Cromosomas

Los cromosomas son estructuras con forma de bastón que llevan el material genético y se encuentran ubicados en el núcleo de las células.

Están formados por ADN, ARN y proteínas.

Son estructuras filiformes que solo aparecen cuando la célula esta en división, los de los seres humanos está formados por 23 pares (mitad aportados por el padre y 23 por la madre) de los cuales 22 son Autosomas y 1 pares heterocromosoma. Los cromosomas en realidad están formados por dos cadenas de ADN repetidas en forma de espiral (Helicoidal) y se mantienen unidas, de forma que en un cromosoma se distinguen dos partes que son idénticas.

Estructura

• Cromátida: Es una de las unidades longitudinales queforma el cromosoma, y que está unida a su cromátida hermana por el centrómero. Las cromátidas hermanas son idénticas en morfología e información ya que provienen de una molécula de ADN que se duplicó.
• Centrómero: Es la región estrecha de un cromosoma, que divide a cada cromátida en dos brazos (corto y largo). El centrómero, junto a una estructura proteica denominada cinetocoro, es elresponsable de llevar a cabo y controlar los movimientos cromosómicos durante las fases de la mitosis y la meiosis.
• Brazo largo: El brazo largo también resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo p y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte inferior.
• Brazo corto: El brazo corto resulta de la división, por el centrómero, de la cromátida. Se lo denomina brazo q y por convención, en los diagramas, se lo coloca en la parte superior.
• Telómero: Este corresponde a la porción terminal de los cromosomas, que si bien morfológicamente no se distingue, cumpliría con la función específica de impedir que los extremos cromosómicos se fusionen, busca mantener la estabilidad estructural de los cromosomas.

Función:

• La función de cromosomas es controlar todas las actividades de una célula viva. Los cromosomas son esenciales para el proceso de la división celular
• Código de almacenamiento genético: Un cromosoma es una estructura celular que contiene el material genético requerido por el organismo para crecer y desarrollarse. Cada cromosoma contiene ADN que alberga miles de genes a lo largo de la cadena. Los genes son las unidades que tienen códigos y controlan los rasgos característicos que se transmiten de padres a hijos.
• Determinación del sexo: Uno de los 23 pares de cromosomas humanos es la "hormona del sexo". En los varones de nuestra especie hay un cromosoma X y un cromosoma Y y en las mujeres hay dos cromosomas X.
• Son responsables de la replicación, la división y la creación de células hijas, que contienen las secuencias correctas de ADN y las proteínas. Las proteínas constituyen uno de los componentes más importantes del cuerpo humano, que son responsables de la construcción de músculos y tejidos, crecimiento y reparación, así como la síntesis de los miles de enzimas de replicación de ADN, producidos por el cuerpo.

Partes del cromosoma

Referencia: Blogspot (2012). Experiencia y tecnología. [Documento en Línea] Disponible: http://www.pruebadeadnmexico.com.mx/blog/funcion-de-los-cromosomas-en-las-celulas/ [Consulta: 2014, Agosto 28].

EL MODELO DE WATSON Y CRICK

A mediados del siglo pasado, los científicos desconocían cuáles eran los mecanismos moleculares que permiten a cada individuo poseer rasgos propios y que éstos se transmitan de una generación a otra. En 1953, Watson y Crick propusieron el modelo que establece las bases de la molécula responsable de contener la información genética de todo ser vivo, una estructura tridimensional denominada ácido desoxirribonucleico (ADN). Contribución que celebra este año su cincuenta aniversario y que festeja especialmente la biología molecular.

Si bien los científicos ya habían establecido de tiempo atrás que la información genética está contenida en el ADN, desconocían a ciencia cierta su estructura molecular. De esta manera, la doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick, permitió dar respuesta a las interrogantes de la estructura y los mecanismos de la herencia. El ADN está formado por unidades químicas (nucleótidos) coloquialmente denominadas A, T, G y C; estos nucleótidos se alinean y se acoplan con otra cadena para formar la doble hélice (A se acopla con T y G con C). La importancia del orden de los nucleótidos es tal que determina a las proteínas, responsables de la estructura y funcionamiento de cada célula de un ser vivo. Cuando se separan, cada una de las cadenas sirve de molde para la construcción de otra complementaria; así, una molécula de ADN dividida puede generar dos de su mismo tipo. Con esta duplicación de cadenas, la información genética ese transmite a las siguientes generaciones.

Cabe señalar que el modelo de la doble hélice propuesto originalmente fue totalmente teórico. E incluso hubo datos que no pudieron descifrarse directamente de experimentos, y he aquí el enorme mérito de Watson y Crick. Para definir el modelo integraron datos dispersos y consideraron las famosas reglas de Chargaff sobre la composición cuantitativa de nucleótidos en los ácidos nucleicos y construyeron un modelo compatible con los datos de difracción de rayos X obtenidos por Rosalind Franklin. Por ello ambos científicos son ya figuras centrales de la disciplina que hoy llamamos biología molecular; participaron de manera importante en la elucidación del código genético y han publicado diversos artículos y libros científicos, impactando a generaciones de biólogos e investigadores.
A partir de la doble hélice comprendimos fenómenos biológicos como la replicación, transcripción, traducción y regulación de la expresión génica. Sobre estas bases, se apoyan los avances más potentes y trascendentes de la biología de los últimos 50 años. La ingeniería genética, la clonación molecular, y la terapia génica se derivan directamente de la definición de la molécula. Asimismo las extensiones teóricas, básicas y aplicadas parecen no tener fin, como por ejemplo la genómica, encargada de determinar completamente la información contenida en el DNA de los genomas de diversos organismos, incluido el hombre.

Referencia: Blogspot.com. (2009). Estructura del ADN. [Documento en Línea] Disponible: http://eladnestructuras.blogspot.com/2009/05/el-modelo-de-watson-y-crick.html. [Consulta: 2014, Agosto 28].

Las características del modelo de ADN de Watson y Crick son:

• Hay dos cadenas helicoidales de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje común. Las cadenas transcurren en direcciones opuestas.
• Los ejes de azúcar fosfato se sitúan en el exterior y, por tanto, las bases de púricas y pirimídicas están en el interior de la hélice.
• Las bases son casi perpendiculares al eje de la hélice y las bases adyacentes están separadas 3.4 Aº. La estructura helicoidal se repite cada 3.4 Aº, de modo que hay 10 bases igual a 3.4 Aº por vuelta/3.4 Aº por base por cada vuelta de hélice; asimismo, hay una rotación de 36 grados por base (360° por vuelta completa/10 bases por vuelta).
• El diámetro de la hélice es de 20 Aº.

¡Observa el siguiente vídeo para complementar la información!

La doble hélice de Watson y Crick. Vídeo disponible: http://youtu.be/95s81jw70Lg. Publicado:     Diciembre de 2012.

MODELO DEL OPERON

El proceso de bloqueo y activación de los genes en los organismos superiores aún no está claro. Sin embargo, el proceso de regulación génica en bacterias, que es más sencillo, fue estudiado por los franceses F. Jacob y J. L. Monod, que propusieron un modelo de regulación para procariotas que les valió el premio Nobel, el llamado modelo del OPERÓN.

Un operón se utiliza como una unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. Este complejo está formado por genes estructurales que codifican para la síntesis de proteínas (generalmente enzimas), que participan en vías metabólicas cuya expresión generalmente está regulada por otros 3 factores de control

• Factor promotor: zona que controla el inicio de la transcripción del operón, ya que la ARN polimerasa tiene afinidad por ella. Realmente, como un gen es cada unidad de transcripción independiente, y puesto que el operón tiene un único promotor que controla toda su expresión, no hay elementos para decir que se trate de "varios genes" de expresión coordinada; más correcto sería decir que el operón es un único gen que codifica un ARNm policistrónico (es decir, con muchos codones de inicio y término, con lo que a la hora de traducirse dará lugar a varias proteínas independientes). Sin embargo, es común referirse a los "genes" del operón para hacer referencia a las regiones que, una vez transcritas, codificarán proteínas independientes.
• Operador: zona de control que permite la activación/desactivación del promotor a modo de "interruptor génico" por medio de su interacción con un compuesto inductor. Esto lo logra porque tiene secuencias reconocibles por proteínas reguladoras. Tras su unión, por plegamientos tridimensionales interacciona con la zona del promotor, donde las proteínas reguladoras que se han unido contactan con la ARN Polimerasa, aumentando o disminuyendo su afinidad por el promotor, y con ello dando lugar a la expresión/represión del resto de los genes estructurales.
• Gen regulador: alguno de los genes del operón pueden codificar factores de transcripción que se unan al promotor, regulando así la propia expresión del operón. A toda regulación de la expresión realizada desde dentro del gen u operón se le llama "regulación en cis", pero puede haber también genes muy alejados del operón que codifiquen factores de transcripción para uno o varios otros genes u operones, y en este caso se hablaría de "regulación en trans".

Este modelo supone la existencia de una región próxima al gen que se necesita transcribir denominada REGIÓN PROMOTORA o simplemente PROMOTOR, que es el lugar donde se une la enzima RNA-polimerasa que va a transcribir el gen. Próxima al promotor, incluso formando parte de él, existe otra región llamada REGIÓN OPERADORA u OPERADOR, a la cual se puede unir o no una proteína especial denominada REPRESOR que se fabrica en otra zona del genoma a partir de un gen especial llamado GEN REGULADOR. Ciertas sustancias químicas actúan bloqueando al represor para que deje libre al operador, recibiendo entonces el nombre de INDUCTORES, ya que permiten la transcripción. Para que la RNA-polimerasa pueda transcribir el gen tienen que darse dos circunstancias:

• Una, que la RNA-polimerasa se una al promotor.

• Otra, que el represor no esté unido al operador, y por tanto al estar el operador libre, la RNA-polimerasa pueda moverse hasta el gen.

Si alguna de estas circunstancias no sucede, la transcripción no se lleva a cabo. En procariotas y, de forma similar en eucariotas, la célula produce el represor o modifica la forma del promotor, según le interese que se dé la transcripción o no, regulando de esta manera la síntesis proteica, es decir, la expresión génica.

Parece que los operones no existen en los organismos complejos, aunque es muy posible que cada gen tenga su propio sistema individual de promotores y operadores, y que los intrones y las secuencias repetidas desempeñen también algún papel en este proceso.

EL HUSO ACROMÁTICO, HUSO MEIÓTICO O HUSO MITÓTICO 

Es el conjunto de microtúbulos que brotan de los centriolos durante los procesos de reproducción celular, sea mitosis (huso mitótico) o meiosis (huso acromático o meiótico), y que van desde los centrómeros de los cromosomas hacia los centriolos en los polos. Se originan en el centrosoma (en la célula animal) o en el centro organizador de microtúbulos (en la célula vegetal). En la metafase, todos los cromosomas quedan dispuestos en el plano ecuatorial de la célula en división, y durante la anafase, cada una de las dos cromátidas en que se divide un cromosoma es arrastrada hacia uno de los dos polos de la célula por dichos microtúbulos. Los cinetocoros son láminas proteicas ubicadas en los centrómeros de los cromosomas en las se anclan los microtúbulos del huso mitótico o acromático.

TUBULINA

Una tubulina es una proteína esférica, normalmente se encuentran en las células eucariotas,que viene en muchas formas, todos los cuales juegan un papel vital en la estructura y función de la célula. Las formas alfa y beta de estas proteínas son los elementos básicos demicrotúbulos, uno de los principales componentes del citoesqueleto de una celda. Gammatubulina, una tercera forma de esta familia de proteínas, trabaja junto con otras proteínas para iniciar la creación de microtúbulos en un proceso llamado nucleación de microtúbulos.Dos más proteínas de las variedades de esta familia, delta y Épsilon, pueden jugar un papelen la mitosis celular, a pesar de que la investigación sobre estas proteínas no es tan extensa.Casi todas las formas de tubulina se sabe que las proteínas de heterodimer, lo que significaque se componen de dos secuencias de polipéptidononidentical atadas.

Referencia: Blogspot (2012). Experiencia y tecnología. [Documento en Línea] Disponible: http://www.pruebadeadnmexico.com.mx/blog/funcion-de-los-cromosomas-en-las-celulas/ [Consulta: 2014, Agosto 28].