ADN Y CROMOSOMAS (T5E1)

Quiero dar la bienvenida a todos mis lectores de nuevo. Tras un período de descanso, vacaciones y relax volvemos a la rutina y a la recta final del curso. Para todos vosotros quiero decir que mis entradas ya se están acabando y esto lleva a una pérdida que será difícil de asumir para mí, porque aunque no lo penséis, se os echará de menos.

En esta enésima entrada, os hablaré un poquito sobre que es el ADN, la estructura del mismo y su función. Así como de los cromosomas.

El ADN se encarga de almacenar la información genética. Son las moléculas encargadas de almacenar el mensaje biológico. En algunos seres vivos las moléculas encargadas son el ARN. El ADN o DNA (en inglés)  está formado por nucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina, que se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster en el sentido 5'-3'.

En las células eucariotas, el ADN se encuentra principalmente en el núcleo, pero también aparece en las mitocondrias y en los cloroplastos. El ADN del núcleo está asociado a proteínas histónicas, las llamadas nucleoproteínas.

En el ADNse distinguen los siguientes niveles de complejidad:

• Estructura primaria: es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra.

• Estructura secundaria: es la disposición en el espacio de dos hebras en forma de doble hélice. Chargaff observó que siempre existía la misma cantidad de bases nitrogenadas púricas y pirimidínicas. Es decir, que todos los ADN tenían tantas moléculas de adenina como de timina, y tantas de citosina como de guanina. Se cumple la relación A=T y C=G. Esto implica que entre la adenina y la timina se establecen dos puentes de hidrógeno y, entre la citosina y la guanina se forman tres puentes de hidrógeno. Watson y Crick elaboraron en 1953 el modelo de doble hélice. El ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos que son antiparalelas. La unión entre las cadenas se hace por medio de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de ambas. Las bases nitrogenadas son complementarias. Las dos cadenas están enrolladas en espiral formando una doble hélice alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas quedan en la parte interna de la doble hélice, mientras que el esqueleto pentosa-fosfato se sitúa en la parte externa.

• Estructura terciaria: sufre nuevos plegamientos y empaquetamientos que dan como resultado final al asociarse a las proteínas los cromosomas. El primer nivel de empaquetamiento del ADN del núcleo consiste en la asociación de la doble hélice de ADN con las proteínas, las histonas y las protaminas. Según las proteínas que se unen al ADN y la estructura de la asociación, se conocen diversos niveles de empaquetamiento:

1. El collar de perlas. Esta estructura se llama también fibra de cromatina de los 100 A. Se encuentra en el núcleo en reposo formando la cromatina. El collar de perlas está constituido por una sucesión de partículas (un octámero de histonas alrededor del cual se enrolla dos vueltas de ADN) de 100 A de diámetro enlazadas por la hélice de ADN. Esta estructura constituye el nucleosoma. Uniendo los nucleosomas existe una nueva histona, la H1.
2. La estructura cristalina. Supone la asociación del ADN con protaminas, y aparece en el núcleo de los espermatozoides. Las protaminas son más básicas y pequeñas que las histonas.
3. La estructura del solenoide. Sobre la estructura del collar de perlas aparecen nuevos niveles de empaquetamiento formando la estructura del solenoide o la llamada fibra de los 300 A. Según el modelo del solenoide se invierten unos seis nucleosomas por vuelta y las histonas H1 se agrupan entre sí.

Esto implica un acortamiento de unas cinco veces el collar de perlas. 

Las fibras complejas de 300 A se encuentran plegadas en el núcleo en forma de bucles, que alcanzarán otros niveles de compactación hasta llegar a formar los cromosomas.

CROMOSOMAS

Los cromosomas ayudan a mantener una gran cantidad de información en una forma ordenada y compacta en la célula.

Los cromosomas están compuestos de ADN y proteínas.

¿Cuántos cromosomas tienen los organismos?

En algunas formas de vida, como las bacterias, el genoma entero está contenido en un único cromosoma. Pero otros organismos, con genomas más grandes, dividen su material genético entre varios cromosomas. El número de cromosomas depende de la especie. Por ejemplo, un mosquito tiene 6 cromosomas, un humano 46 y un perro 78.

Las especies cercanas tienden a tener un número similar de cromosomas. Por ejemplo, los chimpancés, nuestros primos cercanos, tienen 48 cromosomas en sus células. Pero sin contar esta regla general, no hay razones por el número de cromosomas en las distintas especies. Sería razonable que los organismos más complejos tengan un mayor número de cromosomas, pero esto no sucede.

¿Qué es lo que hace que un cromosoma se diferencia de otro?

Aunque se parezcan en apariencia, los diferentes cromosomas varían en tamaño y forma. Además, cuando se tiñen con tintas fluorescentes desarrollan diferentes patrones de bandas claras y oscuras.

Al cromosoma más grande de un organismo se lo llama cromosoma 1, y así sucesivamente. Los diferentes cromosomas contienen diferentes genes. O sea que cada cromosoma contiene un pedazo específico del cromosoma. Por ejemplo, en los humanos el gen para la alfa globina, una parte de la hemoglobina que transporta el oxígeno en los glóbulos rojos, se encuentra en el cromosoma 16. El gen para la beta globina, la otra parte de la hemoglobina, se encuentra en el cromosoma 11.

Los cromosomas teñidos pueden ser ordenados en orden de tamaño para formar un cariotipo. Este sirve para estudiar a los cromosomas como un todo y puede ayudar a diagnosticar y comprender enfermedades.

Los cromosomas vienen de a pares. Los miembros del par, o cromosomas homólogos, tienen la misma forma, tamaño y el mismo patrón de bandas. Las células humanas contienen 23 pares de cromosomas homólogos.

Muchos organismos tienen un par de cromosomas sexuales, que difiere entre machos y hembras. En los humanos, las mujeres tienen dos cromosomas idénticos (XX), mientras que el hombre tiene un cromosoma X y uno más pequeño llamado Y (XY).

¿Cómo se forman los cromosomas?

Cada cromosoma contiene una única molécula de ADN. Si se lo estira a su longitud completa, la molécula de ADN de un cromosoma humano estaría entre 1,7 y 8,5 centímetros de largo, dependiendo del cromosoma.

Si una molécula tan larga y finita flotara libremente en la célula, sería un desastre para la información genética precisa contenida en el ADN. La molécula se enrollaría toda en un nudo y probablemente se rompería en fragmentos por su fragilidad. Esos fragmentos se volverían a juntar en un orden incorrecto y todas las instrucciones genéticas se mezclarían causando un caos en la célula.

Pero las proteínas de los cromosomas previenen el caos. Las proteínas mantienen al ADN empaquetado en una forma ordenada y compacta. En el cromosoma las proteínas son el empaquetado y el ADN es el contenido del paquete.

Generalmente, los cromosomas están condensados solo en la preparación para la división celular. El resto del tiempo, algunos fragmentos están relajados para que el ADN pueda cumplir la función de comunicar las instrucciones hereditarias al resto de la célula.

¿Cómo hacen las nuevas células para obtener sus cromosomas?

Las nuevas células obtienen los cromosomas de las células viejas a través de la división celular o mitosis.