La Revolución genética
Los cromosomas se descubrieron en
el año 1879 gracias a los avances de la microscopia. Dichos cromosomas tenían
un aspecto de bastón, estos se encontraban en el núcleo de la célula solo
cuando esta se encontraba en división.
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| Zona rosa Proceso de División celular, donde son visible los cromosomas. |
Posteriormente los cromosomas se
relacionaron con la herencia de cada especie, ya que cada especie posee un
número característico de cromosomas, y este siempre es el mismo.
Por ejemplo lo humanos tenemos 46
cromosomas, mientras que un perro tiene 78, y las patatas 48, los helechos tienen hasta 600 cromosomas.
Existen dos tipos de organismos,
los más primitivos que son Haploides, y por lo tanto solo tienen una copia de
cada cromosoma, esto se representa con la letra n! mientras que los demás organismos más evolucionados son
diploides, o lo que es decir poseen dos copias del ADN, representado con la
letra 2n!, es como poseer una copia
de seguridad.
Por lo tanto para aclarar tenemos
23 cromosomas y 23 cromosomas homólogos que hacen un total de 46.
Los cromosomas homólogos son cromosomas que tienen el
mismo tamaño, forma, hablan de lo mismo, pero no necesariamente dicen lo mismo.
La reproducción sexual:
En la cual es necesario que los
gametos (espermatozoide, Ovulo) tengan un numero haploide de cromosomas n! para que al fusionarse den lugar a
un cigoto 2n!
Los espermatozoides y los óvulos
se obtienen a través de una división especial por meiosis, mientras que el
resto de células se reproducen mediante división celular por mitosis.
Los cromosomas solo están presentes
durante el 0,5% de la vida de la célula lo cual dificulta bastante su estudio,
para ello se utilizan drogas que disminuyan el ritmo de la división y se pueda
fotografiar a estos, estos aparecen emparejados con su homologo, de esta manera
se halla el cariotipo.
Cariotipo: Se utiliza para
estudiar los cromosomas, por ejemplo los cromosomas sexuales, estos son los
únicos que no son homólogos, son llamados heterologos.
En el cariotipo podemos observar
las anormalidades cromosómicas, las que afectan a los gametos, son
hereditarias, en cambio cuando afectan a las restantes células no son
hereditarias.
Los Genes:
Estos poseen las instrucciones
para las construcción de un ser vivo, mediante la síntesis de proteínas, pues
ya que son las proteínas las que realizan todas las funciones..
Un gen es un fragmento de un
cromosoma, con la información necesaria para fabricar una proteína completa.
Los genes constituyen el
Genotipo.
El fenotipo es la manifestación
externa de los genes, los caracteres biológicos más sencillos son determinados
por un gen con dos alelos, en la cual los alelos son diferentes y son
perfectamente distinguibles.
El fenotipo es diferente al
Genotipo.
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| Aqui observamos la dominancia del Gen Azul sobre el Rojo. |
Un gen puede dominar sobre el
homólogo, dándose lo que llamaremos Dominancia, pero en el caso en que dominen
los dos, el resultante es una mezcla a lo que llamaremos Codominancia, esta
depende del tipo de reacción que exista entre dichos genes y del ambiente, como
pasa en las hortensias que en presencia de un suelo ácido se presentan azules y
si el suelo es básico se presentan rosas.
Todas las células de nuestro
cuerpo presentan los mismos cromosomas, o lo que es decir posee todos los
genes.
En la diferenciación celular cada célula se
especializa en cometido.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son biomoléculas formadas por carbono, hidrogeno, oxígeno, nitrógeno y fosforo.
-Son polímeros formados por nucleótidos.
Un nucleótido está formado por la unión de:
-Ácido ortofosfórico H3PO4 Pi Fosforo inorgánico).
-Una Pentosa pudiendo ser ribosaen el caso del ADN o una desoxirribosa en el caso del ARN.
-Una base nitrogenada constituida por : Guanina, Citosina,,, Timina y Adenina que en el caso del ARN esta última es cambiada por Uracilo.
Debido a que hay cuatro bases nitrogenadas los ácidos nucleicos son polímeros de monómeros distintos lo cual le confiere un orden específico el cual es sinónimo de información.
El ADN tiene los mapas para la formación de proteínas. Dicha información esta codifica en forma de secuencia de las bases nitrogenadas de modo que si cambia el orden de estas, la información genética también cambia.
La cantidad de bases nitrogenadas para identificar a un aminoácido son tres dando lugar a tripletes. La cantidad de tripletes que dan lugar a una cadena de aminoácidos que esta da lugar a una proteína se denomina gen.
Las proteínas adquieren una determinada forma casi instantánea que determina la función.
El ADN es la única molécula que sirve de molde para su propia duplicación
Esto tiene como fin transmitir la información genética exactamente igual a cada célula hija, y a través de las generaciones.
Formación de Proteínas
El ARN (mensajero) se introduce en el núcleo y copia un gen del ADN que dará lugar a la proteína, este sale del núcleo y lo lleva a los ribosomas (ARN ribosómico) que son los encargado de leer descodificar la información uniendo los aminoácidos que el ARN (mensajero) les dicta.
El ARN (transferente) acerca los aminoácidos a los ribosomas para que esté los ordene.
Las proteínas
Proteína palabra derivada del griego, proteos: cambio de forma y proteios: El primero.
Las proteínas son las moléculas más abundantes del peso seco del ser vivo, lo que es decir más del 50% son proteínas ( quitando el agua)
Las proteínas son las que realizan más funciones dentro del ser vivo, por ejemplo:
-Defensiva: Anticuerpos.
-Movimientos: Músculos.
-Transporte: Hemoglobina.
-Estructural: Piel, pelo, uñas.
-Enzimática: Biocatalizadores.
Entre ellas está ultima es muy importante, ya que realizan el Metabolismo, que es la esencia de nuestro funcionamiento.
La secuencia de aminoácidos determina la forma de la proteína, que es adquirida casi espontáneamente y esta la función. Su forma es mantenida mediante enlaces débiles que se rompen fácilmente produciendo una desnaturalizaciónperdiendo ésta su forma y por consecuencia su función. En el caso de que la proteína no haya sufrido un daño irreversible está vuelve a su forma habitual recuperando su función, produciéndose una renaturalización.
Por lo tanto hay infinitas cadenas de aminoácidos que pueden tener infinitas formas y por lo tanto infinitas funciones vitales. Por lo tanto las proteínas son diferentes de un individuo a otro y ni por hablar ya entre especies, es lo que llamaremos especificad de Individuos, que es el causante de los rechazos en los trasplantes ya que el sistema inmunitario no conoce a dichas nuevas proteínas y las ataca.
Las células:
Es la unidad mínima, estructural y funcional de los seres vivos.
La función de los seres vivos es el resultado del funcionamiento de las células.
Solamente la célula tanto en unicelulares y de los pluricelulares tiene suficiente complejidad para ser autónoma y realizar las funciones vitales como la nutrición, relación y reproducción.
Toda célula procede de otra.
División celular
Antes debemos explicar cómo es el ciclo celular:
Ciclo celular: son las fases por las que pasa la vida de una célula, este conjunto de fenómenos de duración variable, tiene lugar en el período que se inicia tras la división celular y finaliza al acabar la siguiente división. En el cual se distinguen dos fases debido a los sucesos que tienen lugar en el núcleo: fase de reposo o Interfase y fase de división.
El 99,5% del ciclo de la célula, se encuentra en la interfase en el cual realiza sus funciones vitales con normalidad.
Mientras que el 0,5% restante, se encuentra en proceso de división.
La división celular, las hay de dos tipos: mediante mitosis o por meiosis. En las diferentes tipos de división celular, se lleva a cabo casi simultáneamente la división del citoplasma llamada citocinesis. Pero arbitrariamente los vamos a separar para poder explicarlos con más sencillez.
Generalmente ocurre un proceso en la interfase, en el cual el ADN se duplica, para que al terminar la división, las células hijas reciban una copia íntegra del ADN.
El ADN tiene aspecto de doble cadena con forma helicoidal, estas cadenas son complementarias.
Es al final de la interfase, que las dos cadenas se separan y sirven de molde para formar dos nuevas cadenas complementarias, siendo esta una propiedad exclusiva del ADN (autoduplicación), siendo esta semiconservativa.
El ADN en estado interfasico, se encuentra activo, transcribiéndose y sintetizando ARN mensajero, y por lo cual es necesario que el ADN se encuentre extendido y formando cromatina en el cual tiene un aspecto enmarañado y siendo indistinguible.
Es cuando al final de la interfase que el ADN se hace visible, previa duplicación del mismo, que este se condensa en forma de cromosomas.
Es ahora que el ADN se encuentra formando cromosomas de dos cromatidas iguales o hermanas.
Gracias a estas estructuras llamadas cromosomas se puede repartir equitativamente el material genético a las células hijas.
EL número de cadenas de ADN que tiene una especie es característico, el nuestro es 46.
Los cromosomas homólogos tienen el mismo aspecto y forma pero no por eso son idénticos, ya que pueden no contener la misma información genética haciendo referencia a lo mismo.
Por ejemplo los cromosomas homólogos contienen la información del color de ojos pero uno tiene la información del color azul, mientras que el del otro es marrón.
División celular por mitosis
Proceso a partir del cual una célula madre se obtiene 2 células hijas idénticas.
En la mitosis se distinguen 4 fases: Profase, Metafase, Anafase, y Telofase.
Profase: En el cual ya los cromosomas aparecen visibles al microscopio y en el que previamente el ADN se ha duplicado. Aparecen los Husos acromáticos, a partir del centrosoma.
Metafase: Los polos han llegado a los polos de la célula, los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula y cada cromatida de cada cromosoma mirando hacia un polo de la célula. Los cromosomas se pegan al huso mediante el centrosoma.
Anafase: Proceso de división celular en el cual las cromatidas de los cromosomas se separan partiéndose el centrosoma, y migrando cada crómatida hacia los polos.
Telofase: Las cromatidas han llegado a los polos y la célula se estrangula.
Citocinesis: debido al crecimiento del huso acromático los orgánulos son empujados por este hacia la periferia, distribuyéndose homogéneamente por toda la célula.
Aparece un estrangulamiento en la parte ecuatorial (surco de división) que dividirá el contenido de la célula equitativamente entre las 2 células hijas.
Dicho estrangulamiento solo ocurre en las células animales ya que en las células vegetales es proceso es mediante tabicación, puesto que lo impide la pared celular.
Este proceso propio de las células vegetales, se produce gracias a unas vesículas derivadas del aparato de golgi, que contienen los componentes de la nueva pared celular, formando el denominado fragmoplasto.
Este tipo de división celular por mitosis, para los organismos unicelulares es reproducción asexual, y su descendencia es idéntica.
En pluricelulares con reproducción asexual también se utiliza este tipo de división, pero no con finalidad de perpetuar la especie, sino de crecimiento y de sustituir a células muertas, debido a esto, las células se dividen hasta su especialización. Es el tipo de división más frecuente.
Los pluricelulares con reproducción asexual son generalmente de organismos primitivos, permitiendo producir rápidamente y fácilmente un progenitor, para aprovechar con eficacia un recurso.
Pero esta reproducción tiene un hándicap, y es que la descendencia es clónica, no cambia y por lo cual no son capaces de adaptarse al medio, no evolucionan, y prueba de ello es que las bacterias son prácticamente idénticas a cómo eran hace millones de años.
División celular por Meiosis
Es exclusiva de los organismos con reproducción sexual, ya que es la que da lugar a los gametos.
Cuando dos individuos aportan un gameto, cada gameto lleva la mitad de material genético de sus progenitores.
La mayoría de seres vivos somos diploides y los gametos deben de ser haploides para que tras la fecundación se recupere el número característico de cadenas de ADN vulgarmente llamado cromosomas. Que de otro modo se duplicarían en cada generación.
Los gametos se originan mediante meiosis, que reduce a la mitad el material genético.
Por lo tanto la división celular por meiosis solo se da en las gónadas (testículos y Ovarios), donde se forman los gametos, que básicamente consiste en una duplicación y dos divisiones.
La meiosis es una división reduccional, ya que reduce a la mitad los cromosomas de la especie, formando los gametos, además también genera variabilidad genética, que origina descendencia diferente capaz de cambiar adaptarse, y evolucionar, que es la gran ventaja frente a la reproducción asexual.
Como dijimos antes de empezar con las fases de la mitosis la célula ya viene con la duplicación de la interfase:
Profase I:Los cromosomas se disponen en parejas de cromosomas homólogos dando lugar a las tétradas divalentes.
Mientras los cromosomas homólogos se unen mediante quiasmas que se dan entre las cromátidas homólogas.
Metafase I: Los cromosomas unidos mediante las quiasmas se recombinan y se llevan parte de la información del otro cromosoma, produciendo variabilidad genética.
Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y empiezan a migrar al azar.
Telofase I: Los cromosomas homólogos, una vez llegan a los polos, se forman los dos núcleos, y la célula se divide.
Posteriormente tiene lugar una segunda división, que tiene como misión separar las cromátidas.
Metafase II: Los cromosomas de las células hijas se alinean en el plano ecuatorial, dando lugar a la placa metafasica sencilla.
Anafase II: Se separan las cromatidas hermanas de cada cromosoma y emigran a su respectivo polo celular.
Telofase II: Las células se divide por estrangulación, dando como resultado final a cuatro células hijas haploides, teniendo una nueva combinación de genes.
Gametos y esporas:
Mediante la meiosis es posible generar células haploides, que pueden ser gametos o esporas.
Un gameto es una célula haploide que en la mayoría de los casos, se unirá a otro gameto para originar un cigoto diploide.
Una espora es una célula que puede originar, por mitosis un organismo haploide sin necesidad de unirse a otra célula. Este organismo haploide puede producir gametos por mitosis que se unirán para originar un nuevo organismo diploide.
