Se denomina genoma a toda la información genética de un individuo. El genoma consiste en unas estructuras denominadas cromosomas que están compuestas por dobles cadenas muy largas de Ácido Desoxiribonucleìco (ADN). Cada célula humana tiene 23 pares de cromosomas, la mitad de cada par se hereda de la madre y la otra mitad del padre.
Veintidós de los 23 pares de cromosomas se llaman autosomas; el otro par está compuesto por los cromosomas sexuales X e Y, cromosomas que determinan el sexo del individuo, los hombres tienen un cromosoma X y un cromosoma Y mientras que las mujeres tienen dos cromosomas X.
Los cromosomas se encuentran en el núcleo de las células, la doble cadena de ADN (ADN nuclear) contenida en cada cromosoma está organizada en muchas subunidades de información genética y cada subunidad se denomina gen. Los genes están formados por nucleótidos, que a su vez están compuestos de un grupo fosfato, un azúcar y una base nitrogenada. Existen cuatro bases distintas en el ADN: Adenina, Guanina, Timina y Citosina. La diferente disposición de estas bases en cada cadena de ADN es lo que conduce a la singularidad de la composición genética de cada persona.
La disposición de las bases en cada gen se usa para producir Ácido Ribonucleico (ARN), que a su vez da lugar a una proteína. En el genoma humano existen entre 30.000 y 50.000 genes, y la expresión de cada uno de estos genes da lugar a la producción de un gran número de proteínas que componen nuestro organismo.
Una pequeña cantidad de ADN no se encuentra en el núcleo de la célula sino en las mitocondrias, que son estructuras celulares que se encuentran en el citoplasma de la célula. Las mitocondrias son importantes estructuras celulares que participan en el funcionamiento básico de las células, y contienen su propio ADN circular. Este ADN se denomina "ADN extranuclear" o "ADN mitocondrial" y produce parte de las proteínas necesarias para el correcto funcionamiento de la mitocondria.
El genotipo de una persona es su identidad genética. Es la combinación específica de genes que tiene en sus células. El genotipo no se muestra en términos de apariencia externa. Los rasgos o características externas, como el color del cabello o de los ojos, la estatura etc, constituyen el fenotipo de una persona. El fenotipo es la expresión física del genotipo. Los fenotipos de las personas son diferentes porque sus genotipos son diferentes. Aunque los genotipos humanos son similares en muchos aspectos, las pequeñas diferencias nos convierten en seres únicos tanto en apariencia como en composición genética. Estas diferencias se denominan polimorfismos.
Los polimorfismos genéticos tanto en el ADN nuclear como en el ADN mitocondrial ayudan a identificarnos como individuos. Este tipo de polimorfismos se denominan variaciones genéticas o mutaciones, y pueden ser heredados o formarse espontáneamente. Algunos de estos polimorfismos han tenido lugar a lo largo del tiempo en un intento de nuestros organismos de protegernos de las enfermedades. Sin embargo, en ocasiones estos polimorfismos están relacionados con una enfermedad o con la incapacidad de metabolizar normalmente los medicamentos. Estos polimorfismos se explican en el apartado relativo a las enfermedades que tienen un componente genético (Enfermedades genéticas), tales como la fibrosis quística. En ocasiones difieren en un solo nucleótido y esto se conoce como "polimorfismo de un solo nucleótido (SNP)". Esto se explicará con mayor detalle en la sección sobre Estudios Genéticos Clínicos. Es importante recordar que no todas las variaciones genéticas o mutaciones son dañinas o conducen a una enfermedad.
Patrones hereditarios
Las distintas formas en que se pueden transmitir los polimorfismos de un individuo por vía hereditaria se denominan "patrones hereditarios" y conducen a la transmisión de un polimorfismo o una mutación de una generación a otra.
El patrón autosómico dominante es aquel en que la transmisión de una copia única de un gen en uno de los cromosomas autosómicos es suficiente para causar la aparición de un determinado rasgo (como puede ser el color de los ojos o una determinada enfermedad). El gen puede ser heredado de la madre o del padre. Las personas con un rasgo o enfermedad autosómica dominante tienen una probabilidad del 50% de transmitir el gen polimórfico a sus hijos. Los ojos marrones y la capacidad de enrollar la lengua son ejemplos de rasgos autosómicos; la hipercolesterolemia familiar y la enfermedad de Huntington son ejemplos de enfermedades autosómicas dominantes.
En ocasiones se manifiestan en un mismo individuo dos genes dominantes presentes uno en cada miembro de la misma pareja de cromosomas. Por ejemplo el tipo de sangre AB, en el cual el antígeno A y el antígeno B se localizan los dos en los glóbulos rojos de un individuo. Esto se conoce como codominancia.
Un segundo patrón hereditario es el denominado autosómico recesivo en el que, para que se exprese el rasgo o la enfermedad, se requiere la herencia de dos copias genéticas variantes del mismo gen, una copia heredada de la madre y la otra del padre. Si el individuo hereda solo uno de los genes variantes, no desarrollará la enfermedad, sino que será un portador al igual que su padre o su madre, y a su vez puede transmitir el gen variante a sus hijos. Un ejemplo de rasgo autosómico recesivo serían los ojos azules; ejemplos de enfermedades autosómicas recesivas son la fibrosis quística, la anemia falciforme y la hemocromatosis.
Los patrones hereditarios ligados al sexo son aquellos en los que el gen mutado reside en el cromosoma sexual X o Y. En las enfermedades recesivas ligadas al cromosoma X, una mujer es portadora del gen anormal en uno de sus dos cromosomas X pero, debido a que posee una copia normal del gen, no se ve afectada. Sin embargo, dado que los hombres tienen un sólo cromosoma X, una única copia anormal del gen recesivo en su cromosoma X (heredado de su madre) es suficiente para dar lugar a la enfermedad. Es el caso de la distrofia muscular de Duchenne y la hemofilia. Si una enfermedad es dominante y ligada al cromosoma X, un solo gen anormal en el cromosoma X puede causar que la enfermedad se desarrolle de modo que una mujer se vea afectada y a menudo sea letal para los hombres, aunque este es un patrón hereditario raro.
El cromosoma Y es muy pequeño y contiene pocos genes, por lo que hay pocos trastornos genéticos relacionadas con los genes. Estas enfermedades afectan solo a los hombres, ya que las mujeres no tienen cromosoma Y y la mayoría de ellas se asocian a infertilidad y defectos en el desarrollo de los órganos reproductores masculinos.
Es interesante destacar que el ADN mitocondrial (o "ADN extranuclear") se hereda solo de nuestras madres. Esto se conoce como un "modo materno" de herencia.
Hay muchos factores que pueden enmascarar o complicar los patrones de herencia, y que a su vez afectan a la forma en que un gen es heredado o expresado