per una altra banda veiem a la imatge superior 2n-1 i això vol dir que li falta un cromosoma, és a dir, en aquest cas es tracta d’un individu monosòmic pel cromosoma 1. Alguns llibres també anomenen a aquests individus haplo1, on el número depèn del cromosoma on es produeixi.
Si pensem en animals, al principi, les aneuploïdies poden ser més negatives que les euploïdies. Ara, en el món dels vegetals poden mantenir situacions tant aneuploides com euploides sense pèrdua de viabilitat. Eficàcia biològica,etc. A l’esquema es veu una cosa evident però que en el seu moment no ho era tant. Trobem diverses fulles per a l’estramoni que tenen una càpsula i unes llavors molt característiques. Van veure que hi havia una forma “normal” i després una sèrie de variacions.
Quan es va començar a estudiar a nivell genètic es va veure que cadascuna de les morfologies de la càpsula de l’estramoni es deu a diferents trisomies en els cromosomes. En aquest cas tenim tantes formes com cromosomes.
Així doncs, es va veure que hi havia trisomies que condicionaven les característiques fenotípiques d’algunes espècies. Cal tenir present que algunes vegades aquestes trisomies són negatives o inviables. Però en aquest cas no hi ha cap problema de viabilitat i es poden manifestar diferents característiques.
13 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Veiem una taula que resumeix les malalties degudes a trisomies en l’espècie humana.
Pel que fa a les malalties autosòmiques trobem la síndrome de Down, però que quan vam parlar d’ella ho vam fer com a un translocació (síndrome familiar que representa un 5% del total). Després trobem altres síndromes que no permeten un desenvolupament durant molts anys de la persona. De manera que mentre que una persona amb síndrome de Down pot arribar a un status de “normalitat” els que presenten síndrome de Edward o de Patau no poden ja que viuen pocs anys. Fins fa poc es morien entre els 3 i 6 mesos, i algun podia arribar a 1 any.
Al gràfic veiem representat l’edat de la mar respecte el nombre de nens que pateixen síndrome de Down per cada 1000 naixements. Aquelles ètnies on els fills es tenen quan s’han de tenir, biològicament parlant, hi ha molts menys individus que presenten la síndrome de Down. Això és degut que hi ha una correlació molt clara entre l’edat de la mare i laa probabilitat de tenir un fill amb síndrome de Down. Observem que a partir dels 40 anys la probabilitat de tenir un fill amb síndrome de Down és molt alta. Això vol dir, que estadísticament, la probabilitat dins d’una etapa reproductiva més o menys jove és més baixa.
A la taula veiem també que hi ha alguns síndromes que estan lligats a heterocromosomes i aquests d’entrada tenen menys conseqüències negatives que els que estan lligats als autosomes. Trobem el síndrome de Turner, X0, i que no presentarà corpuscles de Barr, aquest va ser un fet que va ajudar a descobrir-ho. També podem trobar un home que sigui XYY, la característica és que normalment són homes més alts. Per una altra banda trobem les femelles XXX, que acostumen a ser més primes del que és habitual, també tenen regulacions menstruals, fent que algunes no siguin fèrtils i cal tenir present que trobarem dos corpuscles de Barr.
14 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Organismes euploides Si ens fixem en els organismes euploides veiem que sempre tenen una variació que és múltiple. Aquestes variacions euploides en animals són poc freqüents i normalment inviables. En canvi, en plantes són molt freqüents.
Un exemple de variacions en euploïdia són les abelles. On recordem que les femelles són diploides i els mascles són haploides que provenen d’un òvul no fecundat. El fet que una femella sigui una obrera o una reina és purament una qüestió ambiental. Així doncs, qualsevol obrera era potencialment capaç de ser una reina.
Variacions en euploïdia Hem de tenir present que en la línea general la poliploïdia no és un mecanisme que tingui èxit; si miren en invertebrats (insectes, crustacis...) podem trobar certa poliploïdia i fins i tot en animals vertebrats (en alguns rèptils, peixo o amfibis) però en general hem de tenir present que s’han descobert pocs animals poliploides.
Normalment la poliploïdia està associada a una mida molt més gran, ja sigui de la planta, fruit, llavor... en poliploides ens referim a situacions en que tot l’organisme és poliploide però també podem trobar dins d’un organisme diploide cèl·lules poliploides, és a dir, que part dels òrgans d’un organisme tingui més cèl·lules de les normals.
De vegades, tal com hem vist amb les glàndules salivals, hi ha mecanismes d’endoduplicació i també hi ha divisió cromosòmica sense que hi hagi una divisió citoplasmàtica i per tant, en cada ronda de duplicació aquella cèl·lula duplicarà el seu material genètic. El mecanisme de la endopoliploïdia o endoduplicació pot donar lloc a cèl·lules en un teixit que siguin amb més dotació del que és normal. Aquest increment cromosòmic pot anar lligat a un increment en la síntesis d’algun producte que sigui interessant però hi ha vegades que no es sap la funció.
Poliploïdia en plantes Le euploïdia és molt habitual en plantes, si mirem els endospermes podem arribar a trobar fins al 35%. Aquest és un mecanisme normal de la naturalesa i és més abundant en aquells llocs en que les condicions són severes. Si mirem la freqüència de plantes poliploides la mediterrània és baixa però al nord d’Europa o en alçades altes, on les condicions de nutrients i temperatura són més extremes el percentatge de poliploides augmenta.
Observem doncs que el fet que un genotip es trobi en un ambient o en un altre té conseqüències genotípiques important.
Per exemple molts cereals, la majoria d’ells, tenen un grau d’euploïdia elevat, quan un observa que a nivell de molts cereals existeixen aquests nivells elevats s’arriba a la conclusió que poden venir de:  Encreuament successiu d’individus euploides entre ells  Encreuament d’espècies diferents però amb èxit reproductor, el que ha permes augmentar la dotació 15 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Grau d’euploïdia parell o senar Ser poliploide i tenir un grau d’euploïdia parell (4n,6n....) d’entrada, encara que poden existir, sabem que presenten pocs problemes perquè durant la meiosis es poden aparellar els cromosomes bivalents, es poden formar gàmetes amb dotació cromosòmica equilibrada. Malgrat això, a vegades hi ha problemes però en principi un poliploide de grau parell no té masses dificultats reproductives i per tant, la seva fertilitat es bona, el podem reproduir sexualment.
Un poliploide amb grau d’euploïdia senar (3n, 5n...) sabem que té més dificultats reproductives, a la meiosis sempre hi haurà un cromosoma que es quedarà desaparellat perquè no tinc parelles exactes, encara que, a vegades es puguin produir gàmetes compensats i que aquests individus es puguin reproduir sexualment, però en principi, quan les comparem amb els poliploides de grau parell són individus més estèrils.
Això vol dir que a la pràctica, si fabriques un poliploide amb un grau imparell no té gaire sentit imaginar que segueix una reproducció sexual. Les espècies amb cert interès comercial que són triploides (plàtan, síndria...) hem de pensar que no tenen una reproducció sexual sinó una reproducció asexual (esquetxos), en que es mantenen les característiques.
Quan mirem espècies que l’home ha trobat en la naturalesa (bananers) sabem que son triploides actualment, que poden haver sorgit d’espècies diploides que després de la meiosis per algun problema desconegut van generar individus 3n i aquests es van mantenir i per tant, els pots aprofitar amb una reproducció vegetativa.
No disjunció (no segregació) Un individu de constitució 4n és un tetraploide. Si imaginem l’origen d’aquest tetraploide puc considerar que ha estat per la duplicació experimental d’un diploide (2n+2n) de manera que n correspon a un únic joc cromosòmic. Poden existir cassos particulars en que direm que n no ha de correspondre a un únic joc cromosòmic d’aquesta manera el tetraploide pot venir de la unió de jocs cromosòmics diferents (2n+2n’). Utilitzarem la següent nomenclatura:  Autotetraploide: multiplicació d’un únic joc cromosòmic  Alotetraploide: unió de jocs cromosòmics difeernts Moltes plantes que tenen poliploïdia tenen també associats el que molts autors anomenen gigantisme o caràcter giga, i això està molt aprofitat per les plantes que aporten un benefici, com la producció de fruits. El caràcter giga també està relacionat amb plantes que són més resistents i per tant, no necessiten te tant tractament com les normals. Si tenim una planta giga i estem pensant en individus per unitat de superfície sabem que cada planta necessita una superfície vital en la que hi cabran un nombre determinat. Ens fixem que de vegades, també tenim un cert interès en lloc d’agafar la varietat giga en triar la nana perquè podrem tenir més plantes per unitat de superfície i, si la diferència de producció no es gaire diferent, potser és més rentable.
16 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Una variació en el nombre de cromosomes pot ser deguda a una no disjunció; sabem que durant el procés mitòtic o meiòtic si tot funciona correctament es generaran cèl·lules amb una dotació cromosòmica complerta, però si el procés no funciona correctament, si la segregació no és correcta pot donar lloc a variacions numèriques. Moltes anomalies de variacions numèriques són degudes a fenòmens originats alhora de la gametogènesis per una disjunció que portarà a més o menys cromosomes i en funció del que passi a posteriori això es derivarà en haploides i poliploides (del tipus que sigui).
No disjunció mitòtica Es pot donar lloc el fenomen del mosaicisme perquè quan tens cèl·lules que tenen diferent dotació cromosòmica per un caràcter poden expressar un fenotip diferent donant lloc a un mosaic. Si aquests problemes de no disjunció o de mala segregació tenen lloc en l’inici del procés embrionari pot existir un organisme en que hi hagi mosaics molt grans que afectin a una gran part del cos o bé a parts més grans. La mida del mosaic està relacionada amb el moment en que es produeix la anomalia en la disjunció durant el desenvolupament.
Hi ha persones que poden tenir moltes cèl·lules trisòmiques (com les de síndrome de Down) però aquests no presentaran el síndrome tot i que poden tenir conseqüències funcionals.
Un altre exemple, orientat, aquest cop als insectes és un individu que té un gen amorf bilateral perfecte: té la meitat del cos masculí i la meitat del cos femení. Aquests individus són XX, per tant, el zigot comença com XX i ha de ser femella però dona la sort que en la primera o segona divisió un X es perd (això pot passar). Si aquest fet passa aviat en el procés embrionari, la meitat del cos tindrà dos XX i l’altre només una X0. Com sabem que en Drosophila X0 sabem que és un fenotip masculí tindrem que a partir d’aquest eix tots aquells teixits correspondran a un individu mascle i els altres seran femella. El fet de presentar els ulls de dos colors sortirà sempre que la femella sigui heterozigòtica, hi ha d’altres mutacions com les de les ales que també, només es manifestarien perquè l’individu és heterozigot i per tant, perd la informació de l’al·lel dominant o recessiu.
17 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 Georgi Kaprechenko L’any 1928 existia una organització política que era la unió soviètica amb milions de km2 i per tant, tenien a un gran nombre de població per alimentar però un terreny molt dolent per conrear donat que les temperatures no són càlides. Era molt important la producció vegetal per la producció de la població i cal tenir present que en aquells temps la exportació i importació era molt més dificultosa i inusual.
Aquest investigador va tenir una idea molt vàlida o nova però el resultat va ser negatiu, no a nivell científic, sinó a nivell comercial de manera que al final va ser condemnat. El que va intentar buscar va ser generar un híbrid específic entre una raba (rabano) i una col, al generar-lo però va obtenir que les fulles eren de raba i el cos de col i per tant, la nova verdura no tenia cap valor comercial. Sabem que tant la raba com la col tenen 18 cromosomes però aquests 18 cromosomes no són homòlegs, provenen de jocs diferents tot i que coincideixin en el número de cromosomes que té cada joc. Imaginem que fem un híbrid, aquest tindrà 18 cromosomes que seran 9 i 9’ per tant, aquest híbrid que pot ser viable (ho era) o no, és un híbrid que no es pot reproduir sexualment perquè no té els gàmetes equilibrats, per tant, si volem generar una espècie que es reprodueixi sexualment hem de buscar una dotació cromosòmica de base parell.
La idea de Kaprechenko va ser que, en aquell moment ja se sabia que hi havia sobretot algunes substàncies químiques que duplicaven la dotació cromosòmica sense una divisió, tractar amb colchicina, que s’uneix a la tubulina en el fus mitòtic i per tant, no es dona la separació, (alcaloide més representatiu) per tal d’aconseguir duplicar la dotació cromosòmica de l’híbrid, de manera que ja tenia una dotació cromosòmica parella, perquè tenies 9,9,9’ i 9’ i aquests bivalents permetien una meiosis normal sense problemes.
Quan aconsegueix aquesta duplicació va veure que l’individu poliploide era viable, fèrtil i deixava bons descendents però ja no teníem ni les fulles ni el raba sinó que tot era molt petit (és per això que no va tenir cap valor comercial). A nivell científic però, va demostrar que a nivell químic i físic es poden generar duplicacions del material genètic.
Alfred blakeslee i Amos Avery Aquests dos investigadors als anys 30 van fer servir el mateix alcaloide (colchicina) que Kaprechenko.
Tenien una planta diploide que van tractar amb colchicina (es pot tractar el que vulguem, tija, arrel, llavor, fulles...) i si la planta en el lloc tractat (suposem les fulles) creix és perquè el tractament ha tingut èxit i això vol dir que tenim unes fulles, que si mirem les de la planta diploide són més grans.
Amb aquest tractament hem aconseguit tenir una porció de la planta que és tetraploide perquè la colchicina ha actuat en les divisions mitòtiques provocant que la informació es vegi duplicada.
Quan tenim això, agafem una part en que ha augmentat la dotació (tetraploide) i és una planta que es pot reproduir vegetativament per mitjà d’un esquetx, de manera que si agafem un tros tetraploide i el “plantem”, si creix, com creixen a partir d’una part tetraploide sabem que tota la planta tindrà aquesta dotació, la planta serà uniformement tetraploide i les gàmetes o espores seran diploides (la planta es pot reproduir de forma sexual).
18 Judith Gonzàlez Gallego Genètica T11 A partir d’un tractament parcial, aprofitant aquella part, podem obtenir una planta que al ser tetraploide o diploide es pugui reproduir sexualment sense cap tipus de problema. Actualment aquesta tècnica ja no té cap tipus d’interès però en el seu moment va suposar una millora del creixement vegetal.
El desenvolupament de varietats de cultius diploides homozigots per tots els seus gens és un objectiu d’alguns fitomiloradors Imaginem un conreu de qualsevol espècie, pels milloradors en el seu moment va ser molt interessant aconseguir soques, varietats, que fossin homozigòtiques (no cal pensar en una homozigosis total sinó només per aquells caràcters en els que estem interessats).
Suposem que tenim AA BB CC DD EE i aquesta és la nostra varietat però també tenim una altra varietat que és totalment recessiva amb genotip aa bb cc dd ee. Tenim dues línies pures per aquests caràcters, per tant, sabem que al encreuar-les tindré un heterozigot. A més, si jo se que el caràcter que ens interessa és el dominant, quan jo encreui les dues varietats, el descendent serà heterozigot per tots els gens o lòcils i presentarà el fenotip dominant. A part, hi ha una cosa que és més important en vegetals que no pas en animals i que es posa de manifest molts cops en l’individu heterozigòtic i és que aquest és més vigorós que les varietats parentals, és a dir, és més alt, productiu, resistent... i aquesta idea rep el nom de vigor híbrid o heterosi. Aquest aspecte és important perquè obtenim una híbrid amb les característiques fenotípiques que ens interessen i que a més, presenten un vigor que no té la varietat homozigòtica dominant.
Una varietat haploide és una varietat que només té un joc cromosòmic (la meitat). Amb la colchicina obtenim poliploides (també els podem obtenir per radiació) però de vegades, com a resultat del tractament obtinc alguns individus o teixits que son haploides. Una planta haploide per ella no té futur perquè difícilment es podrà reproduir i si la comparo amb la varietat normal o poliploide és pitjor. Hem de pensar que en una planta haploide tots els seus gens només presenten una copia i quan aconseguim duplicar-los per acció de la colchicina tenim un homozigot per tots els gens i per tant, si aquell haploide em porta els gens d’interès quan el duplico tinc automàticament una planta diploide viable i fèrtil. Obtenir monoploides no és una finalitat perquè no té cap tipus d’interès.
S. Guha i S.Maheshwari Aquests investigadors van treballar el tractament de les enteres de la planta i el mètode va estar apunt a mitjans dels anys 60. Els que es feia amb les enteres de les plantes era un xoc tèrmic, que pot alterar mitosis i meiosis, aquests, si tenen èxit i la planta creix tindrà les característiques que siguin ja que les enteres són teixit germinal i no són poliploides. Si a aquest resultat excitòs el tractes amb colchicina, si partim d’una situació haploide podem arribar a una situació diploide.
19 ...