Fundamentos de la Información Genética
ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
El ADN contiene la información genética esencial. Proporciona las instrucciones necesarias para la existencia y el funcionamiento de los organismos. Controla y da instrucciones al resto de la célula, siendo fundamental para que las células realicen sus funciones diarias.
ARN (Ácido Ribonucleico)
El ARN ayuda al ADN a expresarse. Su función principal es llevar las instrucciones genéticas desde el núcleo hasta el citoplasma para la síntesis de proteínas. Los ribosomas son las estructuras encargadas de leer el ARN.
Células Especializadas
- Glóbulos Rojos: Son las únicas células que no poseen ADN porque carecen de núcleo. Están encargados de la transportación de oxígeno.
- Gametos: Son las células reproductoras (espermatozoides y óvulos). Son células haploides, lo que significa que llevan solo la mitad del ADN (un juego único de cromosomas).
Los seres humanos tenemos 46 cromosomas (23 parejas). La última pareja es la sexual (XX o XY). La mayoría de las veces, si el cigoto presenta cromosomas de más, resulta en muerte celular; si llega a nacer, puede presentar problemas genéticos como el síndrome de Down o deformaciones.
Estructura de los Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos son largas cadenas de nucleótidos (ADN o ARN). Un nucleótido está formado por tres componentes:
- Base Nitrogenada: Se une mediante un enlace a un monosacárido.
- Monosacárido (Azúcar): Se une mediante otro enlace a un ácido fosfórico.
- Ácido Fosfórico.
Tipos de Bases Nitrogenadas
Existen cinco tipos de bases nitrogenadas, clasificadas en púricas y pirimidínicas:
- Bases Nitrogenadas Púricas:
- ADENINA (A)
- GUANINA (G)
- Bases Nitrogenadas Pirimidínicas:
- CITOSINA (C)
- TIMINA (T) (Solo en ADN)
- URACILO (U) (Solo en ARN)
Nomenclatura
Significado de ADN: A: Ácido. D: Desoxirribosa. N: Nucleico. (Ácido Desoxirribonucleico).
Significado de ARN: A: Ácido. R: Ribosa. N: Nucleico. (Ácido Ribonucleico).
ARN Transferente (ARNt)
El ARN transferente (ARNt) es una cadena de nucleótidos que se encarga de «pescar» aminoácidos. Existe un ARNt específico para cada tipo de aminoácido (aproximadamente 20 tipos). Los ARNt transportan estos aminoácidos a los ribosomas, donde se ensamblan para formar proteínas. Cada proteína lleva a cabo una función específica. Todo lo que ocurre en la célula es posible gracias a las proteínas, las cuales se crean porque el ARN lleva el mensaje del ADN.
El Ciclo Celular y la División
Replicación del ADN (Reduplicación)
La reduplicación es el proceso por el cual el ADN se replica porque la célula se va a dividir (ya sea por mitosis o meiosis). El ADN debe separarse para ser copiado. Se abre en múltiples puntos, y cada uno de ellos es un origen de replicación. Para abrir las cadenas, es necesario romper los enlaces que las unen.
Cromatina y Cromosomas
Cuando la cromatina se divide, se forman los cromosomas. En la cromatina, el ADN se encuentra desespiralizado; en cambio, durante la división celular, el ADN se espiraliza para formar los cromosomas.
Cada cromatina contiene muchos genes. Los cromosomas homólogos no llevan exactamente la misma información genética, ya que cada pareja lleva un gen materno y otro paterno. Una pareja de cromosomas constituye un cromosoma homólogo. Los cromosomas homólogos llevan información para la misma función, pero no necesariamente la misma información específica (alelos).
Tipos de Cromosomas según la posición del Centrómero
- Metacéntrico: El centrómero está ubicado en el centro del cromosoma.
- Submetacéntrico: El centrómero está desplazado hacia un extremo.
- Acrocéntrico: El centrómero está muy cerca del extremo.
- Telocéntrico: El centrómero está situado en el extremo final del cromosoma.
Mitosis: División de Células Somáticas
La mitosis es el proceso de división de las células somáticas (todas las células no reproductoras). El ciclo celular se divide en dos etapas principales: la Interfase y la Fase M.
Interfase
La Interfase es el tiempo de preparación y crecimiento celular, y consta de varias fases:
- Fase G1: Crecimiento celular, donde las células hijas son más pequeñas que la célula madre. Se forman más orgánulos.
- Fase G0: Las células entran en un estado de reposo y no se dividen más (ejemplo: neuronas).
- Fase S: Ocurre la replicación del ADN.
- Fase G2: Preparación final para la división celular.
- Fase M: Fase de división.
Fase M (División)
La Fase M incluye la división nuclear y la división citoplasmática:
- Mitosis: División nuclear que ocurre en casi todas las células, excepto las reproductoras (células somáticas).
- Meiosis: División nuclear que ocurre en las células reproductoras (gametos).
- Citocinesis: División del citoplasma.
La mitosis tiene lugar para crear nuevas células cuando crecemos, para reemplazar células dañadas o cuando hay cambios en el cuerpo (como la metamorfosis en insectos). La mitosis garantiza que cada una de las células hijas sea genéticamente idéntica a la célula madre y, por lo tanto, idénticas entre sí. Esto ocurre en la reproducción asexual. Las células hijas no solo tienen el mismo número de cromosomas, sino que la secuencia nucleotídica es también la misma.
Meiosis: División para la Reproducción Sexual
La meiosis es un tipo de división celular que solo es necesaria cuando hay reproducción sexual. Se encarga de que los gametos lleven la mitad de los cromosomas (uno de cada pareja de cromosomas homólogos).
En la meiosis, no solo se reduce el número de cromosomas, sino que también se recombinan, generando nuevos cromosomas. Cada gameto (óvulo y espermatozoide) es genéticamente único. Las cromátidas resultantes no son idénticas porque se ha generado una mezcla de alelos maternos y alelos paternos (antes se tenía un juego completo del padre y otro de la madre). Esto asegura que ninguna célula resultante tenga la misma información genética.
Durante la meiosis, el número de cromosomas se reduce a un solo juego (haploide). En este proceso, los genes cambian porque se combinan unos con otros; a este proceso se le conoce como Recombinación Genética (los cromosomas intercambian pequeños fragmentos entre sí).
Ocurren dos divisiones meióticas, y en cada división hay cuatro fases:
Meiosis I
- Profase I
- Metafase I
- Anafase I
- Telofase I
Meiosis II
- Profase II
- Metafase II
- Anafase II
- Telofase II