1.1.2. Replicación del ADN y su Naturaleza Semiconservativa
La replicación del ADN es semiconservativa porque cada copia tiene una hebra vieja y una nueva.
El apareamiento de bases complementarias (A-T y C-G) permite copiar el ADN con mucha precisión, ya que cada base guía la formación de la correcta.
Enzimas Clave en la Replicación
- La helicasa desenrolla el ADN y rompe los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las dos cadenas.
- La ADN polimerasa sintetiza la nueva cadena de ADN, uniendo nucleótidos complementarios a partir de la hebra molde.
Técnicas de Amplificación y Separación de ADN
La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
El proceso de PCR incluye tres etapas fundamentales (desnaturalización, alineamiento y extensión) y utiliza la Taq polimerasa, una enzima resistente al calor que sintetiza el nuevo ADN.
Electroforesis en Gel
La electroforesis en gel se utiliza para separar los fragmentos de ADN según su tamaño.
Aplicaciones Prácticas de la Biotecnología
PCR
- Medicina: Diagnóstico de enfermedades genéticas, detección de infecciones y medicina personalizada.
- Forense: Identificación de personas y pruebas de paternidad.
- Biotecnología: Producción de medicamentos como la insulina y vacunas.
Electroforesis
- Separación de fragmentos de ADN según su tamaño.
- Identificación forense y pruebas de paternidad.
- Análisis de resultados de PCR.
Fundamentos de la División Celular y Nuclear
La división celular es el proceso por el cual una célula se divide para formar nuevas células hijas.
La división nuclear es la parte de la división celular en la que se divide el núcleo y se reparte el ADN entre las células hijas (como ocurre en la mitosis o meiosis).
Importancia de los Procesos de División
- División celular: Es fundamental porque permite el crecimiento, la renovación de células y la reproducción de los seres vivos.
- División nuclear: Asegura el reparto correcto del ADN entre las células hijas, manteniendo la integridad de la información genética.
El Ciclo Celular y sus Etapas Principales
- Interfase: La célula crece, realiza sus funciones y duplica el ADN para prepararse para dividirse.
- Mitosis: El núcleo se divide y el ADN se reparte en dos núcleos iguales.
- Citocinesis: Se divide el citoplasma y se forman dos células hijas independientes.
Fases de la Interfase
La interfase es la etapa de crecimiento de la célula y ocupa aproximadamente el 90 % del ciclo celular. Se divide en tres subfases:
- G1: La célula reconstruye lo dañado; es la fase que más demora de las tres.
- Fase S: Cada cromosoma se duplica para formar cromátidas hermanas.
- G2: La célula duplica su tamaño.
- G0: Estado en el que la célula está recién nacida y no ha entrado en el periodo de interfase.
Comparativa: Mitosis vs. Meiosis
Mitosis
Es una reproducción asexual donde una célula se divide y forma dos células hijas idénticas, con el mismo número de cromosomas. Sirve para el crecimiento y la reparación del cuerpo. En la mitosis, el material se reparte de manera diploide, o sea, que mantiene el par de los 46 cromosomas, resultando en 2 células.
Meiosis
Es una reproducción sexual que produce gametos (óvulos y espermatozoides). Las células hijas tienen la mitad de los cromosomas y son genéticamente diferentes, lo que permite la variabilidad genética, resultando en 4 células.
Fases Detalladas de la Mitosis
El proceso completo comprende: Interfase, Profase, Prometafase, Metafase, Anafase, Telofase y Citocinesis.
Desde la profase hasta la metafase, el mecanismo celular se encarga de organizar y repartir los cromosomas necesarios para las células hijas.
Mecanismos de Citocinesis
La citocinesis es el proceso mediante el cual se divide el citoplasma entre dos células hijas después de la división del núcleo.
Citocinesis en Células Animales
Las células animales no tienen una pared celular rígida. Un anillo de proteínas contráctiles (principalmente actina y miosina) se forma justo debajo de la membrana celular, alrededor del centro de la célula. Estas proteínas se contraen como un músculo, creando un surco de división que comprime la membrana hacia adentro.
Citocinesis en Células Vegetales
Las células vegetales tienen una pared celular rígida. En este caso, las vesículas del aparato de Golgi transportan materiales de la pared celular y se ensamblan en el centro de la célula. Estas vesículas se fusionan para formar una placa celular entre los dos núcleos, que crece hacia afuera hasta fusionarse con la pared celular existente.
Tipos de Citocinesis y su Simetría
- Citocinesis equitativa: Produce dos células hijas con cantidades iguales de citoplasma y orgánulos. Ejemplos: Mitosis en células somáticas (piel, músculo, epitelio) y división celular en plantas para crecimiento.
- Citocinesis no equitativa: Produce células hijas de distinto tamaño; una recibe la mayor parte del citoplasma. Ejemplos: Ovogénesis en humanos (un óvulo grande y cuerpos polares pequeños) y gemación en levaduras (una célula madre y un brote más pequeño).
Resumen de Funciones Celulares
La mitosis permite formar dos células hijas genéticamente idénticas para el crecimiento y la reparación de tejidos. Por otro lado, la meiosis produce gametos con la mitad del número de cromosomas y variabilidad genética, permitiendo la reproducción sexual y manteniendo constante el número de cromosomas entre generaciones.