Tema 4 (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 2º curso
Asignatura Genètica
Año del apunte 2013
Páginas 7
Fecha de subida 17/10/2014
Descargas 16
Subido por

Vista previa del texto

Judith González Gallego Genètica T4 DETERMINACIÓ DEL SEXE, LLIGAMENT AL SEXE I ANÀLISI DE PEDIRGRÍS DETERMINACIÓ DEL SEXE En quant a la determinació sexual dels individus podem trobar situacions diverses, pel que fa a l’assignatura ens interessa fonamentalment la determinació cromosòmica, el fet que un individu sigui mascle o femella depèn de l’existència d’uns heterocromosomes o cromosomes sexuals, que no són iguals de manera que XY, XX correspon a la nomenclatura convencional tot i que n’hi ha d’altres com ZW o X0.
Situació en que depèn de la genètica En el moment en que fem servir lletres o símbols diferents és una evidència clara que en el sexe heterogamètic no són iguals però si en el homogamètic. Aquesta situació en que el sexe depèn només d’una parella a vegades en un dels dos sexes, no es una parella sinó que és un sol cromosoma: mentre que la femella seria XX en el mascle podria ser X0, aquell mascle portarà un sol cromosoma que és de femella. Això explica perquè al llarg de l’evolució un dels cromosomes sexuals acostuma a ser molt petit i amb poca informació i per tant, en moltes espècies, aquest no és necessari perquè no conté quasi informació.
Poden existir situacions en que una espècie té molts cromosomes sexuals i aquests siguin superiors als autosomes.
En el sistema XY (mosques, persones...) l’heterogamètic és el mascle. Hi ha un sistema que d’entrada pel que fa al nombre de cromosomes és equivalent perquè només hi ha una parella però que tradicionalment s’ha fet servir com ZW i s’aplica a casos en que l’heterogamètic correspon a la femella. Això és important perquè en un problema, exercici, experiment, en que estem treballant amb un caràcter lligat al sexe cal saber si estem parlant de determinació XX,XY o ZW perquè sinó s’elaborà al revés.
En alguns casos, com el dels insectes socials o invertebrats, quan un o no fecundat es desenvolupa i dona un individu, aquest individu és haploide i sempre serà un mascle. No estem dient que hi ha uns heterocromosomes sinó que diem que l’individu diploide serà femella (com la reina o la obrera) i l’individu haploide serà mascle (abellot) de manera que el sexe ve determinat per la dotació cromosòmica. Hi ha alguns gens que estan associats en cromosomes que no són heteromòrfics però que estan lligats al sexe.
Situació en que depèn de l’ambient Salamandres, gambes (crustàcies en general), rèptils (com la tortuga, camina, cocodril...) en aquests animals s’ha observat que el sexe depèn de la temperatura a la que l’òvul o embrió s’està desenvolupant. En funció de l’espècie pot ser que una temperatura alta doni femella i una baixa mascle o bé a l’inrevés. També es pot donar el cas que les temperatures mitjanes donin femelles i les extremes mascles. En general cal tenir present que pots tenir una expressió diferent en funció de la temperatura; el fet que aquests gens estiguin reprimits o es puguin expressar faran que l’embrió derivi cap a mascle o cap a femella. Cal tenir present que sí que hi ha una causa genètica però que aquesta està condicionada a una causa ambiental. Un altre exemple és el cuc marí i alguns gasteròpodes que si posen les larves al terra seran femelles però si aquestes larves van a parar a la trompa de femella seran mascle. Aquest exemple no es coneix molt bé però està sent estudiat.
1 Judith González Gallego Genètica T4 Determinació cromosòmica del sexe: sistema XY És el sistema més utilitzat i és el que segueix l’espècie humana. A principis del segle XX es va estudiar amb Drosophila i es va arribar a la conclusió que tenia una constitució heterozigòtica per mascle i la homogamètica per femella. E 1905 Stevens va observar que la Drosophila tenia 4 parelles de cromosomes una de les quals determinava el sexe: X i Y. El que s’ha descrit al començament és la situació normal: una mosca normal és diploide tot i que jo puc obtenir (ja sigui buscant o que es doni per atzar) mosques amb un nombre superior de cromosomes, en comptes d’una dotació 2n pot ser que sigui 3n,4n... i malgrat aquest aspecte siguin viables.
Experiments de Bridges Un investigador (Bridges) va veure que el fet que una mosca tingués el fenotip de mascle o femella depenia de la relació entre el nombre de cromosomes X i el número d’autosomes quan tinc individus amb una dotació superior a la normal.
Això que troba Bridges està esquematitzat a la següent taula: Pel cas normal el nombre de femella tindríem 2 cromosomes X i en el cas del mascle 1 mentre que la quantitat d’autosomes és sempre de 2. En la taula podem observar d’altes individus que no són teòrics sinó que són individus que en alguns cassos són fèrtils i es poden reproduir. Pel que fa al fenotip sexe veiem que hi havia una situació on un mascle seria diploide i tindria 1 cromosoma X, quan elaborem la relació cromosomes X/autosomes obtindrem que és de 0,5 mentre que en femella és de 1.
Podem trobar individus que tenen una raó que es trobi entre els valors de 0,5 i 1, com per exemple 0,67, de manera que anomenarem que són un intersexe o un individu intersexual i que moltes vegades en el seu fenotip un observa l’apariència i veu característiques tant de mascle com de femella. A vegades però tenim combinacions que ens donen un valor superior 1 o inferior a 0,5 de manera que aquells individus reben el nom de metamascle o metafemella (també es pot utilitzar el prefix super). Aquests individus cal tenir present que poden ser viables però sovint presenten algun problema.
Amb això podem veure que els organismes poden ser viables i que si trobem alteracions en la dotació cromosòmica podem obtenir situacions no esperades.
2 Judith González Gallego Genètica T4 Sistema XY Sabem que en Drosophila un individu X0 seria un mascle mentre que en humans seria una femella que presentaria el síndrome de Turner. Un TDF (factor determinant dels testicles) és un gen interruptor, que no es tanca quan l’individu ja ha nascut sinó que es tanca durant el desenvolupament.
Imaginem que en l’embrió aquest gen existeix i que a més s’expressa (podria ser que el gen existís però que per algun motiu no s’expressés) i per tant aleshores en aquell embrió les gònades primitives (que encara són equivalents entre homes i dones) fan que l’aparell s’especialitzi per donar lloc a l’aparell reproductor masculí. Si aquest gen s’ha expressat un altre gen denominat Od no fa res ja que actua en el procés embriològic molt més endavant i per tant no té sentit.
Podem imaginar una altra situació en que aquest gen que determina la formació testicular no estigui o bé que no s’hagi explicat de manera que el gen Od s’expressa i les gònades primitives es transformen o es desenvolupen cap a l’aparell reproductor femení.
En la naturalesa però poden passar coses rares, si abans hem parlat de mosques intersexuades també podem dir que existeixen els individus intersexuats, que no depenen d’aquests gens sinó de gens que estan codificats per d’altres factors com ho són les hormones.
Sistema ZW, X0 i cromosomes múltiples 3 Judith González Gallego Genètica T4 TIPUS D’HERÈNCIA LLIGADA AL SEXE Tots sabem que al llarg de l’evolució el cromosoma Y tendeix a ser cada vegada més petit, a vegades veiem espècies en que fa molt de temps tenien el mateix cromosomes amb igual mida i que amb el temps el cromosoma Y ha anat minvant. El cromosoma X sabem que porta una gran quantitat d’informació de manera que és un cromosoma molt important (en algunes espècies pot arribar a formar el 25% de la informació). Si augmentem la porció no homòloga de gens lligats de X i Y aquests no compartirien res, estarien totalment deslligats.
Pot ser que un tros de X i un tros del Y puguin portar uns gens determinats, en aquests casos serien caràcters lligats al sexe que com que estan en aquesta regió on hi ha homologia és una regió pseudoatuosòmica perquè podrien existir homozigots i heterozigots. En alguns casos els cromosomes X i Y poden compartir gens i per tant el mascle pot ser homozigòtic tot i que normalment és heterozigòtic.
A vegades, en el cromosoma Y (pintat en ratlles) hi ha alguns gens que mai es troben en el cromosoma X, aquests gens no passen mai a les filles sinó que es van transmetent de mascle en mascle i aquesta situació correspon als gens anomenats gens holàndrics o de caràcter holàndric. Això és interessant perquè en moltes espècies una característica fenotípica mai no la presenten les femelles.
Caràcters limitats pel sexe Caràcters que per la seva naturalesa solament es poden expressar en un dels dos sexes, això no vol di que estiguin lligat al sexe sinó perquè sigui lligat al sexe vol dir que depèn d’uns heterocromosomes. Quan pensem en caràcters lligats al sexe hem de pensar en unes característiques que es donen de manera diferent en un sexe i un altre i sense que això depengui d’uns heterocromosomes ja que molts cops aquests caràcters són autosòmics.
Un exemple d’aquest fet és el cant i les plomes en ocells solen ser caràcters limitats pel sexe (normalment el mascle canta i té unes plomes més maques). Si pensem en vaques, cabres, ovelles o en espècies que tenen com a finalitat la producció de llet entenem que només produeix llet la femella ja que el mascle no te les mames desenvolupades. Aquest caràcter (producció de llet) està limitat pel sexe però no depèn de gens lligats al sexe.
Caràcters influenciats pel sexe Els caràcters influenciats pel sexe donen lloc a una característica que pot aparèixer tant en mascle o femella però en un dels dos sexes és més freqüent perquè el gen responsable es comporta com a dominant i en l’altre es comporta com a recessiu i per tant, normalment les femelles necessiten la doble dosi.
Un exemple és la calvície prematura que és molt poc freqüent en dones però molt freqüent en homes.
4 Judith González Gallego Genètica T4 Cas hemofília (lligat amb problemes) La hemofília és una malaltia que aporta problemes de coagulació i aquest aspecte és molt important en el cas d’un traumatisme intern. Sabem que no tots els hemofílics són iguals sinó que n’hi ha de tres tipus d’hemofília: tipus a, b (lligades al sexe) i tips c (autosòmica). Normalment es diu, pensant en l’hemofília lligada al sexe, que les dones són portadores i per tant elles no presenten la malaltia però els seus fills si que seran hemofílics ja que amb una sola dosi del gen presentaran la malaltia.
No és cert (gairebé cert) que no han existit mai dones homofíliques i per tant homozigòtiques pel caràcter el que passa és que durant la història han existit molt poques i per tant considerem que la homozigosi és letal. Sabem que un gen en un individu pot no expressar-se completament, és a dir, es pot expressar en intensitats diferents el que permetrà tenir intensitats diferents de la malaltia i per tant poder sobreviure. Aquestes situacions difícils d’explicar (com les dones homozigòtiques hemofíliques) es poden entendre en base a que la penetrància i l’expressivitat d’un gen no sempre ha de ser total. Per fer un problema es pot posar que la homozigosi és letal però cal pensar que hi ha dones homozigòtiques que han nascut i a més han sigut mares.
ANÀLISI DE PEDIGRÍS O GENEALOGIES Molts cops pot ser interessant estudiar un gen a nivell de tota la família i això pot tenir molt d’interès a nivell de famílies reials (grans casos històrics) o animals amb certes característiques. Com que en l’home no es pot experimentar a nivell de generacions l’anàlisi de famílies va permetre en la història determinar que algunes malalties eren dominants o recessives i per tant va contribuir a la genètica, tot i que avui en dia, en segle XXI és un mètode en desús.
En general l’anàlisi de pedigrís permet:  Interpretació de les relacions de parentiu entre els individus i qualsevol altra informació addicional continguda en el pedigrí.
 Determinació del tipus d’herència del caràcter en qüestió (recessiu, dominant, autòsomic, lligat al sexe...)  Contestar preguntes relatives a la probabilitat de que una persona que demana consell genètic sigui portadora o pugui tenir un fill que expressi un determinat caràcter o malaltia.
Anomenen propositius al individu a partir del qual es comença a dur aquell estudi, a partir de l’home que volem elaborar l’estudi (no és el que està més allunyat en la línea generacional).
5 Judith González Gallego Genètica T4 Dels símbols i informació que hem de saber cal tenir present: COMPENSACIÓ DE DOSI Hem de pensar en caràcters lligats al sexe, per exemple en una situació com la nostra, mamífers, mosques on tenim un individu que porta dos cromosomes homòlegs (femella) i un individu que porta dos cromosomes diferents (mascle) i que per tant és heterogamètic. Per qualsevol gen lligat al sexe, el sexe homogamètic (femella portarà dos gens, des dosis, una en cada cromosoma homòleg mentre que en el sexe heterogamètic com que el cromosoma Y no portarà informació per aquesta característica el mascle només portarà una sola dosi, un únic gen.
Si el gen del que estem parlant és un gen que determina la síntesis o producció d’una determinada proteïna o d’un determinat pigment, si sabem això en base a la dotació genètica dels individus alhora de quantificar la proteïna sabem que la femella al tenir dos gens expressarà el doble de quantitat de producte, proteïna o pigment que el mascle ja que només té un gen. Quan aquest aspecte s’observa a la pràctica i s’intenta veure si es compleix la lògica s’observa que els dos sexes tenen la dosi compensada. Aquesta compensació en molts mamífers i insectes està molt ben estudiada i n’hi ha d’altres en que es desconeix tot i que es sap que hi ha mecanismes que permeten compensar aquesta dosi de dotació genètica.
Mecanisme en mamífers Fa molts anys un investigador (Barr) va observar que en les femelles dels mamífers (gates) una mena de taqueta, que va anomenar corpuscle, es tenyia igual que el nucli cromosòmic. Aquesta es va associar més tard amb l’anomenada “cromatina sexual” que en principi mai no es trobava en mascles. Anys més tard, una investigadora francesa (M.Lyon) va fer una proposta, que és la hipòtesi de M.Lyon, que avui en dia està comprovada, i que deia que dels dos cromosomes X (no pensem en una dona adulta sinó en un embrió) ja ha estat determinat per ser femella aleshores en totes les cèl·lules d’aquell embrió, individu, es produeix la inactivació d’un dels dos cromosomes X per tant, un o l’altre cromosoma X es condensa generant heterocromatina i és el que Barr observava en el microscopi, aquell corpuscle del que parlava a principis del segle XX, que correspon al cromosoma X inactivat. Aquesta heterocromatització és aleatòria: en el 50% dels casos s’inactiva el d’origen patern i en el 50% dels altres el d’origen matern.
6 Judith González Gallego Genètica T4 Si aquesta femella és homozigòtica per un caràcter és igual el cromosoma que inactivi ja que els dos porten els mateixos gens i per tant sempre presentaran el mateix fenotip tot i que pot passar que si la femella és heterozigota la meitat de les seves cèl·lules tenen actiu el caràcter dominant i l’altre meitat tenen actiu el caràcter recessiu el que dona lloc en el fenotip al que anomenen mosaicïsme o com un mosaic.
Si elaborem un estudi de les cèl·lules de la mucosa vocal o de qualsevol tipus d’epiteli cal tenir present que en un mamífer només trobarem 1 corpuscle de var per cèl·lula en el cas de les femelles i no en el cas dels mascles. Si resulta que aquesta possible dona pateix el síndrome de Turner (X0) sabem que no presentarà els corpuscles ja que no pot inactivar l’únic cromosoma X que té. També és possible trobar més d’un corpuscle ja que pot existir algun individu que contingui tres cromosomes X i per tant s’invectivin 2 el que donarà lloc a 2 corpuscles.
Un exemple d’aquesta inactivació el trobem en els gats: El mascle normalment és negre o gro però en principi mai no serà tacat de manera que aquells gats que són tacats corresponen a les femelles.
Hi ha una altra anomalia en la dona lligada al cromosoma X: hi ha un gen que implica una displàsia a nivell de pell o ectodermia que pot afectar a les glàndules sudorípares. No es estrany que aquesta inactivació tingui conseqüències visibles d’un genotip lligat a una malaltia que només es donarà quan l’individu sigui heterozigot.
Mecanisme en Drosophila En la Drosophila no hi ha cap tipus d’heterocromatització, és a dir, no s’observa una condensació de cap cromosoma X sinó que la compensació de dosi es troba a nivell molecular: si comparem els nivells de transcripció, les velocitats o taxes de transcripció de femelles i mascles podem observar que el mascle té una activitat de transcripció més elevada pels gens lligats al sexe que la femella. En aquest cas doncs no hi ha una activació de la transcripció en mascles per tal de poder compensar la diferència de dosi ja que les femelles tenen dos gens productors.
EPIGENÈTICA Imaginem dos germans bessons univitel·lins i per tant totalment idèntics genèticament. Si a un germà li detecten un càncer de colon molt avançat i al seu germà li fan la prova es pot arribar a trobar el cas que el seu cost també hagués començat el procés de manera més lenta o que ni tant sols presenti indicis.
Hi ha aspectes que no corresponen estrictament amb el DNA com poden ser les metilacions de les histones o altres codificacions de la cromatina que poden posar en ON o OFF un determinat gen de manera que pot ser que un individu el tingui reprimit i un altre actiu.
7 ...