Cromosoma

Un cromosoma es una cadena de ADN envuelta alrededor de proteínas asociadas que dan una estructura a las bases de ácidos nucleicos conectadas. Durante la interfase del ciclo celular, el cromosoma existe en una estructura suelta, por lo que las proteínas se pueden traducir del ADN y el ADN se puede replicar. Durante la mitosis y la meiosis, el cromosoma se condensa para organizarse y separarse. La sustancia que consta de todos los cromosomas de una célula y todas sus proteínas asociadas se conoce como cromatina.. En los procariotas, generalmente hay un solo cromosoma, que existe en forma de anillo o lineal. La cromatina de la mayoría de los organismos eucariotas consta de varios cromosomas, como se describe más adelante en el artículo. Cada cromosoma lleva parte del código genético necesario para producir un organismo.

Tener todo el código genético dividido en diferentes cromosomas permite la posibilidad de variación a través de las diferentes combinaciones de cromosomas con los diferentes alelos , o variaciones genéticas que contienen. La recombinación y mutación de los cromosomas puede ocurrir durante la mitosis, la meiosis o durante la interfase. El resultado final son organismos que funcionan y se comportan de diferentes maneras. Esta variación permite que las poblaciones evolucionen con el tiempo, en respuesta a entornos cambiantes.

Función de un cromosoma

El cromosoma contiene no solo el código genético, sino muchas de las proteínas responsables de ayudar a expresarlo. Su forma y estructura complejas dictan la frecuencia con la que los genes se pueden traducir en proteínas y qué genes se traducen. Este proceso se conoce como expresión genética y es responsable de la creación de organismos. Dependiendo de qué tan denso esté el cromosoma en cierto punto, se determina la frecuencia con la que se expresa un gen

Como se ve en la imagen de la estructura cromosómica que se muestra a continuación, los genes menos activos estarán más empaquetados que los genes sometidos a transcripción activa. Las moléculas celulares que regulan los genes y la transcripción a menudo funcionan activando o desactivando estas proteínas, que pueden contraer o expandir el cromosoma. Durante la división celular, todas las proteínas se activan y la cromatina se empaqueta densamente en distintos cromosomas. Estas moléculas densas tienen más posibilidades de resistir las fuerzas de tracción que se producen cuando los cromosomas se separan en nuevas células.

Estructura cromosómica

Como se ve en el gráfico anterior, los cromosomas tienen una estructura muy compleja. El ADNácido desoxirribonucleico forma la base de la estructura, como se ve en el extremo izquierdo. El ADN está formado por dos cadenas de pares de bases de ácidos nucleicos. Los pares de bases en el ADN son citosina, adenina, timina y guanina. La estructura en espiral formada por las dos cadenas de ADN se debe al emparejamiento complementario entre cada base con su par en la cadena opuesta. Pares de adenina con timina y pares de guanina con citosina. El lado opuesto de las bases forma un esqueleto de fosfato- desoxirribosa, que mantiene intactas las hebras.

Estructura química del ADN

Cuando el ADN se duplica, las hebras se separan y una molécula de polimerasa construye una nueva hebra que corresponde a cada lado. De esta forma, el ADN se replica perfectamente. Esto se puede hacer artificialmente mediante una reacción en cadena de la polimerasa en la que se utilizan enzimas especiales y calor para separar y replicar las cadenas varias veces, para producir muchas copias del mismo ADN. Esto hace que sea mucho más fácil estudiar cualquier cadena de ADN, incluso cromosomas o genomas completos.

Una vez que la célula ha expresado y duplicado el ADN, puede ocurrir la división celular. Esto ocurre tanto en procariotas como en eucariotas, pero solo los eucariotas condensan su ADN para que pueda separarse. El ADN procariota es tan simple que relativamente pocas proteínas estructurales están asociadas con el cromosoma. En eucariotas, se utilizan muchas proteínas estructurales.

La primera de estas proteínas son las histonas centrales. Muchas proteínas histonas individuales se unen para formar una histona central. El ADN puede envolver una de estas histonas, dándole una estructura de herida. Esta estructura, y la histona asociada, se conoce como nucleosoma.. Como se ve en la tercera imagen de la izquierda, estos nucleosomas forman “cuentas en una cuerda”. La cuerda se enrolla hacia adelante y hacia atrás por otra histona, la histona H1, y finalmente se producen fibras. El siguiente tipo de proteína, las proteínas de andamio, comienzan a enrollar la fibra en una estructura suelta. 

Cuando el cromosoma debe condensarse durante la división celular, se activan más proteínas de andamio y la estructura se vuelve mucho más densa. De hecho, incluso con un microscopio, los cromosomas individuales no se pueden discernir hasta cerca de la mitad de los ciclos de división celular, cuando el cromosoma se vuelve muy denso. Este proceso se ve a medida que las imágenes avanzan hacia la derecha.

Ejemplos de cromosomas

Replicación procariota

Cuando una sola célula bacteriana alcanza un tamaño lo suficientemente grande, puede reproducirse asexualmente. Aunque no hay membranas que separen los orgánulos individuales en las bacterias, la célula duplicará su ADN y las sustancias químicas especiales que necesita para sobrevivir. El ADN existe en un solo cromosoma, a veces llamado genóforo , que se replica cuando las hebras individuales se separan y la polimerasa construye nuevas hebras correspondientes. Los dos cromosomas se separan en células individuales y las células llevan a cabo sus funciones creando proteínas a partir del ADN e interactuando con el medio ambiente.

Replicación eucariota

Los eucariotas presentan una visión mucho más complicada de los cromosomas. En eucariotas, el ADN se replica al final de la interfase, la parte del ciclo celular en la que la célula crece y funciona. Al igual que en los procariotas, las cadenas de ADN se separan y las enzimas crean nuevas cadenas. Sin embargo, en eucariotas, existen múltiples cromosomas. Los nuevos cromosomas permanecen conectados en el centrómero, una estructura que permite que los microtúbulos se conecten y mantiene unidos a los cromosomas. Estas ahora se conocen como cromátidas hermanas porque son copias idénticas. Estas cromátidas pueden sufrir alguna variación durante la división celular meiótica, cuando puede ocurrir la recombinación.

Cuando se separan durante la división celular, se conocen como cromosomas hermanos. Los cromosomas hermanos se separan en diferentes gametos o espermatozoides y óvulos. Cuando un espermatozoide y un óvulo se unen, el cigoto recibe un cromosoma hermano de cada padre, pero debido a que no son copias idénticas entre sí, se conocen como cromosomas homólogos. En los humanos, hay 23 pares homólogos, por lo que los humanos tienen 46 cromosomas en cada célula. Cuando el ADN se replica, tienen 92 cromátidas hermanas, pero todavía están conectadas, por lo que todavía hay solo 46 cromosomas. Los gametos humanos solo tienen 23 cromosomas y no tienen pares homólogos.

  • Cromatina : ADN y sus proteínas asociadas, de las cuales forman parte los cromosomas.
  • Cromátida hermana : las copias aún conectadas de un cromosoma, que se separarán en cromosomas individuales durante la anafase de la mitosis o la anafase II de la meiosis.
  • Cromosomas homólogos : pares de cromosomas de padres separados que contienen la misma información genética, que se separan en la anafase I de la meiosis.
  • Cromosoma hermano : uno de los dos nuevos cromosomas creados durante la replicación del ADN, que ahora están separados entre sí y pronto estarán en células diferentes.