Conceptos Clave de Genética y Biología Celular

1. Cromosoma

Los cromosomas son estructuras compuestas principalmente por ADN y proteínas que se encuentran en el núcleo de las células eucariotas. Contienen los genes, que son las unidades de información genética hereditaria, y son el resultado del enrollamiento de nucleosomas, compuestos por una fibra de ADN alrededor de una proteína, una helicasa.

2. Locus

Un locus es la ubicación física específica de un gen o cualquier otra secuencia de ADN en un cromosoma.

3. Genotipo

El genotipo es la composición genética completa de un organismo, representada por la combinación específica de alelos presentes en sus cromosomas. Es la información genética que un organismo hereda de sus padres.

4. Meiosis

La meiosis es un tipo especializado de división celular que ocurre en células sexuales o gametos para producir células hijas con la mitad del número de cromosomas de la célula madre. Este proceso consta de dos divisiones celulares sucesivas, llamadas meiosis I y meiosis II, que resultan en la formación de cuatro células hijas únicas, cada una con una combinación única de cromosomas. La meiosis es esencial para la reproducción sexual y contribuye a la variabilidad genética de la descendencia.

5. Gen

Un gen es un triplete de nucleótidos en una molécula de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína específica. Está formada por muchos codones unidos entre sí, que son tripletes de nucleótidos que sintetizan un aminoácido.

6. Mitosis

La mitosis es un proceso de división celular en el que una célula madre se divide para formar dos células hijas genéticamente idénticas. Implica una serie de etapas, incluyendo la duplicación del ADN, la separación de los cromosomas duplicados y la división del citoplasma. La mitosis es crucial para el crecimiento, la reparación y el reemplazo de las células en organismos multicelulares.

Replicación del ADN y División Celular

a. Proceso de Replicación del ADN Previo a la División Mitótica

El proceso de replicación del ADN es fundamental para la división celular mitótica, ya que asegura que cada célula hija obtenga una copia completa del material genético. La replicación del ADN ocurre en la fase S (síntesis) del ciclo celular, justo antes de la división celular. Sigue los siguientes pasos:

  • Desenrollamiento y separación de las hebras: La doble hélice de ADN se desenrolla y se separa en las regiones de replicación por acción de la enzima helicasa, formando la horquilla de replicación.
  • Formación de la horquilla de replicación: En la horquilla de replicación, las hebras de ADN se mantienen separadas para que las enzimas implicadas en la replicación puedan acceder a cada hebra.
  • Síntesis de nuevas hebras de ADN: La enzima ADN polimerasa agrega nucleótidos complementarios a cada hebra original, siguiendo el principio de apareamiento de bases (A con T, y C con G), construyendo así dos nuevas hebras de ADN.
  • Dirección de la síntesis: La síntesis de ADN ocurre de manera semidiscontinua. En la hebra líder, la síntesis avanza en dirección 5′ a 3′, de manera continua. En la hebra rezagada, la síntesis avanza en dirección 3′ a 5′, formando fragmentos de Okazaki que luego son unidos por la ADN ligasa.
  • Finalización de la replicación: Una vez que se ha sintetizado una nueva hebra completa de ADN en cada hebra original, las nuevas moléculas de ADN se enrollan nuevamente en forma de doble hélice. Se verifica la corrección de errores y se finaliza la replicación.

b. Enzima Principal en la Replicación del ADN

La principal enzima en la replicación del ADN es la ADN polimerasa. Durante la replicación, la ADN polimerasa se desplaza a lo largo de la hebra de ADN molde en dirección 5′ a 3′. Esto significa que la ADN polimerasa agrega nuevos nucleótidos a la cadena en crecimiento en el extremo 3′ de la cadena de ADN recién sintetizada.

c. Comparación entre Anafase Mitótica y Anafase I Meiótica (Célula 2n=8)

En una célula 2n=8 durante la anafase mitótica, los cromosomas homólogos no se separan, sino que las cromátidas hermanas se separan y migran hacia los polos opuestos de la célula. Como resultado, cada polo tiene un conjunto completo de cromosomas duplicados, lo que garantiza que las células hijas sean genéticamente idénticas a la célula madre. Sin embargo, en la anafase I meiótica, los cromosomas homólogos se separan y migran hacia los polos opuestos de la célula. Esto conduce a la formación de dos células hijas haploides, cada una con la mitad del número de cromosomas de la célula madre. En una célula 2n=8 durante la anafase I meiótica, hay un conjunto completo de cromosomas en cada célula hija.

Cromosomas y Cromatina

a. Definición de Cromosoma

Los cromosomas son estructuras compuestas principalmente por ADN y proteínas que se encuentran en el núcleo de las células eucariotas. Los cromosomas contienen los genes, que son las unidades de información genética hereditaria, y son el resultado del enrollamiento de nucleosomas, compuestos por una fibra de ADN alrededor de una proteína, una helicasa.

b. Cromosomas de la Nutria

El conjunto de cromosomas representado se denomina cariotipo, que es la representación completa de los cromosomas de una célula. El número haploide de cromosomas de la nutria es 19. Esto se debe a que la nutria, como todos los mamíferos, tiene células diploides, es decir, tienen dos juegos de cromosomas, por lo que su número cromosómico será de 38 (2n = 38).

c. Determinación del Sexo en la Nutria

Este ejemplar era un macho. Esto se determina por el último par de cromosomas, que son los cromosomas sexuales. En el sexo femenino, los dos cromosomas sexuales son idénticos (XX), mientras que en los machos, los cromosomas sexuales son diferentes entre sí, uno es X y el otro es Y (XY).

Diferencias entre Cromatina y Cromosoma

a. Cromatina vs. Cromosoma

La cromatina es la forma relajada y extendida del material genético en el núcleo de una célula eucariota durante la interfase del ciclo celular. Consiste en ADN, histonas y proteínas no histonas. La cromatina es menos densa y más accesible para la transcripción y replicación del ADN que los cromosomas. Los cromosomas, en cambio, son estructuras altamente condensadas y visibles durante la división celular. Durante esta, la cromatina se condensa en cromosomas para facilitar su distribución equitativa entre las células hijas. Cada cromosoma está formado por una única molécula de ADN lineal y proteínas asociadas, que se condensan en una estructura altamente organizada y compacta.

b. Estructura de la Fibra Cromatínica

La estructura de la fibra cromatínica se caracteriza por la disposición helicoidal del ADN alrededor de las histonas, formando las conocidas “perlas en un collar”. Estas perlas están compuestas por un núcleo de histonas alrededor del cual se enrollan aproximadamente dos vueltas de ADN, como el hilo del collar.

c. Función de los Cromosomas

La función principal de los cromosomas es asegurar la distribución correcta del ADN entre las dos células hijas durante la división celular.