Tema 1.4.
Tema 1.4. La transmisión de información entre generaciones: los mecanismos de la herencia.
La individualidad de los seres humanos. La
La individualidad de los seres humanos. La
complejidad de los genes. La formaci
complejidad de los genes. La formación deón de gametos. Fecundación y desarrollo embrionario.
gametos. Fecundación y desarrollo embrionario.
Las enfermedades hereditarias: factores
Las enfermedades hereditarias: factores
genéticos y factores ambientales.
genéticos y factores ambientales.
LOS RETOS DE LA BIOMEDICINA:
LOS RETOS DE LA BIOMEDICINA:
ENTRE LA CIENCIA Y LA
ENTRE LA CIENCIA Y LA
ÉTICA
ÉTICA
AULA DE MAYORES Y DE LA EXPERIENCIA
AULA DE MAYORES Y DE LA EXPERIENCIA
F.C
F.Córdoba, R.Torronteras, A.Canalejoórdoba, R.Torronteras, A.Canalejo
Departamento de Biología Ambiental y Salud Pública
Departamento de Biología Ambiental y Salud Pública
Cada individuo es único. Las características que lo definen dependen de la combinación de factores genéticos, heredados de sus padres, y de la influencia de factores ambientales.
Durante la fecundación, la información genética del padre
(contenida en el espermatozoide) y de la madre (contenida en el óvulo) se combinan. Se forma una sola célula o cigoto, de la cual se derivarán todas las células del individuo. El cigoto contiene un 50% de información procedente del óvulo y un 50% del espermatozoide.
óvulo
espermatozoide
cigoto
En una familia, cada hermano contiene un 50% de la información genética del padre y un 50% de la de la madre, pero esta información no es la
misma, aunque sí coincide en muchos aspectos. Por eso los hermanos se “parecen”, pero siempre son “diferentes” (salvo gemelos monocigóticos)
LA COMPLEJIDAD DE LOS GENES:
LOS ALELOS Y LOS GENES POLIMÓRFICOS
Los genes pueden mostrar variaciones o ALELOS.
Una persona sólo puede tener 2 alelos de un gen, que pueden ser iguales (gen homocigótico) o diferentes (gen heterocigótico).
A
B
El individuo es homocigótico para el gen A, y heterocigótico para el gen B 1 individuo El gen B es polimórfico porque en la población hay varios alelos del mismo4 individuos
En una población puede haber genes que presenten muchas variaciones: se llaman GENES POLIMÓRIFICOS
LOS GRUPOS SANGUÍNEOS COMO EJEMPLO
DE GENES POLIMÓRFICOS
El sistema ABO depende de la expresión de un gen, del que existen en la
población 3 tipos de alelos: IA, IB, i IA IB i ALELOS PROTEÍNAS GENOTIPOS FENOTIPOS IA, IA - IAi IB, IB - IBi i,i IA, IB Grupo O Grupo A Grupo B Grupo AB
LA MITOSIS vs LA MEIOSIS
+
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MEIOSIS
+
MITOSIS-La meiosis da lugar a la formación de gametos. -Los gametos contienen 1 cromosoma de cada pareja (un gameto humano tiene 23 cromosomas)
LA MEIOSIS Y LA RECOMBINACIÓN
+
-Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se reconocen y emparejan.
-Se fragmentan para recombinar sus genes. -Y en dos divisiones sucesivas, se forman 4 células que contienen un número haploide de cromosomas (23 en seres humanos)
2N
LA MEIOSIS GENERA NUEVAS COMBINACIONES DE GENES
+
+
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+
+
La recombinación permite generar cromosomas con combinaciones de genes que no existían previamente.
Meiosis sin recombinación
Meiosis con recombinación
LA EXTRAORDINARIA VARIABILIDAD DE LOS GAMETOS
Si se consideran 23 pares de cromosomas, con 30.000 genes en total (60.000 alelos en mujeres y algo menos en hombres), de los cuales, el 10% o más son heterocigóticos, el número total de
gametos que se pueden formar son, cómo mínimo: ¡¡¡ 23.000 !!!
¡¡¡ Más de 10
1000tipos
GAMETOS Y REPRODUCCIÓN
Hombres y mujeres producen gametos en los testículos y ovarios mediante un proceso de división celular denominado meiosis, que permite reducir el juego de cromosomas (46) a la mitad (23). Los gametos (haploides por contener un solo juego de cromosomas) se
fusionan durante la fecundación dando lugar al cigoto, una célula diploide (con 23 parejas de cromosomas). Esta célula se irá dividiendo mediante mitosis generando nuevas células.
Túbulos seminíferos con
espermatozoides Espermatozoides maduros
Los espermatozoides son células haploides muy diferenciadas que contienen estructuras
adaptadas a la locomoción, fuentes de energía y sistemas de reconocimiento del óvulo. Su supervivencia dentro del aparato reproductor femenino puede llegar a 3-5 días, aunque al aire libre mueren
rápidamente.
OVARIOS Y ÓVULOS
El ovario contiene (ya antes de nacer) grupos de células o folículos en cuyo interior se desarrollará el óvulo
cuando se alcance la madurez sexual. El desarrollo de un folículo se produce cada 28 días (por término medio) en cada ciclo menstrual.
Tras la ovulación (salida del óvulo del ovario), los restos del folículo que lo contenían se convierten en el cuerpo lúteo, un órgano productor de
progesterona que degenera en pocos días, salvo que exista fecundación.
Las mujeres producen exclusivamente gametos que contienen el cromosoma X (más los 22 cromosomas restantes), mientras que los
hombres producen un 50% de gametos que contienen el cromosoma X y un 50% que contienen en cromosoma Y. Por tanto, la probabilidad de tener un niño o una niña es del 50%.
FECUNDACIÓN Y PRIMERA SEMANA DE LA GESTACIÓN
La unión del óvulo y del espermatozoide se produce normalmente en la trompa de Falopio. El cigoto formado se va dividiendo, a la vez que recorre el camino hasta llegar al útero donde se implanta en forma de blastocisto.
EL EMBARAZO: ¡UN LARGO CAMINO!
A lo largo de nueve meses el embrión, después feto, irá aumentando de tamaño a la vez que desarrollando sus tejidos y órganos. La ecografía y otras técnicas permiten seguir su desarrollo intrauterino.
CUANDO ERAMOS MUY PEQUEÑOS…
En las imágenes se aprecia el desarrollo progresivo del
embrión, así como el saco amniótico en el que se envuelve, y el cordón umbilical que lo nutre desde la placenta y por tanto a través de su madre.
25 días 32 días
8 semanas
24 semanas 4 días
Los errores en los genes pueden ser heredados en ciertos casos: es la causa de las enfermedades hereditarias. NO TODAS LAS ENFERMEDADES
GENÉTICAS SON HEREDITARIAS. Las enfermedades genéticas se clasifican en 3 tipos:
Enfermedades monogénicas o enfermedades mendelianas
(ejemplos: hemofilias, anomalías congénitas del metabolismo…)
Enfermedades cromosómicas:
(ejemplos: síndrome de Down, síndrome de Turner…)
Enfermedades multifactoriales
(ejemplos: espina bífida, hipertensión, esquizofrenia…)
Importancia de las enfermedades genéticas
• Elevada Frecuencia
• Elevada mortalidad precoz
• Compromiso de la calidad de vida • Carácter hereditario
• Elevado coste
CONGÉNITO: Literalmente “nacido con”. Una enfermedad congénita se manifiesta antes o durante el nacimiento, independientemente de la causa (puede ser genética o no)
GENÉTICO: “relativo a los genes”. Una enfermedad genética se debe a que la información contenida en los genes está ausente o ha sido modificada. Puede ser hereditaria o no serlo.
HEREDITARIO: “que se transmite de una generación a otra”. Desde un punto de vista biológico, sólo las enfermedades genéticas pueden ser hereditarias (porque los padres transmiten genes a sus hijos).
Ejemplo: un niño nace con sordera (enfermedad congénita), Causa 1: la madre tuvo rubeola durante el embarazo, que afectó al niño (enfermedad adquirida, no hereditaria), Causa 2: el niño ha heredado de la madre genes defectuosos (enfermedad hereditaria)
La forma en que se hereda una enfermedad genética depende del tipo de gen dañado (dominante o recesivo) y de la situación del gen en cromosomas
sexuales (X o Y) o en el resto de cromosomas (somáticos)
El análisis genealógico permite averiguar el tipo de daño genético
(dominante, recesivo, ligado al sexo, etc.) así como predecir los posibles daños en las siguientes generaciones.
Hoy, la investigación está
permitiendo averiguar donde se localizan las mutaciones
responsables de las
enfermedades genéticas, lo que abre una esperanza para su
prevención y su posible curación.
La amniocentesis es una técnica para analizar células desprendidas del feto y comprobar posibles anomalías cromosómicas
5.000 enfermedades descritas con diferentes manifestaciones clínicas
• 1/3 Congénitas y 2/3 de aparición tardía • Se transmiten siguiendo las leyes de Mendel HERENCIA AUTOSÓMICA DOMINANTE
•Alto colesterol familiar
•Enfermedad de Huntington, un trastorno progresivo del sistema nervioso
•Algunas formas de glaucoma, que causan la ceguera si no se las trata
•Polidactilia: existencia de dedos adicionales en las manos o en los pies
HERENCIA AUTOSÓMICA RECESIVA
•Anemia de glóbulos falciformes, una enfermedad de la sangre que afecta principalmente a personas de origen afroamericano e hispano
•Enfermedad de Tay-Sachs, que causa retraso mental y la muerte,
principalmente en personas de
ascendencia judía europea oriental o canadiense francesa
•Fibrosis quística, un trastorno de los pulmones y del sistema digestivo que afecta principalmente a personas de ascendencia caucásica del norte europeo
•Fenilcetonuria (PKU), un trastorno metabólico que afecta principalmente a los caucásicos
HERENCIA LIGADA AL SEXO
•Hemofilia, en la que la sangre carece de una sustancia necesaria para la coagulación •Daltonismo de los colores rojo y verde
•Distrofia muscular de Duchenne, que causa debilidad muscular y la muerte
DALTONISMO
Pista (izq/dcha; arriba/abajo): 25, 29, 45, 56, 6, 8
EJEMPLO: SÍNDROME DE FEMINIZACIÓN TESTICULAR
La imagen muestra una “mujer” quegenéticamente es un “hombre” (dotación cromosómica XY).
El desarrollo de los caracteres sexuales típicos de una mujer se debe a la ausencia en la células de receptores proteicos de la testosterona, debido a diversas
mutaciones genéticas en el cromosoma X, por lo cual, aunque se produzca la hormona masculina en cantidades normales, sólo producirán efectos las hormonas
femeninas Su frecuencia es 1 de cada 20.000 nacimientos.
En muchos casos, las personas con este síndrome no saben que lo poseen, pero dado que carecen de menstruación y son estériles, el examen médico consiguiente demuestra la existencia de esta anomalía.
ENFERMEDADES CROMOSÓMICAS
AUTOSOMOPATÍAS
Afecta al número o estructura de los autosomas
Síndrome de Down
Trisomía del cromosoma 21
Síndrome de Edwards
Trisomía del cromosoma 18
Síndrome de Patau
Trisomía del cromosoma 13
Síndrome de Lejeune (Maullido del gato)
Deleción del cromosoma 5
GONOSOMOPATÍAS
Afecta al número o estructura de los cromosomas sexuales (X, Y)
Síndrome del Cromosoma X frágil (o Síndrome de Martin-Bell)
Rotura del brazo largo del cromosoma X
Síndrome de Turner
45 XO
Síndrome de Klinefelter
Denominación:Trisomía del cromosoma 21.
Tipo: Anomalía cromosómica (cromosomopatía).
Existen 3 copias del cromosoma 21 (autosomopatía), que se produce por un error al fabricar los gametos (uno de los padres, generalmente la madre, produce gametos con 24 cromosomas, con 2 copias del cromosoma 21)
23
23+1 46 + 1
EJEMPLO 1: EL SÍNDROME DE DOWN
El niño con síndrome de Down presenta un conjunto de
alteraciones que afectan a su calidad y esperanza de vida.
La incidencia de
nacimientos con síndrome de Down aumenta
exponencialmente con la edad de la madre
SÍNDROME DE MARTIN-BELL
1ª causa de Retraso Mental Hereditario Afecta a un gen del cromosoma X
Incidencia: 1/2000 (hombres)-1/4000 (mujeres) recién nacidos/as vivos/as
(el 2º cromosoma X protege a las mujeres) Diagnóstico tardío y erróneo
Rasgos físicos en varones:
Cara: Frente y/o ojos grandes con una mandíbula prominente
Macroorquidismo (testículos grandes) Rasgos físicos en mujeres:
Afectadas
Rasgos físicos menos marcados Retraso mental
Portadoras
Sin rasgos físicos especiales Problemas con las matemáticas Menopausia prematura
PROBLEMAS CLÍNICOS EN LOS AFECTADOS
Problemas Médicos Problemas en el desarrollo
Estrabismo Retraso Mental
Otitis de repetición Retraso en el desarrollo motor
Soplo cardíaco Trastornos emocionales y de conducta Pies planos Aparición tardía del lenguaje
Epilepsia (algunos casos) Hiperactividad y déficit de atención Comportamiento autista
TRATAMIENTO
Médico y familiar Educativo
Enfoque muldisciplinar coordinado
Debidas a la existencia de varias lesiones o mutaciones genéticas Diversos factores extrínsecos pueden desarrollarlas o agravarlas:
•Drogas y fármacos: talidomida, alcohol, tabaco, hormonas… •Infecciones: rubeola, toxoplasmosis, sífilis…
•Agentes físicos: radiaciones ionizantes (rayos X…) •Agentes químicos: mercurio, plaguicidas…
•Factores nutricionales: hipo- e hipervitaminosis A