Citogenetica De La Bio Diversidad Animal

CITOGENETICA DE LA BIODIVERSIDAD ANIMAL

JAIME ORLANDO PUENTES MARTINEZ ZOOTECNIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UN AD Bogotá D.C

Este libro puede reproducirse totalmente y parcialmente puede ser empleado como estudio ó referencia para iniciar o continuar estudios en Citogenética. Este libro esta hecho para colaborar a la educación y divulgación científica de ésta área de la genética. Puede ser consultada por estudiantes, profesionales y personas en general interesadas en conocer los principios de la citogenética, sus herramientas y sus ciencias auxiliares Este libro promueve la preservación de las especies amenazadas y en vías de extinción que se encuentran en el territorio de la República de Colombia. Por ser de interés estudiantil y no tener fines lucrativos puede ser divulgado gratuitamente por todos los medios de comunicación escrita, especialmente por las personas que utilizan la WEB 2.0 Se puede citar el autor. Todos los autores que fueron consultados y parte de sus escritos tomados para escribir y componer este texto están debidamente referenciados en la Bibliografia al final de la obra. Este libro es una obra derivada compuesta y complementaria (ley 23 de 1982, derechos de autor) Que lo disfruten y obtengan el mejor conocimiento El autor. NOTA: Este libro no contiene imágenes y fotografías

CITOGENETICA DE LA BIODIVERSIDAD ANIMAL

Escrito por JAIME ORLANDO PUENTES MARTINEZ ZOOTECNIA UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA 2000

" UNAD "

AGRADECIMIENTOS

A mi familia y amigos que me colaboraron con su tiempo y dedicación.

CONTENIDO

AGRADECIMIENTOS INTRODUCCIÓN UNIDAD 1. LA BIODIVERSIDAD EN COLOMBIA OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD OBJETIVOS ESPECIFICOS CAPITULO 1 BIODIVERSIDAD EN COLOMBIA 1. Principios orientadores para la planificación 2. Estrategias para desarrollar ACTIVIDAD PRACTICA COMPLEMENTARIA Autoevaluación. CAPITULO 2 CAUSAS DE PERDIDA DE LA VARIABILIDAD GENETICA OBJETIVO ESPECIFICO 1. Importancia de la biodiversidad 2. Perdida de la variabilidad genética animal 2.1 Sustitución de especies 2.2 Causa de la perdida de la variabilidad genética 2.2.1 Causas directas 2.2.2 Causas indirectas AUTOEVALUACION CAPITULO 3 BANCOS GENETICOS 1. Banco de germoplasma 2. Importancia internacional 3. Sistema nacional de bancos de germoplasma 3.1 Recursos genéticos pecuarios i. Actividad de conservación 3.1.2 Caracterización y evaluación del germoplasma 3.1.3 Documentación de las colecciones

3.1.4 Utilización del germoplasma AUTOEVALUACION CAPITULO 4 FAUNA SILVESTRE 1.1 Especies silvestres en Colombia 1.2 Animales silvestres de interés zootécnico 1.3 Algunas especies que se encuentran amenazadas en Colombia AUTOEVALUACION COMENTARIO UNIDAD 2. NOCIONES GENERALES GENETICA INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD OBJETIVO ESPECIFICO DE LA UNIDAD

DE

CITOLOGIA,

HISTOLOGIA

CAPITULO 1 NOCIONES GENERALES DE CITOLOGIA 1. Citología 1.1 Conceptos de célula 1.2 Teoría celular 1.3 Tamaño y forma de la célula 1.3.1 Formas de la célula 1.3.2 Variabilidad de forma y elementos que condiciona la morfología celular 1.4 Estructura celular 1.4.1 Membrana plasmática 1.4.1.1 Función de la membrana 1.4.2 Citoplasma básico 1.4.3 Reticulo endoplásmático 1.5 Las mitocondrias 1.6 El centriolo 1.7 Aparato de Golgi 1.8 Lizosoma 1.9 El núcleo celular 2. El ciclo celular 2.1 Fases del ciclo celular 2.1 Regulación del ciclo celular 3 Mitosis 3.1 Fases de la división mitótica 3.1.1 Interfase 3.1.2 Parte divisional 3.1.2.1 Análisis de las fases 4 Meiosis 4.1 Descripción de la meiósis 4.1.1 Definición AUTOEVALUACION

Y

CAPITULO 2 GENERALIDADES SOBRE TEJIDOS INTRODUCCIÓN 1. Concepto 1.2 Definición de tejido 1.3 Niveles de organización 1.4 Clasificación de los tejidos 1.5 Histogenésis 1.5.1 Proceso de crecimiento de los tejidos 1.5.2 Diferenciación 1.5.3 Senectud celular 1.5.4 Necrosis celular 2. Tejido conjuntivo 2.1 Células conjuntivas 2.2 Fibroblastos 2.3 Tejido sanguíneo 2.4 Globulos rojos 2.5 Globulos blancos 2.6 Plaquetas AUTOEVALUACION CAPITULO 3 CONCEPTOS BÁSICOS DE GENETICA DEL CROMOSOMAS OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Definición de genética 1.1 El Cromosoma 1.1.1 Antecedentes históricos 1.2 Estructura y función 1.2.1 La cromatina 1.2.1.1 El nucleosoma 1.2.1 La cromatina 1.2.1.1 El nucleosoma 1.2.2 Organización del DNA 1.2.3 Descripción del cromosoma 1.2.4 Tamaño y número de cromosomas AUTOEVALUACIÓN UNIDAD 3. CITOGENÉTICA INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD OBJETVOS ESPECIFICOS CAPITULO 1 CITOGENÉTICA Y CROMOSOMAS 1. Citogenética 1.1 Historia de la citogenética 2. Los cromosomas 2.1 Inactivación del cromosoma X

2.2 Cromatina sexual 2.3 Morfología de los cromosomas 2.3.1 Clasificación de los cromosomas 2.4 Cromosomas y cariotipos normales 2.5 Los cromosomas y la evolución CAPITULO 2 ALTERACIONES CROMOSOMICAS 1. Cariotipos Anormales 1.1 Anomalías cromosómicas 1.1.1 Anomalías de tipo numérico 1.1.2 Anomalías de tipo estructural AUTOEVALUACION UNIDAD 4 DIAGNOSTICO CITOGENETICO INTRODUCCIÓN OBJETIVOS GENERALES CAPITULO 1 INFERTILIDAD Y ESTERILIDAD AUTOEVALUACION CAPITULO 2 MORTALIDAD EMBRIONARIA Y FETAL AUTOEVALUACION CAPITULO 3 ANOMALIAS CONGENITAS 3.1 Hipoplasia testicular 3.1.1 Descripción en el Caballo 3.1.2 Descripción en el Toro 3.1.3 Descripción en el carnero 3.1.4 Macho Cabrío 3.1.5 Cerdo 3.2 Disgenesia gonadal 3.2.1 Descripción en la yegua 3.2.2 Descripción en la vaca 3.2.3 Descripción en la oveja, cabra y perra 3.2.4 Descripción en la cerda 3.3 Hipoplasia ovárica 3.3.1 Descripción en la yegua 3.3.2 Descripción en la vaca 3.3.3 Descripción en la oveja, cabra y cerda AUTOEVALUACION CAPITULO 4 INTERSEXUALIDAD 4.1 Descripción en las especies 4.1.1 Caballo 4.1.2 Vacuno

4.1.3 Oveja 4.1.4 Cabra 4.1.5 Cerdo AUTOEVALUACION CAPITULO 5 OTRAS ANOMALIAS CONGENITAS 5.1 Descripción en algunas especies 5.1.1 Caballo 5.1.2 Vacuno 5.1.3 Cabra 5.1.4 Cerdo AUTOEVALUACION CAPITULO 6 ESTUDIOS CITOGENETICOS PRENATALES E HÍBRIDOS 1.1 La amniocentecis 1.2 Biopsia embrionaria 2. Híbridos 2.1 Híbridos en algunas especies 2.1.1 Caballo 2.1.2 Vacuno 2.1.3 Oveja 2.1.4 Cerdo AUTOEVALUACION UNIDAD 5. GENERALIDADES SOBRE TÉCNICAS DE CULTIVO CELULAR Y BANDEOS CROMOSOMICOS CAPITULO 1 METODOS DE CULTIVO CELULAR 1. Cultivos a corto término 1.1 Técnica general para sangre completa 2. Cultivos a largo término 2.1 Técnica general 3. Métodos directos AUTOEVALUACION CAPITULO 2 TECNICAS DE BANDEO CROMOSOMICO 2.1 Bandas Q 2.2 Bandas G 2.3 Bandas R 2.4 Bandas C 2.5 Bandas T 2.6 Bandas NOR 3. Técnica de fotografia 4. Elaboración de cariotipo

5. Elaboración de ideograma AUTOEVALUACION CAPITULO 3 ALGUNOS ESTUDIOS CITOGENETICOS REALIZADOS EN COLOMBIA 3.1 Evidencia citogenética de un híbtrido entre búfalo y bovino 3.2 Cariotipo citogenético de la guagua COMENTARIO FINAL DEL AUTOR Información de retorno a las autoevaluaciones BIBLIOGRAFIA

CONTENIDO DE FIGURAS

Fig 1. Fig 2. Fig 3. Fig 4. Fig 5. Fig 6. Fig 7. Fig 8. Fig 9. Fig 10. Fig 11. Fig 12. Fig 13. Fig 14. Fig 15. Fig 16.

Chiguiro Guacamaya ( Ara ambigua ) Danta de selva ( Tapirus terrestris ) Oso andino ( Tremactors ornatus ) Tortuga de rio ( Podocnemis unifilis ) Célula Espermatozoide, eritrocito y fibra muscular Forma celular Membrana plasmática Mitocondria El centriolo Ubicación y número del núcleo Cariotipo de bovino macho (Bandas GTG ) Cariotipo de bovino hembra ( Bandas RBG ) Cariotipo de cerdo bandas RBG, traslocación Xq+;13q- ) Cariotipo bandas R del ovejo

INTRODUCCION

En nuestro país a pesar de la existencia de una enorme diversidad animal, son muy pocos los estudios cromosómicos realizados en nuestros animales domésticos y silvestres de interés zootécnico. Colombia posee numerosísimas razas criollas adaptadas a nuestro medio en un proceso evolutivo de mas de quinientos años. Estas razas poseen rasgos valiosos como resistencia a las enfermedades, gran fertilidad, longevidad, adaptación a condiciones difíciles y a alimentos de muy pobre calidad. Características deseables para una producción con bajos insumos con miras a lograr una seguridad alimentaria para nuestras próximas generaciones. Igualmente nuestro país posee una gran variedad de especies silvestres empleadas en las diferentes regiones como alimentos tradicionales y que son de un potencial zootécnico bien interesante con miras a desarrollar e implementar en una escala comercial. Es importante el conocimiento de la identidad genética de nuestra fauna a traves de los cariotipos, por lo tanto es urgente caracterizar nuestros recursos genéticos. Los primeros estudios citogenéticos en animales domésticos, se dedicaron a la descripción de los cariotipos normales de cada especie. Primero con la coloración normal de giemsa, y luego a partir de 1970 con los distintos métodos de bandeo cromosómico, que permiten ahora descubrir diferentes anormalidades en animales de

baja tasa de fertilidad y con problemas en la reproducción. También es una herramienta valiosa en estudios de sistemática para determinar relaciones filogenéticas entre las diferentes especies de animales y en la creación de híbridos. Este libro muestra en sí, la fundamentación teórica de esta ciencia, para que el profesional de las ciencias pecuarias conozca y aplique estos conocimientos en el mejoramiento de las especies, y le contribuya en su formación en el área de la genética animal.

UNIDAD

1

LA BIODIVERSIDAD EN COLOMBIA

INTRODUCCION

Esta primera unidad del libro, hará referencias sobre temas especiales como ;Biodiversidad, principios orientadores, estrategia, perdida de la biodiversidad, bancos genéticos y fauna silvestre, organizados en cuatro capítulos pequeños, con la finalidad de que los interesados en trabajar en citogenética, tengan unas bases teóricas sólidas y mínimas, que les permita conocer aspectos básicos sobre la biodiversidad en nuestro país, orientadas a las especies animales silvestres y de interés zootécnico. El primer capítulo, presenta unas generalidades sobre la biodiversidad en Colombia, los convenios y la ley marco que protege a estos estudios e investigaciones, los principios orientadores de los instrumentos para planificar los planes conservación biológica así como las estrategias para su adecuado desarrollo. Un segundo capítulo denominado perdida de la biodiversidad genética, muestra causas

de ésta perdida, especies vertebradas conocidas en Colombia. Un tercer capítulo llamado Bancos genéticos, donde se ven los recursos genéticos pecuarios, germoplasma y su utilización. El cuarto capítulo dedicado al entendimiento de nuestra fauna en donde hago énfasis en el potencial zootécnico de algunas especies silvestres y se analizan algunas especies amenazadas, reportando unos listados con sus nombres comunes y científicos.

OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD

Al finalizar el estudio de la unidad, los estudiantes estarán en capacidad de discutir los aspectos mas relevantes en cuanto a la biodiversidad colombiana se refiere.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Reconocer a nuestro país como poseedor de una rica y valiosa biodiversidad - Conocer el número de ley marco que da las garantías a los estudios en ésta área. - Conocer los principios orientadores de los instrumentos de planificación - Conocer las estrategias para cultivar nuestra biodiversidad. - Identificar adecuadamente como se forman los bancos genéticos - Reconocer nuestra fauna silvestre como potencial zootécnico

CAPITULO 1. BIODIVERSIDAD EN COLOMBIA

Colombia es reconocida como uno de los países con mayor biodiversidad a nivel mundial. El conocimiento sobre nuestra biodiversidad es incipiente a pesar de los esfuerzos que se han hecho para fortalecerlo. En términos generales, se conocen aproximadamente el 10 % de las especies que existen en el territorio, incluyendo los mares. Esta enorme riqueza de Colombia es a la vez oportunidad y una responsabilidad con nuestras futuras generaciones y con el mundo entero. El desarrollo de nuestro país para el siglo XXI debe estar ligado al aprovechamiento de la biodiversidad, buscando una distribución justa y equitativa. En Colombia, el convenio de Biodiversidad se ratificó mediante la ley 165 de 1994, convirtiéndose en la ley marco de la biodiversidad, después de realizarse la cumbre de la tierra en 1992, donde mas de 150 países firmaron el convenio. El instituto Alexander Von Humboldt con el apoyo del programa de las naciones unidas para el medio ambiente, formularon un plan en 1997, en la cual se establecen las estrategias y acciones orientadas al conocimiento, conservación y utilización sostenible de nuestros recursos genéticos.

Esta política surgió a partir del consejo nacional ambiental, en calidad de máximo órgano asesor en materia ambiental en nuestro país. Este plan, entre sus objetivos, desea completar un inventario exhaustivo de los recursos biológicos colombianos, la inmensa diversidad biológica y su limitado conocimiento, hacen necesario orientar las acciones en materia de caracterización de sus componentes hacia completar la información faltante en áreas geográficas y grupos específicos, de acuerdo con la priorización que plantea la estrategia de " Caracterización de componentes de la biodiversidad ". Igualmente es importante sistematizar y organizar la información existente en colecciones vivas y muertas, lo cual permitiría incrementar el conocimiento de nuestros recursos.

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Ch iguiro .

1. PRINCIPIOS ORIENTADORES PARA LA PLANIFICACION

Uno de los principales compromisos adquiridos por las partes, en cumplimiento del convenio pactado, es el de integrar la conservación y el uso sostenible en los planes y

programas. Para alcanzar este objetivo, El instituto de investigación de recursos biológicos ALEXANDER VON HUMBOLDT, emitió un informe nacional, el cual analiza la situación y las tendencias de los ecosistemas, la diversidad de la biota y endemismos, las especies y taxa amenazados; estudia los factores que afecta la biodiversidad y examina nuestra capacidad nacional para la caracterización, conservación y utilización de nuestros recursos. Este informe lo pueden consultar en las oficinas del instituto, dentro del ministerio del medio ambiente. Este informe motivó a la elaboración de una política nacional de la biodiversidad, aprobada por el consejo nacional ambiental, está fundamentada en tres ejes : conocer, conservar y utilizar adecuadamente nuestros recursos. Para esto se desarrolló un plan de acción nacional, donde involucra a varias instituciones de carácter nacional, para desarrollar programas regionales y establecer tareas prioritarias y mecanismos específicos para su implementación. Para esto es importante conocer los principios orientadores de esta planificación, los cuales son : 1. La biodiversidad es patrimonio de la nación y tiene un valor estratégico para el desarrollo presente y futuro de Colombia. 2. La diversidad biológica tiene campos tangibles a nivel de moléculas, genes y poblaciones, especies y comunidades, ecosistemas y paisajes. 3. La biodiversidad tiene un carácter dinámico en el tiempo y el espacio y sus componentes y procesos evolutivos se deben preservar. 4. Los beneficios derivados de su uso deben ser utilizados de manera justa y equitativa en forma concertada con la comunidad. 5. Se reconoce la importancia de la protección de los derechos de propiedad privada individual y colectiva. 6. La conservación y uso sostenible de la biodiversidad requieren un enfoque intersectorial y deben ser abordados en forma descentralizada, incluyendo la participación del estado en todos sus niveles y la sociedad civil. 7. La conservación y el uso sostenible de la biodiversidad, deben abordarse globalmente, siendo indispensable el compromiso internacional entre las naciones.

8. Se adoptará el principio de precaución, principalmente en la adopción de medidas relacionadas con la erosión genética y la bioseguridad.

2.

ESTRATEGIAS PARA DESARROLLAR

La finalidad de las estrategias, está dirigida a tomar decisiones y provee las alternativas para modificar las actuales tendencias de deterioro, subutilización y poco conocimiento de nuestra biodiversidad. También pretende ser una carta de navegación para los trabajos y las investigaciones a realizar. Las estrategias son diez y son : 1. Caracterizar a todo nivel y en especial en el ámbito cromosómico y molecular los componentes de la biodiversidad. 2. Proteger, recuperar y divulgar el conocimiento y las prácticas tradicionales. 3. Consolidar un sistema de áreas protegidas 4. Reducir los proceso y las actividades que ocasionan el deterioro de la biodiversidad. 5. Promover la restauración de ecosistemas degradados y la recuperación de especies amenazadas. 6. Promover sistemas de manejo sostenible de recursos naturales renovables. 7. Promover la conservación ex situ 8. Desarrollar el potencial económico de la biodiversidad. 9. Diseñar e implementar sistemas de valoración 10. Diseñar los mecanismos de distribución equitativa de los beneficios derivados del uso sostenible.

ACTIVIDAD PRACTICA COMPLEMENTARIA

Identifique en su región, un problema relacionado con la biodiversidad. Preferiblemente trate de investigar si alguna especie de animal de interés zootécnico ( propio de la región ), se encuentra amenazado o esta en vía de extinción.

Recuerde que la finalidad nuestra será, caracterizar promover su conservación y uso sostenible.

especies para

AUTOEVALUACION

1. Mencione la ley marco que protege los estudios sobre la diversidad en Colombia. 2. Porque es importante el informe nacional sobre el estado de la biodiversidad en Colombia? 3. Mencione al menos tres estrategias, en donde usted como investigador en el campo de la genética, pueda colaborar con su trabajo de campo y de laboratorio.

CAPITULO 2 CAUSAS DE PERDIDA DE LA VARIABILIDAD GENETICA

OBJETIVO ESPECIFICO

Conocer las causas directas e indirectas de la perdida de la variabilidad genética de nuestros recursos , así como entender la importancia de nuestra biodiversidad para el desarrollo tecnológico, científico y de sostenibilidad.

1.

LA IMPORTANCIA DE LA BIODIVERSIDAD

La biodiversidad biológica es el fundamento de nuestra vida cotidiana y en esencial

para el desarrollo de los países pobres de América Latina como Colombia. La supervivencia del ser humano y de otras especies de animales y de plantas, depende de la biodiversidad. Existen unos usos directo como : Alimentación, medicina, etc. y unos indirectos como:Productividad, turismo etc... Por ejemplo la pesca y acuicultura en aguas oceánicas y continentales, es una fuente de alimento y de ingreso económico para varias poblaciones de nuestro país. Se estima que en el mundo cerca de 900 millones de personas dependen de la pesca como fuente principal de proteínas y ésta genera cerca de 200 millones de empleos. El 80% de la pesca es de origen marino, el 6% proviene de la pesca continental y el resto de la acuacultura. En Colombia La pesca continental proviene en mayor escala del Amazonas mas de 15.000 toneladas y del Magdalena unas 5.000 toneladas anualmente. En la pesca Marina, el pacifico provee 91.000 toneladas, mientras el Atlántico sólo 15.000. para 1995 generó 228 millones de dólares en exportaciones y este sector tan solo representa el 0.7% del PIB nacional y el 3.5% del PIB agropecuario. Sinembargo este sector tiene un alto potencial de desarrollo. En cuanto a ganadería y zoocría, la principal fuente de proteína que consumimos los colombianos, proviene del uso de animales domesticados. El ganado vacuno de carne y leche representan un rubro valioso en la economía y se deriva de la biodiversidad, si sabemos que poseemos razas criollas adaptadas por mas de 500 años a nuestra ecología y que tienen un potencial genético importante para programas de mejoramiento genético. La zoocría genera ingresos significativos al país, los criaderos de babilla por ejemplo con fines de exportación, convirtieron a nuestro país en el primer productor mundial de pieles de babilla en el mundo.

2.

PERDIDA DE LA VARIABILIDAD GENETICA ANIMAL

Actualmente, se están perdiendo varios recursos genéticos animales que fueron ó que han sido vitales para la alimentación de nuestras anteriores generaciones.

Esta perdida irreversible de genes es preocupante, pues ésta variedad genética tiene un valor particular y una utilidad inmediata. Sinembargo, son escasas las dudas de que la perdida de la diversidad de los recursos genéticos ha sido enorme. Debido a que nadie sabe con exactitud cuanta diversidad existía en el pasado en las especies domesticadas o de casería a lo largo de la historia de toda la humanidad. Aquí analizaremos un factor que han influenciado en la perdida de la variedad genética.

2.1

SUSTITUCION DE ESPECIES

Una de las principales causas de esta perdida ha sido la generalización de la economía pecuaria moderna, los productores campesinos han cambiado a través de los años sus hábitos tradicionales, que poseían una elevada diversidad, para dar lugar a especies mas homogéneas y mas aceptadas comercialmente. En otras palabras las especies tradicionales fueron sustituidas por otras que eventualmente cumplen las mismas funciones. Por ejemplo anteriormente era común consumir en el campo colombiano Armadillo y Venado, hoy día se ha reemplazado por el pollo de granja. Esto hace que, por una parte se pierda el interés que mostraba las gentes en el campo por estos animales y que en un momento dado pudo haber dado lugar de iniciar planes de domesticación de estas especies, los cuales hubiese preservado muy seguramente este potencial genético. Sinembargo el cambio de costumbre alimenticia, ha hecho desaparecer casi que por

completo a estas dos especies en mención.

2.2

CAUSAS DE LA PERDIDA DE LA BIODIVERSIDAD

Para conocer e identificar los problemas relacionados con esta perdida es importante verificar las causas directas e indirectas.

2.2.1 causas directas Las políticas inadecuadas de ocupación de tierras, han llevado al país a un proceso acelerado de transformaciones de sus hábitats y ecosistemas naturales, esto a profundizado los problemas de colonización y la ampliación de las fronteras agropecuarias. El establecimiento de cultivos ilícitos, las obras de infraestructura, la actividad minera, los incendios de ecosistemas naturales, hacen que se reduzcan los hábitats o que se dividan. De 1960 a 1995, se disminuyó en casi un millón de hectáreas las tierras dedicadas a la agricultura, pasando de 5 millones a casi 4 millones ; en tierras dedicadas a pastos se pasó de 14 millones a 35 millones. Cincuenta por ciento de los suelos presentan algún grado de erosión y se estima que entre 170.000 a 200.000 hectáreas inician proceso de erosión anualmente. También la introducción de especies foráneas, causan perdida de la diversidad biológica,mediante la competencia y desplazamiento de las especies nativas. Se tiene certeza de que en las cuencas de los ríos Cauca, Orinoco, Amazonas y catatumbo se han introducido y trasplantado cerca de 32 especies de peces pertenecientes a las familias Salmonidae, ciprinidae, characidae y otras. Por otra parte, la sobre explotación o aprovechamiento no sostenible de especies silvestres de fauna para el consumo doméstico y su comercialización, tienen efectos negativos sobre la biodiversidad. Esto puede llevar a la erosión genética, reducir las poblaciones y hacerlas vulnerables a la extinción. En nuestro país la caza indiscriminada se debe a la demanda de pieles o productos de estas especies en un mercado ilegal a nivel internacional.

Como ejemplo podemos citar que sólo en Bogotá en el año de 1994 se decomisaron mas de 17.000 especímenes. Con relación a la pesca, cabe decir que en el río Magdalena debido a los procedimientos de pesca con dinamita y otros, se ha reducido fuertemente la cantidad de volumen recolectado, pasando de 78.000 toneladas de peces al año en 1974 a tan solo 16.000 en el año de 1995, en el año 1999 y el 2000 ha aumentado debido a los programas de cuidado que adelanta corpomagdalena en estas regiones ribereñas. La contaminación industrial y doméstica llevan también a una alteración de los ecosistemas. El uso de plaguicidas y fertilizantes mal manejados, la producción de residuos sólidos debilitan los ecosistemas naturales. Por último, los cambios climáticos, pueden alterar las condiciones del medio, sin dejar tiempo necesario para su recuperación.

2.2.2

Causas indirectas

Los fenómenos, demográficos, económicos, sociales, políticos e institucionales influyen indirectamente sobre la perdida del biodiversidad. la importancia de esta ha sido subestimada dentro de las políticas de estado y de los demás sectores. Lo importante de mantener la biodiversidad radica en los recursos que esta ofrece a las medicinas tradicionales y que son base para la agricultura y la industria farmacéutica y biotecnológica. La utilización sostenible de estos recursos proveerán opciones de desarrollo humano, científico y tecnológico a través de participación de trabajos de investigación dura para esta área de la ciencia. para dar un ejemplo de estas causa indirectas, citemos el caso por ejemplo de que en 1961 de acuerdo a una reforma agraria, esta exigía a los colonos en parte de las mejoras de los predios adjudicados, talar la tercera parte del área del predio. Esta política fue nefasta porque deforesto áreas estratégicas de conservación. Esto se modificó con la ley 30 de 1988. De otro lado, las actividades encaminadas a la erradicación de cultivos ilícitos como la

coca y la amapola han contribuido a la perdida de la biodiversidad, indirectamente originado por los patrones internacionales de consumo de drogas derivadas de estas plantas por los habitantes de los pises industrializados. Por ultimo el desconocimiento científico y las deficiencias en el desarrollo tecnológico no permiten avanzar adecuadamente en estos programas de sostenibilidad y utilización de la biodiversidad. El estado colombiano no ha estado presente en las zonas de mayor diversidad, paralelamente a esto estas regiones son áreas de conflicto con presencia paramilitar o guerrillera. Todas estas causas anteriormente mencionadas, tanto las directas como las indirectas han hecho que se formulen planes de conservación encaminados a preservar nuestra biodiversidad. Una de las formas de conservar nuestros recursos y que mas compite al genétista, son los llamados Bancos genéticos que pertenecen a los métodos de conservación ex - situ.

AUTOEVALUACION

1. A que se denomina perdida de la biodiversidad genética 2. Mencione un ejemplo de perdida de la biodiversidad 3. Porque es importante la biodiversidad 4. Mencione las causas directas de la perdida de la biodiversidad. Cite dos ejemplos 5. Mencione las causas de indirectas de la perdida de la biodiversidad. Cite un ejemplo.

CAPITULO 3 BANCOS GENETICOS

Varios fenómenos han contribuido recientemente a dar un valor extraordinario a los recursos genéticos; por lo tanto, los diferentes sistemas de conservación in situ y ex situ han adquirido un valor creciente. la conservación ex situ, a través de las diferentes formas de bancos de germoplasma y de caracterización citogenética y molecular, se han convertido en mecanismo de transformación positivo en la biodiversidad. Los bancos de germoplasma no son sólo medios de conservación genético, sino un

medio para trasformar un potencial estimado en potencial real. En los bancos de germoplasma se evalúan, caracterizan y mejoran los productos de la biodiversidad, para que el país pueda aprovechar su riqueza y proteja efectivamente su soberanía sobre esta biodiversidad. Estos bancos deben ir acompañados por el fortalecimiento de desarrollo científico y tecnológico relacionados con la conservación y el aprovechamiento sobretodo en cuanto a la biotecnología se refiere.

1. BANCO DE GERMOPLASMA Es un conjunto de colecciones de material genético de diversas especies, mantenido de acuerdo con procedimientos específicos, con el fin de preservar la variabilidad genética de las especies y la viabilidad del material en que se encuentra conservada. Es un mecanismo para hacer disponible, en forma adecuada, los recursos genéticos a los distintos procesos de aprovechamiento de los mismos. Los recursos genéticos, constituyen el fundamento en que se basa el sector agropecuario para una seguridad alimentaria mundial. los recursos menos conocidos y menos valorados son los genéticos. También son los que mas cuidado merecen, como es el caso de todas nuestras especies criollas o nativas. El recurso genético, implica que el material tiene un valor potencial económico.

2. IMPORTANCIA INTERNACIONAL

En los últimos veinte años, varios fenómenos han influido para valorizar los recursos genéticos: Los mas decisivos son el desarrollo de las modernas biotecnologías y la acelerada tasa de extinción de nuestra biodiversidad. El convenio sobre biodiversidad biológica, sentó las bases jurídicas, para avanzar en una dirección internacional, pero la dimensión geopolítica que caracteriza también el suministro y distribución de los recursos genéticos, en cual se diferencian los intereses de los países poseedores de biodiversidad y los intereses de los países consumidores de los mismos, se ha convertido a su vez en el mayor obstáculo para acordar los mecanismos aplicados a las actividades de mejoramiento, principalmente los derechos de propiedad intelectual, no son apropiados para la protección de los recursos

genéticos. Todas estas dificultades se reflejan en las negociaciones internacionales que llevan a cabo el convenio sobre diversidad y la comisión de recursos genéticos de la FAO, donde a pesar del trabajo no se ve ningún avance.

3.

SISTEMA NACIONAL DE BANCOS DE GERMOPLASMA

En Colombia, a partir de la creación de la corporación Colombiana de investigación agropecuaria ( Corpoica ) en 1994, se comenzó a construir un sistema nacional de bancos de germoplasma en las áreas vegetal, animal y de microorganismos a partir de las colecciones que había ensamblado el instituto colombiano agropecuario ICA. El ICA, desde su creación, ensambló y utilizó colecciones de recursos genéticos vegetales, animales y de microorganismos, especialmente de especies de valor comercial inmediato para el país. Este material se consiguió por diferentes vías como la introducción de germoplasma de otros países y la colecta directa en el territorio colombiano, de allí fueron pasados a corpoica en 1994. El sistema comprende una serie de actividades que deben realizarse en forma organizada y comprende : a) Incremento de las colecciones a través de colectas nacionales. las colectas privilegian variedades o razas regionales, especies silvestres de interés zootécnico y especies promisorias.

b) Mantenimiento y manejo del germoplasma : El mantenimiento de la variabilidad constituye la columna vertebral del sistema de germoplasma. El mismo se refiere al manejo y preservación de recursos genéticos conocidos, de tal manera que rindan un beneficio sostenible elevado a la generación presente, mientras se mantiene su potencial para llenar las necesidades y aspiraciones de las generaciones futuras. c) Descripción básica de los materiales almacenados : la utilización de los recursos genéticos presentes en los bancos de germoplasma requiere de una descripción mínima de los materiales, documentada adecuadamente, que, a su vez, facilita y promueve el acceso a la variabilidad. Esta incluye datos particulares de cada colección; información taxonómica, comparativo citogenético, origen del material y características básicas mínimas para su utilización. d) Documentación : se refiere a la sistematización de todas las actividades de manejo

de os materiales que se conservan en los bancos de germoplasma. e) procesos de gestión : Entre los procesos de gestión, se pueden ubicar la determinación de las actividades a desarrollar y las prioridades de las mismas; el establecimiento de normas técnicas de manejo de los diferentes bancos; las necesidades presupuestales así como la elaboración de planes de capacitación para los funcionarios encargados del sistema. las colecciones que maneja corpoica en las diferentes áreas, se enmarcan en el sistema descrito. pero otras instituciones también han trabajado aisladamente en algunas investigaciones, nosotros desde la Universidad nacional abierta y a distancia, facultad de ciencias agrarias, estamos presentando proyectos encaminados a iniciar labores en ésta área y poder también participar y colaborar en el avance de estos bancos de germoplasma, con la finalidad de preservar con sostenibilidad nuestros recursos biológicos animales y de interés zootécnico.

3.1

RECURSOS GENETICOS PECUARIOS

Colombia fue el primer país latinoamericano en iniciar programas de conservación de recursos genéticos animales. En 1939 un decreto del gobierno estableció que el 25 % de las explotaciones bovinas debían estar conformadas por ganado criollo.

3.1.1 Actividades de conservación

En el caso de recursos genéticos animales existen dos metodologías de conservación : * In vivo : Se mantienen núcleos de familias con un número mínimo de animales evitando la excesiva homogeneidad genética. * In vitro : Se mantiene material germinal, bien sea que se trate de semen congelado utilizando nitrógeno líquido (- 196º grados centígrados ) o mediante la congelación de embriones de vacas con características genéticas superiores.

3.1.2 Caracterización y evaluación de germoplasma

En el área de caracterización y evaluación, se han adelantado diferentes estudios que involucran fenotipo y parámetros fisiológicos así como de comportamiento reproductivo. También se han iniciado las fases de caracterización citogenética y molecular, por parte de los programas de recursos genéticos animales y de Biotecnología. El objetivo será los estudios de satélites, microsatélites de los genomas así como los de los genomas mitocondriales de las especies animales.

3.1.3

Documentación de las colecciones

Cada animal deberá tener su información genética pertinente, esta información se sistematizará, mediante la elaboración de bases de datos para las diferentes especies de animales que compondrán el banco de germoplasma pecuario del país.

3.1.4

Utilización del germoplasma

Se utilizará con fines reproductivos y productivos y como alternativas de producción pecuaria.

AUTOEVALUACION

1. Que son los bancos genéticos ?

2. Porque son importantes los bancos genéticos a nivel internacional. 3. Que es el sistema nacional de bancos de germoplasma 4. Cuales son los principales recursos genéticos pecuarios 5. Que significa la conservación ex situ ? Para que sirve ? 6. Como se caracteriza y evalúa el germoplasma ? 7. Como se debe utilizar este germoplasma ?

CAPITULO 4 FAUNA SILVESTRE

Nuestra fauna corresponde a todas las especies animales que no han sido domesticadas por el hombre y que su hábitat se encuentra en la naturaleza dentro de un determinado ecosistema.

Esta es una riqueza de todos nosotros y de nuestras futuras generaciones, con un gran potencial económico y que no ha sido estudiado adecuadamente, esto la hace ocupar hoy día primerísimos lugares dentro de los intereses científicos nacionales e internacionales. Durante mucho tiempo el hombre se despreocupo por su bienestar, pero en las últimas décadas ha surgido un gran interés por su caracterización, conservación y explotación moderada con varios fines, en los que podemos mencionar ; Estudios genéticos, explotación sostenible, investigaciones científicas bioquímicas y farmacéuticas entre otras.

4.1

ESPECIES SILVESTRES COLOMBIANAS

De todas las especies que habitan nuestro país, los animales son los mas conocidos taxonómicamente. Colombia posee mas e 2800 especies de animales, ocupando el tercer lugar a nivel mundial. Poseemos mas del 7 % de los mamíferos del mundo, con 367 especies dentro de nuestro territorio, y con 85 reportadas cerca a los límites de nuestro país, que las hacen muy probables de pertenecer a Colombia. Los murciélagos ( 151 especie ) y los roedores ( 94 especies ) sobresalen en nuestro territorio. En el chocó serranía del baudó, en 1983 se reportó la existencia de una nueva especie de mamífero para la ciencia, la rata cavadora ( orthogeomys taleris ). Además poseemos mas de un tercio de los primates de América tropical, con 27 especies, superado sólo por el Brasil que poseen 55. la región con mayor riqueza es la del pie de monte amazónico, con gran valor entre el alto Guaviare y el Putumayo. Otra área de importancia para los primates es la serranía de san jacinto en Sucre. Las dantas son una especie bien representadas en el país ( Tapirus terrestris, Tapirus bairdii y Tapirus pinchaque ). En Colombia se han reportado mas de 1720 especies de aves, el cual se cree es el mayor número de especies en el mundo, representando el 20 % del total de las aves del mundo. Cada día se describen mas y mas especies por los biólogos, este es el caso de los

lagartos donde ya hay mas de 205 especies y siguen creciendo, también ocurre igualmente con los anfibios, por citar un ejemplo ; de la familia Hylidae, a la que pertenecen los sapos marsupiales ( Gastrotheca), hay 16 especies en Colombia de las 30 reportadas a nivel mundial, aquí se han descrito dos nuevas últimamente de la familia Dendrobatidae. En la reserva de la planada en Nariño se han reportado mas de 23 especies de ranas del género Eleutherodactylus , siendo una de las regiones que mas cuenta con la mayor diversidad de este grupo. Referente a los peces, solamente en el bajo Caquetá, se encuentran por lo menos seis especies calificadas de bagres pertenecientes a la subfamilia Sorubiminae : Lechero ( Brachyplatystoma filamentosum ), Dorado ( Brachyplatystoma flavicans ), pejenegro ( Paulicea lutkeni ), Guacamayo ( Pharactocephalus hemiliopterus ), pintadillo ( Pseudoplastytoma tigrinum y pseudoplastytoma fasciatum ), de este último se realizó un estudio citogenético muy completo para determinar su divergencia filogenética a traves de la comparación de cariotipos bandeados, trabajo realizado en la facultad de ciencias, departamento de Biología de la Universidad nacional de Colombia con sede en Bogotá ( 1999 ). Dentro de los insectos. algunos grupos como las mariposas pardas ( Satyridae, tribu pronophilini ), sobresalen por su diversidad y endemismo. Sinembargo a pesar de nuestra riqueza, los malos manejos están llevando a la desaparición de varias especies de animales, como ha sido el caso de los caimanes y babillas del río magdalena. los venados de las llanuras del Tolima y del departamento del Magdalena,todo debido a la caza indiscriminada.

Fi gur a. 2

4.2

Guacama ya ( Ar a am bigu a )

ANIMALES SILVESTRES DE INTERES ZOOTECNICO

Una de las formas para aumentar la población de las especies de animales amenazadas, es la zoocría. Esta se define como la actividad para gestar, reproducir y levantar animales silvestres en cautiverio, con fines económicos, para comercializarla. Es una actividad que no lleva mas de 20 años en el mundo, y fue iniciada en algunos zoológicos del mundo. Actualmente, las especies de interés zootécnico y explotadas son: El cocodrilo del Nilo en Africa ( Crocodylus niloticus ), el cocodrilo de agua salada ( Crocodylus porosus ) y el cocodrilo de agua dulce de Australia ( Crocodylus johnson ), el caimán americano en los Estados Unidos ( Alligator mississippiensis ) y algunas especies de babillas de América central y del Sur. Se crían con la finalidad de aprovechar su piel y en menor proporción su carne. Otro grupo de explotación son las de la familia Boidae, al que pertenecen las boas, las Anacondas y los pitones. Los lagartos como las iguanas, tefus y monitores también son explotados comercialmente.

Para seleccionar las especies con potenciales para zoocría, se deberán hacer estudios sobre la especie y su hábitat, se tendrá en cuenta varios factores como : número de ejemplares que viven en la zona determinada, grado de intervención y alteración del ecosistema, los cambios de su entorno ponen en riesgo la especie?, cuales son sus hábitos alimenticios, como es su comportamiento, como se relaciona con otras especies en la naturaleza, etapa de madurez sexual etc... Para todo esto es importante contar con personas que conozcan adecuadamente el área.

Fi gur a. 3

Dan ta de sel va ( Tapiru s terr es tris )

4.3 ALGUNAS ESPECIES QUE SE ENCUENTRAN AMENAZADAS EN COLOMBIA

En 1991, la unión internacional para la conservación de la Naturaleza ( UICN ) propuso nuevas categorías para definir el status de las especies, las cuales se presentan a continuación.

* Insuficientemente conocida : Especie que se sospecha pertenece a alguna de las categorías, pero de la cual hace falta información. * Indeterminado : Especie o unidad taxonómica de clasificación, que se sabe pertenece a alguna de las categorias, pero para el cual no hay suficiente información para asignarlo a alguna de ellas.

* Raro : Especie con poblaciones pequeñas, que no están en el momento amenazados o no son vulnerables, pero que presentan riesgo de desaparecer * Vulnerable : Especie que puede pasar a la categoría de amenazado si las causas de su disminución continúan. * Amenazada : especie en peligro de extinción y cuya supervivencia es poco probable si las causas de disminución continúan. * Extinta : Especie que ya no existe, tanto en sus localidades tipo, como en otras conocidas.

A continuación vemos una lista de especies amenazadas en Colombia, reportadas por el INDERENA 1985.

Fi gur a 4. Oso An dino ( Trema ctors orn atus )

MAMIFEROS COLOMBIANOS

Nombre común

Armadillo Gigante Ballena Azul Danta de la costa Danta del chocó Jaguar Manatí Amazónico Marteja Mico de noche Oso andino Oso hormiguero Venado conejo Venado del dagua Zorro

Nombre científico

Priodonte maximus Balaenopter ulus Tapirus terrestris Tapirus bairdii Felis onca Trichechus inunguis Aotus lemurinus Aotus lemurinus lemurinus Tremactors ornatus Mirmecophaga tridactyla Pudu mephistophiles Odocoileus virginianus Atelocynus microtis

AVES AMENAZADAS

Gallineta azul Chorola Tamborero Gallito Garzón soldado Pato de páramo Gavilán Aguila Halcón Paujil del caquetá Perdiz de la sabana Guacamaya verde Hormiguero

Tinamus tao larensis Crypturellus altuarius Botaurus pinnatus pinnatus Ixobrychus exilis Jabiru mycteria Ana flavirostris Parabuteo unicinctus Leucopternis princeps Falco deiroleucus Mitú salvini Colinus cristatus Ara ambigua Grallaria alleni alleni

REPTILES EN VIA DE EXTINCION

Caimán negro Icotea blanca Tortuga carey Tortuga canal Tortuga charapa Tortuga del río Carranchina

Melanusuchus niger Chrysemys scripta ornata Lepydochelus olivacea Desmochéis ciriacea Podocnemis expansa Podocnemis unifilis Phrrinops dahli

entre otros El capitán de la sabana de Bogotá ( Eremophilous mustisii ) y un pez de agua dulce de la Isla de San Andrés ( Gambusia estiputeus ).

Fi gur a 5. Tor tu ga del rio ( Podocn emi s unif il is )

AUTOEVALACION

1. Defina fauna silvestre 2. Cuales son las categorías para definir el status de los animales 3. Investigue, si alguna de las especies citadas en la lista de amenazadas se encuentra en su región. Tome medidas de contingencia

COMENTARIO

Ha finalizado la primera unidad del libro, esta tenía por objeto describir aspectos muy generales p ero concretos a cerca d e nuestra b iodiversidad y del manejo que se le puede dar a ella. En primera instancia, el lector se preguntará porque ? un libro de Citogenética inicia con este tema ? La r espuesta e s s encilla, e l p rofesional d el s ector p ecuario q ue t rabaje citogenética, debe poseer un concepto claro sobre la finalidad de trabajo en el laboratorio, que lo que el obtenga en él, no sólo es producto científico, sino que esta concatenado con la preservación nuestros recursos genéticos y que realmente hace parte de él.

en su un de

Esta es tan solo un aparte de la fundamentación en la citogenética de la biodiversidad y de la reproducción animal. En la siguiente unidad, seguiremos fundamentando conceptos importantes previos que necesita conocer todo citogenetista, digamos entonces c on antelación, q ue l a p róxima unidad es o bjeto de e studio y de repaso en conceptos citológicos, histológicos y genéticos, con miras de irnos preparando, para conocer en realidad la labor de citogenetista, ya que ésta tiene dos partes muy importantes : La primera de fundamentación teórica sólida y la segunda una parte práctica o de trabajo de laboratorio propiamente dicha Recuerden que este libro, pr etende fundamentar de una manera completa al estudiante que se está preparando para ser citogenetista en el área animal, los conceptos prácticos de laboratorio los encontrará en el manual para laboratorio de citogenética y Biotecnología escrito por el mismo autor, y en las guías para uso en el laboratorio de citogenética en donde se describen las técnicas y protocolos mas comúnmente utilizados. Continuemos entonces con su preparación.

UNIDAD 2

NOCIONES GENERALES DE CITOLOGIA, HISTOLOGIA Y GENETICA

INTRODUCCION

Esta segunda unidad del libro, se refiere a los aspectos citológicos, histológicos y genéticos básicos que todo citogenetista debe conocer, para llevar a cabo y con éxito su formación en esta area de la biotecnología. Para algunos, será tema de repaso, para otros no, pero lo importante es que los temas fundamentan el carácter del investigador, ya que muchos conceptos aquí aprendidos serán utilizados memorísticamente en el laboratorio, cuando estén trabajando con el material genético en sí y sobre todo en las observaciones al microscopio, en lo que concierne a los temas de citología, y en los procesos de toma de muestras y de siembras celulares serán de gran importancia los conceptos histológicos. En cuanto a la genética, se hará un repaso generalizando los aspectos mas sobresalientes e importantes de esta ciencia y sobre todo describiendo los mecanismos cromosómicos, ya que en última esta es nuestra finalidad. Todo esto antes de iniciar en sí, en la tercera unidad, los aspectos teóricos formativos de diagnóstico y caracterización en citogenética animal.

OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD

Fundamentar al investigador en citogenética, en los aspectos teóricos citologicos,

histologicos y genéticos, mas comúnmente utilizados en su práctica, Con miras a describir los procesos observados claramente y realizar con precaución y exactitud sus apreciaciones de laboratorio.

OBJETIVOS ESPECIFICOS DE LA UNIDAD

El investigador estará en capacidad de:

1. Describir y entender los conceptos básicos citologicos e histológicos 2. Definir la teoría celular 3. Reconocer el tamaño y forma de las células 4. Conocer la estructura celular y definir sus organelos desde los puntos de vista bioquímico, citológico además de la función de cada uno de ellos. 5. Describir los cromosomas al microscopio óptico 6. Conocer los procesos de división celular; Mitosis y meiósis lo mismo que sus fases. 7. Entender el ciclo de división celular, sus fases y la regulación del mismo 8. Definir tejidos y sus niveles de organización 9. Clasificación, histogenésis y necrosis de tejidos 10. Definir fibroblastos 11. Conocer la conformación del tejido sanguíneo; eritrocitos, leucocitos y plaquetas 12. Comprender la estructura del cromosoma

CAPITULO 1

NOCIONES GENERALES DE CITOLOGIA

1. CITOLOGIA Se llama citología la parte de las ciencias biológicas que se ocupa de estudiar la célula. Hay seres vivos que se componen de una sola célula y se les conoce con el nombre de unicelulares o protozoarios ( ameba, paramecio, etc ). Son el primer paso en la escala zoológica. Otros seres, en cambio, están compuestos por infinidad de células. Son los multicelulares o metazoarios. De cualquier forma, los seres compuestos por muchas células derivan de una sola: El cigoto o huevo, que se divide gran cantidad de veces para formar un individuo. No tendría objeto comenzar el estudio de la citogenética, sin analizar la base estructural, morfológica y fisiológica de la célula, pues dentro del núcleo de la célula eucariota es donde podemos observar el material hereditario en forma de cromosomas.

1.1 CONCEPTO DE CELULA

Desde que se observó por primera vez una célula en el siglo XVII, hasta hoy, el concepto de ella ha ido variando. Su descubridor, Leewenhock, que era mercader en Holanda, no imaginó la trascendencia de su hallazgo. Habia visto, con un microscopio rudimentario construido por él mismo, algunas células de diferente tipo : esperma de peces, microbios, hematíes, etc. Luego llegó a la comprobación de que los vegetales, y no solo los animales, se hallaban formados por células. A mediados del siglo XIX, Robert Brown descubrió, en el interior de las células de orquídea, un corpúsculo refringente constante: el núcleo. Luego surgió en Biología la teoría celular, que fue avanzando a pasos agigantados hasta nuestros días.

Fi gur a. 6

La Célula

1.2 LA TEORIA CELULAR

Fundamentalmente estriba en el siguiente enunciado " La Célula es la mínima porción de materia viva, que puede vivir completamente aislada y, en particular, capaz de nutrirse sola y reproducirse indefinidamente". De acuerdo con esto las células evidencian un concepto de unidad morfológica y fisiológica de los seres vivos. Podemos entonces dar una serie de postulados que resume la teoría celular así : 1. La célula es la unidad vital de los organismos vivos y el sustrato anatómico y fisiológico de los fenómenos vitales 2. Todos los seres vivos ( animales y vegetales ) están formados por células y sus productos

3. Todas las nuevas células provienen de células preexistentes. 4. Hay semejanzas fundamentales en el metabolismo y las estructuras de todas las células existentes. 5. La actividad de un organismo en conjunto resulta de la suma de todas las actividades de las células que componen ese organismo. 6. Todas las células contienen lipoproteínas, enzimas y ácidos ribonucleico y desoxirrribonucleico. 7. Existe complementación entre las estructuras celulares y su actividad bioquímica. 8. La célula es una porción de protoplasma que posee un núcleo y está recubierta por la membrana celular. De acuerdo con estos postulados , se desenvuelve actualmente la citología.

1.3

TAMAÑO Y FORMA DE LAS CELULAS

No solamente hay una gran heterogeneidad de tamaño sino también de formas entre las diferentes células del organismo. Las células generalmente son microscópicas. Algunas miden sólo micrones; otras llegan hasta cerca del milimetro. Las bacterias más pequeñas no pasan de 1 micra, el óvulo humano llega a unas 140 micras, las células hepáticas 30 micras, los eritrocitos 7,5 micras, los espermatozoides unas 60 micras. De todo lo anterior, se desprende que el tamaño de las células está vinculado en cierto modo a la función que deben de cumplir, el tamaño celular depende entonces de la relación núcleo - citoplasma. Por lo tanto el tamaño de un individuo es independiente del tamaño de las células que lo componen y viceversa. Por ejemplo las células de la vaca no tienen por que ser más grandes que las de un conejo. Lo que sucede es que la vaca tiene más células.

1.3.1

Formas de la célula

La forma de las células está íntimamente vinculada con su función. La morfología

puede ser estable o variable. Es variable, por ejemplo la ameba, porque su forma cambia sensiblemente de acuerdo con las circunstancias y el medio. Cuando la célula manifiesta cambios muy leves ( naturales ) decimos que es estable. Además, pueden ser regulares o irregulares. Las regulares pueden ser isodiamétricas o anisodiamétricas. Las isodiamétricas tienen similitud evidente con cuerpos geométricos ( recordemos que las células tienen tres dimensiones ) . Las cubicas, esféricas, poliedricas, etc. Las anisodiamétricas pueden guardar o no similitud con los cuerpos geométricos, a este tipo pertenecen las células fusiformes y piramidales como el caso de algunas neuronas. Las células irregulares son las que no adoptan una forma geométrica definida. Por ejemplo el espermatozoide posee una cabeza y una cola o flagelo. No guarda ningún tipo de relación geométrica.

Fi gur a. 7 Es pem atozoi de, eri tr oci to y fi bra muscul ar

1.3.2 Variabilidad de forma y elementos que condicionan la morfología celular. Las células poseen una morfología que le es propia y que puede variar dentro de

ciertos límites. Por ello, es conveniente citar los factores que regulan y condicionan la forma celular: 1. La tensión y viscosidad del citoplasma 2. La presión o acción mecánica de las células vecinas 3. La rigidez de la membrana externa 4. La adaptación funcional 5. La concentración de hidrógeniones del plasma 6. La presión osmótica del medio 7. La viscocidad del medio

Fi gur a 8. Forma celul ar

1.4

ESTRUCTURA CELULAR

Toda célula está estructurada a base de tres elementos fundamentales : 1. Membrana plasmática 2. Citoplasma 3. Núcleo

1.4.1 Membrana plasmática En las células vegetales, el límite más externo es la membrana externa, que resulta de una condensación proteica o de mucopolisacaridos, a la que se agregan lípidos y minerales. Su importancia biológica estriba en el hecho de que brinda soporte, rigidez y protección. Sin embargo, las células animales no poseen tal membrana externa. El límite de la célula con el medio está dado por la llamada membrana plasmática. Al microscopio óptico se visualiza como una simple línea, un limite entre la célula y el medio ó líquido intercelular. Es decir que al microscopio óptico no puede verse la membrana plasmática por estar debajo de su límite de resolución. Su espesor está cerca de los 100 Angstrom. Con el microscopio electrónico los descubrimientos acerca de la membrana plasmática son realmente trascendentes, con la ayuda de las técnicas citoquímicas que, además de la morfología poseen la ventaja de delatar la composición química. Fijando con bicromato de potasio, se descubre la estructura trilaminar de la membrana. Se compone de tres capas superpuestas, de unos 25 Angstrom de espesor cada una. Quimicamente, dos de las capas ( la externa y la interna ) son de naturaleza proteica. La capa central es lipidica. Las proteínas pertenecen al grupo de las proteínas ácidas. Dentro de los lípidos, tenemos : lecitina, cefalina, colesterol y cerebrósidos. Estos lípidos recibe el nombre de lípidos de membrana.

Fi gur a. 9 Mem brana plasm áti ca

1.4.1.1

Funciones de la membrana

Al estar en contacto con el medio, lo lógico es que intervenga en el pasaje de sustancia en ambos sentidos: célula - medio; medio - célula.

Permeabilidad selectiva : La célula recibe determinado tipo de sustancias que la membrana deja pasar o no, según las necesidades. El pasaje se realiza sin gasto de energía. Transporte activo : Se realiza con gasto de energía. Esa energía se mide en calorías.

1.4.2 Citoplasma básico o matríz citoplasmática

Al microscopio óptico se evidencia como una masa amorfa, homogénea y sin estructuras definidas. Sin embargo, al microscopio electrónico presenta una serie de estructuras que consideraremos mas adelante. Desde el punto de vista químico, diremos que es un coloide, una sustancia de consistencia viscosa, que varia según la especie celular de que se trate. Por ejemplo una célula epidérmica no puede tener la misma consistencia que un leucocito. Dentro de las sustancias químicas que encontramos, tenemos: Proteínas, enzimas y carbohidratos en una solución acuosa. En el citoplasma se realizan las diferentes etapas del metabolismo, o sea la formación de moléculas y la degradación de otras. Se ha comprobado que el citoplasma se halla en movimiento constante, esto se puede explicar por el movimiento browniano que anima a todos los coloides.

1.4.3 EL SISTEMA DEL RETICULO ENDOPLASMATICO

Si se observa al microscopio electrónico, se ve que la homogeneidad no existe. La célula presenta unos canalículos que la recorre, uniendo la membrana nuclear con la membrana plasmática. Este sistema pues de dos tipos :liso y granular o rugoso. El liso aparece formado por gran cantidad de vesículas, cisternas y vacuolas, delimitadas por una doble membrana. Químicamente se compone como todas las membranas de sustancias lipoproteicas. Posee enzimas para sintetizar lípidos. Su función es el de sintetizar lípidos y es el camino de transporte de sustancias. Sería el sistema circulatorio de la célula. El granular o rugoso si se puede detectar al microscópio óptico, contrariamente lo que sucede con el liso, ya que se ven gránulos que tienen afinidad por los colorantes básicos. Al microscopio electrónico se observan los mismos canalículos, pero se denota que en sus paredes hay gránulos adheridos, llamados ribosomas, desde el punto de vista bioquímico, los ribosomas están formados por ácido ribonucleico y proteínas, la función de los riboson¡mas es la síntesis de proteínas.

1.5. LAS MITOCONDRIAS

Las mitocondrias se observan al microscopio óptico como bastones o gránulos. Al microscopio electrónico se ve como un cuerpo formado por dos membranas, de las cuales la interna es lisa y sirve como envoltorio para la interna, que presenta pliegues y recibe el nombre de cresta mitocondrial. Desde el punto de vista químico, diremos que se componen de proteínas, lípidos ( esencialmente fosfolípidos ), RNA, DNA, enzimas, coenzimas, pigmentos de oxido reducción, ADP y ATP. Su función es la de realizar los procesos de respiración aeróbica, ciclo de Krebs y transferencia electrónica.

Fi gur a. 10

1.6

La mitocon dria

EL CENTRIOLO O CENTRO CELULAR

Es una estructura muy pequeña, Esta presente en casi todas las células excepto en algunas que no sufren división celular como es el caso de las neuronas. El centriolo puede ser único ( centrosoma ) ó doble ( diplosomas ) . Al microscopio óptico, aparece como un punto o centrosoma rodeado de bastoncillos. El tamaño de estos es de 0.1 - 0.35 micras. Topográficamente se ubican cerca del núcleo, o bien en un polo Su importancia radica en que forma el huso acromático durante la división celular. Al microscopio electrónico, aparece con una contextura geométrica similar a un cilindro, químicamente se compone de proteínas fibrilares.

Fi gur a 11. El cen triol o

1.7

APARATO DE GOLGI

Fue descubierto por Camilo Golgi en 1898 , en células neuronales de gatos y lechuzas. Lo hizo visible coa técnicas de impregnación metálica ( cromo -Plata ). Al microscopio óptico se observa como una placa que rodea al núcleo. Al microscopio electrónico se observan: vacuolas, vesículas y cisternas, químicamente su estructura es lipídica y su función es netamente secretora. 1.8

LIZOSOMAS

Fueron descubiertos en 1957 por De Douve. Al microscopio óptico se observan simples gránulos. Al microscopio electrónico se denota una membrana en forma de bolsa, que almacena material heterogéneo. Este material al análisis químico, se evidencia como lipoproteínas y enzimas. La función de los lizosomas es la digestión de sustancias propias de la célula.

1.9 EL NUCLEO CELULAR

Es el componente mas evidente de la célula, el mas constante y que contiene la información genética. En los eucariotes por lo general esta rodeado por una membrana, su forma puede ser regular o irregular dependiendo si es redondeado u ovoide o si tiene una forma en tipo de herradura como los glóbulos blancos. Su posición suele ser central, pero puede ser periférico como en el caso de los adipositos. La célula eucariota por lo general es mononuclear, pero puede ser binuclear o polinuclear.

Fi gur a. 12 Ubicación y númer o del núcl eo

1.9.1 Estructura del núcleo

El núcleo está envuelto en una membrana nuclear o caroteca, que como todas las membranas celulares , tiene una composición lipoproteica. Estructuralmente alcanza unos 320 Angstrom de grosor. A pesar de ser delgada, se ve con el microscopio óptico porque tiene gránulos que se le adosan y se tiñen bien. Al microscopio electrónico aparece interrumpida por poros de 400 angstrom, con una doble membrana de 90 angstrom cada una. El espacio entre las dos membranas es de 140 angstrom. Dentro del núcleo se encuentra una sustancia típica denominada cromatina, llamada así porque se tiñe intensamente. Toda la cromatina contenida en el núcleo celular se convierte, en momentos previos a la división celular, en cromosomas. La composición química de los cromosomas, es esencialmente DNA. este DNA se halla con exclusividad en el núcleo celular. Puede detectarse mediante la reacción de Feulgen. Por este método se logra determinar la cantidad de ADN que hay en el núcleo y se establece que la cantidad es uniforme para cada tipo celular. Los cromosomas son los elementos mas importantes del núcleo celular. allí se albergan los genes donde va la información genética necesaria para cumplir con las funciones especificas de cada célula. Al microscopio óptico, los cromosomas se evidencian como cromatina condensada en filamentos, y como veremos mas adelante son la base para el análisis y diagnóstico citogenético. Al microscopio electrónico se evidencian dos espirales que se denominan cromonemas. Los cromonemas presentan engrosamientos: los cromómeros. En todos los cromosomas encontramos dos partes principales : los telómeros o cuerpo del cromosomas y el centrómero, que en algunos casos separa los telómeros por medio de un estrechamiento.

Los cromosomas se cuentan en pares en las células somáticas, ya que uno fue provisto por el padre y el otro por la madre. El número de cromosomas varia en los mamíferos según su especie. Sin embargo los cromosomas son constantes en número para las células de un mismo individuo y para los individuos de una misma raza. El n ucleólo : Es un elemento bien notable que se halla dentro del núcleo, un núcleo puede tener hasta tres nucleolos. Al microscopio óptico se ve este organélo como granulos, que están compuestos por ribonucleoproteínas, enzima y RNA. Participa activamente en la síntesis de proteínas. 2. EL CICLO CELULAR La misión mas importante de los seres vivos es la de perpetuarse a través de la transmisión de la información genética de una generación celular a la siguiente. Para ello la célula de be duplicar con toda fidelidad su material genético y luego dividirlo entre sus dos células hijas con absoluta precisión. La alternancia de estos dos procesos ha sido denominado el CICLO CELULAR. En todos los organismos la división celular es el mecanismo básico de la reproducción, pero además es indispensable para reemplazar aquellas células perdidas por daño ó por muerte programada. Algunas células pasan a través de ciclos celulares sucesivos durante toda la vida del organismo para reemplazar aquellas células que se pierden, porque necesitan mantener estable su número, como ocurre por ejemplo con las células de la médula ósea que originan los glóbulos rojos o con las células epidérmicas de la piel. Otros tipos celulares en cambio pierden toda su capacidad de dividirse una vez han alcanzado su madurez como las células nerviosas, las cuales no son reemplazadas por daño o por muerte. Un tercer tipo de células, aunque conservan su capacidad de división sólo lo hacen en circunstancias especiales como por ejemplo las células hepáticas en caso de lesiones traumáticas. Estas circunstancias determinan que la duración del ciclo celular varíe de un tipo celular a otro y que cada tipo celular se divida a la velocidad necesaria para poder mantener el crecimiento y el reemplazo de las células perdidas. Esto sólo es posible a través de estrictos mecanismos de control del ciclo celular.

2.1

FASES DEL CICLO CELULAR

Los primeros estudios realizados con microscopía de luz pudieron reconocer que la

división celular estaba precedida de una fase M o MITOSIS durante la cual la célula condensaba sus cromosomas alineándolos sobre un huso de microtúbulos y luego separaba sus cromátides hermanas a polos opuestos de la célula. Poco pudo ser observado en el intervalo entre divisiones sucesivas excepto que la célula aumentaba su volumen. Sinembargo, con nuevas técnicas como la utilización de moléculas marcadas fue posible que en el intervalo denominado interfase la célula trabajaba activamente preparándose para la división y que particularmente en su momento específico, la FASE S o de SINTESIS, la célula duplicaba su material genético. Tradicionalmente, el ciclo celular ha sido dividido en 4 fases: G1, S, G2 y M . En la fase G1 la célula crece, sintetiza las enzimas necesarias para la replicación, duplica sus organelos y monitoriza su propio tamaño y su microambiente y si los considera aptos decide entrar en la fase S duplicando su materia genético. Cuando la célula en G1 decide no entrar a la fase S, queda en un reposo prolongado denominado fase G0. En la fase G2 la célula establece que la duplicación del material genético se haya completado y decide entrar en la fase M.

2.2

REGULACION DEL CICLO CELULAR

La regulación del ciclo celular está garantizada a través de señales que controlan el orden y el tiempo de cada una de las transiciones del ciclo y aseguran que los eventos críticos tales como la replicación del DNA y la segregación de los cromosomas sea cumplida con la mayor fidelidad. Estas señales han sido denominadas los "checkpoints " o "retenes " y pueden responder también a señales de daño en el DNA o bloqueo de la replicación o una alteración en la ubicación de los cromosomas en el huso. La respuesta a estas señales será una detención del ciclo suministrando el tiempo necesario para la reparación del DNA o promoviendo la trascripción de genes de reparación o como ocurre en las células de mamíferos, promoviendo la APOPTOSIS. Varios genes relacionados con cada una de éstas paradas han sido reconocidos en levaduras y en mamíferos. Recientemente han sido descubiertas además, vías de traducción de estas señales cuyos componentes son compartidos por todos los eucariotes sugiriendo que los mecanismos regulatorios del ciclo celular son altamente conservados evolutivamente.

Otros de los retenes descritos es el del ensamblaje del huso. La apropiada ubicación de los cromosomas en el huso requiere de varios eventos: El ensamblaje del huso debe ser bipolar, los cromosomas deben estar unidos al huso por sus cinetócoros, los cinetócoros de cromátides hermanas deben unirse a fibras del huso en polos opuestos

y los cromosomas deben alcanzar la placa metafásica. La célula puede utilizar cualquiera de estos mecanismos como sensor para su control en ese retén u otro evento como la cantidad de tubulina libre, la función del organizador de los microtúbulos o la tensión generada sobre el cinetócoro por las uniones al huso bipolar. Cuando algunos de éstos eventos fallan el retén impide la entrada de la célula a la anafase hasta que el proceso haya sido completado adecuadamente. La perdida de estos retenes determinan una inestabilidad genómica y ha sido implicada en la evolución de las células del cáncer. Varias transiciones del ciclo son dependientes de la actividad de PROTEINAS KINASAS ( CdKs ), que forman complejos activos uniéndose con otras moléculas inestables cuyas fluctuaciones durante el ciclo celular las llevaron a ser denominadas CICLINAS. Estas, controlan la actividad de las kinasas para que puedan asumir su papel frente a la proliferación a través de fosforilaciones que las inactivan o desfosforilaciones que las activan. Este complejo fue descrito en huevos de erizo de mar en la fase G2 y se denominó el FACTOR DE PROMOTOR DE LA MITOSIS ( F PM ) . EL FPM induce todos los cambios necesarios para la entrada de la célula a la división. Existen varios CdK2 asociados en diferentes transiciones del ciclo y con capacidad de unirse a cíclicas también específicas. En células de mamíferos, la fase S es inducida por complejos compuestos por CdK2 asociados a ciclinas del tipo E y la fase M es inducida por complejos de CdK1 asociadas a ciclinas de los tipos A y B. Otras ciclinas como la D y la E actúan en la progresión de la fase G1. de la misma manera como las ciclinas activan éstas CdKs para la entrada de la célula a la división, la destrucción de las ciclinas implica inactivación de las CdKs y salida de la división. Las señales de retén del ciclo actúan entre otros mecanismos, a través de la inhibición de éstos complejos kinasas ciclinas ocasionando la detención del ciclo. Sinembargo, pese al gran avance reciente del conocimiento en el control del ciclo celular poco se sabe acerca de los controles regulatorios de la MEIOSIS, el mecanismo básico de la gametogénesis en los mamíferos. Hay varios rasgos de éste proceso que hacen éste sistema particularmente interesante para estudiar la regulación del ciclo. Aunque el proceso completo involucra tanto en machos como en hembras proliferaciones mitóticas y recombinación meiótica seguida de divisiones de reducción y posterior diferenciación; el patrón temporal entre los dos sexos es muy diferente. En ambos las células germinales entran a la estría genital durante el desarrollo embrionario, pero en las células masculinas la proliferación continúa hasta que estas se rodean de cordones seminíferos. Durante la vida fetal cesa la actividad mitótica pero aumenta de tamaño. La actividad mitótica se reasume postnatalmente y las células se diferencian a espermatogonias las cuales inician su actividad meiótica en la pubertad para convertirse en espermatozoides.

Las células germinales femeninas continúan dividiéndose mitóticamente durante el periodo embrionario temprano y entran en meiosos deteniéndose en el diplotene de la meiósis I. la meiósis es reasumida en la pubertad y de nuevo tenida en la metafase II, esperando la fertilización para completar la segunda división y convertirse en óvulos maduros. Algunos genes son expresados exclusivamente durante la espermatogénesis y la oogénesis de los mamíferos tal como ocurre con la PROTAMINA 1 y otros son expresados en varios tejidos pero a altos niveles en células germinales. Con relación a las CdKs y a ciclinas se han encontrado expresión particular. Así las ciclinas B1 y B2 se expresan en células germinales en testículo y ovario y en las células de la granulosa del ovario. En cuanto a las ciclinas A1 parecen ser específica de la meiósis testicular y no parece encontrarse en el ovario, mientras que la ciclina A2 se encuentra relacionada con la proliferación mitótica de las espermatogonias y en las células de la granulosa del ovario. Las ciclinas del tipo D de las cuales se han descrito D1, D2 y D3 se han relacionado con la proliferación en respuesta a factores de crecimiento en la fase G1. Sinembargo las ciclinas D1 y D3 se encuentran en las células de sertoli y en espermátides las cuales no tienen actividad proliferativa y las D2 se encuentran en las células de la granulosa que si las tienen. Con relación a las kinasas todos los 5 tipos CdK 1, CdK 2, CdK 3, CdK 4, y CdK5 han sido encontrados expresados en las células germinales. De todo lo que se ha investigado y conocido en los últimos años y de todos los avances que se tienen sobre el control del ciclo celular, aún queda mucho por descubrir en la regulación del ciclo celular, tanto en mitosis como en meiósis, la utilización de modelos muy accesibles en animales como el caso de la drosophila, harán continuar este apasionado campo de la investigación.

3. MITOSIS La mitosis es uno de los procesos mas interesantes de la citología. Su descubrimiento se remonta al año de 1880, cuando Flemming sentó la teoría mitótica. Sinembargo en esa época había puntos que se ignoraban, como, por ejemplo, la importancia de los cromosomas en el proceso.

La mitosis es el modo mas normal de reproducción de todas las células del organismo ( excepto de las células germinales) . Inclusive en la Universidad de Pennsylnania, de Lamater y Stuart , probaron que en las bacterias la mitosis constaba de un aparato similar al de las células comunes. La mitosis tarda en realizarse en todos sus pasos, un tiempo que oscila entre treinta minutos a varias horas dependiendo del tipo de célula y de la especie. la realización de la mitosis puede ser observada en células muertas o bien mediante filmes de microvideos en células vivas. El proceso mitótico consta de dos procesos integrados y altamente coordinados : La división nuclear y la división citoplasmática. El proceso mas importante es el de la división nuclear, pues los cromosomas juegan un papel trascendental, cuya estructura interna tiene un papel importante en la herencia. En cuanto a esto diremos que el núcleo debe repartir su material cromosómico entre sus dos núcleos hijos para que de este modo determinar o trasmitir la herencia, para que las células resultantes sean en realidad semejantes al original. Del citoplasma podemos citar como organoide fundamental el centríolo, que por medio de sus asteres forma el denominado aparato mitótico. Los demás organelos son repartidos por igual a las células hijas.

3.1

FASES DE LA DIVISION MITOTICA

La célula en la mitósis pasa sucesivamente por diferentes fases, pero creo conveniente que comencemos dividiendo el proceso en dos partes : Una parte premitótica o interfásica y una parte mitótica propiamente dicha.

3.1.1 Interfase. En esta fase la célula se encuentra en reposo, pero se está preparando para entrar a la división celular. En esta parte los cromosomas no se visualizan pero indudablemente están presentes. En interfase la célula aprovecha para duplicar su ADN, ya que debe proveer a la célula hija una cantidad determinada de éste. Se ha probado que la cantidad de ADN con que cuenta una célula de mamífero aproximadamente de 6,05 X 10 a la - 12 gramos

El ADN se reproduce por un proceso que lleva aparejado el desarme del helicoide de su cadena y la formación de dos cadenas nuevas. Al reproducirse el ADN nuclear, que se halla exclusivamente en los cromosomas, se duplica también el material genético correspondiente. 3.1.2 Parte mitótica o divisional La división consta fundamental de cinco fases, que son : Profase Prometafase Metafase Anafase Telofase 3.1.2.1 Análisis de las fases

a. Profase : En esta parte la célula ha salido del periodo interfásico e inicia el proceso. Comenzamos observando una serie de modificaciones fisicoquímicas reflejadas morfológicamente en la célula. En efecto, hay por ejemplo un pasaje de agua a través de la carioteca o membrana nuclear desde el citoplasma y hacia el núcleo. Al perder agua en tal evento el citoplasma ( coloidal por naturaleza ) se torna muy viscoso. La viscosidad del citoplasma determina paralelamente una tensión superficial que rodea a la célula, que entonces toma una forma esférica. En el núcleo hay un fenómeno muy trascendente : La cromatina se aglomera paulatinamente en filamentos. Estos filamentos son los cromosomas. Los centríolos, por su parte, se dividen y se desplazan sincronizadamente hacia uno de los polos cada uno y se disponen a formar, por medio de sus ásteres, el denominado aparato mitótico o huso acromático. Se denomina acromático porque no toma los colorantes en las tinciones respectivas. Desde el punto de vista molecular, sobre el huso mitótico ó acromático podemos decir que está conformado por proteínas, ácido ribonucleico y algo de calcio para mantener su cohesión. Las moléculas proteicas del huso están unidas entre sí por puentes de azufre.

En el núcleo el nucleolo ha desaparecido y la membrana nuclear se desintegra, de modo que el material nuclear queda en el centro del citoplasma. b. Prometafase : En realidad esta parte del proceso es considerada por solo algunos autores, pero para los análisis en citogenética es muy importante conocer sobre ella puesto que en prometafase tardía se logran visualizar y bandear de mejor forma los cromosomas. Los fenómenos que ocurren son mas bien de organización que de realización, lo que significa que es una fase de preparación hacia otra mas trascendente. Los cromosomas se ven al microscopio óptico mas largos, pero se puede observar en ellos ya un centrómero y las cromátides, posteriormente se disponen hacia la placa ecuatorial. c. Metafase : En esta fase los cromosomas están en la placa ecuatorial. El citoplasma se ha vuelto mas rígido, lo que determina que las mitocondrias cesen sus movimientos. Los cromosomas, divididos en dos cromátides cada uno, se hallan unidos al huso, por medio del centrómero. En la parte final de la metafase cada cromosoma sufre una división total, ya que el centrómero también se divide. Tenemos de este modo dos cromosomas hijos, con lo cual el material nuclear queda dividido en dos partes iguales. Los cromosomas recientemente formados toman uno de los asteres del huso y comienzan a migrar hacia los polos, en igual número. o sea que hacia un polo viaja la mitad y hacia el otro la otra mitad. d. Anafase : Los cromosomas hijos van migrando hacia los polos donde han de formar nuevos núcleos ( Uno en cada polo ). Los cromosomas se visualizan formados por las fibras cromosómicas que vimos al hablar de citología en su parte descriptiva. Cuando los cromosomas llegan al polo respectivo nos hallamos en la telofase. e. Telofase : Es la etapa en la cual se reorganizan los núcleos y se disponen todo para la independización de las células hijas. Los cromosomas comienzan a disgregarse lentamente y el núcleo se vuelve a formar a base de los organizadores nucleolares que originan nucleólos. El citoplasma vuelve a separarse del núcleo para la aparición de la carioteca, el núcleo cede al citoplasma una cierta cantidad de agua haciendo que disminuya la viscosidad citoplasmática. Una vez que están las dos células formadas todo se dispone para la citocinecis o separación de las células hijas. Voy a describir la citocinecis en las células animales ; La célula comienza a

estrangularse a nivel ecuatorial, tal estrangulamiento no ha sido aún bien justificado por los biólogos. Sinembargo Douglas Marsland de Nueva York sentó las bases de la hipótesis del anillo contráctil, que sería como un collar de naturaleza coloidal que se hallaría a nivel del ecuador. Este anillo contráctil, al final de la telofase estrangula a la célula y la divide en dos. Esta hipótesis se halla favorecida por el hecho de que si se destruye el anillo coloidal por medio de unas 500 atmósferas de presión la célula queda incapacitada para dividirse. El estrangulamiento celular va seguido o mejor dicho de un alargamiento celular.

4. MEIOSIS La meiosis se presenta solamente en células germinales, en donde las células reducen su número de cromosomas a la mitad, vale decir que en vez de tener 2n cromosomas ( diploide ) tiene n cromosomas ( haploide ). De esta manera tenemos que el espermatozoide del toro posee solo 30 cromosomas, al igual que el óvulo, al unirse, la célula del cigoto tiene 60 cromosomas igual que sus progenitores. 4.1 DESCRIPCION DE LA MEIOSIS

4.1.1 Definición La meiosis es un proceso litológico de división que consiste en dos divisiones celulares con una sola división cromosómica. Por este proceso se obtienen células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre. La división meiótica se divide en dos partes : primera división reduccional y segunda división ecuacional.

a. Primera división reduccional :

Profase I : Consta de cinco estadios : Leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis.

Leptoteno : En este estadio los cromosomas se hacen completamente visibles. Los cromaremos se vuelven nítidos. En ciertas oportunidades se observa que los cromosomas se disponen en sus vértices en dirección central del núcleo o bien hacia el controlo. Cigoteno : En las células hay dos juegos de cromosomas, lo que significa que un mismo cromosoma está dos veces en la célula. A estos cromosomas se les denomina homólogos. En esta parte de la profase los homólogos se buscan y se acercan para comenzar a unirse. Es lo que se llama el apareamiento de los homólogos. El resultado de la unión de dos cromosomas homólogos se denomina bivalente. Paquiteno : Es el periodo que lleva más tiempo para llevarse a cabo. Tenemos que los cromosomas homólogos formando el bivalente se hallan íntimamente apareados. Una vez ocurrido esto comienzan a acortarse y a engrosarse. A continuación, cada uno de los cromosomas homólogos sufre una hendidura longitudinal, vale decir que se divide en dos longitudinalmente. Cada una de estas porciones del cromosoma se denominan cromátide. En un bivalente llamaremos cromátides hermanas las que pertenezcan al mismo cromosoma y cromátides homólogas las que pertenezcan a cromosomas apareados. por tanto podemos deducir que el bivalente esta formado por dos cromosomas o, lo que es lo mismo, por cuatro cromátides. debido a esta conformación de cuatro cromátides. Debido a esta conformación de cuatro cromátides se denomina también al bivalente tetrada. A continuación dos cromátides homólogas se fragmentan al mismo nivel. Una vez se han fragmentado los cromosomas intercambian el material hereditario. Este intercambio de material genético se denomina crossing over. El crossing over, es importantísimo en los mecanismos genéticos pues permite el recambio de material herencial y por tanto es una de las causas de la variación en la reproducción sexual. En el lugar donde se llevo a cabo el crossing over, las cromátides, quedan unidas, mientras que el resto del bivalente se rechaza violentamente. Este punto por el cual quedan unidas las cromátides homólogas recibe el nombre de quiasma. Dos cosas debemos recordar fundamentalmente : que el crossing over sólo se realiza entre cromátides homólogas ( no tendría objeto que se realizara entre cromátides hermanas ) y que en un bivalente se pueden llevar a cabo varios crossing over y por tanto podemos tener varios quiasmas. Diploteno : La separación entre homólogos se hace enérgica y se visualizan bien los quiasmas. En un bivalente existe por lo menos un quiasma. Es raro hallar mas de seis.

Diacinecis : Se producen fenómenos de terminalización por los que los quiasmas se van desplazando hacia los extremos hasta desaparecer. Así entonces nos quedan separados los cromosomas homólogos ya que los bivalentes desaparecen. Tales cromosomas homólogos de cualquier modo han quedado formados por dos cromátides que permanecen unidas. Prometafase I : Los cromosomas homólogos ( constituidos por dos cromátides ) se dirigen hacía el ecuador. Metafase I : Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. Desaparecen todos los quiasmas y los homólogos se separan totalmente y comienzan a emigrar hacia los polos. Cada homólogo, repito, va con sus cromátides. Anafase I : Cada cromosoma homólogo ( constituído por dos cromátides, de las cuales una ha realizado el crossing over y la otra no ) se dirige hacia los polos respectivos. Telofase I : Los cromosomas homólogos llegan al polo correspondiente. Se reconstituye la membrana nuclear y se dividen las células.

Segunda división meiótica Prometafase II : Cada cromosoma homólogo, en esta fase, se dispone en el plano ecuatorial pausadamente. Tal ordenamiento terminará en la metafase. Metafase II : Los cromosomas se disponen decididamente en el ecuador celular. A todo esto los cromátides que constituyen cada cromosoma se rechazan y se separan. comienza lentamente la migración. Anafase II : Cada cromátide, que ahora constituye por sí misma un nuevo cromosoma, comienza a migrar hacia su polo respectivo. Telofase I I : Los cromosomas han abordado los polos. Se reconstituye la membrana nuclear y se divide la célula. Vale la pena decir que en la primera división meiótica migraron cromosomas homólogos constituidos por dos cromátides, mientras que aquí migraron directamente las cromátides. Nos quedan células entonces con la mitad de cromosomas.

Importancia Biológica de la Meiósis. La meiosis permite mantener constante el número de cromosomas de la especie, además condiciona posibilidades de adaptación al medio para la reproducción sexual dado que el crossing ver o recombinación genética es una causa de variación.

AUTOEVALUACION

1. A que hace referencia la citología 2. Mencione y describa la estructura nuclear 3. Describa las fases del ciclo celular 4. Describa las proteínas reguladoras del ciclo celular

CAPITULO 2 GENERALIDADES SOBRE LOS TEJIDOS ( HISTOLOGIA )

INTRODUCCION

Incluyo este tema, debido a que en la práctica de citogenética, el profesional trabajará con cultivos celulares y estos vendrán de un tejido. Será tema de repaso para los médicos y tema nuevo para los zootecnistas, pero posee la información básica y detallada sobre estos aspectos, haré énfasis en las células sanguíneas y de fibroblastos puesto que son las células mas comúnmente utilizados en los análisis citogenéticos.

1

CONCEPTO

Se conoce con el nombre de histología, la parte de las ciencias biológicas ocupada de los tejidos de los seres vivos. Los metazoarios provienen de la división de una célula huevo ó cigoto. Indudablemente, a medida que el número de células aumenta, la tarea que cabe a cada una disminuye y llega a una situación tal que cada grupo de células se afecta a una función determinada. Esto es lo que en biología se conoce como principio de la división del trabajo celular. Este reparto equitativo, lleva aparejado un perfeccionamiento morfofisiológico de los elementos celulares. la diferenciación morfofisiológica de los elementos celulares, debida a la división del trabajo, da como resultado los tejidos.

1.2 DEFINICION DE TEJIDO Es un conjunto de células y sustancias intercelular que tienen el mismo origen Embriológico, semejantes morfológicamente y que cumplen en conjunto una función determinada. 1.3 NIVELES DE ORGANIZACION

En la célula, la sustancia viviente se encuentra organizada a base de un núcleo y los elementos del citoplasma. Estas células pueden vivir completamente aisladas o agrupadas. Cuando se agrupan, pueden conservar su individualidad. Si conservan su individualidad ( o sea que cada una conserva su independencia ), forman una colonia. Si por el contrario cada célula ocupa un lugar activo, en función del conjunto, hablamos de un tejido. Los tejidos por su parte, se relacionan para formar órganos. Los órganos, por su parte, se relacionan para constituir los sistemas. Estos sistemas serán mas perfectos mientras mas evolucionado esté el animal en la escala zoológica.

1.4

CLASIFICACION DE LOS TEJIDOS

Se pueden clasificar desde diferentes puntos de vista. a. Clasificación morfofisiológica b. Clasificación embriológica c. Clasificación según el grado de diferenciación

a. Clasificación morfofisiológica Es la clasificación fundamental de la histología. está referida a la forma y la función de cada tejido. Se reconocen cuatro tejidos: 1. 2. 3. 4.

Epitelial Conjuntivo Muscular Nervioso

b. Clasificación embriológica Los tejidos provienen necesariamente de una de las tres hojas embrionarias. Cada tejido reconoce como origen una de las tres ( salvo el epitelial, que, como veremos luego, puede provenir de cualquiera de ellas ), y en consecuencia, los tejidos se clasifican en : 1. Ectodermicos : Son el epitelial y el nervioso 2. Mesodermico : Son el epitelial, el conjuntivo y el muscular. 3. Endodermico : El único tejido endodermico es el epitelial

c. Clasificación según el grado de diferenciación Todos los tejidos comienzan por estar constituidos por simples láminas formadas por células adaptadas entre sí; luego sufren los distintos caminos de la diferenciación. En el tejido epitelial, por ejemplo las células se multiplican y pueden dar varias capas. El tejido conjuntivo se caracteriza por la formación de una sustancia intercelular en cuya producción participan los elementos celulares del tejido. Esta sustancia puede ser

amorfa o tener forma. La sustancia amorfa puede ser líquida ó sólida. En caso de ser sólida se encuentra impregnada de sales minerales. Dentro de los elementos con forma, tenemos los distintos tipos de fibras. En el tejido muscular la diferenciación se hace por medio de la aparición en el citoplasma de uno de los elementos que recibe el nombre de miofibrillas. Existen tejidos que sufren durante su existencia un continuo reemplazo de elementos. Por ejemplo el tejido epitelial y el tejido conjuntivo. Otros, cuando alcanzan su máxima diferenciación, no pueden ser reemplazados. Por ejemplo, las células nerviosas. Realizando una síntesis de lo expuesto, diremos que de acuerdo con el grado de diferenciación se nos presentan los siguientes tipos : 1. Tejidos muy diferenciados : Tejido muscular y nervioso 2. Tejidos discretamente diferenciados : Tejido epitelial 3. Tejidos poco diferenciados : Tejido conjuntivo.

1.5 HISTOGENESIS Los tejidos del organismo se forman mediante dos procesos : el crecimiento y la diferenciación.

1.5.1 Proceso de crecimiento de los tejidos Los tejidos poseen una capacidad inherente que los impulsa a crecer indefinidamente. Sinembargo, esta tendencia del crecimiento indefinido se ve restringida por diversos factores. Estos factores en conjunto constituyen lo que se denomina : mecanismo de detención. Como ejemplo podemos citar : Si tenemos un cultivo celular, este tenderá a crecer dividiéndose constantemente, pero sin ordenarse ni diferenciares. El volumen del cultivo crecerá, y llegará un momento en que las células centrales no podrán nutrirse convenientemente, lo cual produce su muerte. Vemos que de este modo hay un factor nutritivo ( metabólico ) frenando el crecimiento. Es importante señalar que el crecimiento de los tejidos se realiza por multiplicación celular ( mitosis ).

1.5.2 Diferenciación Cada tejido está destinado a cumplir una función determinada. Una vez que por crecimiento ha alcanzado un cierto volumen,la masa celular debe sufrir una serie de procesos que la modifiquen morfológicamente, que determinen la disposición y proporción de los elementos, este proceso se denomina diferenciación. 1.5.3 Senectud tisular Denominamos así al envejecimiento paulatino de los tejidos. Sabemos que los tejidos se hallan asociados naturalmente al tejido conjuntivo. Este tejido conjuntivo, se halla compuesto por células y fibras. Por medio del conjuntivo los tejidos y células se nutren. Pero a medida que el tiempo pasa, van aumentando en el conjuntivo las fibras y aparecen gotas de grasa en el citoplasma celular. La sustancia fundamental, por su parte, sufre tambien procesos y comienza a perder su fluidez 1.5.4 Necrosis celular Es la muerte brusca de las células que integran un tejido, puede ser por factores físicos ó químicos puede suceder en células in vivo ó in vitro.

2.

TEJIDO CONJUNTIVO

Es un conjunto de células caracterizado por poseer sustancia intercelular abundante, con gran capacidad evolutiva, de origen mesodermico, autónomo y que cumple con funciones de sostén, protección, relleno y nutrición de los tejidos que se le asocian como son : El tejido muscular, nervioso y el epitelial.

Debido a esta conexión entre los tejidos se lo denomina también tejido conectivo.

2.1 LAS CELULAS CONJUNTIVAS

Las células conjuntivas se pueden clasificar en dos grupos: estables o propias y emigrantes o de paso. Entre las células propias tenemos: 1. Mesenquimaticas ; exclusivamente embrionarias 2. Fibroblastos 3. Histiocitos ; células macrófagas 4. Plasmocitos ; evidentes formadores de anticuerpos 5. Cebadas o muy nutridas ; Promotores de heparina y histamina 6. Adipositos ; Células de protección se encuentran debajo de piel Entre las células de paso tenemos las células del torrente sanguíneo, especialmente los glóbulos blancos, los estudiaremos mas ampliamente un poco mas adelante. De estas células conjuntivas nos encargaremos de estudiar a los fibroblastos a continuación y mas extensamente a los leucocitos en lo concerniente al tema de las células sanguíneas.( tejido sanguíneo )

2.1.1

Los fibroblastos

Son denominadas, por su frecuencia, " células conjuntivas ", su forma varía, pero es mas bien estrellada, con un núcleo ovalado voluminoso y cromático. Tiene un retículo endoplásmico de tipo granular, muchas mitocondrias y un aparato de golgi. El citoplasma es basófilo. Su función es la deformar fibras, la célula recibe aminoacidos, los procesa y forma el tropocolágeno. Cuando la molécula de tripocolageno se ha formado es eliminada a través de la membrana y se va ordenando en elementos fibrilares. El Cálamo de las plumas de las aves, las branquiespinas de los peces, las células dérmicas están constituidas por este tipo de célula.

Fi gur a. 14

Fi br obl as to

2.2 TEJIDO SANGUINEO

la sangre es un tejido formado por células libres ( parte sólida ) y una sustancia intercelular líquida ( Plasma ). Es la encargada de transportar a todo el organismo sustancias nutritivas, oxígeno, hormonas y productos de desecho. En síntesis : SANGRE Parte Líquida : Plasma En su mayor parte se compone de agua, a las que se le agregan partículas coloides y sustancias en solución, los coloides son proteínas, mientras las sustancias son minerales. Composición : 90% de agua, 10 % de sustancias sólidas del 10 % de sustancias sólidas, tenemos un 1% de sustancias inórganicas como; Cl, Ca, Na, N y N no proteico. y un 9 % de sustancias orgánicas principalmente; carbohidratos, proteínas y

lipoproteínas. Parte sólida : Glóbulos ( Leucocitos ) y plaquetas.

rojos

(

eritrocitos

),

Glóbulos

blancos

2.2.1 Glóbulos rojos Son células capacitadas para transportar oxígeno, histológicamente el eritrocito maduro carece de núcleo y otros organelos, Aislados tienen un color Amarillo verdoso, Teñidos con la técnica de Wright toman un color rosado - naranja. La vida media de un eritrocito es de 120 días, siendo reemplazado por otro. Tamaño y Forma : Se parecen a discos bicóncavos, cuyas dimensiones promedio son 7.7 micras en su periferia y un espesor de 1.9 micras. Histogénesis : Se generan a partir de una célula precursora, el hemocitoblasto. Sigue el siguiente camino. Hemocitoblasto.......Eritoblasto.....Normoblasto....Reticulocito......Eritrocito.

2.2.2 Glóbulos blancos :

Son células nucleadas, con capacidad de moverse y de salir de los vasos sanguíneos. Su número es varias veces menor que el de los eritrocitos ya que por cada 600 eritrocitos hay un leucocito. El aumento de los glóbulos blancos se denomina leucocitosis, y su disminución ,leucopenia.

Tipos de leucocitos

Los podemos clasificar, de acuerdo con que posean o no gránulos en su citoplasma, en granulocíticos y agranulocíticos. - Los granulocíticos son ( Neutrófilos, Eosinófilos y

Basófilos)

- Los agranulocíticos son ( Linfocitos, monocitos ) a) Granulocíticos : Se caracterizan por poseer granulaciones en su citoplasma y núcleos multilobulares. Además no pueden reproducirse por mitosis. Hay tres tipos: neutrófilos, eosinófilos y basófilos. - Neutrófilos; Miden entre 9 y 12 micras y son los leucocitos mas numerosos. Poseen un núcleo multilobulado que en conjunto parece una S o una herradura. Su nombre de neutrófilo está referido a la afinidad tintórea de sus granulaciones y no de todo el citoplasma. Pueden salir del torrente sanguíneo y fagocitar bacterias. - E osinófilos; Son mas grandes que los neutrófilos ( 10 a 14 micras ). Al microscopio se ven con un núcleo polilobulado, pero el número de lóbulos es menor que en los neutrófilos. Sus gránulos se tiñen intensamente. En ciertos casos patológicos como por ejemplo en las infecciones parasitarias, su número aumenta. - Basófilos; Su tamaño va de 8 a 10 micras. De núcleo grande y polimorfo aunque no hay lobulación definida.

b) Agranulocíticos Son los linfocitos y los monocitos - Linfocitos: Se distinguen por tener un núcleo grande, que se rodea por un anillo de citoplasma. Miden de 6 a 8 micras. El núcleo puede presentar una muesca lateral. La cromatina se presenta en la periferia del núcleo como granulaciones que hace que este se tiña de oscuro. El centro celular es diplosómico. Las mitocondrias, escasas. Los linfocitos constituyen del 20% al 25% del total de leucocitos. - M onocitos : Son células grandes ( 9 - 12 micras ). Representan del 4 al 8 % de los leucocitos. El núcleo es menor que en los linfocitos. Tiene nucleólos.

2.2.3

Plaquetas

Se denominan también tromboplastos o trombocitos. Su número oscila de cerca de 200.000 a 300.000 por mm cúbico de sangre. Fisiológicamente las plaquetas participan en la coagulación de la sangre, liberando una enzima :la tromboplastina. También tienen influencia patológica : por aglutinación producen trombos ( coágulos intravasculares ). Su deficiencia produce trombocitopenia.

AUTOEVALUACION

1. Defina: Histología y tejido

2. Como se clasifican los tejidos 3. Que es tejido conjuntivo 4. Cuales la función de los fibroblastos donde se encuentran ? 5. mencione los componentes sólidos y líquidos de la sangre 6. Cuales y cuantos son los tipos de leucocitos que existen 7. Porque cree usted, que para los estudios citogenéticos nos interesen los linfocitos

CAPITULO 3

CONCEPTOS BASICOS DE GENETICA DEL CROMOSOMA

OBJETIVO ESPECIFICO Al finalizar el capítulo el estudiante investigador, estará en capacidad de definir la genética y describir la función y estructura del cromosoma 1. DEFINICION DE GENETICA

William Bateson llamó genética a la ciencia que estudia la herencia y la variación en los seres vivos. Disciplina que, en su propio desarrollo, se ha ido extendiendo y ramificando en múltiples especialidades. Así, en atención a los organismos objeto de estudio, tenemos la genética de virus, bacteriana, fúngica, humana, veterinaria ; si se considera el plano de organización, genética molecular, mendeliana y de poblaciones ; si importa el proceso, citogenética molecular, del desarrollo, evolutiva y otras. Ese amplio abanico produce aparentemente disgregación que lleva a situaciones extremas en las que los especialistas de cada campo difícilmente pueden llegar a entenderse, a pesar, a pesar de que todos ellos se definan así mismo como genetistas. Y es que no obstante la diversificación, se mantiene un concepto unitario gracias a la unidad y universalidad de la genética como ciencia. Siendo el material hereditario su denominador común. Por esta razón es mejor emplear una nueva definición propuesta por el reconocido genetista español Juan Ramón Lacadena la cual es : “ La genética es la ciencia que estudia el material hereditario bajo cualquier nivel o dimensión.” En la anterior definición de genética, quedan comprendidas no sólo los cromosomas propios de cualquier organismo, sino también los elementos genéticos adicionales presentes en las células en las células procariotas, como son los plácidos , o el ADN de orgánulos citoplasmáticos, como son las mitocondrias y los cloroplastos ( ADNmt y ADNcl ). 1.1

EL CROMOSOMA

Por cromosoma entendemos el material hereditario organizado. La estructura cromosómica ha adquirido una complejidad creciente con la evolución, pasando de simples moléculas desnudas de ácidos nucleicos ( ADN o ARN como en algunos virus ) en procariotes a asociaciones complejas de ácidos nucleicos con proteínas histónicas y no histónicas como componentes químicos mayoritarios en eucariotes. la citogenética surgió como una ciencia híbrida de la citología y la genética, heredando de la primera los aspectos cualitativos, físicos y descriptivos y, de la segunda, los aspectos cuantitativos y fisiológicos.

1.1.1 Antecedentes históricos

Cuando en 1900 Hugo de vries, Carl Correns y Eric Von Tscermak redescubren las leyes de Mendel ( así llamadas en Honor a Gregor Mendel ), los conocimientos sobre el comportamiento cromosómico en mitósis y meiosis estaban lo suficientemente adelantados como para comprender que los cromosomas podían constituir la base física sobre la que situar los abstractos "factores hereditarios ", mas tarde llamados genes por Wilhelm Ludwig Johannsen. Sutton mostraba en 1902, el significado de la actividad reductora. Las investigaciones de Sutton, junto con las de Boveri sobre la meiósis constituyen la base citológica de la teoría genética, dando lugar a la llamada teoría cromosómica de la herencia. Posteriormente desarrollada gracias, sobre todo a los trabajos de Thomas Morgan, llevados a cabo en la mosca de las frutas, Drosophila melanogaster. Dicha teoría sostiene que los genes están situados sobre los cromosomas, ordenados sobre los mismos en línea en denominados grupos de ligamiento, y por último, que el fenómeno genético de la recombinación le corresponde un fenómeno citológico de intercambio de segmentos cromosómicos homólogos producidos por sobrecruzamiento. 1.2

ESTRUCTURA Y FUNCION

Una constante en biología, es el binomio estructura - función : Cuando existe una cierta estructura es para realizar una determinada función y, recíprocamente, para desempeñar una función es indispensable una estructura determinada.

Dado que los cromosomas son el material hereditario organizado, resulta obvio que su función esencial sea conservar, trasmitir y expresar la información genética que contienen. Por tanto, de acuerdo con el binomio fundamental, los cromosomas deben tener una organización estructural y un comportamiento litológico que aseguren las mencionadas funciones. La organización del cromosoma eucariote puede analizarse desde tres enfoques : estructura química, estructura interna y estructura externa. Desde el punto de vista químico, los componentes mayoritarios son ADN, histonas, ARN, y proteínas no histónicas. El ADN y las histonas constituyen una desoxirriboncleoproteína que se puede separa del resto de los componentes cromosómicos por tratamiento con cloruro de sodio 1M, constituyendo del 60% al 90% de la masa total. El ADN y las histonas están en proporciones equivalentes en peso. El análisis de la estructura química del cromosoma eucariote puede llevarse a cabo bajo dos aspectos : el de la cromatina y el de la organización del ADN en secuencias únicas o repetidas.

1.2.1 La Cromatina

El término de cromatina remite a la organización molecular del cromosoma. Algunos autores consideran la cromatina como el conjunto complejo de ADN, histonas, proteínas no históricas y ARN presentes en los núcleos interfásicos : para otros, sin embargo sería exclusivamente la asociación del ADN y las histonas formando una estructura molecular definida, los llamados nucleosomas. Las histonas que componen la cromatina son de cinco clases, que se representan por H1, H2A, H2B, H3 y H4. Se caracterizan por su elevado contenido en lisina y arginina 20% - 30% en proporciones relativamente variables 20:1 a 0.7:1 Su conservadurismo evolutivo es enorme, especialmente las fracciones H3 y H4, en las que las velocidades de cambio evolutivo ( medido como número de cambios ocurridos en 100 aminoácidos cada 100 millones de años ) son 0.1 y 0.06. respectivamente. Por ejemplo, las histonas H4 de la cromatina de guisante y de ternera no difieren mas que en dos aminoácidos de los 102 que componen las respectivas proteínas, a pesar de la distancia evolutiva de ambas especies.

Conservadurismo evolutivo que se comprende si recordamos que las histonas y el ADN deben interaccionar para formar la estructura nucleosomal.

1.2.1.1 El nucleosoma

Un nucleosoma está formado por dos componentes : la medula o núcleo ( core ) y el ligador ( linker ). El primero está formado por el octámero ( H2A,H2B, H3 y H4 )2, en interacción con una longitud fija de moléculas de ADN bicatenario ( 140 pares de bases ) que rodea al núcleo histónico, dando una vuelta y tres cuartos. La conformación de la médula del nucleosoma se asemeja a un tronco de cilindro recto de unos 11 nanómetros de diámetro y 4.5 y 5.5 nanómetros de geratrices denominado platisoma. ( un nanómetro es la millonésima parte de un metro ), por el contrario el ligador, tiene una longitud variable de ADN ( desde poco más de una docena a mas de 100 pares de bases) y está directamente relacionada con la fracción histónica H1. Desde el punto de vista genético es fundamental considerar la estructura nucleosomal de la cromatina bajo un aspecto dinámico y funcional que permita armonizar el modelo molecular estructural con los fenómenos de replicación y reparación.

a) Relación de la cromatina con el cromosoma

La estructura nucleosomal no es rígida, sino que puede adaptarse a las conformaciones de la cromatina. Tal es el caso de los selenoides de 20 a 30 nanómetros de diámetro, que constituyen la fibra cromatínica en los núcleos interfásicos y de los supersolenoides de hasta 400 - 600 nanómetros de diámetro correspondientes a los cromatidios de los cromosomas metafásicos. Estos enrollamientos sucesivos suponen una compactación del ADN en tres niveles : en el nucleosoma ( con una relación de compactación de 7 : 1 ), en la cromatina interfásica ( relación de compactación 42 : 1 ) y en el cromosoma metafásico ( relación de compactación 7000:1 ). Los primeros niveles de compactación se atribuyeron a la interacción entre el ADN y la fracción histónica H1, así como a ciertas proteínas no histónicas denominadas genéricamente HMG ( Hight movility Group) o grupo de alta movilidad electroforética, asociadas con los nucleosomas en proporción de 1 molécula HMG por cada 15 nucleosomas.

1.2.2 Organización del ADN

El ADN se encuentra organizado en secciones, que presentan repeticiones o secuencias especificas estas son :

a) Eucromatina o cromatina verdadera

Es el tipo mas común, formado por secuencias de copia única en donde se encuentran alojados los genes, están dispersas por todo el genoma y constituye cerca del 75% del ADN total de la especie bovina.

b) Heterocromatina intercalar ó de bandas G También llamada ADN repetitivo disperso, esta conformado por un pequeño número de secuencias de ADN rico en A - T de alrededor de 300pares de bases, cada una repetida e diez mil a un millón de veces, organizada en cromómeros. Dichas unidades se encuentran intercaladas entre los segmentos ADN de copia única. Varios estudios han demostrado que ciertos tipos de heterocromatina están compuestos de especies particulares de ADN, pero no todas representadas por mensajes genéticos. Representa cerca del 20 % del ADN en los bovinos. c) Heterocromatina de bandas C ó constitutiva : También denominada ADN satélite, por ser diferente al resto del ADN y es altamente repetitivo, con secuencias cortas en tandem, una seguida de otra y concentradas en un mismo lugar. Esta heterocromátina se encuentra en los centrómeros de los cromosomas y forma parte extra de los cromosomas X. d) Regiones organizadoras de nucleólos Están localizadas en las constricciones secundarias, que por lo general se encuentran en cromosomas acrocéntricos y algunas veces en otras regiones.

las NOR albergan copias de genes ribosomales y poseen una afinidad al permanecer unidos en algunos casos a la cromatina constitutiva.

1.2.3

Descripción del cromosoma

La descripción del cromosoma eucariotico suele corresponder con la fase mitótica. El cromosoma metafásico está conformado por dos cromátides idénticas en su morfología y en la información genética contenida en su ADN. Se denominan cromátides hermanas y cada uno constituye la ultima unidad indivisible del cromosoma, desde el punto de vista citogenético. Es decir, es el dominio molecular el cromatidio es una molécula lineal e ADN bicatenario que recorre de forma contínua de un extremo a otro. El extremo se denomina telómero. las cromátides o cromatidios presentan un diámetro constante a lo largo de toda su longitud, salvo en las zonas de constricción, como el centrómero y otras secundarias. En ningún caso la presencia de constricciones implica una discontinuidad del ADN ( cromatina ) a lo largo de la cromatide. Durante la mitosis el centrómero se convierte en la estructura responsable de la segregación anafásica gracias a la reacción de los cinetocoros que contiene con las fibras del huso mitótico. En la anafase mitótica, cada cromatide hermana migra a un polo distinto de la célula, mientras que en la anafase de la primera división meiótica migran juntas al mismo polo. El centrómero da a cada cromosoma una morfología característica al dividirlo en dos brazos, que pueden ser iguales, o desiguales o que solo tenga un brazo. El tamaño de un cromosoma y la posición del centrómero permite asignarle los valores de longitud relativa (longitud del cromosoma en relación a la suma de las longitudes de todos os cromosomas del juego haploide ) y de índice centrómerico ( longitud del brazo corto en relación a la longitud total del cromosoma ).

Entre las constricciones secundarias merecen especial atención la región ( NOR ), presente en algunos cromosomas. Esta zona esta constituida por copias de genes

ADNr que codifican para el ARN ribosómico.

1.2.4 Tamaño y número de cromosomas

Puesto que los cromosomas sufren profundas modificaciones morfológicas a lo largo del ciclo celular, al hacer referencia al tamaño cromosómico se considera su magnitud durante la fase mitótica. Se suponen largos aquellos que miden de 10 a 30 micrómetros; cortos cuando no alcanzan los cinco micrómetros o micras; normales entre cinco micras y diez micras. Por ejemplo los anfibios y ortópteros los tienen largos, mientras la mayoría de los mamíferos los tienen cortos. Con respecto al número, en las especies diploides la dotación cromosómica de las células somáticas está formada por dos juegos iguales ( complementos haploides ) de cromosomas : es decir, el número cromosómico ( 2n ) de una especie constituye su complemento cromosómico formado por n parejas de cromosomas. cada pareja constituye un par de cromosomas homólogos. Estos contienen los mismos loci, es decir la información genética para los mismos caracteres, pero significa que tengan las mismas secuencias de bases en su ADN. Puesto que la heterocigocis genica en un locus implica diferencias en el ADN correspondiente. La homologa de los cromosomas asegura su apareamiento durante la profase de la primera división meiótica. El mayor o menor número de cromosomas de una especie no tiene relación directa con su puesto en la escala evolutiva.

AUTOEVALUACION

1. Como está estructuralmente conformado el cromosoma 2. Que es Nucleosoma? 3. Que es platisoma? 4. mencione los tipos en que se encuentra organizado en secuencias el ADN dentro del cromosoma. 5. Que son las NOR

UNIDAD 3 CITOGENETICA INTRODUCCION Esta tercera unidad del libro se referirá a los aspectos propios de la citogenética como ciencia, con miras a fundamentar al estudiante investigador en esta área. Se estudiará la importancia de esta ciencia como herramienta de diagnóstico y de caracterización en las diferentes especies de animales de interés zootécnico y silvestre También se analizaran las aberraciones cromosómicas y sus causas. OBJETIVO GENERAL DE LA UNIDAD Reconocer que los cromosomas metafásicos, son la base para los estudios en citogenética. OBJETIVOS ESPECIFICOS - Definir Citogenética - Conocer el desarrollo de la citogenética desde su aspecto histórico - Reconocer la importancia de esta ciencia como herramienta de producción y reproducción animal

diagnóstico en la

- Identificar el sexo por análisis de cromatina sexual - Reconocer la morfología de los cromosomas - Aprender a clasificar los cromosomas - Conocer el número de cromosomas de algunas especies de animales - Entender el comportamiento cromosómico y su papel en la evolución de los mamíferos. - Definir cariotipo normal y anormal

- Aprender a identificar las anomalías cromosómicas ( estructurales y numéricas ) CAPITULO 1 CITOGENETICA Y CROMOSOMAS

1. CITOGENETICA

La citogenética se define como una ciencia producto de la combinación de la citología y de la genética, si se tiene en cuenta que la herencia está controlada por los genes, los cuales se encuentran localizados sobre los cromosomas, exceptuando la herencia regida por el ADN mitocondrial. La citogenética estudia la estructura y las propiedades de os cromosomas, su comportamiento durante la división celular ( mitosis ) y durante la división de la células germinales (meiosis ). La citogenética es una herramienta útil para el medico veterinario y el zootecnista, como elemento de diagnóstico a nivel de producción animal, en casos tales como esterilidad, presentación irregular de calores y / o ciclos anovulatorios, muertes embrionarias y fetales, desarrollo somático ó sexual anormal y/o esterilidad en híbridos interespecíficos, intergenéricos y aún entre representantes de diferentes subfamilias. También se puede utilizar para la detección prenatal del sexo y / o detección de anomalías cromosómicas Se aplica a problemas clínicos que afectan a los animales domésticos, pudiendo ser un instrumento para la comprensión de la patogénesis de problemas de la reproducción animal principalmente.

1.1 HISTORIA DE LA CITOGENETICA Los inicios de la citogenética se remonta a 1842, cuando nageli observó por primera vez los cromosomas al microscopio y los denominó citoblastos.

En 1886,el monje austríaco mendel, desarrollo las teorías de la herencia. En 1874, Von Torok describió por primera vez el proceso de división celular al que denominó mitosis, en el cual pudo visualizar los cromosomas. En 1882 Flemming denominó cromatina a las porciones del núcleo que se teñían de oscuro. En 1883,1884 y 1885 Weissman, Strasburguer y Von Kolliker, llegaron a la conclusión de que la cromatina es la base física de la herencia. En 1890, Waldeyer introdujo el termino de cromatina, ya que esta tendía a teñir intensamente con varios colorantes. En 1900, Hugo de Vries, Carl Correns y Von Tschermak redescubren las leyes de Mendel. En 1903, Sutton y Boveri formulan la relación entre cromosomas y herencia. Y a partir de estos momentos se inician una serie de trabajos con el fin de elucidar el conocimiento acerca de la morfología y el número de los cromosomas en plantas y animales y se comienza a trabajar con cromosomas humanos. Posteriormente observaciones en laboratorio y cultivos in vitro de células de mamífero, dan la pauta para observar las células en mitosis. Posteriormente el uso de la colchicina que inhibe la producción del uso mitótico, pudiéndose observar los cromosomas al microscopio. Para algunos citogenetistas, es considerado el inicio de la citogenética con el trabajo de Ford et al , en 1959. En Inglaterra demostró de forma irrefutable, la asociación de una alteración cromosómica con un síndrome humano a través del análisis del cariotipo obtenido de una biopsia en un individuo con síndrome de Down. En 1960 Johanson expresa por primera vez la importancia de las alteraciones cromosómicas, que reducen la fertilidad en los animales domésticos. En 1964, Levan realiza la clasificación morfológica de los cromosomas humanos y esta es la base de la clasificación de los animales domésticos. En 1970, comienzan a desarrollarse las técnicas de bandeo con quinacrina ( bandas Q ). En 1971, Arrighi y Hsu en 1971 desarrollaron las técnicas de coloración en la cromatina constitutiva localizada en los centrómeros ( bandas C )

En 1980, El colombiano Yunis desarrolla técnicas de alta resolución, que identifican puntos de ruptura, permitiendo la localización de segmentos involucrados. En 1989 se llevó a cabo en Jouy en jousas ( Francia ), se actualizaron los cariotipos de varias especies domésticas, se correlacionaron las bandas G con las R y se estableció el sistema de nomenclatura para ambos tipos de bandas a través de ideogramas. Actualmente, la biología molecular, unida a la citogenética han revolucionado el campo de la genética molecular. Se han logrado aislar genes individualmente para estudiar la estructura y función a través de la tecnología del ADN recombinante. Se están desarrollando las técnicas FISH, hibridación in situ por fluorescencia, las cuales determinan la posición exacta del gen en cromosomas individuales. asignan secuencias clonadas del dentro del genoma así como caracterizar anormalidades cromosómicas en diferentes especies de animales, incluido el hombre.

2. LOS CROMOSOMAS

Durante la metafase los cromosomas de los mamíferos, presentan una simetría doble con cromátides hermanas idénticas y conectadas a un centrómero. Cada cromátide tiene una molécula de DNA de doble tira. Dentro de cualquier especie, todos los cromosomas se presentan en pares, en los individuos de un determinado sexo. Los miembros de cada par cromosómico tienen el mismo tamaño y forma, en el otro sexo todos los cromosomas excepto dos aparecen también en pares y el par restante consta de dos cromosomas de diferente tamaño y forma. En este par desigual un cromosoma tiene la misma forma y tamaño que los miembros de uno de los pares cromosómicos del sexo opuesto. La diferencia de un cariotipo de los dos sexos es la clave en la diferenciación y determinación del sexo. En los mamíferos, los dos cromosomas que forman el par desigual X e Y aparece en los machos, en las hembras los dos cromosomas son X. Los cromosomas X y Y, se conocen como cromosomas sexuales, los demás se denominan autismos, el juego de autismos y cromosomas reciben el nombre de genoma, que es la serie total de una célula.

Los genomas en que los cromosomas se presentan en pares se denominan diplomes y los dos miembros de cada par reciben el nombre de cromosomas homólogos, el úmero total de cromosomas se indica por 2n, donde n representa el número de pares. 2.1 INACTIVACION DEL CROMOSOMAS X

En la mayoría de los mamíferos, los cromosomas sexuales femeninos son dos cromosomas X grandes, mientras que los cromosomas sexuales masculinos son un X grande y un Y pequeño. A juzgar por la evidencia en caracteres autonómicos de que en ambos genes de un punto dado de cromosomas homólogos son activos al mismo tiempo y de que la producción de un gen estructural es fija, es de esperar que la producción de los genes estructurales ligados al cromosomas X sean el doble que la del macho. Sinembargo no ocurre así, y la explicación propuesta por Lyon en 1961 es que, en el comienzo de la vida embrionaria de la hembra, cada célula, independientemente y al azar , inactiva bien el cromosomas X de procedencia materna, bien el de procedencia paterna y para toda la progenie de esa célula se inactivará el mismo cromosoma X. Como consecuencia, la hembra se convierte en un mosaico funcional de aparición natural y en un heterocigoto potencial para genes X enlazados. El procedimiento mediante el cual los productos de genes ligados al cromosoma X se vuelven casi equivalentes, esto se conoce como compensación de dosis. Los estudios relacionados en muchos sistemas han confirmado la veracidad de la hipótesis de Lyon. La inactivación ocurre de forma aleatoria en todos los mamíferos, excepto algunos marsupiales en que siempre es el cromosoma X paterno el inactivo. Generalmente cuando hay mas de un cromosoma X, solo uno es activo. Sinembargo, el cromosoma X inactivo no lo es del todo porque su ausencia ( 2n - 1, X ), afecta la diferenciación sexual y el crecimiento corporal y cuando se encuentra duplicado en el macho ( 2n + 1, XXY ) afecta el desarrollo testicular normal. El cromosoma X inactivo es heterocromático y, como tal tiene determinadas propiedades. La cromatina nuclear puede dividirse en eucromátina y heterocromatina, que se distingue entre sí por sus diferentes propiedades de tinción y patrones de replicación del DNA. Durante la interfase y la profase mitótica la heterocromatina se condensa y tiñe de oscuro; sigue replicando su ADN en cada ciclo celular después de que se haya parado la replicación de la eucromatina. En consecuencia, en una parte de las células femeninas observadas durante la interfase o la profase mitótica, el cromosomas X

inactivo aparece en forma de corpúsculo de tinción oscura, de alrededor de 0.8 X 1.1 micra de tamaño, adyacente a la membrana nuclear. Se conoce como cromatina sexual o corpúsculo de Barr.

2.2 CROMATINA SEXUAL

En 1949, Barr y Bertram comunicaron la existencia de dimorfismo sexual en las células de nerviosas del gato, basados en la presencia de cromatina sexual en la hembra y su ausencia en el macho. A partir de entonces la cromatina sexual ha sido descrita para la hembra en células de diversos tejidos y en varias especies distintas. En conformidad con el hecho de que, generalmente sólo hay un cromosoma X activo, los individuos presentan tantos corpúsculos de Barr como cromosoma X menos uno. En 1954 se describió el dimorfismo sexual en los leucocitos polimorfonucleares de la sangre circulante del hombre. En un porcentaje muy variable de leucocitos de la hembra, que no del macho, se observa un apéndice o palillo de tambor de alrededor de 1.5 micras de diámetro unido a un lóbulo nuclear por un cuello fino. El desarrollo reciente de nuevas técnicas de tinción ha demostrado que el cromosoma Y puede verse en el núcleo en interfase en el hombre. El brazo largo del cromosomas Y humano es intensamente fluorescente cuando se tiñe con mostaza de quinacrina ó con dihidroclorato de quinacrina y se observa en los núcleos en interfase en forma de punto luminoso llamado cuerpo Y. Desafortunadamente el cromosoma Y de los animales domésticos no es muy fluorescente. En los animales domésticos, se ha identificado la cromatina sexual en células nerviosas de todas las especies; en células de la corteza adrenal de ganado vacuno, cabras, perros y gatos; en células de la membrana fetal del bovino, ovejas, cabras y gatos; en células epiteliales del caballo, y células epiteliales y de la vejiga de perro. Sinembargo, en los artidactilos y los perisodactilos, la detección de la cromatina sexual es dificultada por la naturaleza granular gruesa de la cromatina en la mayoría de las células.

Se ha observado el apéndice nuclear ( palillo de tambor ) en los leucocitos polinucleares de las hembras de todas las especies domésticas. Su presencia en seis de cada 500 células puede considerarse como diagnóstico de hembra genética.

Los estudios de cromatina sexual y del palillo de tambor pueden proporcionar información útil sobre el sexo cromosómico, si se interpretan los resultados con la debida consideración hacia sus limitaciones. También tiene la ventaja de que pueden prepararse sin necesidad de métodos técnicos especiales en células de sangre periférica de todas las especies, en raspados bucales de perro y gato y en material fijado de tejidos seleccionados e todas las especies. Se pueden contar los palillos de tambor en un frotis sanguíneo sencillo preparado con la tinción de wright. Su presencia en un toro fenotipicamente normal indicaría la presencia de dos cromosomas X y la probabilidad de un quimerismo del cromosoma sexual, 60,XX / 60, XY, posiblemente debido a que el animal naciera gemelo de una hembra. Sinembargo debe recordarse, que la frecuencia de aparición de palillos de tambor en hembras ( genéticas ) es baja, una de cada cien células, y que los toros gemelos de hembras pueden tener un pequeño número de células XX en su sangre, 1XX :100XY, así que es necesario examinar varios miles de leucocitos antes de que pueda obtenerse una respuesta convincente. Otra limitación de los estudios de la cromatina sexual es que no distinguen entre determinados complementos sexuales, por ejemplo, XX y XXY.

2.3

MORFOLOGIA DE LOS CROMOSOMAS

La forma de los cromosomas en los animales silvestres y de interés zootécnico han sido observadas a partir de preparaciones cromosómicas. Los mamíferos parecen conservar un patrón normal de acuerdo a la clasificación que se les ha dado a partir de la posición del centrómero. Las aves por el contrario poseen unos cromosomas parecidos a la de los mamíferos y que se han llamado macrocromosomas, y poseen otros mucho mas pequeños difícilmente observables al microscopio de luz y que se han denominado microcromosomas. Los cromosomas de peces, anfibios y batracios son parecidos, un poco mas largo que los de los mamíferos, pero se clasifican también de acuerdo a la posición del centrómero.

2.3.1 Clasificación de los cromosomas

En 1964, levan et al crearon el sistema de clasificación morfológica de los

cromosomas en estudios citogenéticos en humanos, animales y plantas. Estos parámetros fueron avalados por el ISNDA ( International System for cytogenetics Nomenclature of domestic animals ) y están basados principalmente en dos valores : 1. La longitud relativa de los cromosomas dentro del complemento y la posición del centrómero en los cromosomas, de acuerdo con algunos índices. El centrómero divide en dos partes al cromosoma, dejando observar al microscopio de luz dos partes denominados brazos del cromosoma, esos brazos se han denominado brazo p al brazo corto o mas pequeño y brazo q al brazo largo

a. Indice centrómerico ( i ) Este valor esta definido como la longitud del brazo corto ( p ) del cromosoma, multiplicado por 100 y este valor dividido sobre la longitud total del cromosoma ( P + q ) ó suma total del cromosoma Matemáticamente :

b. Relación de brazos

i = p X 100 / p + q

( rb )

Este valor es el resultado de dividir la longitud del brazo largo ( q ) por la longitud del brazo corto ( p ) matematicamente :

rb = q / p

Estos dos valores nos sirve para clasificar el ó los cromosomas de acuerdo con la posición del centrómero en metacéntrico, submetacéntrico, acrocéntrico, subtelocéntrico y telocéntrico.

Es importante decir antes de continuar, que las mediciones de los cromosomas se realizan con un vernier, cuando los cromosomas ya han sido fotografiados y ampliados

en papel, mas adelante veremos como.

CLASIFICACION DE LOS CROMOSOMAS DE ACUERDO CON LA LOCALIZACION DEL CENTROMERO

-------------------------------------------------------------------------------NOMENCLATURA NOMBRE i d rb -------------------------------------------------------------------------------Punto medio

50

0.0

1.00

______________________________________________________________ Región media Metacentrico 47.5 0.5 1.05 45.0 1.0 1.22 ______________________________________________________________ Región submedia Submetacentrico 37.5 2.5 1.67 35.0 3.0 1.86 ______________________________________________________________ Región subterminal Acrocéntrico 25.0 5.0 3.0 22.5 5.5 3.44 ______________________________________________________________ Región Terminal Subtelocéntrico 12.5 7.5 7.0 10.0 8.0 9.0 ______________________________________________________________ Punto terminal Telocentrico 00.0 10.0 -------------------------------------------------------------------------------( LEVAN, 1964 )

d: diferencia entre brazos rb : relación de brazos i = índice centrómerico De acuerdo con la anterior tabla, se pueden definir los cromosomas en : telocéntrico : Se refiere a la localización del centrómero exactamente al final del cromosoma; es decir , no se encontrarían sino brazos largos. Hay controversia acerca de la existencia de estos cromosomas telocéntricos, y para algunos citogenetistas, aunque el centrómero se vea terminal, puede existir una pequeña parte de cromatina en la otra zona del centrómero. Sinembargo, algunos autores publican claras evidencias de existencia de cromosomas realmente telocéntricos en algunas especies animales como todos los cromosomas del genero Bos. En algunas clasificaciones el término acrocéntrico incluye los cromosomas telocéntricos. Subtelocéntrico : Son aquellos cromosomas que tienen el centrómero en la parte mas distal del cromosomas. Metacéntrico : Aquellos cromosomas, los cuales el centrómero se ubica en la zona media, dando un cromosomas con brazos p y q de igual tamaño. Submetacéntricos : Se introdujo este termino para definir los cromosomas con el centrómero desplazado un poco hacia alguno de los extremos del cromosoma. Acrocentrico : Son los cromosomas, en los cuales el centrómero se encuentra cerca de la zona terminal ( telómero ) dejando unos brazos cortos muy pequeños y unos brazos largos de gran tamaño. 2.4 CROMOSOMAS Y CARIOTIPOS NORMALES Un cromosoma normal debe poseer un centrómero y dos cromátides como se ha

mencionado anteriormente. El cariotipo de un individuo de una especie está determinado por el juego completo de todos los cromosomas que se encuentran en una célula. El cariotipo es el reordenamiento de las diferentes parejas de cromosomas metafásicos de una especie. las parejas mas grandes metacéntricas ocupan los primeros lugares y los acrocéntricos y mas pequeños los últimos. Todo complemento cromosómico consta de dos cromosomas sexuales, que pueden ser iguales o diferentes y de un número determinado de parejas de autosomas.

CARIOTIPOS DE ALGUNOS ANIMALES MAM ÍFEROS Y DE GALLUS DOMÉSTICUS

Especie cromosomas X

Número diploide 2n

Y

Gato. ( Felis catus ) Perro. ( Canis familiaris) Cerdo. ( Sus scrofa ) Cabra. ( Capra hircus ) Oveja. ( Ovis aries ) M Vaca. ( Bos taurus ) Caballo. ( Equus caballus) Asno. ( Equus asinus ) Pollo. ( gallus domesticus)

38 78 38 60

54

60 64 62 78

( OHNO , 1968 )

*A = Acr océn tri co *T = tel océntri co

2.5

Autosomas

LOS CROMOSOMAS Y LA EVOLUCION

M *A/*T

16 2 0 38 12 6 0 29 0 13 24

29 18 6

3

M M M A M M A M 23 M M M

M A A

A

A pesar de la gran variedad existente en el número de cromosomas en las diferentes especies de mamíferos, la cantidad de ADN en todos los mamíferos placentarios, parece ser casi idéntica. La explicación es que la evolución de los mamíferos a partir de un ancestro común ha estado asociado a un extenso reordenamiento e intercambio de la misma cantidad de ADN. Una de las formas más común de intercambio parece haber sido la fusión de dos cromosomas acrocéntricos para formar el cromosomas metacéntrico. Podemos citar que, dos especies estrechamente relacionadas, difieren únicamente por una fusión céntrica. Por ejemplo dos pares de cromosomas acrocéntricos en el caballo de Przewalik i, ( Equus przewaliki, 2n = 64 ), se presentan en el caballo doméstico ( Equus caballus, 2n = 62 ) como un par metacéntrico. De manera similar los cromosomas metacéntricos ( 1, 2 y 3 ) de la oveja doméstica ( Ovis aries, 2n = 54 ) parece ser el resultado de la fusión céntrica de los cromosomas acrocéntricos 1 y 3, 2 y 7, 5 y 10, respectivamente de la cabra ( Capra hircus 2n = 60 ). La evolución de los mamíferos ha estado asociada con la nueva organización del ADN y en esto tiene que ver el Número fundamental NF (Número de brazos de los cromosomas del complemento cromosómico de las especies ), que es el mismo para diferentes especies. Por ejemplo, en la familia Bovoidea, se han examinado citogenéticamente 50 especies. Aunque el número diploide varía en este grupo entre 30 y 60 cromosomas, el NF solo varía entre 58 y 62. Es por esto que el cromosomas X parece haber cambiado muy poco a través de la evolución. En la mayoría de los mamíferos placentarios, incluyendo el hombre y muchos mamíferos domésticos, el cromosoma X , es muy similar en forma y tamaño, además los genes que están ligados al cromosomas X, parece estarlo también en todas las especies. Este conservadurismo evolutivo de los cromosomas X, es lo que lo hace muy útil para estudiar las enfermedades hereditarias ligadas a este cromosoma. Por ejemplo si cierta enfermedad se sabe que esta ligada al cromosoma X en el ratón, entonces es bastante seguro apostar que lo estará en los animales domésticos y en el hombre. Aunque esto es verdad para ciertas especies, como por ejemplo el hombre y el caballo, no es totalmente cierto para otras. En la oveja, la cabra y la vaca el número de bandas en el cromosoma X es el mismo pero en secuencias diferentes.

también se observa en las hembras de los mamíferos como un cromosoma X permanece activo siendo eucromatico, mientras el otro se condensa y permanece inactivo y es heterocromatico. Si el cromosomas X ha sido tan conservado a lo largo de la evolución, se podría esperar que su patrón de bandas sea similar en la mayoría de los mamíferos.

AUTOEVALUACION

1. Defina citogenética 2. Mencione al menos tres aplicaciones de la citogenética empleadas en zootecnia 3. Como cree usted que la citogenética ayuda a caracterizar las especies silvestres de interés zootecnico. 4. Dibuje un cromosoma metacéntrico, un telocéntrico y un acrocéntrico 5. Si las medidas de los brazos de un cromosomas fueron: brazo p = 4 mm y brazo q = 7 mm. calcule : (i) y ( rb) clasifique el cromosoma 6. Que entiende usted por cariotipo normal

CAPITULO 2 ALTERACIONES CROMOSOMICAS

Durante la meiósis, así como en la mitósis y en la fecundación ocurren errores que producen cariotipos anormales. El estudio de estos ha aumentado nuestro conocimiento en cuanto a ciertas enfermedades y anomalías cromosómicas, proporcionando información sobre los cromosomas implicados.

1. CARIOTIPOS ANORMALES

Los cariotipos anormales se originan como consecuencia de errores en la replicación

cromosómica, en la fecundación o en la segmentación temprana del cigoto. En muchos casos, se han observado cariotipos anormales en animales sanos y / o altamente productivos; asimismo, muchos animales enfermos o no productivos tienen cariotipos normales. Un cariotipo no es en sí mismo una garantía de alta productividad o ausencia de enfermedades, como tampoco un cariotipo anormal indica con seguridad un animal enfermo ó improductivo. De lo que se ha estudiado hasta el momento se sabe que lo mas importante del análisis de los cariotipos anormales es su contribución a un menor rendimiento reproductivo, a través de una disminución o ausencia total de producción de gametos funcionales , o a una mortalidad de los embriones, produciendo malformaciones congenitas y produciendo esterilidad e infertilidad.

1.1

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

Son todas las desviaciones con respecto al número o forma del complemento cromosómico normal de una especie. El principal problema de las anomalías cromosómicas, ya mencionadas en el numeral anterior, consiste en alterar los rendimientos reproductivos y productivos del animal que las porta, ocasionando por el comprometimiento de la producción de gametos funcionales y a la generación de mortalidad embrionaria temprana, se evidencian dos tipos de anomalías cromosómicas : De tipo numérico conocidas como heteroploidias y de tipo estructural. 1.1.1 Anomalías de tipo numérico Se dividen en dos; aneuploidias y poliploidias. Los individuos con el número normal de cromosomas se denominan euploides. a) Aneuploidias : Hace referencia a la perdida o adición de cromosomas de manera individual. Cuando se pierde un cromosoma, osea, que aparece representado en el complemento por un solo homólogo en vez de la pareja, se habla de monosomía para ese cromosoma, mientras que la adición de un cromosoma evidenciada por la presencia de tres cromosomas y no del par que normalmente debe existir, recibe el nombre de trisomía.

La cuenta diploide del individuo normal se simboliza como 2n Los trisómicos se simbolizan como 2n + 1, y los monosómicos 2n - 1 Este tipo de alteración se origina en la no disyunción ( separación ) durante los procesos de división celular mitósis y meiósis. En los bovinos, caprinos, ovinos y equinos, se sabe que las trisomías son toleradas mas fácilmente que las monosomías

ANEUPLOIDIAS EN ANIMALES DOMÉSTICOS _________________________________________________________ ALTERACION ESPECIE EFECTO _________________________________________________________ XO Cerdo, caballo, gato Hipoplasia ovarica XO/XX Equino Hipoplasia ovarica XO/XX/XY Cerdo Intersexualidad XXX Vacuno, equino Baja fertilidad XXY Vacuno, ovino, cerdo Hipoplasia testicular XXY/XY Vacuno Hipoplasia testicular XXY/XX Vacuno, equino, cerdo Intersexualidad _________________________________________________________ ( GUS TAVSO N, 1980 )

b) Poliploidias : Las poliploidias consisten en la presencia de mas de dos series completas de cromosomas; se habla de organismos triploides cuando existen una serie completa adicional; tetraploide cuando hay dos series completas de cromosomas adicionales. En los animales no existen casos reportados de este tipo de alteraciones más allá de los estadios tempranos del desarrollo embrionario.

1.1.2 Anomalías de tipo estructural Estas anomalías se presentan debido a las alteraciones en la forma de los cromosomas debido a roturas y a unión de rotos de manera diferente entre cromosomas no homólogos. Si la rotura cromosómica afecta a ambas cromátides, es una anomalía cromosómica, si solo afecta una cromátide es anomalía de cromátide, si no se produce una ganancia o perdida del material genético ocasionado por el cambio estructural, se considera que es redistribución equilibrada. Las anomalías estructurales de mayor importancia a nivel zootécnico y en orden de importancia son ; Las traslocaciones, las deleciones, las duplicaciones, los isocromosomas y las inversiones. a) Traslocaciones : Se conocen las del tipo recíproco, que supone roturas en dos cromosomas no homólogos e intercambio de los segmentos involucrados en la rotura. Como ejemplo podemos citar el caso en Suecia, el cual un cerdo de la raza Swedish landrace montó 21 hembras, produciendo un tamaño de camada promedio de 5.6 lechones. En gestaciones anteriores las mismas hembras después de ser montadas por otros machos sementales habían producido camadas promedio de 12.7 lechones. al examinar el cariotipo del macho, encontraron que parte de un cromosoma se había intercambiado con parte de otro cromosoma, mas adelante utilizando técnicas de bandeo se demostró que la traslocación estaba en los cromosomas 11 y 15 traslocación robertsoniana : Se forman cuando tienen lugar roturas cerca del centrómero en el brazo largo de uno y en el brazo corto del otro, seguidos de intercambio y fusión, dando un cromosoma atelocéntrico y un cromosomas metacéntrico muy pequeño o un fragmento céntrico. Para el caso de os bovinos, el caso mas conocido y mas reportado es el de la traslación 1/29, detectado en por lo menos 50 razas diferentes de la especie Bos taurus, investigación liderada por el citogenetista Ingemar Gustavson y que fue detectada por primera vez en Suecia, se calculó que la afección causaba perdidas económicas por mas de 300 millones de libras esterlinas anualmente, estableciéndose un programa para la erradicación de la anomalía. Aquí en Colombia no se han adelantado estos estudios, que permitan detectar y erradicar dichas anomalías, sinembargo en un estudio de tesis de grado en citogenética realizado en la universidad de la salle se cita en la literatura, la presencia de esta traslocación en ganado criollo colombiano blanco orejinegro, este es sin duda un tema apasionante para investigar y descubrir si en realidad hay animales portadores de esta

traslocación 1/29. b) Deleciones : Consiste en la perdida de un segmento de cromosoma, de tamaño y consecuencias variables. Se ha reportado sólo en equinos, pero al intensificar las investigaciones en otras especies muy probablemente se detectará su presencia. c) Duplicaciones : Hace referencia a la inserción de un fragmento delecionado en un cromosomas homólogo. Pueden provocar emparejamiento desiguales en la meiósis y como consecuencia la formación de monosomías o trisomías para ese cromosoma. d) Isocromosoma : Se forman debido a un fallo en la anafase que afecta al centrómero. Normalmente el centrómero se divide a lo largo del eje del cromosoma y las partes homólogas de las cromátides hermanas se desplazan a polos opuestos. Si se dividen trasversalmente, las partes homólogas de las cromátides hermanas van para la misma célula hija y se forman cromosomas cuyos brazos tienen exactamente la misma longitud. Si se produce una delación terminal en ambos brazos de un cromosoma y se unen esos dos extremos se forma un cromosoma en forma de anillo. e) Otros motivos de cambios estructurales La constitución genética del individuo, puede causar cambios estructurales, como el caso de el síndrome de Bloc y la anemia de Fascino en el hombre. Otros factores como la radiación, varios fármacos y químicos provocan lesiones cromosómicas, además de algunos antibióticos como la azaserina, mitomicina C, y la estreptonigrina. También se conocen virus y micoplasmas que provocan esta lesiones estructurales.

AUTOEVALUACION

1. Que entiende por cariotipo anormal

2. Cuales son los dos tipos de anomalías cromosómicas 3. Que es trisomia, que es monosomia 4. Explique mediante un dibujo la traslocación 1/29 o robertsoniana

UNIDAD 4 DIAGNOSTICO CITOGENETICO

INTRODUCCION

Esta unidad, sintetiza los principales casos de diagnóstico mas comúnmente empleados en la citogenética de la reproducción animal, como son los casos de Inefabilidad y Esterilidad, Mortalidad embrionaria y fetal, un capítulo dedicado a las anomalías congénitas, intersexualidad, otras anomalías congénitas, estudios citogenéticos prenatales, e híbridos.

OBJETIVO GENERAL

Aprender a interpretar a partir de ejemplos, los diagnósticos de los diferentes casos implicados en la reproducción animal.

CAPITULO 1 INFERTILIDAD Y ESTERILIDAD

Cuando se presente en la piara una reducción inesperada del tamaño de alguna camada, así como un aumento de la disposición sexual precoz en los animales, se debe prestar atención porque probablemente existen problemas de fertilidad, debida a problemas de alteraciones autosómicas. Según las leyes mendelianas, los animales heterocigotos para estas anomalías, fenotipicamente son normales, sinembargo , trasmiten las anormalidades a su descendencia originando problemas de fertilización y los productos pueden ser abortados o viables con deformidades En los animales machos, portadores de anormalidades autosómicas, los espermatozoides afectados pueden no madurar, o si maduran pueden no fertilizar, porque habrá un gran número de espermatozoides normales que cumplirán la función de fertilizar.

La hembra por el contrario, como hay menos huevos maduros, el no conseguir madurar o ser fertilizados podría tener como consecuencia la disminución de la fertilidad. a) En el caballo No se conocen esterilidades en el macho por las anormalidades autosómicas, en la yegua si se ha descrito una aneuploidia en donde se ha observado regresión folicular. b) En el ganado vacuno Se han descrito varias traslocaciones, pero la mas importante ha sido la 1/29 descrita por primera vez en el ganado rojo y blanco sueco, está asociado a infertilidad o a su disminución. Los toros heterocigotos trasmiten en un 50% la anomalía a sus descendientes. Otras fusiones céntricas han sido t(2q;4q) en frisones, la t(27q;29q) en guernsey. En un toro Holsteín - que se estudió por su baja fertilidad a pesar de su buen semen, resulto un mixoploide 60,XY/59,XY, t(14q;20q) Una becerra con estro a intervalos, quedo preñada y su feto fue abortado a termino. El análisis cromosómicos confirmó una traslocación 1/29. Por esto es importante, realizar análisis citogenéticos, a los animales jóvenes que van a ser empleados para la inseminación artificial. Por ejemplo Australia si ha puesto restricciones a los toros que no posean su análisis de cariotipo normal. En Inglaterra, también los criadores exigen un análisis cromosómico antes de importar animales. c) En la oveja Se han descrito tres traslaciones en ovejas de la raza Romney y Drysdale de nueva Zelanda. La fertilidad de las ovejas puede ser menor debido a la mortalidad embrionaria. d) En la Cabra Se han descrito las traslocaciones de fusión céntrica, de carácter familiar, lo que no se determino es si estas traslocaciones afectan los mismos autosomas, los machos

presentan un recuento de espermatozoides disminuido y unos son estériles. e) En el cerdo Un cerdo generó camadas con un 100% de mortalidad, tuvo como complemento cromosómico 38,XY/38,XY t( 6q+;15q-), Otros cerdos con fertilidad reducida mostraron ser 38,XY,t( 13q-;14q+), esto si proporciona una evidencia entre la relación de la traslocación con una disminución de la camada. Diagnóstico El análisis cromosómico de leucocitos sanguíneos determina con facilidad la presencia de anormalidades autosómicas, causante de cambios numéricos o estructurales. Para obtener un mejor resultado es mejor bandear y preferiblemente en cromosomas en meiósis.

AUTOEVALUACION

1. Defina infertilidad 2. Defina Esterilidad 3. Cual es la traslocación mas importante involucrada en la reproducción en ganado vacuno ? 4. Cual es la traslocación detectada en cerdos mas disminuye el número de camadas ?

reducción de la frecuentemente y que

CAPITULO 2 MORTALIDAD EMBRIONARIA Y FETAL

La muerte embrionaria y fetal, es responsable de perdidas sustanciales en la producción animal. Pueden estar implicados varios factores. Las perdidas en la vaca, cabra y oveja están alrededor del 20% - 30%. Se calcula que en el hombre el 15% - 20 % de los abortos espontáneos, tienen causas en anormalidades cromosómicas, la gran mayoría de estas (96%) son cambios numéricos como monosomía, polisomía, poliploides y solo el 4% son estructurales. En un estudio realizado en porcinos el 10% de 88 blastocistos analizados, presentaron anormalidades cromosómicas, un 2.5 % se encontró en degeneración, pero no se

comprobó si tenía alguna anormalidad cromosómica. Del 10% cuatro tenían triploidías, tres triploidías, una diploidía y una deleción En otro estudio en porcinos de 76 embriones de veinticinco días, el 10.5% estaban muertos y un 1.3% presentó anormalidad cromosómica. las anomalías y las polisomias se pueden deber a una falta de disyunción durante la meiósis o durante las primeras fases de la segmentación. La triploidía puede deberse a la penetración y fecundación de un huevo por dos espermatozoides ( poliandría ), o a la no supresión del segundo cuerpo polar y fertilización de un óvulo diploide por un espermatozoide ( Poligenia ). Se sabe que la poligenia y la poliandria tienen mayor incidencia cuando aumenta el envejecimiento de los gametos. Esto ocurre mas probablemente, en los animales que ovulan espontáneamente, que en animales de ovulación inducida, sobre todo cuando se utiliza con mas frecuencia la inseminación artificial que la monta natural. los animales heterocigotos para una traslación equilibrada son candidatos potenciales para producir gametos desequilibrados.

La patogénesis de la muerte embrionaria precoz probablemente sea debida al hecho de que el desequilibrio genético generado por la anormalidad cromosómica es tal que interrumpe la embriogénesis, bien inmediatamente o bien en las primeras fases. Los tipos de anormalidades cromosómicas asociados con muertes fetales se asemeja más a aquellos observados en malformaciones congénitas. A juzgar por la observación de que las estirpes celulares embrionarias con anormalidades cromosómicas crecen más despacio que las estirpes celulares diploides; el efecto letal puede deberse a 1) Un desarrollo de la placenta mas lento que el feto con la consiguiente muerte de este. 2) Una disminución del crecimiento celular, provocando un desarrollo asincrónico con alteraciones en el mecanismo de inducción embrionaria y una reducción del tamaño y número de las células en varios órganos.

Diagnóstico

El diagnóstico de la muerte embrionaria o fetal debida a anomalías cromosómicas, depende de la posibilidad de demostrar la presencia de anomalías que sean incompatibles con la vida en el material embrionario o fetal. El material embrionario se debe obtener mediante experimentación. Las preparaciones cromosómicas se hacen mediante el método directo o por cultivo celular. Se puede utilizar material fetal o las células de algunos tejidos como la médula ósea, pueden procesarse directamente; las células de otros tejidos han de ser cultivadas.

AUTOEVALUACION

1. A que se debe la mortalidad embrionaria y/o fetal ? 2. Como se diagnóstica esta anomalía 3. Defina los términos poligenia y poliandria

CAPITULO 3 ANOMALIAS CONGENITAS

3.1

HIPOPLASIA TESTICULAR

La reducción bilateral del tamaño de los testículos, sin ninguna otra anormalidad fenotipica aparente, está relacionada con aberraciones cromosómicas, El tamaño

pequeño de los testículos se detecta generalmente cuando en la pubertad no recen. Está asociado con un complemento cromosómico 2n + 1, XXY ó 2n,XY / 2n +1,XXY. En el hombre están asociados al síndrome de klinelfelter, con túbulos seminiferos hialinizados pero con células de leyding intactas, y un elevado aumento de las gonadotropinas. En los animales la hialinización no es un rasgo común, pero si se nota una disminución de los tubulos seminiferos, que están revestidos de células de sertoli con poco o nada de epitelio germinal. También ha estado asociada con una espermatogénesis incompleta y con cromosomas viscosos, también han mostrado una falta de homologa entre cromosomas maternos y paternos presentes en híbridos interespecíficos. como en la mula.

3.1.1 Descripción en el Caballo No se han correlacionado aún las aberraciones cromosómicas con los tipos de hipoplasia testicular puestos en consideración.

3.1.2 Descripción en el Toro Se han observado complementos cromosómicos 60,XY/60,XX ; 61,XXY; 60XY/61XXY y 60,XX/60,XY/61XXY, en casos de hipoplasia bilateral marcada. Se han descrito aumento en el número de gaps en cromosomas y cromatides autosomicas, así como disminución de la libido, con cromosomas viscosos y poca motilidad espermática. 3.1.3

Descripción en el carnero

Se han reportado complementos cromosómicos 55,XXY en observaciones de carneros con hipoplasias testiculares bien marcadas, con retención de espermatocitos y criptorquidismo, presentando traslocaciones por fusión céntrica.

3.1.4

Macho cabrío

En los machos cabríos sin cuernos puede presentarse una reducción testicular asociado

con complementos cromosómicos 60,XY/60,XX. El gen autosómico para ausencia de cuernos provoca intersexualidad :los machos homocigotos son infértiles o estériles debido a una oclusión del epidídimo. Se han observado individuos con complementos 62,XXXY/63,XXXXY

3.1.5

Cerdo

No se han relacionado aberraciones cromosómicas con hipoplasias testiculares bilaterales en verracos por lo demás normales. Sinembargo se han observado poblaciones celulares 39,XXY/40,XXXY en un animal que presentó linfosarcomas cuyo tracto genital parecía normal. El animal fue castrado por lo tanto no se pudo correlacionar el complemento con la disminución testicular.

3.2

DISGENESIA GONADAL

Se llama así a los animales con fenotipo de hembras normales, pero con antecedentes de anestros y con los siguientes rasgos : vagina y vulva normales, útero subdesarrollado, gónadas ausentes ó atrofiadas, no responden a tratamiento hormonal y no presentan desarrollo folicular, ausencia de estrógeno, por lo que las características sexuales secundarias son poco desarrolladas, elevado nivel de gonadotropinas en la sangre. En el hombre se conoce como síndrome de turner.

3.2.1 Descripción en la yegua En estudios realizados en varias yeguas con antecedentes de anestro, algunas tenían un tamaño menor al promedio de su raza, útero pequeño, cervix pequeño y gónadas atrofiad e inactivas, además no respondieron al tratamiento hormonal. Sus complementos cromosómicos anormales, 63,X;63,X/64,XX y 63,X/64,XY Otras dos yeguas resultaron ser 64,XY.

3.2.2 Descripción en la vaca

Los animales que presentan esta anomalía presentan vulva, vagina y ubre poco desarrollada, pezones pequeños y signos de anestro, el cuerpo es semejante al del novillo joven, no responde a las hormonas y no muestran desarrollo folicular, estos animales han presentado complementos totalmente normales 60,XX

3.2.3 Descripción en Oveja, Cabra y Perra No existe información de disgenesias asociadas con aberraciones cromosómicas.

3.2.4

Descripción en la Cerda

Se encontró que las cerdas jóvenes con patas cortas arqueadas y antecedentes de anestro tenían genitales infantiles, gónadas pequeñas inactivas y con complemento 37,X 3.3

HIPOPLASIA OVARICA

Bajo esta condición se estudian hembras fenotípicas con antecedentes de estro ocasional o muy irregular. Los genitales internos y externos son femeninos normales, pero pueden estar poco desarrollados. Los ovarios son pequeños, lisos y sin folículos palpables. Al examen histológico muestra ovarios con un número reducido de folículos de los cuales muy pocos son normales.

3.3.1

Descripción en la yegua

En una yegua fenotípicamente anormal, con ciclos del estro irregulares e incapaz de concebir, se encontró que tenia genitales externos anormales, útero pequeño y ovarios pequeños su complemento cromosómico fue 65,XXX

3.3.2

Descripción en la vaca

Se han estudiado animales con vagina y vulva normales, ubre y pezones poco desarrollados y con anestro. La palpación rectal reveló un útero pequeño y ovarios inactivos. El examen microscópico reveló ovarios con menos folículos normales y prácticamente todos ellos habían degenerado. El complemento cromosómico fue 60,XY En una becerra de dos años, examinada a causa de su esterilidad, se encontró una frecuencia de 20.8% de deleciones, roturas y huecos de la cromatina del brazo largo del cromosoma X. En otro estudio realizado a dos becerras gemelas idénticas con genitales externos femeninos normales, sin gónadas palpables y con un cérvix pequeño la una y sin cérvix la otra. Los niveles de estrógeno y progesterona en sangre cíclico variaban indicando una actividad ovárica. Los estudios citogenéticos en leucocitos sanguíneos revelaron un complemento 100% XY para ambas.

3.3.3 Descripción en oveja, cabra, cerda No se han descrito ninguna anormalidad cromosómica relacionada con hipoplasia ovárica.

Diagnóstico Los estudios citogenéticos pueden ser de utilidad para esclarecer las causas de algunos casos de hipoplasia testicular, disgenesia gonadal e hipoplasia ovárica. Deberá suministrarse una muestra de sangre venosa, un trocito de mucosa para el cultivo celular y análisis cromosómico. Deberá incluirse la historia completa del animal y de ser posible la totalidad o parte de las gónadas. AUTOEVALUACION

1. Defina Hipoplasia testicular. cite un ejemplo 2. Defina disgenesia gonadal 3. Defina Hipoplasia ovárica

4. En que se diferencia la hipoplasia ovárica de la disgenesia gonadal.

CAPITULO 4 INTERSEXUALIDAD

El término intersexualidad es casi sinónimo del término hermafrodita, y es usado para describir animales cuyos órganos genitales tienen alguna característica de macho y de

hembra. Aquí lo utilizaremos para incluir animales de sexo invertido, es decir, aquellos animales cuyo sexo nuclear o cromosómico es el opuesto al de las gónadas. Las anomalías sexuales cromosómicas en los intersexos son con bastante frecuencia, ya que es de esperar que una anormalidad sexual afecte la diferenciación de las gónadas que a su vez afecta el desarrollo de los conductos de wolff y de muller, el seno urogenital y los primordios de los genitales externos. El aspecto de los animales varían desde los de una hembra normal , hasta un macho normal. La virilización afecta el desarrollo de los genitales externos y el seno urogenital, esto puede provocar la falta de desarrollo del tercio craneal de la vagina. la masculinización incompleta en el macho, puede tener como consecuencia una falta de desarrollo escrotal, testículos subcutáneos, inguinales, así como pene y prepucio pequeños. Los hermafroditas se clasifican en : Verdaderos, pseudo hermafroditas masculinos y pseudohermafroditas femeninos

Hermafroditas verdaderos : Poseen tanto tejido ovárico como testicular, y pueden clasificarse como sigue: hermafroditas laterales, con un testículo en un lado y un ovario en el otro; hermafroditas bilaterales, con ovotestes en ambos lados; y hermafroditas unilaterales, con ovotestis en un lado y bien un ovario o bien un testículo en el otro. Se han encontrado complementos cromosómicos 2n, XX; 2n,XX/2n,XY y 2n,XX/2n,XY/2n,XY+1,XXY.

Pseudohermafroditas masculinos : Solo poseen tejido gonadal testicular. Son responsables de la mayoría de los casos de intersexo pues son el resultado, bien de la masculinización incompleta del sistema de conductos de muller o bien de la masculinización incompleta de conductos de Wolff, del seno urogenital o de las secreciones testiculares fetales. Se han observado complementos cromosómicos 2n,XX; 2n,XY; 2n-1X;/2n,XY; 2n+1,XXY y 2n+2,XXXY. El denominado feminización testicular, no esta provocado por una carencia de secreciones testiculares fetales sino por una deficiencia funcional de la proteína nuclear

citosol - receptora de andrógenos que regula la acción del esteroide sobre las células del conducto de wolff, del seno urogenital y los primordios de los genitales externos. El aspecto externo es el de una hembra normal y con complemento cromosómico 2n, XY. La feminización testicular es un defecto heredado en consistencia con una mutación autosómica dominante limitada al sexo o con una mutación recesiva ligada al cromosoma X. El conocido síndrome del freemartin, que se produce bastante a menudo en ganado vacuno y ocasionalmente en ovejas, cabras y cerdos supone desde el punto de vista anatómico bien un hermafroditismo verdadero o bien un pseudohermafroditismo masculino, dependiendo del grado de masculinización de la gónada femenina debido a algún factor procedente del gemelo masculino. El fremartinismo solo se produce cuando hay un intercambio vascular entre los fetos de sexos distintos, en consecuencia el quimerismo de eritrocitos y leucocitos es un rasgo característico, y se encuentran cromosomas 2n,XY/2n,XX, en las células hematopoyeticas, pero solo cromosomas 2n,XX en las células de otro origen embrionario.

Pseudohermafroditas femeninos : Solo tienen tejido ovárico y rara vez se encuentran porque solo se producen cuando hay una masculinización del sistema genital debido a andrógenos exógenos o a una producción excesiva de andrógenos endógenos, por ejemplo hiperplasia adrenal congénita también llamado síndrome adrenogenital.

4.1 DESCRIPCION EN LAS ESPECIES

4.1.1 Caballo

En un estudio realizado, un caballo semental demostraba erecciones ante la presencia de yeguas, el desarrollo del pene y el prepucio era normal. Los testículos sinembargo eran abdominales y había tejido ovárico asociado con el epidídimo derecho. El análisis cromosómico reveló un complemento 64,XX/64,XX. Otro animal tenía genitales externos femeninos, clítoris hipertrófico y gónadas testiculares inguinales con unos folículos degenerados. El complemento fue 64,XX. Otro animal presentó feminización testicular, aparentaba ser yegua y no presentaba estro, con comportamiento agresivo hacia los caballos. La vulva, el clítoris y la parte caudal de la vagina eran normales. En un caso la vagina acababa en un ciego, no había útero ni cérvix palpable y las gónadas pequeñas estaban compuestas por tejido testicular. su complemento cromosómico fue 64,XY.

4.1.2 Vacuno Se han registrado hermafroditas verdaderos, freemartins excluidos, clinicamente eran criptorquídeos con un pene de tamaño normal y sin genitales externos femeninos. En las autopsias se han encontrado ovarios y ovotestes, útero, cervix, vagina craneal y vesículas seminales. Los estudios cromosómicos han revelado complementos 60,XX/60,XY Los rasgos clínicos y anatómicos del freemartin, citogeneticamente se caracteriza por un quimerismo cromosómico sexual 60,XX/60,XY resultantes de una fusión del cigoto.

4.1.3

Ovejas

Se han descrito pseudohermafroditismo masculino del tipo de feminización testicular en ovejas. Clínicamente la oveja aparentaba ser una hembra estéril excesivamente gorda con cierto grado de masculinización en osamenta y musculatura. Los genitales externos tenían aspecto femenino, pero la vagina era corta y acababa en saco ciego. En la autopsia se observaron testículos abdominales grandes con espermatogenésis pero epidídimos y conductos deferentes reducidos. No había útero ni glándulas sexuales accesorias. En los leucocitos sanguíneos y fibroblastos se encontró un complemento cromosómico 54,XY

Se estudió otra oveja con testículos inguinales hipoplasicos, epidídimos, conductos deferentes y un pene poco desarrollado era inversión sexual aparente pues tenía un complemento cromosómico 54,XX.

4.1.4 Cabra Se han observado casos de hermafroditismo verdadero. Clínicamente presentan cuernos de tipo masculino, barba de tipo femenino, ubre pequeña y genitales externos femeninos con vagina pequeña y clítoris dilatado. En la autopsia se observaron ovotestes pequeños, epidídimos, conductos deferentes, vesículas seminales. En los leucocitos sanguíneos, se encontró un complemento 60,XX/60,XY El pseudohermafroditismo masculino es relativamente común en cabras, sobre todo en las razas sin cuernos. El gen autosómico dominante para la ausencia de cuernos, también es responsable de intersexualidad en hembras genéticas e infertilidad en machos genéticos. En la hembra homocigota, el gen provoca estimulo medular y desarrollo del tejido testicular en la gónada no diferenciada comportándose, posiblemente como un cromosoma Y y activando un gen en el cromosoma X que controla la estimulación medular. El complemento general es 60;XX. En otras cabras pseudohermafroditas masculinas, todas ellas con testículos descendidos, vagina y útero, se encontró un complemento cromosómico 60,XY ; 60,XY/60,XX En otros estudios se han reportado casos de cabras con testículos escrotales, ubres bien desarrolladas y secreción láctea de las glándulas mamarias. El complemento cromosómico han sido 62,XXXY/63,XXXXY.

4.1.5 Cerdo La intersexualidad es frecuente en cerdos, sobre todo en algunas razas. La incidencia de cerdos afectados parece variar en países diferentes, pero pueden llegar a ser del

0.5%. Los hermafroditas verdaderos parecen ser bastante frecuentes pero muchos pasan desapercibidos en vida porque sus genitales externos tienen carácter femenino y sus ovarios, cuando existen, a menudo son funcionales. Generalmente el clítoris está hipertrofiado y, en algunos casos, es fálico. La vagina es patente, pero usualmente la cérvix está poco desarrollada. El útero está bien desarrollado. En el lado del testículo u ovotestes, la trompa de falopio termina en un saco ciego y hay epidídimo y conductos deferentes. Los estudios cromosómicos de varios tejidos revelaron complementos :38,XX. Se han descrito pseudehemafroditas masculinos con complementos cromosómicos 39,XXY y 38,XX/38,XY, caracterizados por una masculinización igualmente variable del tracto genital femenino. Diagnóstico El análisis cromosómico es importante para diferenciar entre feminización testicular y disgenesia gonadal, pues se sabe que la primera s hereditaria, mientras la segunda no. La feminización testicular y la disgenesia gonadal generalmente tienen una historia similar de anestro, pezones y ubre poco desarrollados, y una vulva de apariencia normal sin agrandamiento del clítoris. En la feminización testicular la vagina suele acabar en saco ciego, no hay derivados del conducto de Muller, o son rudimentarios, el tejido gónada s testicular, hay un elevado nivel de 17 cetosteroides urinarios y el nivel de gonadotropinas es normal. En la disgenesia gonadal hay derivados del conducto de Muller pero son infantiles; el tejido gonadal es estroma ovárico no diferenciado; y el nivel de 17 - cetosteroides es bajo y el de gonadotropinas es elevado. Se puede realizar un diagnóstico diferencial basado en el examen histológico del tejido gónada y los niveles de hormonas, pero cuando esto no resulta práctico, el análisis cromosómico de los leucocitos de la sangre periférica puede proporcionar la respuesta.

AUTO EVALUACION

1. Que es hermafroditismo 2. Como se clasifican los hermafroditas? defínalos 3. Como se forman los freemartin 4. como se diagnóstica correctamente la anomalía ?

CAPITULO 5

OTRAS ANOMALIAS CONGENITAS

Algunos cambios cromosómicos son compatibles con la vida, pero afectan al desarrollo normal del individuo y provocan malformaciones congénitas. No se deben hacer conjeturas acerca de que si aparece una alteración cromosómica, junto con una malformación, se pueda afirmar que esta la causó. Se debe demostrar con experimentos y datos que aseveren que la anomalía sea causada por la alteración cromosómica. Las mas estudiadas han sido en el hombre, como es el caso del sindrome de dow ó trisomia del 21 y el maullido del gato por la delación del brazo corto del cromosoma B5. En los animales domésticos, se han observado anormalidades cromosómicas en asociación con varias anomalías congénitas, pero hay pocos ejemplos en que se hayan demostrado una relación causa - efecto.

5.1 DESRIPCION EN ALGUNAS ESPECIES

5.1.1

Caballo

No se han relacionado alteraciones cromosómicas con anomalías.

5.1.2

Vacuno

Se encontró que varios terneros de ambos sexos procedentes de varias razas, con braquignatia letal y otras anomalías como la hidrocefalia, hidrotórax, ascitis, artrogriposis y defectos cardiacos, eran trisómicos, para un autosoma de tamaño comprendido entre el 13 y el 24, presentando complementos cromosómicos 61,XX ó 61,XY,+ ? ( 13 ó 24 ) . Se han citado otros terneros con braquignatismo letal, con una población celular trisómica para un autosoma de tamaño comprendido entre el 1 - 6 , 60,XY/61,XY,+ (1 ó 6 ). Se ha observado monosomía del cromosoma 1 en un monstruo acardio.

Se han estudiado varias terneras con dermatosis exfoliativa hereditaria y se encontró que un porcentaje de sus células presentaban un segmento heteropicnótico negativo en el brazo largo de uno de sus cromosomas X. El número de células con el X heteropicnótico aumentó con el avance de la enfermedad. Se han encontrado terneros con piel engrosada en la cabeza, cuello y extremidades debido a un defecto hereditario en el metabolismo del zinc ( paraqueratosis hereditaria ), presentan una serie de aberraciones cromosómicas en leucocitos cultivados, concretamente roturas cromosómicas y de cromátidas, gaps, fragmentos acrocentricos, cromosomas dicentrícos y otros reordenamientos. Estas aberraciones se observaron antes que los terneros fueran tratados con zinc y en algunos casos se han visto desaparecer. Otro caso es el de un ternero Angus de dos meses, de estatura reducida con bajo peso y mal estado general, fue estudiado porque había sido engendrado por un toro que había generado terneros normales. Todos los órganos y tejidos parecían normales y el único defecto era una ligera convexidad en las cuatro primeras vértebras lumbares que sugería enanismo. Al analizar los leucocitos sanguíneos revelaron una población 60,XY y 90,XXY en células peritoneales y renales. Los leucocitos del padre y de la madre eran normales.

5.1.3

Cabra

No hay informes de anormalidades cromosómicas asociadas con anomalías congénitas ( no porque no existan sino porque no se han evaluado los casos ) 5.1.4 Cerdo Se han reportado atresia anal, meningocele y grupa doble, pero los análisis no han sido concluyentes. Falta correlacionar mucho mas. Diagnóstico Los tejidos de animales congénitamente malformados deben ser entregados para su cultivo y análisis cromosómico siempre que sea posible. De este modo, se sabrá el papel de las anormalidades cromosómicas en la producción de anomalías congénitas en los animales domésticos.

AUTO EVALUACION

1. Investigue en que consiste las siguientes enfermedades

Braquignatismo Hidrocefalia Hidrotórax Meningocele Paraqueratosis Dermatosis exfoliativa Atresia anal

CAPITULO 6 ESTUDIOS CITOGENETICOS PRENATALES E HIBRIDOS

6.1 LA AMNIOCENTECIS

Los estudios citogenéticos prenatales de cultivos celulares de líquido amniótico obtenido por amniocentecis ( Aspiración del líquido amniótico y / o fetales ) trasabdominal se han realizado con seguridad y durante muchos años en mujeres gestantes y de alto riesgo mayores de 35 años, para quienes la probabilidad de tener un hijo con el síndrome de dow es mayor, así como madres portadoras de trastornos recesivos ligados al cromosoma X, en que puede ser terapeúticamente deseable abortar los fetos masculinos. En medicina veterinaria y zootecnia, la amniocentecis con fines citogenéticos solo resulta práctica en animales grandes. El momento oportuno para la amniocentecis en vacas es entre los 70 y los 90 días de gestación, puesto que en estos días el líquido aumenta de 400 ml a 1000 ml, de modo que se puede extraer 10 ml ó 15 ml de líquido sin riesgo alguno. Se han obtenido líquidos amnióticos mediante dos vías, una trasvaginal (TV ) a través del fórnix dorsal en vacas y una transacrociática (TSS) en becerras. la primera no se práctica en becerras por el reducido tamaño de sus vaginas, mientras la segunda es aplicable tanto en becerras como en vacas. Los métodos requieren estrictas medidas de asepcia para evitar la contaminación a los sacos fetales, así como para evitar contaminar la muestra para el cultivo. Los primeros mililitros obtenidos deben desecharse, para evitar una probable contaminación con células maternas, se deben desechar también las muestras con sangre. El riesgo tanto para la madre como para el feto es del 4%. Con cuidado y experiencia el éxito del cultivo será de un 90% y la pr ecisión de la determinación del sexo fetal del 95%

6.2

BIOPSIA EMBRIONARIA

Se puede determinar el sexo de los embriones bovinos mediante análisis cromosómico en el momento de su transferencia del dador al receptor Para esto se extrae una pequeña muestra de trofoblasto del blastocisto, con total asepcia y con cuidado de no dañar la parte interna. Seguidamente se procesan los fragmentos para obtener los cromosomas. Con experiencia se puede obtener un 70% en embriones de 12,13,14 y 15 días acertadamente. La tasa de supervivencia de los embriones para trasferencia depende del cuidado del profesional en sus técnicas.

7. HIBRIDOS

la hibridación interespecífica rara vez ocurre bajo condiciones naturales y generalmente tiene lugar en cautividad o como resultado de experimentos. La hibridación puede dar lugar a inviabilidad híbrida y a la muerte del feto o del embrión en el útero; esto atañe sobre todo a los machos. Los híbridos de ambos sexos tienden a mostrar fertilidad reducida, pero la esterilidad absoluta ocurre a menudo en machos que en hembras. Desde el punto de vista citogenético es evidente que pueden superarse las diferencias entre juegos de cromosomas parentales y así, los híbridos son fértiles ó solo tienen la fertilidad disminuida, mientras que las diferencias primarias entre los juegos parentales provocan un colapso de la gametogenésis, debido a fallos en la sinapsis de la primera división meiótica, y esterilidad. Por otro lado, por razones que no se comprenden bien, una semejanza morfológica aparente de los juegos parentales no garantiza una fertilidad de los híbridos.

7.1 HIBRIDOS EN ALGUNAS ESPECIES

7.1.1 Caballo Se han estudiado los híbridos resultantes de cruzar el caballo doméstico ( Equis caballas ) con el caballo de Przewalskii ( Equus przewaskii), el asno ( Equus asinus) y la cebra de grevy ( Equss grevyi ). El híbrido de E. przewalskii X E. caballus es fértil. Existen indicaciones de que el complemento cromosómico de E. caballus ( 2n = 64 ), con 26 autosomas atelocéntricos y 36 acrocéntricos, derivó de un reordenamiento por una fusión céntrica de dos pares de autosomas acrocéntricos de E. przewalskii ( 2n = 66 ), que tiene 24 autosomas atelocéntricos y 40 acrocéntricos. por esto presentan una homología cromosómica. El híbrido tiene un número diploide 2n = 65 y es equivalente a un heterocigoto para una fusión céntrica. Es fértil debido a una segregación regular de los trivalente que se forman durante la meiósis I. Por otra parte, el híbrido de E. caballus X E. asinus, ya sea el padre el caballo ó el burro, son estériles. El complemento cromosómico de E. asinus ( 2n = 62 ) con 48 autosomas atelocéntricos y 12 acrocéntricos es bastante diferente al del E. caballus. En consecuencia, las dotaciones cromosómicas de híbridos de caballos X burra y de Burro X yegua tienen varios pares de desigualmente emparejados, que provocan un apareamiento incompleto de los homólogos durante la meiósis, y un bloqueo de la espermatogenésis y de la ovogenésis.

7.1.2 Vacuno Se han estudiado los híbridos de cruzar vacuno doméstico ( Bos taurus ) con el ganado Cebú ( Bos indicus ), con el bisonte europeo ( Bison bonasus ),con el bisonte americano ( Bison bison ) y con el Yak ( Bos gruniens ).

El híbrido de B.taurus X B. indicus es fértil. Tanto taurus como indicus tienen complemento cromosómico 2n = 60, con 29 autosomas acrocéntricos. Los cromosomas X son similares, pero el cromosomas Y de B. taurus es submetacéntrico pequeño y el Y de B.indicus es acrocéntrico pequeño, la diferencia puede ser alguna inversión pericéntrica. El híbrido femenino de B. taurus X Bison bison es fértil, pero el macho es estéril. tambien predominan las hembras en la genaración F1. Tanto Bison bison como Bos taurus tienen un número cromosómico de 2n = 60. La única diferencia aparente en los cromosomas con bandas está en el cromosoma Y que es acrocénrico en el Bisón bisón, debido a una deleción en el brazo corto. El cruce recíproco de toro de Bisonte X vaca doméstica, produce elevada mortalidad fetal y pone en peligro a la madre. Los beefalos, que son considerados 3/8 bison y 5/8 Bos taurus tienen problemas de fertilidad. las hembras híbridas de B.gruniens X B. tauros son fértiles, pero los machos híbridos son estériles. Pero cuando se realiza una retrocruza de hembras con toros Yak, los machos son fértiles después de la quinta generación.

7.1.3

Oveja

Se estudian los híbridos resultantes de cruzar ovejas ( ovis aries ) con cabras ( capra hircus ). Se han hecho varios intentos de cruzar ovejas con cabras. la concepción se produce con facilidad cuando se inseminan cabras con semen se carnero, pero generalmente el feto muere hacia el final de la sexta semana de gestación. La muerte probablemente se debe a que los anticuerpos atraviezan la placenta y provocan hemolisis de eritrocitos fetales. Sinembargo existen algunas citas de híbridos nacidos vivos. Su dotación cromosómica es 2n = 57 con 3 autosomas metacéntricos y 52 acrocéntricos. La hembra híbrida es fértil, pero los espermatozoides de los machos son incapaces de fertilizar. Con las bandas G, pueden verse que hay una considerable homología de bandas en el

complemento cromosómico de la oveja, 2n = 54 con 6 cromosomas metacéntricos y 48 acrocentricos, y el de la cabra, 2n = 60, con 60 acrocéntricos. Parece ser que los tres pares de los cromosomas metacéntricos de las ovejas se formaron por fusiones céntricas de los cromosomas 1y3, 2y8, 5 y 11 de la cabra respectivamente. Las ovejas inseminadas con semen de macho cabrío generalmente no consiguen concebir, aunque sí se han observado algunos huevos fertilizados.

7.1.4

Cerdo

Los híbridos resultantes del cruce del cerdo doméstico ( Sus scrofa domesticus ) con el jabalí europeo son fértiles. Los estudios cromosómicos muestran que el jabalí europeo tiene un complemento cromosómico de 2n = 36, con 26 autismos atelocéntricos y 8 acrocéntricos, frente al cerdo doméstico con un número cromosómico de 2n = 38,con 24 autosomas atelocéntricos y 12 acrocéntricos. Los híbridos tienen 37 cromosomas, 25 autosomas telocéntricos y 10 acrocéntricos.

AUTOEVALUACION

1. Defina claramente amniocentecis 2. Como se determina el sexo en la transferencia de embriones 3. Cuales son los principales híbridos logrados en el ganado vacuno ?

UNIDAD 5

GENERALIDADES SOBRE TECNICAS DE CULTIVO CELULAR Y TECNICAS DE BANDEOS CROMOSOMICOS

En estos capítulos, haremos la introducción muy general a las descripciones concerniente de las técnicas mas comúnmente utilizadas en el laboratorio de citogenética, con miras a que el estudiante identifique los procesos y conozca el desarrollo de las mismas. Se enunciaran técnicas universales, empleadas en varios laboratorios del mundo. Sinembargo y como todos sabemos estas técnicas deben ser estandarizadas antes de ser empleadas en algún laboratorio de nuestro país, proceso que demanda tiempo y dinero. En el manual de laboratorio para uso en citogenética, del mismo autor y editado por la UNAD, encontrarán mas ampliamente y mas profundas estas técnicas, incluyendo la preparación de materiales y reactivos. Es por esto que esta unidad lo que pretende es acercar a los investigadores en el conocimiento de estos temas.

CAPITULO 1 METODOS DE CULTIVO CELULAR

Existen principalmente dos: Cultivos a corto término y cultivos a largo término

1 CULTIVOS A CORTO TERMINO La fuente de células en división mas frecuentemente empleadas para el análisis citogenético, son los leucocitos mononucleares de la sangre periférica. La sangre se recoge en tubos estériles con 10 - 20 UI de heparina sódica en solución acuosa. Se pone la sangre completa en un medio de cultivo, completado con suero y antibióticos. Se añade un mitógeno como la fitohemaglutinina, para estimular la división celular y se incuban a 37 grados durante 66 a 72 horas ( estos valores dependen de la temperatura de la especie a investigar o analizar y del ciclo celular de las célulasa indagar en cada especie ). Seguidamente se le añade colchicina y se incuban durante 1 hora mas antes de comenzar a recolectar las células. La colchicina evita la formación del huso celular y detiene la división celular en la metafase que es en donde mejor se observan los cromosomas para el estudio, también provoca la contracción y separación de los cromosomas. Posteriormente las células se suspenden en una solución hipotónica que hincha las células y dispersa los cromosomas, después de esto las células se fija en metanol acético, conocido como solución de carnoy, se gotean las láminas sobre un porta

objeto pasado por baño de hielo y se observan al microscopio.

1.1 TECNICA GENERAL PARA SANGRE COMPLETA A un frasco de 50 ml para cultivo celular se agrega : 1 ml de sangre 9 ml de medio de cultivo completo se colocan en la incubadora a 37 grados centígrados y se incuban por 67 horas Posteriormente Se separan los leucocitos por centrifugación Se centrifuga la sangre a 1.200 r.p.m durante 20 minutos Se retira la capa espesa junto con el plasma Se le agrega la solución hipotónica durante 30 minutos Se prefija con solución carnoy Se centrifuga durante 10 minutos a 1200 r.p.m Se extrae el sobrenadante Se hacen 4 lavados con carnoy y se resuspende en 0.5 ml de carnoy Se gotean las láminas, se flamean, se secan y se observan al microscopio.

2.

CULTIVOS A LARGO TERMINO

En el cultivo a largo término se pueden obtener gran cantidad de células somáticas en división. Se suele usar tejidos procedentes de la piel, membrana mucosas ( Bucal y vaginal ) y fascia. Se necesitan 2 mm cúbicos de tejido, pero la biopsia ha de realizarse en total asepcia, se puede utilizar tejidos de autopsia u operaciones quirúrgicas siempre y cuando sean asepticas.

2.1

TECNICA GENERAL

El tejido fresco, se corta lo mas pequeño posible, y en un medio 199 con suplemento del 15% de suero fetal de ternera, 2 ml de L - glutamida y 100 UI de penicilina con 100 microgramos de estreptomicina se agrega a un frasco de cultivo falcon. Se coloca el frasco en una incubadora de CO2 durante 1 y 1/2 hora hasta que se adhiera el fragmento a la superficie. A continuación se añade medio completo con mucho cuidado para no perturbar a los fragmentos. Cuando las células sobrepasan la superficie del frasco, se hace un cultivo secundario así: se elimina el medio de cultivo y se lavan las células dos veces con BSS sin Ca ni Mg, antes de añadir 0.25% de tripsina caliente al frasco. Después de un periodo de incubación de 10minutos a 37 grados se examina el frasco al microscopio, para asegurarse de que las células se han separado de la superficie del frasco. Si todavía no ha ocurrido se incuban 5 - 10 minutos mas. Seguidamente se agrega el suero para inactivar la tripsina. Se lavan las células dos veces con medio completo, centrifugando los lavados. A continuación se vuelven a sembrar las células, en dos o tres frascos.

3. METODOS DIRECTOS Pueden obtenerse cromosomas mitóticos para análisis, mediante un método directo, a partir de tejidos in vivo en que las células están dividiéndose activamente, por ejemplo médula ósea y otros tejidos. El procedimiento es rápido y está exento de los artefactos

que se obtiene con los cultivos. Se añade una biopsia de médula ósea a 2 - 3 ml de medio con colcemid ( colchicina ) 1 gota de una aguja de 22 g de una solución de 2.5 microgramos por cada mililitro. Se incuba el tubo durante 1 - 2 horas a 37 grados y luego se tratan las células para la exposición de los cromosomas así: Se utilizan pipetas pasteur y tubos de centrifugado durante el procedimiento, para evitar pérdidas de células. Los cultivos se transfieren a tubos de punta cónica y se centrifugan a 1000 r.p.m durante 10 minutos. Se desecha el sobrenadante, se añaden 6 ml de KCl 0,075M y se vuelven a suspender las células pipeteándolas. Si el cultivo contiene muchos eritrocitos estos se lisarán y se deberá cambiar la solución hipotónica después de 5 minutos. Después de veinte minutos a 37 grados centígrados, se añaden 6 ml de fijador recién preparado a la solución hipotónica, se mezclan las soluciones y se deja reposar el tubo 5 minutos. Seguidamente se vuelve a centrifugar el tubo a 1000 r.p.m durante 10 minutos, se desecha el sobrenadante y se añade fijador fresco a las células. Después de volver a suspender las células y dejarlas reposar durante 20minutos, se centrifugan el tubo y se cambia el fijador. Se vuelve a cambiar el fijador dos veces mas antes de suspender de nuevo las células con una pequeña cantidad de fijador, para la preparación de los portaobjetos. Los portaobjetos que se utilizan para las preparaciones cromosómicas se hierven en una solución de detergente suave, se aclaran bien y se almacenan en agua destilada fría a 4 grados centígrados, hasta el uso. Se dejan caer dos gotas de suspención celular al portaobjetos, se flamean, se secan y se observan al microscopio.

AUTOEVALUACION CAPITULO 1

1. Cuantos tipos de cultivo celular existen en las técnicas citogenéticas? enúncielos 2. En una hoja describa los pasos de la técnica general para sangre completa. 3. Describa los pasos en el método directo para la obtención de cromosomas

CAPITULO 2 TECNICAS DE BANDEO CROMOSOMICO

Dado que los cromosomas de individuos de muchas especies domésticas tienen tamaños y morfologías similares, en la actualidad es una práctica establecida producir bandas en los cromosomas antes de su análisis. En muchas species de animales domésticos se han encontrado complementos que por las técnicas convencionales de coloración no pueden ser ordenados completamente. Esto sucede, por ejemplo con los cromosomas 8, 9 y X del cerdo; con los cromosomas 14, 15, 16, 17, 18 y 19 del equino y con gran parte de los cromosomas de los ovinos, caprinos y del bovino. Esto generó la necesidad de desarrollar técnicas de coloración denominadas bandeos, es decir , aquellas que producen un patrón de bandas claras y oscuras, propios de cada cromosoma, que permiten identificar os cromosomas sin equivovación. Los distintos patrones de bandeo facilitan la detección de los reordenamientos estructurales de los cromosomas y también la identificación correcta de cada cromosoma, así como la detección de gran número de aberraciones cromosómicas. las técnicas de bandeo se conocen como coloraciones diferenciales, si producen bandas a lo largo de cada uno de los cromosomas de un complemento, o como coloraciones selectivas, si solo colorean sitios específicos del mismo Entre las muchas técnicas de coloración diferencial conocidas hoy, es preciso resaltar la

importancia de las bandas G y las bandas R, en la definición de la mayoría de los animales de importancia zootécnica. Y entre las selectivas, las de mayor importancia son las bandas C y las NOR, por su aporte a la identificación cromosómica como a los estudios de heteromorfismos Entonces los tipos de bandas de uso común en la actualidad son las bandas G, R, Q, C, y T. A menudo es necesario utilizar varias técnicas de bandeo para obtener la información necesaria para el análisis. Las bandas Q, no necesitan un tratamiento previo de los cromosomas y de todas las técnicas de bandeo quizá sea la menos sensible a la forma de prepara los portaobjetos o a su edad. Sinembargo requiere el uso de un microscopio de fluorescencia, y no posibilita la realización de preparados permanentes. Las bandas G, permiten una mayor resolución de los patrones de bandeo, estas bandas deben ser controladas cuidadosamente, pues incluso en las mejores preparaciones se acortan los cromosomas y se produce un cierto grado de distorsión cromosómica. Las bandas R, son el inverso de las bandas G y Q. por lo tanto se tiñen los extremos de los cromosomas que no se tiñen con G y Q. Es importante utilizar tanto bandas G como R para comprobar traslaciones y delaciones en todos los cromosomas. El método mas común de producir bandas R requiere la adición de bromodeoxiuridina ( Budr ) al medio de cultivo antes de sacrificarlo, pero tiene la ventaja de que no es necesario exponerlos cromosomas al calor ni a soluciones salinas que puedan provocar distorsión morfológica. Aunque las bandas C y las T han sido utilizadas menos a menudo para los análisis cromosómicos, ambas técnicas pueden ser esenciales para completar un análisis correcto. Se han utilizado bandas T para identificar cromosomas que no diferían gran cosa en el tamaño ni en la morfología. Las bandas C son esenciales para la identificación de fusiones céntricas.

2.1

BANDAS Q

Para obtener bandas Q, como todos los procedimientos de bandas de fluorescencia, la preparación de los cromosomas ha de ser de buena calidad. Tiene que haber una

cantidad mínima de citoplasma alrededor de los cromosomas que deben estar bien extendidos y no demasiado contraídos. Antes de teñir se hidratan los portaobjetos pasándolo por etanol 90%, 70% y 50% y seguidamente por agua. Una vez secos, se sumergen durante 10 minutos en dihidroclorhidrato de quinacrina al 0.5% ( también se puede utilizar mostaza de quinacrina al 0.005% ) preparada en agua doblemente destilada a HP 4.5. Luego se lavan los porta objetos en este agua durante aproximadamente 3 minutos. Un aclarado excesivo reducirá la intensidad de la fluorescencia, mientras que un lavado inadecuado produce bandas menos nítidas. El examen de las láminas se realiza en un equipo Leitz Orthoplan, equipado con una fuente de luz vertical y una fuente de luz de vapor de mercurio HBO 200/4 y con el foco colocado en el 3: Se utiliza un filtro BG 38 y un filtro de barrera 53/44

2.2 BANDAS G Las bandas G, se producen al teñir con giemsa los cromosomas después de un tratamiento con una de varias técnicas que alteran la estructura de la proteínas. Es con diferencia el método de producción de bandas mas popular en uso, pues da el mismo patrón de bandas que la quinacrina con aún mas resolución y posibilita preparados permanentes, además no requiere el uso del microscopio de fluorescencia. Técnica. a) Desnaturalización térmica : El método es conocido como ASG ( Acid saline giemsa ), desarrollado por Summer y col. 1971 Las láminas se incuban durante 1 hora en 2 X SSC ( Solución salina citrada; 0.15 M de NaCL y 0.015 M de citrato trisódico ajustado a pH = 7.0). Se aclaran las láminas en agua destilada y se colocan durante 1/2 hora en un mililitro de colorante Giemsa diluido en 50 ml de tampón sorensen a pH 6.8

b) Digestión enzimática : Desarrollada por Seabright ( 1971 ), quien introdujo un método muy rápido para producir bandas G utilizando tripsina. Las láminas se bañan con tripsina al 0.25% en solución salina isotónica durante 10 - 15

segundos a 37 grados C. Luego se aclaran en solución salina y se colocaban durante 3 - 5 minutos en tinción de Leishman diluida a 1:4 con tampón Sorensen a pH = 6.8 Se han introducido varias modificaciones a este método que permite un control mas preciso de la obtención de bandas. la mayoría de los investigadores utilizan una solución de tripsina al 0.025% preparada en BSS de Hanks sin Mg, ni Ca, ni rojo fenol y muchos prefieren una temperatura menor de 37 grados para la digestión. La tinción de Giemsa ha reemplazado en gran parte el uso de la tinción de Leishman.

c) Sustancias desnaturalizadoras de pr oteínas También se han obtenido bandas con urea ( Shiraishi y Yosida, 1972). En este procedimiento, se tratan los portaobjetos con una solución de 3 partes de urea 8 M:1 parte de tampón sorensen a pH=6.8 y a 37 grados C. Una vez aclarados con agua del grifo, se sumergen en giemsa a pH = 6.8 2.3

BANDAS R

Las bandas R son la inversa de las bandas G y pueden conseguirse utilizando varias técnicas. a) Desnaturalización de proteínas El método fue descrito por Dutrillaux y Lejeune( 1971 ). las láminas ó portaobjetos se incuban en una solución salinade Earle equilibrada a pH 5.1,que se mantiene a 85 grados C en un baño de agua. A continuación se lavan los portas en agua destilada y se ponen en Giemsa a pH 6.8. Se debe emplear los objetivos de contraste de fase.

b) Tratamiento con Budr ( Bromodeoxiuridina ) En 1971, Zakharov y col, introdujeron Budr a una concentración de 200 ug/ml al medio de cultivo 7 horas antes de cosechar. Este tratamiento evita la condensación de algunos segmentos de las cromátides y cuando los cromosomas se tiñen con Giemsa se pueden distinguir las bandas R. Algunos cromosomas muestran bandas tenues o permanecen inalterados.

Dutrillaux y col en 1973, modificaron el procedimiento Budr tiñendo con naranja de acridina. Con este método las láminas se rehidratan en alcoholes del 90, 70 y 50% seguidos de agua. Cuando ya están secos se colocan durante 20 minutos en naranja de acridina al 0.005% en tampón Sorensen a pH 6,7. Seguidamente se aclaran y montan en este tampón. Si el alcohol es insuficiente las células quedan demasiado anaranjadas; si el lavado es excesivo, quedan demasiado verdes. Los cromosomas fluorescen verde vivo en las zonas quinacrina negativas. Tras un corto periodo de iluminación la flurescencia verde se vuelve mas discreta.

2.4

BANDAS C

Estas bandas señalan las regiones heterocromáticas de los cromosomas.

a) Denaturalización térmica El método es de Arrighi y Hsu ( 1971 ) Las láminas eran tratadas con HCl 0.2 N durante 30minutos antes de exponerlos a RNAsa ( 100 ug/ml en 2 XSSC ) durante 60 minutos a 37 grados C. Después de aclararlos en SSC 70% y luego al 98%, se trataban con NaOh 0.07 N durante dos minutos, se aclaraban y se incubaban durante toda la noche en 2XSSC a 65 grados C. Los portaobjetos se aclaraban una vez mas en 2 X SSC, y etanol de 70% y 95% antes de ser puestos en Giemsa tamponada a pH 6.8.

b)

Tratamiento con BaOH

Con esta base, se produce menos distorsión de los cromosomas las láminas se trata con HCl 0.2 N durante 1 hora, se aclaran y se incuban en Ba (OH)2

al 5% a 50 grados C durante 5 -15 minutos. Tras aclarar bien en agua destilada se incuban en 2 X SSC durante 1 hora a 60 grados C. Se lavan con agua destilada y se tiñen con Giemsa.

2.5 BANDAS T a) Con este método se tiñen las regiones teloméricas de los brazos cromosómicos. Se calienta a 87 grados C,94 ml de agua destilada y 3 ml de tampón de fosfato a pH 6.7, a esta mezcla se le añaden 3 ml de tinción giemsa antes de tratar las láminas durante 5 - 30 minutos b) También se puede hacer un tratamiento a las láminas que consiste en sumergir las láminas en una solución tampón de fosfatos a pH 5.1 ó bien en BSS de Earle a 87 grados C, durante 20-60 minutos, posteriormente se tiñen con Giemsa. 2.6

BANDAS NOR

Las zonas de los organizadores nucleolares donde se encuentran localizados los genes del DNA rebosamos en los cromosomas, se detectan utilizando el método de tinción de plata ( Goodpasture y Bloom, 1975 ),las NOR, aparecen como áreas negras sobre brazos amarillos de los cromosomas. técnica : Se pipetea una solución de nitrato de plata al 50% a un portaobjeto cubierto con un cubreobjeto y se colocan en un horno a 50- 60 grados C. Se lavan y se observan al microscopio

CODIGO PARA DESCRIBIR LAS TECNICAS DE BANDAS

Código Q QF QFQ QFH

Significado Bandas Q Bandas Q por fluorescencia Bandas Q por fluorescencia usando quinacrina Bandas Q por fluorescencia usando Hoechst 33258

G GT GTG GTL GAG C CB CBG R RF RFA RH RHG RB RBG RBA T TH THG THA

Bandas G Bandas G por tripsina Bandas G por tripsina usando Giemsa Bandas G por tripsina usando Leishman Bandas G por acetic - saline usando Giemsa Bandas C Bandas C por hidróxido de bario Bandas C por hidróxido de bario usando giemsa Bandas R Bandas R por fluorescencia Bandas R por fluorescencia usando naranja de acridina Bandas R por calentamiento Bandas R por calentamiento usando giemsa Bandas R por Brdu ( bromodeoxiuridina ) Bandas R por Brdu usando giemsa Bandas R por Brdu usando naranja de acridina Bandas T Bandas T por calentamiento Bandas T por calentamiento usando giemsa Bandas T por calentamiento usando naranja de acridina

Fi gur a. 13 Ca rio tipo or gani zado de Bo vino Mach o ( Ban das GT G )

Fi gur a. 16 Cari oti po or gani zado de Bo vin o Hem bra ( Ban das RBG )

Fi gur a. 17 Cari oti po or gani zado de cerdo ( Ban das RBA ) mos tr ando la traslo caci ón rec ( Xq+;13q- )

Fi gur a. 18 Ca rio tipo or gani zado Bandas R. del Ov ej o

3.

TECNICA DE FOTOGRAFIA

Para poder realizar adecuadamente los procesos en microfotografia, se necesitan objetivos apocromáticos de distancia focal corta y un buen ocular de compensación entre el tubo del microscopio y el aparato de fotografía, el condensador debe estar ajustado para iluminar el Kholer y se debe utilizar protector para el objetivo. El grueso del protector es de 1,77 a 1,18 mm. La ampliación total que se puede obtener con una combinación dada de objetivo, ocular, focos y la longitud del tubo está determinada por la abertura numérica ( A.N. ) del objetivo. Este valor es aproximadamente 1000 X A:N. la ampliación mas allá de esta cantidad es nula. Por eso es mejor no usar cámaras de 35mm y si usar una maquina de fotos de 4 x 5 pulgadas.

a) La película Generalmente se utilizan emulsiones lentas, con un contraste elevado, grano fino y un

elevado poder de resolución para producir microfotografias de cromosomas de buena calidad. Para las microfotografias en blanco y negro dan excelentes resultados las películas Kodak Technical Pan SO - 115,Kodak Contrast Process Pan 4155 y la Kodak Contrast process Ortho 4154 Se suelen utilizar películas Kodak Ektachrome y Kodak Photomicrography Color film 2483,se deben utilizar filtros correctores de luz Kodak de la serie 82 para aumentar el color, los de la serie 81 la disminuirá.

4. ELABORACION DE CARIOTIPOS

Los cariotipos se elaboran, a partir del ordenamiento de los pares de cromosomas homólogos realizados por pares y obtenidos en la fotografía de la metafase escogida. Este procedimiento se realiza de acuerdo al tamaño de los cromosomas, la localización del centrómero y el patrón de bandeo. Los cromosomas sexuales son colocados en el cariotipo al final y separados de los demás autosomas sin numeración ó grupo. Para un correcto armado de los cariotipos, se debe tener en cuenta la nomenclatura recomendada por Levan et al ( 1964 ) de acuerdo con el ISCNDA.

5. ELABORACION DEL IDEOGRAMA Todos los complementos cromosómicos de cualquier especie, que se les haya logrado realizar bandas se pueden representar gráficamente o sea, se pueden dibujar en papel con tinta ó lápiz mostrando de una forma mejor organizada su número de bandas de acuerdo con los patrones de bandeo realizado.

AUTOEVALUACION CAPITULO 2

1. Defina patrón de bandas. Por que son indispensables realizarlas? 2. Porque se diferencian las bandas G a las bandas R 3. Que descubren en un análisis cromosómico las bandas NOR

CAPITULO 3 ALGUNOS ESTUDIOS CITOGENETICOS REALIZADOS EN COLOMBIA

Este capítulo muestra en resumen, algunos trabajos realizados en citogenética tanto en animales silvestres ( biodiversidad animal) como en animales zootécnicos ( Reproducción animal ). Pocos son los laboratorios en Colombia que se dedican a estos estudios, entre los que debemos mencionar ; Laboratorio de citogenética de la facultad de medicina de la Universidad de Antioquia; Laboratorio de citogenética del departamento de Biología de la facultad de ciencias naturales de la universidad nacional de Colombia, sede Bogotá; Laboratorio de citogenética de la facultad de medicina veterinaria y de zootecnia, de la Universidad nacional de Colombia en Bogotá; laboratorio de citogenética de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad de Caldas en Manizales y en proceso de

montaje el laboratorio de citogenética molecular de la Universidad nacional abierta y a distancia de la UNAD.

3.1 EVIDENCIA CITOGENETICA DE UN HIBRIDO ENTRE BUFALO Y BOVINO

Autores : Francisco Henao y Germán Gómez UNIVERSIDAD DE CALDAS Se realizó un estudio citogenético a un animal con rasgos morfológicos entre Bubalus bubalis y Bos taurus. El animal tenía cuernos, masa muscular, perímetro toráxico y cuello característico de Búfalo. Extremidades, pliegues cutáneos, cabeza y orejas de bovino pardo suizo. según el propietario, el animal fue producto de apareamiento de una vaca pardo suizo con un Búfalo, al cual le sirvió de nodriza: Los autores consultados afirman que el cruce es imposible ( Carrero, 1991 ) . Objetivo : Confirmar por medio de estudio citogenético, la condición de híbrido en el animal estudiado Materiales y m étodos : Se colectó sangre periférica por punción yugular y e realizó cultivo de linfocitos T, con medio RPMI 1640 sin suero fetal bovino, con L glutamina, bicarbonato de sodio, penicilina estreptomicina y fitohemaglutinina, se incubó por un tiempo de 60 horas a una temperatura de 37.5 grados C. Se realizó posteriormente tinción de Giemsa convencional para identificar la identificación de cromosomas.

Resultados y Discusión : El 100% de las células evaluadas, presentaron cariotipo compuesto por 55 cromosomas distribuidos así: 29 autismos acrocéntricos de bovino, 24 autosomas 5 submetacéntricos y 19 acrocéntricos de búfalo, 1 cromosoma sexual X acrocéntrico de búfalo; los patrones de comparación empleados fueron ISCNDA (1990) para bovino y IANNUZZI (1994) para búfalo. Lo anterior confirma que el individuo si es un verdadero híbrido entre ambos géneros. De acuerdo con la literatura analizada es imposible realizar el cruzamiento entre los 2

géneros, sinembargo nos queda el interrogante acerca de la convivencia intima entre el búfalo y la vaca y la posibilidad de su apareamiento, además constituye en objeto de estudio la utilización del híbrido y la necesidad de caracterizarlo bajo parámetros zootécnicos. Y se concluye que la diferencia cromosómica no es limitante para la formación del híbrido.

3.2 CARIOTIPO CITOGENETICO DE LA GUAGUA ( Agouti paca ) Autores : Juan Bautista López y María Helena Márquez UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, Medellín INTRODUCCION En Colombia, una de las especies consideradas en Vía de extinción es la Guagua, debido a la actividad humana que genera la destrucción y/o desequilibrio de los hábitats naturales de especies silvestre y por la caza preferencial de este espécimen, por lo apetecido de su carne. Lo anterior se podría considerar como un aspecto socioeconómico y cultural para justificar no solo su conservación, sino también que sea tenida en cuenta como futura fuente de producción de proteína con alta posibilidad de aceptación en el medio o en cualquier mercado. Dentro del reino animal la guagua pertenece a la clase Mamífera, Orden Rodentia, familia Agoutidae, género Agouti y especie paca. El conocimiento básico, a nivel fisiológico y genético de la fauna silvestre en nuestro medio es muy escaso y superficial. Esto dificulta las posibilidades d adelantar programas estratégicos con miras a conservar la biodiversidad en general, especialmente de aquellas especies que son actualmente consideradas en vía de extinción. Uno de los parámetros básicos de gran importancia dentro de los aspectos genéticos, es el conocimiento de la dotación cromosómica o cariotipo, el cual posibilita una relación taxonómica entre grupos morfológicamente relacionados y podría permitir posibilidades de menejo genético reproductivo entre grupos emparentados, con fines de explotar el potencial genético de diversas especies. Resumen

El trabajo reporta la dotación cromosómica de Agouti paca, una especie considerada en vía de extinción. El análisis de la morfología cromosómica del cariotipo de Agouti paca, muestra 29 pares de cromosomas subtelocéntricos, 2 cromosomas acrocéntricos y 5 pares cromosómicos metacéntricos. De todo el cariotipo, el cromosoma X es el más grande y lo consideramos acrocéntrico. Además al igual que en todas las hembras mamíferos, la hembra guagua exhibe un cromosoma X inactivo de replicación tardía, con base en los resultados obtenidos, se determina el número cromosómico 2n = 74. De acuerdo con el ISCNDA, se propuso una clasificación en 5 grupos grupo A del 1 al 10, grupo B del 11 al 20, grupo C del 21 al 29, grupo D del 30 al 31 y grupo E del 32 al 36, además del par sexual XX si es hembra y XY si es macho. Estos hallazgos posibilitarán en el futuro, establecer la correlación entre anormalidades cromosómicas y cambios fenotípicos o trastornos reproductivos de la especie; además servirá como parámetro citogenético en la comparación de Agouti paca con otros Hystricomorfos relacionados. Este resultado se constituye en el primer cariotipo de Agouti paca ( guagua ) reportado; además, es el primer estudio citogenético donde se realizan bandas R replicativas de alta resolución para cariotipar especies promisorias Apreciación del autor. Los anteriores ejemplos muestra lo que se realiza y se puede realizar en citogenética de las especies silvestres y de interés zootécnico, sirven como marco de referencia para incentivar a los lectores de este libro y a los estudiosos de la genética en participar activamente en los programas de investigación en estas áreas, haciendo monografías ó estandarizando técnicas para el uso en los animales con el fin de caracterizar nuestra fauna, como se mencionó en la primera unidad. COMENTARIO FINAL DEL AUTOR

Este libro lo he realizado con la finalidad de brindar herramientas teóricasen u na rama d e la g enética q ue es muy interesante e i mportante, para el conocimiento futuro de muchas especies de animales que poseemos en nuestro bello territorio colombiano. Es un texto guía, no un compendio, por eso sugiero a los interesados en continuar con esta línea de investigación, consultar constantemente temas relacionados y conocer los avances que se suceden a nivel internacional, es una invitación a pr ofundizar, investigar, descubrir y conquistar un material valiosísimo no solo para los colombianos sino para

todos los habitantes del mundo actual y del futuro. Uno de los regalos que les podemos dejar a nuestras futuras generaciones, es si duda alguna las descripciones de nuestra biodiversidad, de enseñarles a convivir con ella sin estropearla, cuidándola y dándole un uso racional, equitativo y sostenible en el tiempo. Este l ibro e s t an s olo u na p equeña p arte d e l a f undamentación t eórica, e l estudiante debe continuar su formación a partir de los trabajos en el laboratorio, para aprender a manejar las técnicas adecuadamente y a utilizar los equipos y reactivos que en el se utilizan. El manual para uso en el laboratorio de citogenética, abre una puerta de entrada al fascinante mundo de la investigación científica aplicada a la zootecnia, a la biodiversidad y la reproducción animal, de una manera sencilla y a mena, a hora q ue y a t ienen u nas b ases t eóricas, e stamos l istos a conocer la otra cara de la citogenética molecular, la cual es el uso adecuado del laboratorio y sus aplicabilidades para los análisis cromosómicos. Adelante pues, espero que sea de su agrado.

JAIME ORLANDO PUENTES MARTINEZ

ZOOTECNISTA UNAD 20 00 ESPECIALISTA EN CITOGENETICA ANIMAL

INFORMACION DE RETORNO A LAS AUTOEVALUACIONES AUTOEVALUACION UNIDAD No 1

Cap No. 1

1. La ley 165 de 1994, se ratificó como ley de la biodiversidad nacional.

2. Motivó a la elaboración de una política nacional sobre nuestra biodiversidad 3. a) Caracterizar los componentes de la biodiversidad a todo nivel sobre todo en el ambito cromosómico y molecular. b) Proteger, recuperar y divulgar el conocimiento y practicas tradicionales y c) Promover la conservación ex - situ e in situ.

Cap No 2

1. A la desaparición de especies que fueron y han sido útiles para la alimentación de nuestros antepasados y a la desaparición de especies silvestres. 2. Por ejemplo el venado y el armadilo, que fueron especies que a alimentaron a nuestras anteriores generaciones, fueron sustituidas por otras como el cerdo. Esto lleva casi a la desaparición total de estas especies. 3. Porque ofrece soluciones, no solo a la alimentación, sino también a la medicina, es la base de la agricultura, de la industria farmacéutica y de la biotecnología. 4. Políticas inadecuadas de ocupación de tierras, el establecimiento de cultivos ilícitos, obras de infraestructura entre otros... 5. Factores demográficos, económicos , políticos e institucionales.

Cap No 3

1. Son un medio de conservación genético, para trasformar el material potencial estimado en potencial real, evaluando, caracterizando y mejorándolos productos de nuestra biodiversidad. 2. Por el desarrollo de las modernas biotecnologías y la acelerada tasa de extinción de nuestra biodiversidad

3. Es un sistema interinstitucional, liderado por CORPOICA, en el ensamble y utilización de recursos genéticos en animales, vegetales y microorganismos. 4. Todas las especies que interesan a nivel zootécnico principalmente, como es el caso de las razas criollas Colombianas. 5. Es un sistema de conservación que emplea nitrógeno líquido a - 196 grados centígrados, para la conservación de semen y embriones con fines reproductivos, y que deben estar soportados en los estudios citogenéticos y moleculares que demuestren buena calidad y libres de alteraciones. 6. Se caracteriza a todo nivel; Fenotipico, fisiológico, cromosómico y molecularmente. 7. Se debe utilizar con fines reproductivos y productivos con miras de un aseguramiento alimentario para nuestras futuras generaciones.

Cap No 4 1. Son todas las especies animales, que no han sido domesticadas por el hombre y su hábitat es la naturaleza misma

2. - Insuficientemente conocida - Indeterminado

- Raro - Vulnerable - Amenazado - Extinto

AUTOEVALUACION UNIDAD 2

CAPITULO 1

2. La citología hace referencia al estudio propio de la célula

3. La célula está estructurada en base de tres elementos fundamentales a. Membrana plásmica b. Citoplasma c. Núcleo 4. El ciclo celular ha sido dividido en 4 fases : G1, S, G2 y M 5. Proteínas Kinanasas ( Cdks ), que también son denominadas ciclinas

CAPIT ULO 2

1.

Hi sto log ía: Es la parte de las ciencias biológicas, encargada de estudiar los tejidos de los seres vivos

Tejido: Conjunto de células y sustancias intercelulares, que tienen el mismo origen embriológico, semejantes morfológicamente y que cumplen una función determinada 2. Ectod erm ic o ; Epitelial y nervioso Me sod er mi co ; Epitelial, conjuntivo, y muscular Endoder mi co ; Epitelial 3.

El tejido conjuntivo, son un conjunto de células, de origen mesodérmico autónomo que cumple la función de sostén, protección, relleno y nutrición. Ej : Tejido muscular, epitelial y nervioso.

4.

La función de los fibroblastos es la de formas fibras. La célula recibe aminoácidos, los procesa y forma el tropocolágeno, cuando el tropocolágeno se ha formado es eliminado a través de la membrana y se va ordenando en elementos fibrilares.

5.

Parte líquida : Plasma ; compuesto por 90% de agua y 10% de sólidos, de

estos sólidos tenemos el 1% de sustancias inorgánicas como Cl, N y N no proteico y un 9% de sustancias orgánicas como proteínas, carbohidratos y lipoproteínas. 6.

Se pueden clasificar de acuerdo posean o no gránulos en el citoplasma; granulocíticos y agranulocíticos. Los granulociticos son : Neutrófilos, Eosinófilos y Basófilos Los agranulocíticos son : Linfocitos y Monocitos

7.

Porque poseen un núcleo grande de 6 a 8 micras, además la cromatina se hace presenta en el y se tiñe de oscuro.

Capítu lo 3

1. Está conformado bajo dos aspectos : El de la cromatina y el de la organización del ADN que puede ser en secuencias o copias únicas. 2. El nucleosoma es una estructura donde va organizado el material genético, está conformado por el octámero ( H2A, H2B, H3 y H4 )2, interactuando con una longitud fija de moléculas de ADN bicatenario de 140 pares de bases , que va dando 1 vuelta y tres cuartos. 3. El platisoma, es una estructura donde se enrolla el ADN, se asemeja a un trozo de cilindro recto de unos 11 nanómetros y 4.5 a 5.5 nanómetros de geriatriz. 4. Eucromatina Hetrocromatina intercalar Hetrocromatina constitutiva Regiones organizadoras de nucleolos 6. Las NOR : Son sitios donde se albergan copias de genes ribosomales , poseen una afinidad y permanece unida a la cromatina constitutiva.

AUT OEV ALUACIO N U NID AD 3 Capítu lo 1

3. La citogenética se define como la ciencia producto de la combinación, de la citología y de la genética. Estudia la estructura y propiedades de los cromosomas, así como su comportamiento durante la división celular en mitósis y en meiósis. 4. Es una herramienta de diagnóstico en casos tales como : Esterilidad. Presentación irregular de calores, muerte embrionaria y fetal, construcción de mapas genéticos etc... 5. En la realización de los cariotipos de las especies estudiadas y en la elaboración de mapas genéticos, para definir su taxonomía y compararla con especies emparentadas ó no, con fines reproductivos y para detectar anomalías cromosómicas.

6.

7.

i = p x 100 / p + q = 400 / 11 = 36.36 r.b = q / P = 7/4 = 1.75

8. Es la composición genética cromosómica de una especie, constante para todos los individuos de ésta.

Capítu lo

2

1. Cariotipo anormal, es aquel que se encuentra con alguna alteración cromosómica, con respecto al cariotipo normal de su especie. 2. Son dos : Las de tipo numérico : Aneuploidias y poliploidías Las de tipo estructural : Traslocaciones, deleciones, isocromosomas, inversiones

AUT OEV ALUACIO N U NID AD 4 Capítu lo 1 1.Infertilidad : Estado patológico en donde un individuo no puede procrear, por lo general tiene tratamiento hormonal o nutricional, tambien puede ser funcional. Este estado es reversible. 2.Esterilidad : Es un estado patológico donde el procrear, no tiene tratamiento ni hormonal, ni fisiológico. Este estado es irreversible.

individuo no puede nutricional, tampoco

3. La traslocación robertsoniana 1/29 4.

La traslocación t( 6q+;15q-)

Capítu lo 2

1. Se debe al ocurrimiento de formación de un juego mas de cromosomas, presentes en el complemento cromosómico de un individuo. Evento conocido como poliploidía.

2. Depende de la posibilidad de demostrar la presencia de la anomalía cromosómica que es incompatible con la vida. Las preparaciones cromosómicas se pueden obtener a partir de metodos directos o con cultivos de tejidosprovenientes de material fetal u otros tejidos. 3. Poliandría : Fertilización de un óvulo por dos o mas espermatozoides.

Capítu lo 3

1. Hipoplasia testicular : Es la disminución del tamaño de los testículos, sin ninguna otra anormalidad fenotipica. 2

Disgenesia gonadal : Vulva normal, utero subdesarrollado, ovarios atrifiados ó ausentes, poco estrógeno y elevada concentración de gonadotropinas.

3. Hipoplasia Ovárica : Presencia de ovarios poco desarrollados, estros irregulares, sin folículos palpables. 4. La diferencia radica en que la hipoplasia ovárica, las hembras no presentan caracteres sexuales secundarios propios de la especie, debido a la ausencia en los niveles de estrógenos. En la disgenecia el fenotipo si es normal.

Capítu lo 4

1. Hermafroditismo : Anomalía por la cual los organos sexuales presentan características de macho y hembra. 2. a. Hermafrodita verdadero b. Hermafrodita femenino c. Hermafrodita masculino

4. A partir del análisis citogenético, el complemento cromosómico debe ser 60,XX/60,XY

Capítu lo 6 1. Amniocentecis : ( Técnica de aspiración del líquido amniótico o fetal ) 2. Con la detección del sexo en la trasferencia de análisis, a partir de una biopsia embrionaria y análisis citogenético. 3. Bos taurus x Bos indicus Bos taurus x bisón bison Bos taurus x Bos gruniens

EV ALU ACI ÓN U NIDAD 5 Capítu lo 1 1. a. Cultivos a corto término b. Cultivos a largo término

2.

A un frasco de cultivo celular agregar :

-

1 ml de sangre 9 ml de medio de cultivo Se incuban a 37 grados por 67 horas Se separan por centrifugación los leucocitos Se desecha la capa superior Se adiciona solución hipotónica Se prefija con solución carnoy Se centrifuga Se extrae el sobrenadante Se efectuan 4 lavados mas Se gotean las láminas

-

Se observan al microscopio

3. Método directo : -

a una muestra de biopsia se le agrega 3 ml de medio de cultivo, con colcemid Se incuba en un tubo durante 1 – 2 horas a 37 grados Se cosechan las células con la técnica normal

Capítulo 2

1. Es una secuencia de bandas claras y oscuras o brillantes, que evidencian las regiones ricas en A-T y G-C. 2. Las bandas G son mucho más resolubles y tienen la ventaja de no utilizar microscopio de flurescencia. Las bandas G son el inverso de las bandas R. 3. Descubren las regiones organizadoras de nucleolos, sitios en donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas ribosomales.

BIBLIOGRAFIA

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