Introducción a las enfermedades genéticas
La genética es la ciencia de la diversidad y la
genética humana es la rama de la
biología que estudia las diferencias
entre los individuos, determinadas por las disimilitudes del material genético.
Aunque el campo de acción de la genética es muy
vasto y de límites imprecisos, su estudio ha llevado a aclarar procesos básicos de la vida y a entender
los mecanismos íntimos de las enfermedades.
El panorama de la genética humana
se ha ampliado de manera considerable, y la aparición de nuevos métodos y técnicas
ha dado lugar al desarrollo y
auge de algunas especialidades como genética
del desarrollo, bioquímica, citogenética, epidemiología, inmuno-genética, genética
de población y recientemente la genética
molecular con variantes como la medicina
genómica (Armendares,2001)
Fuente : http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/4ESO/Genetica2/actividad5.htm
Los defectos de origen genético se deben básicamente a:
- Alteraciones en la estructura y en el número de los cromosomas
- Resultado de la expresión de uno o más genes presentes en el genotipo del individuo.
1) Alteraciones Cromosómicas
Las alteraciones que afectan a los cromosomas se
clasifican en variaciones numéricas y estructurales. En las de tipo numérico
puede estar afectado el complemento cromosómico en su totalidad (variaciones
euploides) o cromosomas aislados (variaciones aneuploides).
Las variaciones euploides pueden ser monoploides o
poliploides. El nivel de ploidía está determinado por el número de genomios que
involucre. En los mamíferos las poliploidías se pueden originar por una
aberración que provoque un fallo en la fase reduccional de la primera división meiótica, por
alteraciones en la fecundación como la poliandria y la poliginia o por la
fusión de células embrionarias. Estos cigotos no son viables.
Los individuos aneuploides presentan un número mayor o
menor de cromosomas respecto al normal de la especie, sin que se encuentre
afectado la totalidad del genomio. Las más frecuentes son las monosomías y
polisomías, que suelen estar asociadas a trastornos de la fertilidad, dado que
los individuos que las portan producen gametas con un número desbalanceado de
cromosomas. La consecuencia es la formación de embriones anormales que pueden o
no llegar a término
Las variaciones cromosómicas estructurales, provocadas
por rupturas cromosómicas en los distintos estadios, producen un nuevo
reordenamiento de la disposición lineal de los genes en los cromosomas. El
destino de los fragmentos determina el tipo de alteración que se ha de
producir: pueden perderse (deleciones y deficiencias), invertirse
(inversiones), translocarse dentro del mismo par de homólogos o asociarse
físicamente con otro cromosoma no homólogo (translocaciones). En cualquiera de
los casos se originan gametas balanceadas y desbalanceadas. Si bien el orden
génico puede estar alterado, las alteraciones balanceadas en general no causan
cambios fenotípicos en el individuo portador, pero éste transmite la alteración
a su progenie. Las desbalanceadas originan cigotos inviables.
2) Alteraciones de origen génico
Los genes son estructuras relativamente estables pero
sujetos a variaciones ocasionales en su secuencia de bases. Estos cambios,
denominados mutaciones, pueden producir la alteración de la secuencia de aminoácidos
de la proteína que codifica o pasar desapercibidos si no alteran su
funcionalidad, generando nuevos alelos, es decir polimorfismo en el gen.
Las patologías hereditarias con base génica son el
producto de la acción de distintas mutaciones en el genoma eucariótico a nivel
del ADN. Estas patologías siguen dos formas de herencia: pueden ser debidas a
un único gen (herencia monogénica), determinando diferentes clases fenotípicas
identificables, o ser el resultado de la acción combinada de muchos genes y de
factores no genéticos (herencia poligénica y multifactorial).
En el caso de la herencia monogénica, la manifestación
de la patología depende del mecanismo de acción génica entre los alelos
involucrados (dominancia completa, incompleta, codominancia) y del grado de
letalidad de la mutación responsable. Esto último, sumado a la existencia de
penetrancia incompleta, determina que sea difícil establecer con certeza el
patrón de herencia a partir de los datos de campo.
Otra complicación surge de la existencia de variaciones en la expresividad por lo que el mismo genotipo puede diferir en la expresión de la enfermedad. Podemos considerar también dentro de las patologías de origen genético el caso de la susceptibilidad o resistencia a ciertas enfermedades. En este caso el individuo posee un genotipo que lo hace más susceptible o resistente a la misma.
Vídeo explicativo sobre genética humana.
Bamshad 2011. Genética Médica. El Sevier España S.L. Barcelona. Pág 3.
Fuente : http://enfermedadesgeneticasraras.blogspot.com/
Gráficas tomadas de: AFM Asociación francesa contra las Miopatía, 2005. Enfermedades genéticas y genética de las enfermedades. http://www.asemgalicia.com/biblioteca/monograficos_documentos/Enfermedades%20Geneticas%20y%20genetica%20de%20las%20enfermedades.pdf
Conceptos Clave
Cromosoma: Los cromosomas son las estructuras en que se organiza
la cromatina nuclear y que tienen una expresión dinámica en las distintas fases
del ciclo celular. En la mitosis estas estructuras comienzan un proceso de
compactación que alcanza su máximo nivel en la metafase. Los cromosomas se
tiñen fácilmente cuando están condensados y pueden ser individualizados con el
microscopio óptico. Cada cromosoma contiene una molécula de ADN lineal asociado
a distintas proteínas y el contenido de genes es variable aunque está en
relación con su tamaño. Por eso, cualquier alteración en el número o la
estructura de los cromosomas puede ser causa de enfermedades. Para la detección
de estas alteraciones se desarrollaron numerosas técnicas y todas ellas
requieren de un observador entrenado que las interprete. La citogenética es la
rama de la biología que se encarga del estudio de los cromosomas y sus
anomalías.
Acrocéntrico: Un cromosoma acrocéntrico
es aquel el centrómero está cerca de uno de los extremos (cerca de los
telómeros), dando como resultado un brazo corto y uno largo. De los 23
pares de cromosomas humanos el cromosoma 13, el 14, el 15, el 21 y el 22 son
acrocéntricos y actúan como organizadores nucleares.
Submetacéntrico: El cromosoma
submetacéntrico presenta el centrómero desplazado entre el centro y un extremo
de las cromátides, dividiendo a cada una de ellas en dos brazos de diferente
longitud, un brazo largo y un brazo corto. En el Cariotipo Humano, están
designados al grupo B, (pares 4 y 5) que comprende los grandes cromosomas
submetacéntricos, Grupo C (pares 7, 8, 9, 10, 11 y 12) y al grupo E con
cromosomas submetacéntricos cortos (16, 17 y 18).
Metacéntrico: El cromosoma
metacéntrico esta dado cuando el centrómero se encuentra en la parte media del
cromosoma, de manera que ambos brazos resultan iguales. En el Cariotipo Humano,
están designados al grupo A, que comprende los grandes cromosomas metacéntricos
de los pares 1 al 3.
Centrómero: Parte del cromosoma
que, en el momento de la división celular (mitosis o meiosis), une los dos
cromátides (elementos procedentes de la división longitudinal del cromosoma que
forman los dos cromosomas hijos).
Genotipo: Es el conjunto de
genes que contiene un organismo heredado de sus progenitores. En organismos
diploides, la mitad de los genes se heredan de la madre y la otra mitad del
padre. Haploides se presentan con “n” y diploides se presentan con “2n”.
Fenotipo: Es la manifestación
externa del genotipo. El fenómeno es resultado de la interacción del genotipo y
el medio ambiente. El ambiente de un gen lo constituyen otros genes, el
citoplasma celular y el medio externo donde se desarrolla el individuo.
Codón: Es un triplete de nucleótidos. Es la unidad básica de
información en el proceso de traducción. Cada codón codifica un aminoácido y
esta correspondencia es la base del código genético que permite traducir la
secuencia de ARNm a la secuencia de aminoácidos que constituye la proteína.
Codón
de inicio: Este
codón no sólo marca el inicio de la síntesis proteica, en eucariotas y en
procariotas, sino que también codifica metionina cuando está situado en
el interior de la secuencia polinucleotídica. En procariotas, esta señal de
iniciación marca el primer aminoácido que es un derivado de la metionina, la
formil-metionina.
Codón
de terminación: Uno
de los tres tripletes que al no codificar ningún aminoácido ocasionan el cese
de la síntesis proteica.Se denominan convencionalmente como Ámbar (U-A-G), Ocre
(U-A-A) y Ópalo (U-G-A).
Exón: Los exones son las
regiones de un gen que codifican proteína. El ARNm maduro que dirige la
síntesis de una proteína está compuesto sólo de secuencias correspondientes a
exones.
Intrón: Un intrón es un
fragmento de ADN que está presente en un gen pero que no codifica ningún
fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados en el proceso de
maduración del ARN.
Mitosis: La mitosis es el
proceso en el que una célula diploide se divide en dos células hijas
idénticas entre sí e idénticas a su progenitor. La mitosis es un proceso
continuo que se divide en varias fases, y que requiere de la presencia de
un aparato mitótico, formado por un huso de microtúbulos dispuestos
longitudinalmente y dispuestos entre un par de centriolos. Durante la mitosis,
la célula se divide. En esta etapa, el material genético se condensa, formando
los cromosomas y éstos, que previamente se habían duplicado en la interfase, se
reparten entre las dos células hijas.
Meiosis: Proceso de división
celular por el que a partir de una célula madre diploide (2n) se obtienen
cuatro células hijas haploides (n). Se producen dos divisiones celulares
consecutivas: meiosis I y meiosis II, además de una interface: antes de
comenzar la meiosis el material genético de la célula sufre un proceso de
replicación (duplicación del ADN),con lo que cada cromosoma pasa a tener dos
cromátidas hermanas(las cromátidas hermanas soncopias exactas entre sí).
Replicación: Cuando una célula se
divide, las nuevas células que se forman deben contener la información genética
que les permita sintetizar todas las enzimas y el resto de las proteínas
necesarias para realizar sus funciones vitales. Ésta es la principal razón por
la que el ADN debe replicarse. La replicación del ADN es el proceso según el
cual una molécula de ADN de doble hélice da lugar a otras dos moléculas de ADN
con la misma secuencia de bases.
Transcripción: La transcripción es la
síntesis de ARN tomando como molde el ADN, y significa el paso de la
información contenida en el ADN hacia el ARN.Es realizada por las enzimas ARN
polimerasas (ARNpol) que utilizan como molde una cadena de ADN. Las ARNpol
recorren la cadena de ADN en sentido 3` 5`y añaden los nucleótidos
complementarios a los de la cadena de ADN que se transcribe.
Traducción: El ensamblaje de una molécula de proteína de acuerdo
con el código de una molécula de ARNm, se conoce como traducción. Se denomina
traducción porque comprende el cambio del “lenguaje” de ácidos nucleicos
(sucesión de nucleótidos) al “lenguaje” de las proteínas (sucesión de
aminoácidos). En el citoplasma, el ARNm se mueve hacia los ribosomas. Para que
se pueda sintetizar una molécula de proteína deben llegar los aminoácidos a los
ribosomas.
ADN
polimerasa: Es
la principal enzima de este proceso. Ella es capaz de sintetizar nuevas cadenas
de ADN, a partir de una hebra patrón y las unidades estructurales
correspondientes (desoxirribonucleótidos). Los desoxirribonucleótidos, para ser
incorporados por esta, deben estar trifosfatados. Es decir que se necesitarán
dATPs, dGTPs, dTTPs y dCTPs, para poder sintetizar las nuevas cadenas de ADN.
Otra de las características principales de esta enzima, es que polimerizará los
nucleótidos en la dirección 5´a 3´. Como consecuencia de esto, la dirección en
la cual leera la cadena patrón de ADN será de 3´a 5´.
ARN
polimerasa: Esta
enzima es la que sintetiza el cebador, un primordio de ARN necesario para que
la ADN polimerasa pueda iniciar la síntesis de las nuevas cadenas. El cebador
es una pequeña porción de ARN de 10 a 12 ribonucleótidos de largo que se
mantendrá unido a la cadena de ADN molde hasta que sea removido.
Código
genético: Se
puede llamar código genético a la correspondencia entre las cuatro bases del
ADN, las complementarias del ARN y los 20 aminoácidos que pueden formar las
proteínas. En definitiva, dicho código nos indica qué aminoácido le corresponde
a cada trío de bases. Gracias a los trabajos realizados en los laboratorios de
Ochoa, Nirenberg y Khorana, sabemos que las palabras de ese código son de tres
letras, es decir, que un triplete de bases del ADN significa un aminoácido para
la célula. (En la práctica, se utilizan como clave los tripletes del ARNm,
llamados codones, en los que aparece U en lugar de T). Al tratarse de un
“alfabeto” de 4 letras con el que hay que formar al menos 20 palabras
distintas, serán necesarias tres letras como mínimo.
Dominante: En genética este
término se utiliza para definir al carácter que se impone sobre otro y aparece
en el organismo. Dando lugar a que el fenotipo heredado se exprese, tanto si
está presente en los dos cromosomas del par (en cuyo caso sería homocigótico),
como si sólo está presente en uno (heterocigótico).
Recesivo: Carácter heredado que
está imposibilitado de manifestarse ya que hay un carácter dominante presente,
para que este pueda manifestarse el organismo debe poseer dos copias del mismo
pero una proveniente del padre y una proveniente de la madre.
Actividad
- Escribe una enfermedad genética que conozcas con su síntoma y causa.
Enfermedad
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Causas
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Síntomas
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2. Relaciona las enfermedades según su origen.
Enfermedad
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Origen
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Síndrome
Down
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Síndrome
de Turner
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Síndrome
de DiGeorge
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