González Jorge Exequiel

REPRODUCCIÓN CELULAR ADN: LA MOLÉCULA RESPONSABLE DE LA HERENCIA

El ácido desoxirribonucleico, comúnmente llamado ADN (o DNA, de inglés deoxyribonucleic acid), es una

macromolécula presente en todas las células, guarda la información genética que controla y dirige todo el

funcionamiento celular y es responsable de la herencia de caracteres genéticos.

Químicamente, cada molécula de ADN consta de dos cadenas básicas llamadas nucleótidos conectadas

entre sí. Cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada y un grupo

fosfato que está implicado en la unión de los nucleótidos. Existen cuatro tipos de nucleótidos y la diferencia entre

ellos es la base nitrogenada. Hay cuatro tipos de bases: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G). La

secuencia de nucleótidos es lo que determina la información contenida en el ADN.

Las dos cadenas de nucleótidos se sitúan una al lado de la otra formando una estructura llamada doble

hélice, la unión de las bases de las dos cadenas complementarias siempre ocurre de la misma manera: A se une con

T y C lo hace con G.

Las diferencias en el orden de los nucleótidos determinan diferencias en el mensaje guardado por el ADN, al

igual que en nuestra escritura con las mismas letras se pueden armar diferentes palabras que tendrán distinto

significado (mate, tema), esas diferencias a nivel del ADN determinan diferencias en las características de

individuos aún muy emarentados como por ejemplo los hermanos.

En las células eucariotas las moléculas de ADN se encuentran dentro

del núcleo celular asociadas a proteínas llamadas Histonas, junto con las

cuales forman una estructura denominada cromatina, durante la división

celular la cromatina se condensa, es decir, se pliega, se enrolla aún mas y se

compacta, dando lugar a una superestructura que puede ser vista utilizando

un microscopio electrónico, a la cuál se le dio el nombre de cromosoma. El

número de cromosomas (de moléculas de ADN) es característico de cada

especie. En el caso de la especie humana cada célula –salvo las células

sexuales consta de 46 cromosomas. La información contenida en todos los

cromosomas de una célula es el genoma.

En cada cromosoma hay miles de genes y un gen es la secuencia lineal

de nucleótidos que contiene la información para determinar una molécula con

función celular específica. El gen es considerado la unidad de almacenamiento

de información genética y la unidad de herencia de una característica al

transmitir esa información a la descendencia. Los cromosomas de una célula

no son todos iguales, cada uno contiene una secuencia característica de

genes, un tamaño determinado y una zona más angosta denominada

centrómero que se ubica en un lugar establecido en cada ejemplar de

cromosoma. Para cada tipo de cromosoma con una longitud y una posición del centrómero determinada existe otro

cromosoma con rasgos idénticos, o sea, casi todos los cromosomas se encuentran formando pares. Los miembros

de cada par se denominan cromosomas homólogos.

Para la especie humana, el sexo femenino (XX) presenta 23 pares de cromosomas homólogos donde los

miembros del par son casi idénticos en longitud y ubicación del centrómero pero pueden tener diferencias en la

información que determinan los genes. En el caso de los individuos de sexo masculino (XY), son 22 los pares de

cromosomas estrictamente homólogos, en el par 23 (cromosomas sexuales), los miembros del par no tienen

habitualmente la misma longitud, ni igual ubicación del centrómero, o incluso, los mismos genes. Este par 23 (XX o

XY) es precisamente el que determina el sexo del individuo.

Cuando en una célula existe para cada cromosoma un homólogo, es decir, tienen dos juegos de

cromosomas, se dice que la célula es diploide. En cambio, aquellas células que no poseen cromosomas homólogos,

(tienen un juego de cada tipo de cromosoma) son haploides.

Esquema que representa la

compactación el ADN, desde el

apareamiento de bases en las hebras

complementarias hasta la formación

del cromosoma.

González Jorge Exequiel

En los organismos con reproducción sexual hay dos tipos de células; células somáticas (o del cuerpo) y

células sexuales (o gametas: el óvulo en hembras y el espermatozoide en machos). Las células somáticas son

diploides mientras que las gametas son haploides.

El número total de cromosomas de una célula diploide se designa 2n, el correspondiente a humanos es

2n=46. El número haploide de las gametas se designa n, y en humanos es n=23 cromosomas.

Cuando las gametas, femenina y masculina, se unen para formar una célula diploide (cigoto) que es la

primera célula del nuevo ser, cada una aporta un juego haploide de cromosomas, es decir uno de los miembros del

par homólogo, y el cigoto adquiere entonces una dotación cromosómica 2n que luego tendrán todas las células

somáticas del nuevo individuo.

REPRODUCCIÓN CELULAR

El ADN contiene la información genética que le permite a una célula desarrollar todas sus actividades

(alimentarse, fabricar sus estructuras, respirar, relacionarse, crecer, etc.), dentro de estas actividades también está

la reproducción.

Existen distintos tipos de reproducción celular pero en cualquiera de ellos el primer paso es duplicar el ADN

para que las células hijas cuenten con una copia del ADN presente en la célula madre. Así se asegura que todas las

células de un organismo sean genéticamente idénticas, luego las diferencias estructurales y funcionales de los

diferentes tipos celulares dependerán de cómo se exprese –o no- esa información presente en el ADN.

TIPOS DE REPRODUCCIÓN O DIVISIÓN CELULAR

1 - FISIÓN BINARIA O BIPARTICIÓN

Es un mecanismo reproducción asexual, el primero en surgir en la historia evolutiva, y es utilizado por

bacterias y organismos unicelulares.

Recordemos que las células procariotas tienen una sola molécula de ADN circular (cromosoma único),

ubicada dentro del citoplasma. El proceso de fisión binaria o bipartición comienza con la duplicación del ADN, las

dos moléculas resultantes permanecen unidas a zonas cercanas en la membrana celular.

Luego la célula fabrica los componentes de la membrana permitiendo que ésta se alargue, en ese

alargamiento de la membrana se separan las dos copias de ADN. Se produce un estrangulamiento del citoplasma

debido al aumento en tamaño de la membrana plasmática y de la pared celular (la mayoría de las bacterias tiene

una pared celular por fuera de la membrana), que lleva a la obtención de las dos células dan origen a mutaciones.

Como cada célula madre origina dos células hijas, el crecimiento de la población es exponencial.

2- MITOSIS

La mitosis es el tipo de reproducción celular que realizan las células somáticas de los eucariotas. Dado que

la estructura de las células eucariotas es más compleja que las procariotas, el mecanismo de división celular

también lo es. En primer lugar recordemos que las células eucariotas tienen un núcleo organizado, el material

genético –ADN- se encuentra protegido por la membrana nuclear, además, estas células cuentan con organelas

citoplasmáticas que al igual que los cromosomas deben aumentar en cantidad para repartirse entre las células

hijas.

Gracias a la mitosis, los organismos pluricelulares pueden crecer aumentando el número de células o

reparar tejidos reemplazando células dañadas.

La mitosis se puede dividir en 4 etapas: profase, metafase, anafase y telofase.

Antes de entrar en la mitosis, la célula madre duplica su material genético, así cada cromosoma duplicado

consta de dos cromátidas, cada una de las cuáles es una copia del cromosoma, unidas por

el centrómero.

Profase: durante esta etapa se desorganiza la membrana nuclear, la cromatina se

condensa y se hacen visibles los cromosomas, desaparecen los nucléolos y los

centriolos (estructuras citoplasmáticas cercanas al núcleo que participan del

proceso de división celular) se comienzan a separar formando entre sí fibras

proteicas denominadas huso.

González Jorge Exequiel

Metafase: Los cromosomas unidos a las fibras del huso por el centrómero se ubican en la

región central de la célula (ecuador celular), los centriolos ya se encuentran en los polos opuestos de la

célula.

Anafase: Las fibras del huso se comienzan a acortar “tironeando” de los cromosomas de tal

manera que se separan las cromátides hermanas, el centrómero que unía ambas cromátides

(copias del cromosoma) se divide en dos, permitiendo dicha separación. Cada juego de

cromosomas se ubica entonces en polos opuestos de la célula.

Telofase: Desaparece el huso, se reorganiza la membrana nuclear alrededor de cada juego

de cromosomas, reaparecen los nucléolos y se descondensan los cromosomas formando la

cromatina.

Luego de las etapas de la mitosis, la célula

divide su citoplasma (citocinesis), dando lugar a dos células

hijas, las cuales tienen una copia exacta de los cromosomas de la

célula madre, aunque pueden haber ocurrido mutaciones por

errores cometidos al duplicarse el ADN.

3- MEIOSIS

La meiosis es un proceso especial de reproducción celular que ocurre en células que originirán las gametas

(células sexuales). Dicho de otra manera, como resultado del proceso de meiosis se formarán las células que podrán

dar origen, mediante una reproducción sexual, a un nuevo individuo.

Las gametas son células haploides (n), cada progenitor aporta una gameta para formar el cigoto diploide

(2n). Por ello durante la meiosis se deben separar los cromosomas homólogos, asegurando que se mantenga

constante el número de cromosomas de cada especie al momento de formarse el cigoto.

La meiosis es una doble división, con una sola duplicación del ADN, que se diferencia en meiosis I y meiosis II.

Durante la meiosis I se separan los cromosomas homólogos y durante la meiosis II lo hacen las cromátides

hermanas dando origen a partir de una sola célula madre a cuatro células hijas con la mitad del material genético.

Además, la meiosis tienen un importante rol en la generación de variabilidad genética dentro de la especie, ya que

en la meiosis I los cromosomas homólogos se aparean intercambiando parte del ADN y generando asi nuevas

variantes en la secuencia de genes que contiene cada cromosoma.

Antes de iniciarse la meiosis, el ADN se duplica de tal manera que cada cromosoma está formado por las

dos copias, es decir las cromátides hermanas.

MEIOSIS I

Profase I: La cromatina se condensa y se hacen visibles

cromosomas, los homólogos se aparean y se produce un

intercambio de fragmentos entre ellos denominado

“crossing-over” o entrecruzamiento, se desorganiza la

membrana nuclear, desaparecen los nucléolos y los

centriolos se comienzan a separar formando las fibras del huso. El entrecruzamiento es una de las

características más importantes de la meiosis, ya que origina variabilidad genética.

Metafase I: Como en la mitosis, los cromosomas homólogos se ubican en el ecuador celular y

las fibras del huso se unen a los centrómeros de los cromosomas homólogos.

Anafase I: Se separan los cromosomas homólogos, cada uno compuesto

aún por dos cromátidas, migran a polos opuestos de la célula. La separación es al azar.

Telofase I: Es parecida a la de mitosis, la única diferencia es que

ahora se van a formar dos núcleos con la mitad de cromosomas

aunque con dos cromátidas cada uno, es decir se obtienen dos juegos haploides de

cromosomas. Desaparecen las fibras del huso, se re-arman los nucléolos y se

reorganiza la membrana nuclear.

González Jorge Exequiel

Se produce la división del citoplasma (citocinesis).

Las células obtenidas en la primera división entran a la siguiente división mitótica sin que se duplique

nuevamente el ADN.

MEIOSIS II

Profase II: Se forma el huso, se desorganiza la membrana nuclear, desaparece el nucléolo, los cromosomas se

condensan y se unen a las fibras del huso.

Metafase II: Los cromosomas unidos a las fibras del huso por el centrómero se ubican

en el ecuador celular.

Anafase II: Las fibras del huso se acortan separando las cromátidas (ahora

cromosomas independientes) y llevándolas a polos opuestos de la célula.

Telofase: Desaparece el huso, se reorganiza la membrana nuclear alrededor de cada juego de cromosomas,

reaparecen los nucléolos y se descondensan los cromosomas formando la cromatina.

Luego de las etapas, la célula realiza la citocinesis. A partir de las dos células que entraron en meiosis II se

obtienen cuatro.

Como resultado de la meiosis se obtienen 4 células hijas con

la mitad de cromosomas que la célula que les dio origen y cuyo

contenido genético es diferente debido a dos causas: la primera es el

entrecruzamiento o apareamiento entre cromosomas homólogos durante la profase I y la segunda es la separación

al azar de los cromosomas homólogos (modificados) durante la anafase I.

La variabilidad genética entre las gametas es una ventaja de la reproducción sexual sobre la asexual dado

que a partir de dicha variabilidad, las especies pueden evolucionar siendo la selección natural la que opera

seleccionando positivamente a aquellos individuos que resulten más aptos ante cambios en condiciones

ambientales.