IDENTIFICACION DE LOS CROMOSOMAS POLITENICO EN LAS GLANDULAS SALIVALES DE LA FASE LARVARIA DE DROSOPHILA MELANOGASTER
Del Castillo Falcón Victor Manuel, Jiménez Pedraza Montserrat, Romero Rosales Ma. Guadalupe, Romo Bonilla Jorge Armando, Armando, Valdez Hernández Marysol. Profesor: Héctor Martin Abundis Manzano.
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Apartado Postal 21630. Coyoacán; México DF, 04000.
INTRODUCCION
Las células de las glándulas sallivare sa ares de los insectos del orden de los Dípteros presentan núcleos que que se hall hallan an en una una interfase permanente. Durante el crecim crecimien iento to y desarr desarroll ollo o de las larvas de estos inse secctos, la divi divisi sión ón ce celu lula larr se deti detien ene e en alguno algunoss tejido tejidoss pero pero las célula célulass cont co ntin inúa úan n su crec crecim imie ient nto o por por incr increm emen ento to de volu volume men. n. Este Este proceso ocurre, por ejemplo, en los tubo tuboss de Malp Malpig ighi hi,, en las célula célulass nutric nutricias ias de los ovarios, ovarios, en el epitelio intestinal y en las células de las glándulas salivares. En las células de tejidos mencionados, lo s cromosomas sufren rondas repetidas de duplicaciones pero sin separarse, proceso conocido como endomitosis. endomitosis. Esto lleva a la producción de cromoso som mas constituidos por varios cientos o aún aún mile miless de hebr hebras as.. Dura Durant nte e este proceso de politenización o politenia, politenia, los cromosomas incr increm emen enta tan n tant tanto o su long longit itud ud como su diámetro. De hecho, la 1
longitud de los cromosomas de Drosophila en una metafase es del orden de 7,5μ mientras que el largo total de los cromosomas en un núcl núcleo eo de las las glán glándu dula lass sali sa liv vares ares es de alre alrede dedo dorr de 2.000μ; 2.000μ; tienen tienen 1.000 1.000 moléculas moléculas de DNA. Además del cambio en el tamaño, los cromosomas polité politénic nicos os presen presentan tan otras otras dos características. En primer lugar, los cromosomas homólogos están asociados entre sí en toda su exte extens nsió ión. n. Esta Esta co cond ndic ició ión, n, denominada apareamiento somático es propia de la mitosis de la mayoría de los Dípteros. La otra otra ca carac racte terí ríst stic ica a pecu peculi liar ar es que que los los crom cromos osom omas as mues muestr tran an un patrón particular de bandeo trans ansversa sall que consiste en zona zonass más os oscu cura ras, s, llam llamad adas as bandas, que alternan con zonas clar claras as,, llam llamad adas as interbandas . Cuando se observan al microscopio óptico se identifican como co mo band bandas as os oscu cura rass y clar claras as trans ansversa salles alt alternant antes.4
Aunque la mayoría de las bandas son continuas a través del cromosoma, otras aparecen como una serie de puntos. Éste bandeo es reproducible de núcleo a núcleo, formando un patrón constante de tal manera que los cromosomas pueden ser identificados y mapeados en toda su longitud. Hay aproximadamente 5000 bandas y 5000 interbandas en total en el genoma de Drosophila melanogaster . Debido a que el patrón de bandeo que presentan los cromosomas politénicos es un reflejo constante de las secuencias de ADN, las bandas sirven como marcadores para localizar varias características genéticas (lugar de los genes, o cambios en el genoma debido a reordenamientos cromosómicos, por ejemplo deleciones, duplicaciones de bandas y translocaciones) y se han utilizado en diversos estudios genéticos y evolutivos. En D. melanogaster el patrón de bandeo no se distingue en aquellas regiones heterocromáticas presentes en región centromérica de todos sus cromosomas (n=4). Las regiones heterocromáticas están asociadas formando un Ya que dos cromocentro . miembros del complemento haploide de esta especie son metacéntricos (los cromosomas II y III) y dos son acrocéntricos (cromosoma sexual X o Y y el cromosoma IV), los cromosomas politénicos en esta especie aparecen como cinco brazos 2
desiguales que irradian del cromocentro: un brazo correspondiente al cromosoma X, los dos brazos del cromosoma II y los dos brazos del cromosoma III (3L y 3R). En algunos casos se puede visualizar un sexto brazo muy pequeño que representa el cromosoma IV. Fueron observados por 1ra vez por Balbiani en 1881 hasta que en 1930 se descubrió su importancia citogenética.
Cromosoma politénicos de Drosophila melanogaster . La imagen fue obtenida mediante contraste de fase. El cromocentro se halla en el ángulo superior derecho. La flecha señala el extremo del cromosoma X . La imagen ampliada (B) muestra las bandas y las interbandas con mayor detalle.
OBJETIVOS •
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Conocer y practicar las técnicas más usuales en la citogenética, utilizando material biológico. Conocer e identificar la existencia de cromosomas politénicos en células glandulares salivales de Drosophila
Melanogaster
así como conocer su importancia en el campo de la genética.
MATERIAL Y METODO Material biológico
Proporcionado por el maestro. - Cultivos de una cepa silvestre de Drosophila melanogaster con larvas de tercer estadio. •
Equipo
Microscopio estereoscopio Microscopio óptico. 1 platina de vidrio. Portaobjetos Cubreobjetos 1 vaso de precipitado de 50 ml. - Reactivo de Aceto – orceina - Pipeta Pasteur
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METODOS
1. Se saco con una aguja de disección una larva de tercer estadio de Drosophila , la cual se reconoció por ser proporcionalmente más grande que las de 1° y 2° estadios. Generalmente estas larvas se encuentran en las paredes del frasco de cultivo. Se eligió a una que se encontraba activa. 2. Se coloco la larva en una platina de vidrio, se le añadió una mínima cantidad de agua, esto para no dejar que se seque la larva y así poder realizar la disección. 3. La disección comenzó localizando primero las mandíbulas las cuales se distinguen claramente por su forma y color negro, Fig. 1. Colocamos la punta de 3
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una de las agujas en las mandíbulas y la punta de la otra aguja en la región media del cuerpo de la larva. Se jalaron en sentido opuesto las 2 agujas al mismo tiempo, para poder desgarras así a la larva. Separamos las glándulas salivales del resto de los órganos por la forma característica de sacos alargados que aparentan estar formados por una red. Las glándulas generalmente se quedan adheridas a la región mandibular. Las glándulas salivales están rodeadas por tejido adiposo opaco, se quito la mayor cantidad de este tejido con ayuda de las agujas con el fin de que la preparación quedara mas limpia. Las glándulas salivales son órganos pares localizados cerca de extremo anterior de larva. Las glándulas salivales generalmente tienen un cuerpo graso largo, del gado, unido a ellas. Una vez separadas las glándulas salivales, se transportaron con las agujas a un portaobjetos y se les agrego unas gotitas de Aceto – orceina. Se observaron las células de las glándulas con un núcleo claramente definido.
10. Para poder apreciar los cromosomas politénicos, se realizo un aplastado de las células colocando suavemente el dedo pulgar sobre el cubreobjetos y se presionó lo más fuertemente posible. 11. Y se observaron los cromosomas en el microscopio óptico a 40 X y con ayuda del aceite de inmersión se pudieron apreciar a 100X.
Fig. 1. Vista esquemática de la estructura de una larva de Drosophila melanogaster donde puede observarse la localización de las glándulas salivales.
RESULTADOS
En esta sección se dan a conocer los resultados obtenidos en esta práctica. Imagen donde se aprecian las células de las glándulas salivares con su núcleo claramente definido
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Fig. 2. Tinción de las glándulas salivales con reactivo de aceto orceina Células de las glándulas salivales con núcleo claramente definido
Fig. 2. Observación de los cromosomas politénicos a través del microscopio óptico.
En esta imagen apreciamos los cromosomas politénicos obtenidas de las glándulas salivales de larvas de Drosophila, vistas al microscopio óptico (100x) se observan zonas cromáticas obscuras correspondientes a las bandas y zonas claras correspondientes a las interbandas de los cromosomas. Se utilizo aceite de inmersión para tener una mayor nitidez de las estructuras
principales observar.
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Fig 3.- Aplastamiento de las células de la glándula salival de larva drosophila
DISCUSION
Painter uso por primera vez los cromosomas de las glándulas salivales de Drosophilas , los cuales presentan un tamaño gigante, es por eso que también se les denomina Cromosomas Gigantes ya que van desde 150 a 200 veces mas que el tamaño de un cromosoma común. El tamaño de este cromosoma se debe el tipo de crecimiento de los tejidos glandulares los cuales crecen por agrandecimiento en vez de por duplicación de células individuales. Conforme la larva se desarrolla, los cromosomas se duplican al menos unas 9 veces, dando origen a una cadena politenica de alrededor de 1000 moléculas de doble hélice de DNA. 5
Los cromosomas gigantes son estructuras similares a cables con muchas cadenas de DNA. Una característica de los cromosomas gigantes es su continuo estado de sinapsis somática. Estos cromosomas constan más de un millón de capas de la misma cromatida y aparecen como bandas oscuras que se alternan con regiones interbandas mas claras. Las bandas oscuras se llaman cromómeros. También se observaron regiones ensanchadas y difusas que se conocen como “puffs” cromosómicos. Las bandas oscuras se debe al apretado enrollamiento de la fibra; las regiones claras entre bandas se deben a un enrollamiento mas laxo. Una de las técnicas as utilizadas para la observación microscópica de los cromosomas gigantes es el frotis con acetoorceina (fue aplicado por primera vez por J. Belling). Esta técnica permite fijar, teñir y esparcir cromosomas completos en un portaobjetos en una sola operación y proporciona una forma de comparar cromosomas individuales dentro de un conjunto de cromosomas. CONCLUSION
Se logro conocer y llevar a cabo la técnica citogenética mas empleada en el reconocimiento de cromosomas politénicos o cromosomas gigantes, que por lo general se pudieron observar de
una manera relativamente fácil y sencilla al microscopio. Con este procedimiento que incluye la adición de aceto– orceina se pudieron observar e identificar cromosomas gigantes en células de glándulas salivales de Drosophila. La presencia de estos cromosomas se da como consecuencia de múltiples replicaciones de material cromosómico que no se separa, dando lugar a cromosomas gigantes. Los cromosomas politénicos tienen principales usos: La localización de genes. La identificación de cambios estructurales en los cromosomas. • •
a) ¿En qué tipos de organismos se pueden observar los cromosomas politénicos?
En distintos tejidos de larvas de algunas moscas (glándulas salivales, tubo digestivo, recto y túmulos excretores de Malpighi) y en algunas especies de protozoos y de vegetales.
b) ¿Cuál es su función?
Cuando un cromosoma se convierte en politénico, el ADN se replica por endocitosis, las cromátidas hijas no se separan y quedan alineados lado con lado. Un cromosoma politénico (gigante) en drosophila tiene alrededor de 1,000 fibras de ADN. Las células politénicas son incapaces de dividirse por mitosis y tienden a morir. Otra característica es que los pares 6
homólogos se hallan asociados como en la profase meiótica; este fenómeno se le llama apareamiento somático y se considera que los cromosomas se hallan en la interfase permanente c) Explique brevemente la forma en la que se generan los cromosomas Politénicos.
Son cromosomas que se replican varias veces sin que se produzca una separación realde las cromátidas con lo que el cromosoma se alarga y se hace más grueso. Este cromosoma queda unido por el cromocentro, que es la zona de fusión de las regiones heterocromatínicas situadas alrededor de los centrómeros de los pares cromosómicos d) ¿Qué es un Puff y un anillo de Balbiani, existe alguna diferencia? Cada fenómeno de desespiralización da lugar a lo que denominamos puffs debido a su apariencia. Los puffs son manifestaciones visibles de actividad génica (de trascripción que da lugar a RNA). También hay regiones distendidas llamadas anillos de balbiani que corresponden a regiones de síntesis de ARN y se piensa que los genes activos están presentes en las bandas distendidas. e) En Genética ¿Qué utilidad tiene los cromosomas politénicos?
Los cromosomas politénicos son estructuras muy grandes que facilitan el aprendizaje de la organización genética y sus relaciones con la función genética. A medida que progresa el desarrollo de drosophila revela actividad génica diferencial donde se observa un característico patron de formación de puffs que se relaciona con la activación génica. BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
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W. Kulg et al. Conceptos de genética. Ed prentice hall 5ª ed. Madrid 1999. pp. 43-45. http://www.cienciaybiologia.com/ bgeneral/organizacion-materialgenetico.htm http://www.uniovi.es/esr/pp/tch2. pdf http://www.agro.uchile.cl/docenci a/dpan/genetica/clase6/6Sexta.p df
