El ADN lleva el modelo genético de cada organismo vivo. Es una molécula larga y estrecha construida sobre una columna vertebral de azúcar y fosfato que sustenta una secuencia precisa de bases de nucleótidos. Las células leen segmentos de ADN (genes) para controlar la producción de proteínas, que en última instancia define la estructura y función de una célula.
En las células eucariotas, la mayor parte del ADN reside dentro del núcleo, una cámara sellada aproximadamente 100.000 veces más pequeña que la longitud de una sola cadena de ADN. Si se estirara, el ADN de una célula humana abarcaría unos 3 metros. La naturaleza ha resuelto este rompecabezas comprimiendo y organizando el ADN para que se pueda acceder a él de manera eficiente cuando sea necesario.
La cromatina es el complejo de ADN, ácidos ribonucleicos y proteínas (principalmente histonas) que se encuentran en el núcleo. Las histonas se unen a la doble hélice del ADN, neutralizando su carga negativa y permitiendo que las hebras se enrollen firmemente. La estructura resultante de una cuenta en una cuerda se llama nucleosoma.
Cada nucleosoma forma una cuenta, y la cadena de cuentas se pliega formando un solenoide (un tubo hueco) que compacta aún más el ADN en un factor de aproximadamente 40. En general, la cromatina puede condensar el ADN aproximadamente seis veces en relación con su forma extendida, y durante la división celular puede alcanzar niveles de compresión de hasta 10.000 veces.
La cromatina existe en dos estados primarios. La eucromatina está empaquetada de forma suelta y participa activamente en la transcripción de genes, lo que hace que sus genes sean fácilmente accesibles a la maquinaria celular. La heterocromatina, por otro lado, está estrechamente unida y generalmente es transcripcionalmente silenciosa, lo que mantiene inactivas ciertas regiones genómicas. Este empaquetado dinámico permite a las células regular la expresión genética con precisión.
Cuando una célula se prepara para dividirse, la cromatina se condensa en estructuras distintas en forma de X conocidas como cromosomas. Los cuatro brazos de cada cromosoma convergen en el centrómero, una región crucial para la segregación adecuada durante la mitosis. En los seres humanos, cada célula contiene 46 cromosomas (23 pares), cada par heredado de uno de los padres.
Después de la división, los cromosomas se descondensan nuevamente en cromatina durante la interfase, lo que permite a la célula llevar a cabo sus funciones rutinarias. Este ciclo de condensación y relajación es esencial para mantener la integridad genómica y regular la actividad genética.
Los procariotas carecen de las complejas estructuras de cromatina que se observan en los eucariotas. En lugar de ello, superenrollan su único cromosoma circular y lo asocian con un conjunto limitado de proteínas de unión al ADN. Esta organización más simple encaja el genoma procariótico en la región nucleoide de la célula.
La transcripción (copiar ADN en ARN) ocurre solo durante la interfase cuando la cromatina está relajada. La eucromatina facilita este proceso al exponer los genes a factores de transcripción y a la ARN polimerasa. Durante la mitosis, la condensación de la cromatina en los cromosomas garantiza una distribución precisa del ADN a las células hijas.
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