¡Descarga cromosomas genetica y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Tema 14
El cromosoma vehicle de l’herència
Novembre 2010
Un problema fonamental, amb el que s'enfronta qualsevol cèl·lula o genoma acel·lular, consisteix en l'organització del seu material hereditari a l'objecte d'aconseguir que la molècula d'àcid nucleic, en principi relativament rígida i lineal, puga ser plegada i estructurada de manera que es possibilite la seva inclusió dins de l'espai cel·lular o la càpside vírica. A més a més, en la majoria dels casos aquest plegament de l'àcid nucleic es du a terme amb l'ajut de proteïnes, amb la qual cosa s'obté un segon benefici, la protecció del material hereditari front a les agressions del medi. També cal tenir en compte que aquest compactament no pot ser fet de qualsevol manera, com quan posem desordenadament la roba dins d'una borsa per portar-la a la bugaderia, sinó que cal fer-lo de manera extremadament precisa i ordenada, més be recordant com disposem la roba (els gens) a les maletes (els cromosomes) quan preparem un viatge. Així, igual que al llarg del viatge una bona ordenació ens permet agafar en qualsevol moment la peça desitjada sense veure'ns obligats a desfer completament l'equipatge, una bona i ordenada compactació del material hereditari permet que un gen determinat esdevinga funcional en el moment corresponent sense pertorbar excessivament la compactació de les regions veïnes. A les ampliacions del tema podeu veure com afronten aquest problema de compactació i protecció del material hereditari els virus, viroides, plasmidis i cromosomes bacterians. Entre aquest tema i el següent ens centrarem en com ho resolen els eucariotes. Com tantes vegades en biologia, front a un problema general trobem moltes estratègies diferents que el solucionen més o menys acuradament. En aquest cas, la complexitat de l'organisme juga un paper fonamental, i així, a menor complexitat més senzilla i directa, sense participació de proteïnes, és la manera en que s'estructura el genoma en qüestió.
Quan s’analitza el DNA de qualsevol cèl·lula eucariota, un tret diferencial es fa evident: està unit a proteïnes, fonamentalment histones, constituint el que anomenem cromatina. Tant és així que fins i tot el DNA de virus que infecten aquestes cèl·lules es presenta en aquestes associacions nucleoprotèiques. Sols el DNA pertanyent a cloroplasts i mitocondris es veu lliure de l’associació a histones. Altres dos components importants de la cromatina són RNA i proteïnes de tipus no histònic. Com a components secundaris de la cromatina i els cromosomes podem trobar lípids, polisacàrids i alguns ions (Ca++^ , Mg++^ i Fe++^ ). Una anàlisi química dels cromosomes també permet trobar altres components com ara DNApolimerases, transcriptases,
etc però és evident que no es tracta de parts integrants de l’estructura dels cromosomes. Els quatre components químics majoritaris del cromosoma es troben en les següents proporcions en pes:
1 DNA : 1,5-2,5 proteïnes : 0,05 RNA
La part proteica es pot separar en 1,0 histones : 0,5-1-5 no histones. El DNA i les histones estan constituint el que denominem una DNP o desoxiribonucleoproteïna que pot ser separada de la resta de components cromosòmics per tractament amb ClNa 1M i representa entre el 60 i 90% de la massa cromosòmica total. Les histones són unes proteïnes bàsiques, amb gran quantitat relativa dels aminoàcids lisina i arginina (entre el 20 i el 30%) que solen estar situats majoritàriament a l’extrem aminoterminal de la molècula el que li confereix càrrega positiva a pH fisiològic. La proporció entre la quantitat de proteïnes histones i DNA està perfectament controlada al llarg del cicle cel·lular degut a un estricte acoblament entre la síntesi d’histones i la replicació del DNA (tots dos fenòmens tenen lloc a la fase S).
Existeixen cinc tipus fonamentals d’histones comuns a tots els cromosomes eucariotes: H1, H2A, H2B, H3 i H4 , totes presents en quantitats equimoleculars tret de la histona H1 la qual es presenta en quantitat menor, concretament la meitat, Taula 15.1. Es tracta de proteïnes relativament xicotetes, entre 11 i 23KDa. Els gens que les codifiquen careixen d’introns i es presenten repetits al genoma, amb la qual cosa s’aconsegueix la síntesi de gran quantitat de producte en un curt espai de temps.
També pot ser destacat el conservadurisme evolutiu que presenten, especialment les histones H3 i H4. Així per exemple les histones de tipus H4 del pèsol i del tim de vedella tan sols difereixen en dos aminoàcids. Açò reflecteix, sense dubte, la similitud de les interaccions DNA-histones en la cromatina independentment del seu origen. La histona menys conservada és la H1.
El paper fonamental de les histones és l’empaquetament del DNA dintre del nucli de la cèl·lula si bé als últims anys se’ls està atorgant també un paper en la regulació de l’expressió gènica vista, in vitro , la seva capacitat per a competir amb els factors bassals de transcripció per tal d’unir-se a les caixes TATA dels promotors. La presència d’histones i l’empaquetament del DNA en nucleosomes són característics dels organismes eucariotes.
histones desenvoluparien un paper enzimàtic o regulador en compte d’estructural.
S’ha demostrat que en cromosomes metafàsics tant humans (Cook i Brazell, 1975) com de Drosophila (Benyajati i Worgel, 1976) l’RNA pot jugar un paper important en el plegament d’ordre superior de la fibra nucleoproteica, de manera semblant a com intervé en l’organització de dominis en el cromosoma bacterià. Pel que fa les proteïnes cromosòmiques no histones (PCNHs) cal dir que constitueixen un grup molt heterogeni amb centenars de proteïnes que, en la majoria dels casos, no han estat caracteritzades ni s’ha determinat si la seua funció és enzimàtica, reguladora o estructural. Un dels problemes més importants que presenta l’anàlisi d’aquestes proteïnes és que la seua quantitat varia molt entre espècies, i inclús entre tipus cel·lulars diferents dintre de la mateixa espècie ja que en tractar-se de diferents tipus de proteïnes amb funcions diferents no totes estan presents a la vegada en les cromosomes aïllats. Algunes són proteïnes d’unió al DNA que tenen capacitat de modular l’estructura del DNA, doblant-la per formar complexes nucleoproteics d’ordre superior i en alguns casos s’ha demostrat que poden estar implicades en la replicació (com proteïnes desenrotllants) o en la regulació de la transcripció.
Si observem al microscopi electrònic, i en condicions de baixa força iònica, una preparació de cromatina provinent de nuclis eucariòtics, aquesta se’ns presenta organitzada en filaments d’apariència arrosariada, amb una sèrie de grans d’uns 10 nm de diàmetre separats entre ells “una distància constant”. Cadascú d’aquestos grans rep el nom de nucleosoma.
A partir dels estudis de Kornberg (1977) es va proposar el model de cromatina com la repetició de subunitats formades per l’associació d’un fragment de DNA d’uns 200pb amb dues molècules de cada una de les quatre histones H2A, H2B, H3 i H4 i tan sols una molècula de la H1 si bé aquesta última no intervé en l’organització estructural intrínseca de la subunitat globular que es repeteix. Experiments de digestió parcial (durant poc temps amb la qual cosa sols es tallen els llocs molt accessibles) de la cromatina amb la nucleasa microcòcica, amb el posterior aïllament del DNA i separació en camp electroforètic, varen mostrar l’existència d’una sèrie de bandes, la menor d’aproximadament 200pb i la resta múltiples d’aquesta. Dit en altres paraules, a la cromatina hi trobem llocs sensibles a l’acció de la nucleasa situats a intervals de 200pb. L’observació a microscopi electrònic d’aquestes digestions de cromatina ens mostra com el filament polinucleosòmic ha estat convertit en tota una sèrie de mono, di, trinucleosomes, etc. Tot plegat ens dóna peu a pensar que els llocs sensibles a l’acció de la nucleasa es troben entre els nucleosomes i que aquestos contenen
uns 200pb de DNA. Si es permet que l’acció enzimàtica dure més temps en primer lloc obtenim, com no, una acumulació de DNA corresponent a la banda de 200pb (mononucleosomes), però poc a poc podem observar que la longitud d’aquestos fragments es redueix, en ser digerits per l’enzim, donant pas a fragments d’aproximadament 165pb que per a alguns autors constitueixen els anomenats cromatosomes i finalment d’aproximadament 145pb, DNA que entra a formar part de l’anomenat nucli nucleosòmic , Figura 14.1(A). D’altra banda, l’anàlisi bioquímic, tant del nucleosoma com del cromatosoma, indica que estan constituïts per una molècula d’histona H1 i un octàmer on es troben dues molècules de les histones H2A, H2B, H3 i H4. El nucli nucleosòmic el formen aquest octàmer d’histones junt als 145pb als que s’associen, estant absent per tant la histona H1. En concret aquest nucli està constituït per un tetràmer H3-H4 flanquejat per dos dímers de proteïnes H2A-H2B. Aquestes proteïnes històniques projecten cap a l’exterior de l’octàmer els seus extrems aminoterminals, els quals presenten, en condicions fisiològiques, càrrega positiva degut a la presència dels aminoàcids bàsics. Aquestes càrregues positives són les que possibiliten la interacció entre el nucli proteic i el filament de DNA, el qual es disposa al seu voltant donant quasi dues voltes a esquerres i originant l’aparició de superenrotllament de tipus negatiu (recordem que la doble hèlix s’enrotlla cap a la dreta el que es considera enrotllament positiu). La histona H1 sembla jugar un important paper en facilitar l’ancoratge del DNA a la partícula nucli així com per ajudar la cromatina a enrotllar-se en fibres de 30 nanòmetres, Figura 14.1(B). La diferència en grandària entre el DNA descrit com constituent del nucleosoma i del cromatosoma, posa de relleu l’existència d’un DNA d’unió entre les diferents partícules nucleosòmiques. Segons siga l’origen de la cromatina la longitud d’aquest ADN d’unió pot variar entre 0 i 80pb.
FIGURA 14.1. (A)Estructura arrosariada de la cromatina i efecte de la digestió enzimàtica de la mateixa. (B) Estructura del nucleosoma.
Si considerem que diverses aproximacions proposen una raó d’empaquetament total del DNA en el cromosoma metafàsic propera al 10.000:1, ens adonem de seguida que aquesta estructura encara estem molt lluny d’aconseguir-la. I el pitjor és que segons augmenten els nivells de compactació de la cromatina, més indirecta i fragmentada és la informació que sobre ells tenim.
Hi ha molta discussió sobre quina és realment l’estructura de les fibres plegades de cromatina. Així per exemple en el model de solenoide, per tal de construir l’hèlix senzilla de nucleosomes, cal que el DNA d’unió entre nucleosomes consecutius es plegue. En canvi altres autors han trobat que el diàmetre de les fibres depèn de la longitud del DNA d’unió i han proposat que això es perquè els nucleosomes consecutius es posen en posicions oposades respecte a l’eix de la fibra.
El solenoide experimenta plegaments posteriors donant lloc a la fibra de 400-500 nm dels cromosomes metafàsics que constitueixen l’últim nivell d’enrotllament. Les imatges de cromosomes metafàsics de mamífers obtingudes per microscòpia electrònica semblen estar d’acord amb un model de compactació de la fibra de cromatina – mitjançant varios tipus de plegament- per a reduir la longitud de la cromatina fins la longitud del cromosoma metafàsic. Part d’aquesta compactació s’explica per la formació del solenoide que dona una taxa de compactació de 40. Per als següents nivells d’empaquetament s’han proposat varios models que poden ser agrupats en dos: enrotllament helicoidal de la fibra de 30nm i formació de llaçades tansversals i longitudinals. No existeixen raons per a eliminar un model i acceptar l’altre ja que, depenent dels observadors, tots dos tipus estan recolzats per observacions directes de preparacions de cromosomes metafàsics. Laemmli i col. (1977) proposaren que la fibra de 30nm – el solenoide- s’estructura en una sèrie de llaços cadascú de 0.5m de longitud units a una estructura fibrilar que rep el nom de matriu nuclear arribant-se a la denominada fibra de llaços radials d’aproximadament un micròmetre de diàmetre, la qual és conseqüència de la disposició espacial que presenten estos llaços de 0.5m, Figura 14.2.
3' 5'
5' 3'
DNA (2 nm) (^) filament de nucleosomes (10 nm)
fibra de cromatina (solenoide, 30 nm)
fibra de llaços llaç (500 nm) radials (1 m)
cromosoma metafàsic
FIGURA 14.2. Els diferents nivells estructurals de la cromatina.
Així és com podríem trobar la cromatina a la interfase, però per arribar a constituir el cromosoma metafàsic també aquesta fibra de llaços radials es veurà ara estructurada en llaços més grans units per la seva base a un esquelet proteic denominat esquelet o armadura metafàsica i que ha estat posat de manifest en tractar cromosomes metafàsics amb polianions que en competir pel DNA amb les proteïnes histones i no histones, acaben desplaçant-les i donant lloc a una mena d’esquelet, proteic, que recorda l’estructura del cromosoma metafàsic rodejat per un halo de DNA format per
Centròmers, telòmers i organitzadors nucleolars.
No es pot parlar de l'estructura del cromosoma eucariota sense analitzar, encara que siga breument, dues regions del mateix amb funcions molt específiques com són el centròmer i les regions telomèriques. El centròmer és directament responsable del comportament del cromosoma en mitosi i meiosi en ser el lloc on s'uneixen les fibres del fus i en conseqüència possibilitar el posterior arrossegament de les cromàtides cap als pols corresponents. Es per tant responsable de la correcta segregació de les mateixes. Al microscopi, es presenta com una regió constreta, fixa i característica per cada cromosoma, i defineix l'existència de dos braços cromosòmics permetent així el càlcul de la proporció entre la longitud dels mateixos. La posició relativa del centròmer dóna peu a que els cromosomes puguen ser classificats com telocèntrics , quan el centròmer apareix a l'extrem, acrocèntrics , si es troba més o menys desplaçat del centre del cromosoma però no a l'extrem, submetacèntrics si es presenta en una localització pròxima al centre, i metacèntrics quan es situa en el centre presentant els dos braços amb la mateixa llargaria. Quan un fragment cromosòmic perd el centròmer rep el nom d'acèntric o acentromèric , perd la capacitat d'unir-se a les fibres de l'ús, i en conseqüència, migra per la cèl·lula a l'atzar, no segrega correctament a una de les cèl·lules filles i acaba sent degradat. El DNA centromèric pot considerar-se, junt al telomèric, com els constituents fonamentals del DNA estructural d'eucariotes i junt al minisatèl·lit tots tres formen el nomenat DNA de seqüència simple en estar formats per repeticions de seqüències curtes. Dintre de la regió centromèrica hi ha el cinetòcor , estructura proteica a la que s'uneixen físicament les fibres del fus. Es suposa que hi ha una seqüència específica que determina d'alguna manera el lloc exacte on ha de formar-se el cinetòcor. En la majoria d'eucariotes a aquesta regió s'uneixen varies fibres però al llevat, organisme on millor s'ha caracteritzat la seva estructura i que ens servirà d'exemple, sols s'uneix una. Els centròmers del llevat es distingueixen dels de la resta d'eucariotes en dos aspectes més, no hi ha una constricció centromèrica visible en els cromosomes ni sembla que el DNA de llevat tinga heterocromatina centromèrica. És per tant, molt més simple que el d'eucariotes superiors. Han estat analitzades més de 10 seqüències de DNA de diferents centròmers de llevat, regions CEN , podent-se observar un nucli comú de la regió constituït per tres dominis. L'anomenat element I, que és la seqüència conservada PuTCACPuTG; l'element II, regió de 78 a 86 pb amb més del 90% del tipus AT; i la regió III, una seqüència conservada de 26 pb també rica en parells AT. Cal dir que aquestes seqüències conservades entre els centròmers del llevat varien en gran mesura de les trobades en altres organismes. Aquestos tres dominis es troben
en una regió de 220-250pb protegida front a la digestió per part de nucleases i flanquejada per llocs molt sensitius a l'acció de les mateixes, Figura 14.4.
La cromatina centromèrica està formada per DNA, histones i altres proteïnes específiques del centròmer. La molècula de DNA de cada cromosoma és contínua d'un extrem a l'altre del cromosoma, però l'organització molecular de la regió centromèrica és diferent de la de la resta de la cromatina. A més, els centròmers contenen seqüències de DNA que no es troben en altres zones del cromosoma.
TAULA 14.2 Seqüències nucleotídiques de quatre centròmers del llevat. Element I Element II Element III CEN 3 CEN CEN 4 CEN 6
ATAAGTCACATGAT ATAAGTCACATGAT AAAGGTCACATGCT TTTCATCACGTGCT
88 pb (93% A+T) 89 pb (94% A+T) 82 pb (93% A+T) 89 pb (94% A+T)
TGATTTCCGAA TGATTTCCGAA TGATTACCGAA TGTTTTCCGAA
FIGURA 14.4. Esquema d'una regió centromèrica del llevat.
Per últim digam que les seqüències repetitives de DNA satèl·lit presents als centròmers, poden ser de diferents tipus dintre de la mateixa espècie. Per exemple en l'home han estat descrites més de deu diferents, repeticions de les quals constitueixen fins al 10% del seu genoma. Com ja hem dit, el llevat és l'excepció en presentar una seqüència única no repetida d'uns 200pb. Als mamífers s'han aïllat proteïnes, almenys cinc, les quals apareixen unides al centròmer i són necessàries per a la funció del cinetòcor.
Eucariota Seqüència Tetrahymena Glancoma Paramecium Oxytricha Stylonychia Trypanosoma Dictyostelium Physarum Saccharomyces Schizosaccharomyces Arabidopsis Zea mays Vertebrats
TTGGGG
TTGGGG
TTGGGG
TTTTGGGG
TTTTGGGG
TTAGGG
AG 1 - 8
TnAGGG (TG) 1 - 3 TG 2 - 3 T 1 - 2 ACA 0 - 1 C 0 - 1 G 1 - 6 TTAGGGG TTAGGGG TTAGGG Taula 14.3. Seqüències telomèriques de diferents eucariotes disposades de dreta a esquerra (5’ 3’)
En molts, però no en tots els cromosomes d'eucariotes superiors, les regions telomèriques són heterocromàtiques. Per exemple, algunes espècies de sègol ( Secale cereale ) tenen grans blocs d'heterocromatina associats als seus telòmers, aquesta heterocromatina està formada per repeticions de diversos tipus de seqüències de DNA (120pb, 480pb, 600pb) que constituïxen una part important del genoma.
Finalment indiquem que, a més de la constricció primària, en la que es localitza el centròmer, alguns cromosomes poden presentar una construcció secundària coneguda com a regió organitzador nucleolar (NOR), terme proposat per McClintock (1934) després d'observar que, només els cromosomes que mostraven constricció secundària participaven activament en la formació dels nucleols. Amb les tècniques citològiques convencionals, el NOR es presenta, en el cromosoma metafàsic mitòtic, com una regió heteropicnòtica negativa que, normalment, ocupa una posició subterminal, en el braç del cromatidi corresponent, denominant-se satèl·lit a la porció distal del braç cromatídic. Per la presència del dit satèl·lit, els cromosomes que porten la regió NOR, se'ls diu també cromosomes SAT. En el complement cromosòmic de qualsevol organisme pot haver-hi un sol parell de cromosomes homòlegs portadors de la regió NOR o diversos parells; per exemple, en l'espècie humana els cromosomes 13, 14, 15, 21 i 22 són organitzadors nucleolars, mentre que en D. melanogaster els NOR estan confinats en els cromosomes X e Y en el locus del gen bobbed (bb). Els NOR estan formats per agrupacions de repeticions en tàndem de gens DNAr. Entre les successives còpies hi ha una regió espaiadora, que aparentment no es transcriu sinó que conté elements
reguladors. Quant al nombre de còpies de gens DNAr en l'home hi ha unes 60 còpies de cada u dels gens ribosòmics, ocupant al voltant de 2MB de DNA (en les NOR estan els gens per a RNAr 28S, 5.8S, 18S, mentre que els del RNAr 5S estan en 1q també en múltiples còpies), i varia molt d'uns organismes a altres ( Drosophila aprox. 130 còpies per genoma haploide, Xenopus 400-500 còpies per g.h.)
Els NOR apareixen com una constricció secundària en la metafase, però en la interfase, a partir dels NOR es desenvolupen unes estructures esfèriques denominades nucleols en les que té lloc la síntesi de RNAr.
Morfologia i número de cromosomes.
Quan s'observa un cromosoma en la profase o en la metafase mitòtiques, apareix constituït per dos cromatidis o cromàtides idèntics que poden estar enrotllats un sobre un altre, en la profase, o bé romanen paral·lels. En eixe moment els cromosomes estan condensats i resulten visibles com a objectes la forma dels quals, grandària i nombre és característic de cada espècie.
La FORMA del cromosoma ve donada per la posició de la constricció primària o centròmer que divideix els cromosomes i per tant els cromatidis en dos braços cromosòmics. Per convenció, el braç més curt és el que es presenta per dalt del centròmer i es denomina braç p (la p ve de la paraula francesa petit). L’altre braç, més llarg, es representa per sota del centròmer i es denomina braç q en ser aquesta la següent lletra de l’alfabet. També contribueixen a determinar la forma dels cromosomes les constriccions secundàries que són xicotetes estrangulacions la funció i significat de les quals són desconeguts en molts casos (no així l'organitzador nucleolar, NOR, que apareix només en alguns cromosomes del complement). Les constriccions secundàries poden separar de la resta del cromosoma un fragment xicotet de braç cromosòmic què es denomina satèl·lit.
Braç curt (p) (^) centròmer Braç llarg (q)
Constricció primària
Constricció Secundària “NOR”
Un tercer índex que permet una mesura quantitativa dels cromosomes és la longitud relativa o relació entre la longitud d'un cromosoma concret i la longitud del complement haploide.
Taula 14.4. Classificació dels cromosomes per la posició del centròmer.
Posició del centròmer Terminologia alternativa cromosòmic^ Símbol^ Rang d’índex centromèric Aproximadament en mig (^) Metacèntric m 46 a 50 Submitjana (^) Submetacèntric sm 26 a 45
Subterminal Acrocèntric/ Subtelocèntric st^ 15 a 25 Terminal (^) Telocèntric t < 15
En la metafase els cromosomes apareixen formats per dues cromàtides, de manera que la seua forma canvia. Un cromosoma metacèntric o submetacèntric tindrà forma de X, amb les cromàtides unides pels seus centròmers, mentre que un telocèntric tindrà forma de V invertida.
Pel que fa la GRANDÀRIA dels cromosomes, és difícil determinar-la ja que sofreix moltes modificacions al llarg del cicle cel·lular. Normalment, al fer referència al tamany es considera la metafase mitòtica, però sempre cal tenir en compte que la tècnica utilitzada per a preparar els cromosomes pot influir molt en la longitud del cromosoma. El tamany dels cromosomes varia dins d'uns límits molt amplis.
Figura 14.5. Conjunts cromosòmics de Triturus cristatus (tritó crestat), l’home (al centre) i la Drosophila melanogaster (a la dreta) tots tres mostrats a la mateixa escala.
Intentant generalitzar podríem classificar els cromosomes en llargs (>10 m) i curts (<10 m). Cromosomes llargs tenen les monocotiledònies ( Trillium , 30m; Lilium i Allium de 10m a 20m) i els Ortòpters i Amfibis entre els animals. Cromosomes curts tenen els fongs i les dicotiledònies (amb excepcions com les Ranunculàcies) i la majoria d'animals on, per exemple, els de Drosophila mesuren 3,5μm i els d'humans 5μm com a terme mitjà encara que també hi ha variabilitat entre els cromosomes d'un organisme.
També el NOMBRE de cromosomes presents en les cèl·lules és molt variable. La majoria de les espècies es caracteritzen perquè en les cèl·lules somàtiques presenten dos jocs idèntics de cromosomes, de manera que el nombre de cromosomes es representa per 2n i es denomina nombre diploide (n parelles de cromosomes homòlegs). A vegades es fa referència tan sols al valor n o nombre haploide , que és el que està present en les cèl·lules germinals.
Com a regla general s'admet la constància en la forma, tamany i nombre dels cromosomes en totes les cèl·lules somàtiques d'un individu i en tots els individus de cada espècie, encara que hi ha nombroses excepcions (variacions cromosòmiques estructurals i numèriques, mecanismes citogenètics de diferenciació, etc.). Un cas interessant de variació numèrica entre cèl·lules o teixits d'un organisme, entre individus d'una població i entre poblacions d'una espècie el constitueixen els anomenats cromosomes accessoris o cromosomes B que s'han trobat tant en el regne animal com en el vegetal. En relació amb el nombre cromosòmic de les espècies, es troba un enorme rang de variació. Així en espècies animals s'han trobat nombres tan baixos com a 2n = 2 en alguns nemàtodes, àcars i insectes; en l'extrem oposat el lepidòpter Lysandra té n = 217; i entre els mamífers els nombres cromosòmics més alts s'han descrit entre els rosegadores d'Amèrica del Sud com Tympanatomys (2n =
- o Ichthyomys (2n = 92). En vegetals també es troben nombres cromosòmics baixos (la composta Brachycoma n = 2) i molt alts com en les falagueres del gènere Ophioglossum que tenen nombres haploides de 500, 600 i inclús superiors a 700. És important tenir en compte que ni hi ha una correlació directa entre el nombre de cromosomes i el contingut en DNA, ni el nombre cromosòmic té un significat evolutiu directe.
El cariotip normal d’una dona es designa 46,XX; el d’un home 46,XY. A la taula 14.6 podem veure un resum de la nomenclatura utilitzada a l'hora d'indicar cariotips amb la presència de diferents anomalies. En general es comença per indicar el nombre total de cromosomes presents en el cariotip separat per una coma dels cromosomes sexuals i, en cas de trobar-nos amb alguna anomalia, aquesta s'indica a continuació (veure temes 15 i 16). Si es tracta d'una trisomia s'indica el cromosoma en excés amb un signe més, si per contra parlem d'una monosomia el cromosoma absent s'indica amb el signe menys. Quan la anomalia detectada és estructural s'indica amb una lletra o abreviatura que la identifica seguida del cromosoma o cromosomes als que afecta amb indicació dels braços cromosòmics o bandes implicats en aquesta. La presència de cromosomes en anell o isocromosomes s'identifica amb les lletres R o I seguides del cromosoma corresponent entre parèntesis
Taula 14.6. Nomenclatura estàndard dels cariotips. Cariotip Descripció 46,XX Constitució cromosòmica normal d’una dona 46,XY Constitució cromosòmica normal d’un home 47,XY,+21 Baró amb una tr (Síndrome de Down)isomia per al cromosoma 21
47,XY,+21/46,XY Baró mosaic amb cèl·lules amb trisomia per al cromosoma 21 i cèl·lules normals.
46,XX,dup(4p) Dona amb una duplicació del braç curt del cromosoma 4
45,XY, - 13,-14,t(13q;14q) Baró amb una tra cromosomes 13 i 14.nslocació robertsoniana dels
46,XY,t(11;22)(q23;q22)
Baró amb una translocació equilibrada entre els cromosomes 11 i 22. Els punts de trencament són les regions 11q23 i 22q 46,XX,inv(3)(p21;q13) Inversió paracèntrica del cromosoma 3 abarca la regió compresa entre p21 i q13^ que
46,X,r(X) Dóna amb un cromosoma X normal i altre en anell
46,X,i(Xq) Dóna amb un cromosoma X normal i un isocromosoma del braç llarg del cromosoma X.
Tinció de cromosomes.
Fins a 1968 les tècniques citològiques no permetien detectar més que les constriccions primàries (centròmer) i a vegades les secundàries, dels cromosomes metafàsics de la mitosi, per la qual cosa resultava difícil diferenciar entre si els cromosomes amb longituds relatives i índexs centromèrics semblants (figures anteriors). En 1968 Caspersson i col. van realitzar per primera vegada el bandeig transversal dels cromosomes per mitjà de fluorescència utilitzant com fluorocroms la mostassa de quinacrina i els seus derivats. A partir de llavors s'han desenrotllat distintes tècniques de bandeig que donen lloc a distints patrons de bandeig. Per patró de bandeig cromosòmic s'entén el conjunt de bandes transversals, de mida i intensitat de tinció variables, que apareixen sobre cromosomes determinats segons un model de distribució que depèn de la tècnica de tinció utilitzada. Com a norma general, el patró de bandejat és el mateix per a qualsevol teixit dins d'una mateixa espècie i no canvies durant el desenvolupament de l'organisme. Les tècniques experimentals per realitzar el bandejat cromosomic són molt nombroses, tenint totes elles en comú la fixació amb fluids que contenen àcid acètic. Un resum de les mateixes apareix a la taula 14.7. Podeu trobar més informació en l'ampliació del tema: tècniques de bandeig cromosòmic.
Taula 14.7. Diferents tipus de bandeig cromosòmic. Tipus de bandeig colorant utilitzat^ característiques^
tipus de DNA detectat
bandeig Q fluorocroms
detecció de zones fluorescents, sobretot del cromosoma Y
regions riques en A-T
bandeig G
tractament suau amb tripsina (optatiu) seguit de tinció amb Giemsa
bandes fluctuants, augmenta la senyal segons avança la mitosi. No funciona en vegetals
regions riques en G-C
bandeig C
solució alcalina calenta seguida de tinció amb Giemsa
regions d’heterocromatina constitutiva. Sobretot centròmers
regions riques en A-T
bandeig R
covar en tampó calent i tinció amb Giemsa
patró revers al de les bandes Q
regions riques en G-C
bandeig de replicació
addició de 5,bromodesoxiuridina i tinció amb Giemsa
Es diferencies zones de replicació primerenca o tardana
