prácticamente todos los que tienen alguna exposición a la cultura pop y sus dramas criminales, por no hablar de la ciencia, han oído hablar del ADN o del ácido desoxirribonucleico. e incluso aquellos que no saben lo que representan las letras, el ácido desoxirribonucleico, tienen la idea de que el ADN es una especie de huella microscópica, y cada uno de los miles de millones de seres humanos del planeta lleva una forma única de este misterioso material. De manera similar, la mayoría de las personas de cierta edad saben que el ADN es el "algo" que los padres pasan a sus descendientes para hacer que los rasgos familiares sean lo que son.
aunque la mayoría de estas mismas personas probablemente han oído hablar de cromosomas, sin embargo, comparativamente pocas personas pueden describir exactamente qué son, dónde se encuentran y cuál es su propósito. de hecho, un cromosoma no es más que una hebra muy larga de ADN (llamada cromatina) unida a una proteína llamada histonas. Estos "viven" en el núcleo de sus células, y son responsables de organizar y transmitir información genética.
definición de un cromosoma
Los cromosomas son recipientes de información genética similares a hilos que habitan en los núcleos (singular: núcleo) de las células. los seres vivos están compuestos casi en su totalidad por procariotas, casi todos de los cuales son bacterias, y eucariotas, que son animales, plantas y hongos. solo los eucariotas tienen núcleos, por lo que el material genético de las bacterias, que al igual que todos los seres vivos consiste en ADN, existe en el citoplasma de las células bacterianas como un "cromosoma" singular en forma de anillo.
los humanos tienen 23 pares de cromosomas en cada célula, excepto los gametos, que son las "células sexuales" que se fusionan para formar células "típicas" en el proceso de reproducción. estos 23 pares incluyen 22 pares de cromosomas numerados simplemente del 1 al 22 y un par de cromosomas sexuales, que son x e y en hombres y x y x en mujeres. cada cromosoma en un par, uno de los cuales proviene de la madre y el otro del padre, es estructuralmente casi idéntico al otro miembro del par, pero distinto de los otros cromosomas numerados y los cromosomas sexuales; Estos son conocidos como cromosomas homólogos.
Inmediatamente después de que una célula se divide junto con cada uno de sus cromosomas, contiene una sola copia de los 46 cromosomas individuales. Esta única copia se llama cromatida. pero poco después, cada una de estas cromátidas se replica, creando así una copia idéntica de sí misma. Este es un paso en la preparación de una célula joven para una división propia en un futuro próximo. después de todo, si una célula se va a dividir en dos células hijas idénticas, todo lo que esté dentro, tanto dentro como fuera de su núcleo, debe replicarse con gran precisión.
conceptos básicos de ADN y ácido nucleico
el ADN es uno de los dos llamados ácidos nucleicos en el mundo de la biología, y es mucho más notorio que su camarada ácido ribonucleico (rna). los ácidos nucleicos consisten en polímeros (que pueden crecer extremadamente largos) de unidades llamadas nucleótidos. cada nucleótido consiste en un azúcar de cinco carbonos, un grupo fosfato y una de las cuatro bases ricas en nitrógeno. en el ADN, el azúcar es desoxirribosa, mientras que en el rna, es la ribosa. también, mientras que los nucleótidos del ADN contienen una de las cuatro bases adenina, citosina, guanina y timina, en el ARN, el uracilo se sustituye por la timina. el ADN es de doble cadena, con las dos cadenas unidas en cada nucleótido por bases nitrogenadas. la adenina (a) se empareja con y solo con timina (t), mientras que la citosina (c) se empareja con y solo con guanina (g). Las diferencias entre las moléculas de ADN son las que explican la variabilidad genética entre las personas.
una cadena de tres bases (o equivalentemente para los propósitos actuales, tres nucleótidos) se llama un codón triplete. esto se debe a que cada secuencia de tres bases lleva el "código" para producir un solo aminoácido, y los aminoácidos son los componentes básicos de la proteína. por lo tanto, agc es un codón, agt es otro codón y así sucesivamente para todos los 64 posibles codones de tres bases hechos de cuatro bases diferentes en total (4 3 = 64). hay 20 aminoácidos en total utilizados para producir proteínas en los seres humanos, por lo que 64 codones de tripletes únicos son más que suficientes, y de hecho, algunos aminoácidos están hechos de dos o incluso tres codones diferentes.
la información se codifica en rna hecha de ADN en un proceso llamado transcripción que ocurre en el núcleo, mientras que el proceso de producción de proteínas a partir de rna se llama traducción y tiene lugar en el citoplasma celular después de que el rna recién transcrito se mueve fuera del núcleo.
partes de un cromosoma
cada cromosoma en su estado no replicado consiste en una única cromátida, que es simplemente una molécula de ADN muy larga a la que están unidas una gran cantidad de complejos de moléculas de histonas y proteínas. cada uno de estos complejos es un octámero formado por cuatro subunidades, cada una de las cuales contiene un par de subtipos de histonas. estas histonas son más bien como bobinas, y el ADN en los cromosomas se enrolla alrededor de la histona casi dos veces antes de avanzar hacia el siguiente octámero. Cada matriz local de histonas y ADN se denomina nucleosoma. estos nucleosomas se comban, se enrollan y se retuercen tan fuerte que, si bien una cromatida completamente enderezada tendría aproximadamente 2 metros de largo, cada cromosoma en su lugar encaja en una célula de menos de una millonésima de metro de diámetro.
Las histonas representan aproximadamente el 40 por ciento de cada cromosoma en masa, y el ADN representa el otro 60 por ciento. mientras que las histonas son consideradas principalmente como proteínas estructurales, la forma en que permiten y obligan a enrollar y al superenrollamiento del ADN hacen que ciertos puntos a lo largo de la molécula de ADN sean especialmente convenientes para que otras moléculas interactúen con ellas. esto a su vez puede influir en qué genes del ADN (un gen que es todos los codones del ADN que contienen la información de un producto proteico dado) son los más activos o los más suprimidos.
cuando los cromosomas se replican, las dos cromátidas idénticas resultantes se unen mediante una estructura llamada centrómero, que generalmente no está en el centro de cada cromátida lineal, sino en un lado. los segmentos más largos de las cromátidas emparejadas ("hermanas") se denominan los brazos q, mientras que los segmentos más cortos se denominan brazos p.
reproducción cromosómica
Los cromosomas se reproducen mediante un proceso llamado mitosis, que también es el nombre de la división de la célula en su conjunto. La mitosis es una reproducción asexual y da como resultado dos conjuntos de cromosomas idénticos. El otro tipo de reproducción de cromosomas, la meiosis, se reserva para los procesos reproductivos que producen un nuevo organismo y no se trata aquí.
La mitosis, que es similar a la fisión binaria que divide las bacterias en dos bacterias hijas idénticas (estos organismos están formados por una sola célula, por lo que la reproducción celular en procariotas es igual a la reproducción de organismos completos), consta de cinco fases. en la primera, la profase, los cromosomas se vuelven súper condensados a medida que las histonas hacen su trabajo, preparando las moléculas para la división. en prometaphase, la membrana que rodea el núcleo desaparece, y las estructuras que conforman el aparato del huso mitótico, en su mayoría microtúbulos, "alcanzan" desde cualquier lado de la célula hacia los cromosomas que han comenzado a migrar hacia el centro de la célula en una línea . en metafase, el huso mitótico manipula los cromosomas en una línea casi perfecta, con cromátidas hermanas a cada lado. en anafase, que es breve pero una maravilla para contemplar bajo un microscopio, el huso separa las cromátidas de sus centrómeros. Finalmente, en la telofase, se forman nuevas membranas nucleares alrededor de los nuevos conjuntos de cromosomas, y también se colocan nuevas membranas alrededor de las dos nuevas células hijas.