Bases Cromosómicas de la Herencia: Estructura y Funcionamiento de los Cromosomas, Apuntes de Genética

¡Descarga Bases Cromosómicas de la Herencia: Estructura y Funcionamiento de los Cromosomas y más Apuntes en PDF de Genética solo en Docsity! Bases cromosómicas de la herencia Cromosomas Un cromosoma es una estructura formada por DNA y proteínas que contiene la mayor parte de información de un ser vivo. La estructura de un cromosoma está formada por una única hebra de DNA que se une a muchos tipos de proteína diferentes. Los cromosomas metafásicos (en los que pensamos siempre) son solo un tipo de cromosoma. Por ejemplo, las bacterias presentan un único cromosoma circular muy enredado en sí mismo formando una especie de ovillo. Cromosomas procariotas La característica principal es que en la mayor parte de las bacterias el cromosoma es circular. Generalmente presentan un único cromosoma aunque hay algunas que contienen más de uno. Estos cromosomas siempre se encuentran en el citoplasma, no existe una separación entre el material citoplasmático y el genético. Esto tiene la consecuencia de que todos los procesos en los que el DNA está involucrado se pueden realizar simultáneamente. Otra característica del DNA bacteriano es su empaquetamiento presenta proteína de unión al DNA pero no tienen la misma función que las histonas ya que no tienen un papel preponderante en la compactación de DNA. El DNA se enrolla sobre sí mismo para disminuir su dimensión. Hay un grupo de bacterias que sí que presentan histonas las Archea presentan unas proteínas histonas más simples y más pequeñas que las eucariotas pero tienen la función de empaquetar el DNA. Cromosomas eucariotas Es lineal, no tienen las extremidades unidas. Estas extremidades presentan secuencias altamente repetitivas llamadas telómeros. También presentan otra región donde la secuencia del DNA se repite y es la parte media del cromosoma: el centrómero. Los cromosomas generalmente se encuentran en dos copias: el que se adquiere del padre y el que se adquiere de la madre. Estos contienen los mismos genes y se llaman cromosomas homólogos. Los cromosomas eucariotas pueden tener dos estructuras diferentes: a una hebra de DNA o a dos hebras de DNA. La diferencia es que en un caso tenemos una cromátida (una copia de la información) y en el otro tenemos dos cromátidas es decir, dos copias de la información. Aun tener dos cromosomas con los mismos genes, estos pueden contener dos alelos diferentes. Una vez que esta información se ha copiado y tenemos cromosomas con dos cromátidas, tendremos la información génica cuatro veces. De estas, tendremos dos copias idénticas en un cromosoma y dos copias idénticas en el otro. Si los dos cromosomas presentan el mismo alelo, tendremos cuatro copias idénticas del mismo gen. Los eucariotas presentan su DNA encerrado en el núcleo, separado del citoplasma por la membrana nuclear. La compartimentalización del material genético da una separación espacial y temporal de los procesos en los que se ve involucrado del DNA. Su empaquetamiento es mucho más complejo ya que tenemos más DNA. Cada hebra de DNA se enrolla alrededor de un octámero de proteínas básicas llamadas histonas. Estas histonas junto con el DNA forman una estructura llamada collar de perlas que a su vez que enrolla en sí mismo para estar más compactado. Dependiendo del nivel de empaquetamiento del DNA, ya sea eucromatina (ligeramente compactado) o heterocromatina (muy compactado), se puede compactar aún más gracias a otras proteínas hasta llegar al nivel de empaquetamiento máximo que es el cromosoma metafásico. Núcleo interfásico Durante gran parte del ciclo celular el DNA se encuentra descondensado y no se pueden observar los cromosomas, aunque estos siguen existiendo solo que en una forma no observable por el microscopio. Si pudiéramos teñir cada cromosoma de un color diferente, durante la interfase veríamos que el núcleo presenta diferentes zonas con colores diferentes que representaría el espacio que ocupa cada cromosoma en el núcleo. La posición de cada uno de los cromosomas durante la interfase puede ir cambiando pero esta posición no es al azar, sino que se debe a alguno de los procesos que esté involucrado ese cromosoma. Cromosomas metafásicos Presentan cuatro estructuras diferentes:  Metacéntrico el centrómero está en el medio.  Submetacéntrico centrómero movido un poco a uno de los extremos  Acrocéntrico tiene una cromátida mucho más corta que la otra.  Telocéntrico carece de una de las dos cromátidas. En la mitosis se separa el material genético dejando dos polos con la misma información. Después viene la citocinesis: la célula se divide en las dos células hijas. Si miramos el tiempo que dura cada fase, vemos que estas no duran lo mismo. Si durara 24 horas, pasaría 10 horas en G1, 9 horas en S, 4 horas en G2 y solo 1 hora entre mitosis y citocinesis. Esto es debido porque durante la fase M la célula no tiene que producir nada, solo separa el material que ya tiene. Mitosis En la fase G2 tardía la célula esté preparada para dividirse: el DNA esta duplicado pero tenemos la membrana nuclear integra, el nucléolo activo y los centrosomas juntos en el mismo polo de la célula. La fase M empieza con la profase. Al principio de esta (profase temprana) se empieza a formar el fuso mitótico gracias a la separación de los centrosomas. Aquí los cromosomas empiezan a condensarse y empieza a desaparecer el nucléolo. Estos se debe a que la actividad transcripcional cesa durante esta fase M. Al final de la profase (profase tardía o prometafase) vemos como se ha desensamblado la membrana nuclear y como los centrosomas han migrado a un polo. El fuso ya está completamente formado y pese que este está formado por muchos microtúbulos, no todos entraran en contacto con los cromosomas. Los cromosomas en este punto ya estarán completamente condensados y presentaran en la zona centromérica una aglomeración de proteínas que se denomina cinetocoro. Aquí se irán a asemblar los microtúbulos de cada uno de los dos polos: cada cromosoma estará asemblado por lados opuestos. La siguiente es la metafase, donde los cromosomas se encuentran alineados en el centro de la célula en la placa metafásica. Una vez que están completamente alineados se pasa a la siguiente fase, la anafase. Aquí los motores moleculares que se encuentran en el fuso mitótico empiezan a desesamblar las tubulinas que forman el fuso mitótico así generando una atracción del fuso mitótico hacia los polos. Como los cromosomas estaban unidos a microtúbulos de polos opuestos, las cromátidas de los cromosomas se separaran y cada cromátida irá a un polo opuesto de la célula. Por lo tanto, veremos la separación de las cromátidas hermanas por el fuso mitótico. Por último, se llega a la telofase, en la cual los cromosomas llegarán a los polos y las membranas nucleares comenzaran a reasemblarse. Sucesivamente, se formaran los dos nucleos y los cromosomas empezaran a descondensarse. El fuso mitótico desaparecerá y reaparecerá el nucléolo junto con la actividad trancripcional de la célula. En este punto ya tenemos dos núcleos separados pero necesitamos que la célula se divida en dos. Para ello, empieza la citocinesis (última fase de la fase M), donde la célula se divide en dos células hijas. Dependiendo de si la célula inicial tenía o no pared celular, lo hará de una manera u otra.  Si contienen pared celular (célula vegetal)  se formará una placa celular des del medio de la célula que contendrá todos los componentes de la pared y la membrana, haciendo una separación entre ambas células.  Si NO contiene pared celular (célula animal)  se empieza a formar un anillo contráctil de actina en el centro de la célula que se irá apretando hasta separar los dos núcleos y formar dos células. Así podemos decir que la división celular es una reproducción asexual con una serie de características específicas de este tipo de división. Primero, tendremos solo una división celular: ya que partiendo de una célula madre obtendremos dos células hijas. La división es conservativa, ya que obtenemos células idénticas. La podemos tener tanto en eucariotas como en procariotas y, lo más importante, pese a que los homólogos están presentes, no hay intercambio de información entre ellos. Por ende, cada una de las células hijas obtendrá los cromosomas exactamente igual que los de la célula madre. Meiosis Es la división celular encargada de aportar variabilidad genética en los organismos. Bases de la reproducción sexual Des de un punto de vista genético, la reproducción sexual es la alternancia de dos procesos: la meiosis y la fecundación. La meiosis es un proceso reductivo en el cual seleccionamos al azar un juego cromosómico de un organismo para formar gametos que contendrán un genotipo distinto al progenitor. La fecundación es un proceso de fusión en el cual dos gametos se unen para formar un individuo nuevo con un genoma diferente pero siendo una mezcla de los dos, dando así el número de cromosomas inicial de la especie. Meiosis Al igual que la mitosis es preferida por una interfase antes de esta, se replicará el material genético. Pero a diferencia de la mitosis, hay dos divisiones celulares: La meiosis I y la meiosis II. La primera división meiótica se considera una división reductora, ya que estaremos bajando a la mitad el número de cromosomas en cada una de las células que se generan. La segunda división meiótica es una división equilibrada, ya que, al igual que la mitosis, mantiene el número de cromosomas de las células que las precedieron, sin embargo, ya partimos de la mitad de cromosomas que contenía la especie, por lo que obtendremos cuatro células con la mitad de cromosomas respecto a la inicial. Fases:  Profase I hay diferentes subfases: o Leptotene se inicia la condensación de los cromosomas. o Cigotene los cromosomas se condensan más y los homólogos se empiezan a acercar entre ellos. o Paquitene los cromosomas están totalmente condensados y los homólogos se encuentran pegados gracias al complejo sinaptonémico, que es un conjunto de proteínas que mantiene las cromátidas perfectamente alineadas. Esto da paso al intercambio de material genético entre los homólogos entrecruzamiento o recombinación. Los cromosomas homólogos se encuentran perfectamente alineados. Esta estructura que contiene los dos cromosomas homólogos se llama tétrada, y permite la formación de un enlace físico que permitirá la formación de una estructura llamada quiasma, en la cual se intercambiaran las secuencias que se encuentran a la misma altura formando cromátidas recombinantes. El quiasma no se ve durante el paquitene, solo podemos verlo en el diplotene: cuando los centrómeros de los homólogos inicien a separarse y los homólogos migren separándose entre ellos de manera que podemos ver los puntos