Ya sea que tenga o no antecedentes en biología molecular o en cualquier rama de las ciencias de la vida, es casi seguro que haya escuchado el término "ADN" en algún contexto, ya sea un drama policial (o real juicio judicial), una discusión informal sobre la herencia o una referencia a las "cosas" microscópicas básicas que nos hacen estructuralmente únicos. Si ha oído hablar del ácido desoxirribonucleico (ADN), el nombre dado a la molécula que almacena información genética en todos los seres vivos, entonces está al menos indirectamente familiarizado con la idea de los cromosomas . Estos, con Algunas advertencias menores son el resultado de dividir la copia completa del ADN en el núcleo de cada célula de su cuerpo en 23 partes. Una copia completa del código genético de un organismo se llama genoma, y los cromosomas son las piezas de rompecabezas individuales de ese genoma. Los humanos tienen 23 cromosomas distintos, mientras que otras especies tienen más o menos; las bacterias poseen un solo cromosoma circular.

Los cromosomas tienen una jerarquía estructural que se relaciona con la fase del ciclo de vida de la célula en la que se encuentran esos cromosomas. Prácticamente todas las células tienen la capacidad de dividirse en dos células hijas, un proceso que se requiere para el crecimiento de todo el organismo, reparar los tejidos dañados y reemplazar las células viejas y desgastadas. Como regla general, cuando una célula de su cuerpo se divide, hace dos copias genéticamente idénticas de sí misma; cuando los cromosomas hacen copias de sí mismos para prepararse para esta división, el resultado es un par de cromátidas idénticas.
ADN: la raíz de todo

El ADN es uno de los dos ácidos nucleicos en la naturaleza, siendo el otro ARN (ácido ribonucleico). El ADN es el material genético de todos los seres vivos en la Tierra. Las bacterias, que representan prácticamente todas las especies en el mundo de los eucariotas, tienen una cantidad relativamente pequeña de ADN dispuesta en un solo cromosoma circular (más sobre estos por venir). En contraste, los eucariotas como las plantas, los animales y los hongos tienen un complemento mucho mayor de ADN, como corresponde a los organismos complejos y multicelulares; esto se divide en una gran cantidad de cromosomas (los humanos tienen 23 pares por célula).

El ADN consiste en unidades monoméricas llamadas nucleótidos. A su vez, cada uno de estos consiste en un azúcar de cinco carbonos unido a un grupo fosfato en un carbono y una base pesada en nitrógeno en un carbono diferente. Esta base puede ser adenina (A), citosina (C), guanina (G) o timina (T), y es esta variación la que permite que el ADN varíe de persona a persona y a lo largo de la misma molécula de ADN. Cada "triplete" de nucleótidos (por ejemplo, A-A-A, A-A-C, etc.) en una cadena de ADN codifica para uno de los 20 aminoácidos, los monómeros que forman todas las proteínas. Todos los nucleótidos secuenciales que codifican un solo producto proteico se denominan genes. En realidad, el ADN entrega sus códigos a la maquinaria de fabricación de proteínas de una célula a través del ARN mensajero (ARNm).

Con respecto a la relación del ADN con las cromátidas y los cromosomas, el ADN es, de manera bastante notoria en los círculos científicos, bicatenario y helicoidal. forma, como el lado de una escalera de caracol. Cuando el ADN se replica (es decir, se copia) o se transcribe en ARNm, las porciones locales de la molécula se desenrollan para permitir que las proteínas enzimáticas que ayudan en estos procesos entren y hagan su trabajo. El ADN, en la vida, se encuentra en los núcleos de las células eucariotas, y en el citoplasma de las bacterias, en forma de cromatina.
Cromatina

La cromatina es una mezcla desigual de ADN y proteínas, con la proteína componente que constituye aproximadamente dos tercios de la masa de la estructura. Si bien el ADN es el portador directo de información codificada para producir proteínas (y organismos completos), sin las proteínas, llamadas histonas, no podría existir en la forma comprimida en la que debe existir para encajar dentro del núcleo celular. Para ofrecer una idea de cuán comprimido está su ADN, la copia completa que se encuentra dentro de cada una de sus células alcanzaría los 2 metros (aproximadamente 6 pies) si se estira de extremo a extremo, pero cada célula está en el orden de una o dos -milésimas de un metro de ancho.

Agregar masa para ahorrar espacio puede parecer contradictorio, pero sin las proteínas de histona cargadas positivamente, o algo parecido, se unen (y controlan en gran medida la disposición de) las cargadas negativamente Molécula de ADN, el ADN no tendría impulso físico para comprimirse. Las histonas en la cromatina existen como entidades de ocho moléculas que consisten en cuatro pares de subunidades. La molécula de ADN gira alrededor de cada una de estas histonas aproximadamente dos veces, como un hilo alrededor de un carrete creando una estructura llamada nucleosoma. Estos nucleosomas a su vez forman pilas, como rollos de centavos; estas pilas en sí mismas forman estructuras anulares, y así sucesivamente.

La cromatina se encuentra en un estado relativamente relajado (aunque todavía muy enrollado y enrollado) cuando las células no se dividen. Esto permite que procesos como la replicación y la transcripción de ARNm ocurran más fácilmente. Esta forma suelta de cromatina se llama euchromatina. La cromatina que se condensa y se asemeja al material que se ve en las micrografías de la división celular se conoce como heterocromatina.
Conceptos básicos sobre cromosomas

Simplifica la distinción entre cromatina y cromosomas para saber que los cromosomas no son más que la cromatina del cuerpo dividida. en distintas estructuras físicas. Cada cromosoma incluye una molécula de ADN larga junto con todas las histonas necesarias para empaquetarla y compactarla.

Su propia cromatina se divide en 23 cromosomas, 22 de los cuales son cromosomas numerados (autosomas o cromosomas somáticos) y los el restante es un cromosoma sexual, ya sea X o Y. La mayoría de las células (los gametos son la excepción) contienen dos copias de cada cromosoma, una de la madre y otra del padre. Si bien la secuencia de bases en los nucleótidos de los cromosomas de su padre difiere de la de los cromosomas de su madre, los cromosomas con el mismo número se ven prácticamente idénticos bajo un microscopio. Los métodos analíticos modernos hacen que los cromosomas que se distinguen formalmente entre sí sean un ejercicio bastante sencillo, pero incluso un examen visual básico permite un nivel considerable de identificación si los ojos son expertos.

Cuando los cromosomas se replican entre las divisiones celulares, eso es decir, cuando cada molécula de ADN y las histonas que se unen a esa molécula hacen copias completas de sí mismas, el resultado son dos cromosomas idénticos. Estos cromosomas permanecen físicamente unidos en un punto de cromatina altamente condensada llamada centrómero , y los dos cromosomas idénticos a los que se une se denominan cromátidas (a menudo, cromátidas hermanas). El centrómero está a la misma distancia de los extremos correspondientes de las cromátidas hermanas, lo que significa que las bases nitrogenadas en el ADN unidas a ambos lados del centrómero son las mismas. Sin embargo, el centrómero, a pesar de su nombre, no necesita estar en el medio de las cromátidas, y de hecho generalmente no lo está. Las dos secciones más cortas emparejadas de cromátida en un lado del centrómero se llaman brazos p del cromosoma, mientras que las porciones más largas en el lado opuesto del centrómero se llaman brazos q.
Cromátidas versus cromosomas homólogos

Es importante para una comprensión completa de la genética celular, y en particular la división celular, comprender la diferencia entre cromosomas homólogos y cromátidas. Los cromosomas homólogos son simplemente los dos cromosomas que tienes con el mismo número, uno de cada padre. Su cromosoma 11 paterno es el homólogo de su cromosoma 11 materno, y así sucesivamente. No son idénticos, al igual que dos automóviles del mismo año, la marca y el modelo son idénticos, excepto en el nivel de construcción; todos tienen diferentes niveles de desgaste, totales de millaje, historial de reparaciones, etc.

Las cromátidas son dos copias idénticas de un cromosoma dado. Por lo tanto, después de la replicación cromosómica pero antes de la división celular, el núcleo de cada una de sus células tiene dos cromátidas idénticas en cada cromosoma homólogo pero no idéntico, para un total de cuatro cromátidas, en dos conjuntos idénticos, asociados con cada número de cromosomas.
Cromátidas en la mitosis

Cuando las células bacterianas se dividen, la célula entera se divide y hace dos copias completas de sí mismas que son idénticas a las bacterias progenitoras y, por lo tanto, entre sí. Las células bacterianas carecen de núcleos y otras estructuras celulares unidas a la membrana, por lo que esta división simplemente requiere que el cromosoma circular solitario que se sienta en el citoplasma se replique antes de que la célula se divida por la mitad. Esta forma de reproducción asexual se llama fisión binaria, y debido a que las bacterias son organismos unicelulares, la fisión es equivalente a reproducir todo el organismo.

En eucariotas, la mayoría de las células del cuerpo experimentan un proceso similar cuando se dividen, llamado mitosis Debido a que las células eucariotas son más complejas, contienen más ADN dispuesto en múltiples cromosomas, etc., la mitosis es más elaborada que la fisión, a pesar de que el resultado es el mismo. Al comienzo de la mitosis (profase), los cromosomas adoptan su forma compacta y comienzan a migrar hacia el centro de la célula, y dos estructuras llamadas centriolos se mueven a lados opuestos de la célula, a lo largo de una línea perpendicular a la que la célula en última instancia se divide. En la metafase, los 46 cromosomas se alinean a lo largo de la línea divisoria, ahora llamada placa de metafase, sin ningún orden en particular, pero con una cromátida hermana a cada lado de la placa. En este momento, los microtúbulos se extienden desde los centriolos a cada lado de la placa para unirse a las cromátidas hermanas. En anafase, los microtúbulos funcionan como cuerdas y separan físicamente las cromátidas en sus centrómeros. En la telofase, tanto el núcleo de la célula como la propia célula completan su división, con nuevas membranas nucleares y membranas celulares que cierran estas nuevas células hijas en los lugares adecuados.

Porque los cromosomas se alinean a lo largo de la placa metafásica en De tal manera que se asegure que una cromátida hermana en cada par se encuentre a cada lado de la línea divisoria, el ADN en las dos células hijas es exactamente idéntico. Estas células se usan en el crecimiento, la reparación de tejidos y otras funciones de mantenimiento, pero no en la reproducción de todo el organismo.
Cromátidas en la meiosis

La meiosis implica la formación de gametos o células germinales. Todos los eucariotas se reproducen sexualmente y, por lo tanto, utilizan la meiosis, incluidas las plantas. Usando a los humanos como ejemplo, los gametos son espermatocitos (en machos) y ovocitos (en hembras). Cada gameto tiene solo una copia de cada uno de los 23 cromosomas. Esto se debe a que el destino ideal de un gameto de un sexo es fusionarse con un gameto del sexo opuesto, un proceso llamado fertilización. La célula resultante, llamada cigoto, tendría 92 cromosomas si cada gameto tuviera los 46 cromosomas habituales. Tiene sentido que los gametos no tengan tanto la copia materna de los cromosomas como la copia del padre, ya que los gametos mismos son contribuciones de los padres para la próxima generación.

Los gametos son el resultado de una división única de células especializadas en las gónadas ( testículos en hombres, ovarios en mujeres). Al igual que con la mitosis, los 46 cromosomas se replican y se preparan para alinearse a lo largo de una línea a través del centro de la célula. Sin embargo, en el caso de la meiosis, los cromosomas homólogos se alinean uno al lado del otro, de modo que la línea de división final corre entre cromosomas homólogos pero no entre cromátidas replicadas. Los cromosomas homólogos intercambian algo de ADN (recombinación), y los pares de cromosomas se clasifican a lo largo de la línea de división de forma aleatoria e independiente, lo que significa que un homólogo materno tiene tantas posibilidades de que uno paterno aterrice en el mismo lado de la línea para los 23 cromosomas. pares. Por lo tanto, cuando esta célula se divide, las células hijas no son idénticas entre sí o con el padre, sino que contienen 23 cromosomas con dos cromátidas cada uno. Debido a la recombinación, estas ya no son cromátidas hermanas. Estas células hijas se someten a una división mitótica para producir cuatro células hijas, cada una con una cromátida para cada uno de los 23 cromosomas. Los gametos masculinos se empaquetan en espermatozoides (espermatozoides con "colas"), mientras que los gametos femeninos se convierten en óvulos que se liberan del ovario aproximadamente una vez cada 28 días en humanos.