Estructura del ADN y Regulación del Ciclo Celular en Eucariotas
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Introducción
El ADN o ácido desoxirribonucleico es una molécula grande formada por cadenas de unidades que se repiten del azúcar desoxirribosa y fosfato, unidos a cuatro diferentes bases nitrogenadas: A, T, G y C. Estas secuencias contienen la información para crear proteínas específicas que permiten la vida.
Organización del Material Genético
El ADN está envuelto alrededor de un complejo de histonas, formando lo que puede aparecer en el microscopio electrónico como "cuentas de un rosario" o nucleosomas, constituyendo las fibras de cromatina. Los cambios en el grado de condensación de la cromatina y los cromosomas mitóticos están controlados por el empaquetado de los complejos de nucleosomas.
El Núcleo y la División Celular
El núcleo es un organelo delimitado por una doble membrana (carioteca) que contiene la información genética en forma de cromatina.
- Durante la interfase (entre divisiones), la cromatina está más extendida o desplegada (laxa), siendo esta la forma usada para la expresión de la información genética.
- Cuando la célula se divide, las fibras de cromatina se condensan y empaquetan, siendo visibles en el microscopio óptico como cromosomas.
El proceso de la mitosis está diseñado para asegurar que copias exactas del ADN en los cromosomas, tanto estructural como informativamente, sean traspasadas a las células hijas en el crecimiento y renovación de los tejidos corporales.
El Ciclo Celular
El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos que culmina con el crecimiento de la "célula madre" y la división en dos "células hijas". Las células que no están en división no se considera que estén en el ciclo celular.
Fases de la Interfase y Mitosis
En el ciclo celular, la interfase comprende:
- Estado G1: Quiere decir "gap 1" (intervalo 1).
- Estado S: Representa "síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN.
- Estado G2: Representa "gap 2" (intervalo 2).
El estado M representa "mitosis" y es cuando ocurre la división nuclear (los cromosomas se separan) y citoplasmática (citocinesis).
En la mitosis, las células hijas mantienen la ploidía de su célula progenitora, así como presentan la misma información genética.
Concepto de Ploidía
La ploidía es un término referido al número de grupos o "juegos" de cromosomas en una célula. Así entonces, haploide y diploide son términos referidos al número de "juegos" de cromosomas en una célula.
Células Diploides (2n)
Los organismos diploides, como indica su prefijo, son aquellos que tienen dos "juegos" de alelos, uno por cada progenitor. Los seres humanos (excepto sus gametos), la mayor parte de los animales y muchas plantas son diploides. La constitución cromosómica diploide se representa como 2n.
Células Haploides (n)
Por otro lado, las células haploides tienen un solo grupo de cromosomas, que se abrevia como n; son producidas en las gónadas gracias a un proceso denominado meiosis que conduce a la formación de gametos necesarios en la reproducción sexual.
Relación con la Genética Mendeliana
En estudios reproductivos, Gregor Mendel, sin tener conocimiento de las estructuras cromosómicas, determinó que las arvejas empleadas en los cruzamientos que realizó tenían dos "juegos" de "factores" (alelos), uno por cada progenitor. En realidad, estos alelos se encuentran en los cromosomas que llevan los mismos genes, denominados cromosomas homólogos.
Los organismos con reproducción sexual reciben de cada progenitor un cromosoma de cada par de homólogos y los alelos en estos pueden ser diferentes; en ese caso se dice que el individuo es heterocigoto, presentando información genética distinta a sus padres.
Conceptos Claves
Cromatina
Fibras de ADN y proteínas acompañantes que constituyen los cromosomas.
Histonas
Proteínas que empaquetan el ADN en los cromosomas eucariotas.
Nucleosoma
Unidad básica estructural de cromatina que consiste en ADN enrollado alrededor de un núcleo de histonas.
Ciclo Celular
Etapas a través de las cuales pasa una célula desde una división celular hasta la siguiente.
Diploide
Organismo o célula que porta dos copias de cada cromosoma (2n).
Haploide
Organismo o célula que presenta una copia de cada cromosoma (n).
Mitosis
Proceso de división nuclear en la cual los cromosomas duplicados se separan con gran precisión para producir dos núcleos, cada uno con una copia completa de todos los cromosomas presentes en la célula original.