ADN, cromosomas y cariotipo

SOBRE ADN Y CROMOSOMAS

Un organismo pluricelular tiene dos tipos de células: las somáticas (o del cuerpo) y las sexuales (o gametas) que son el óvulo y el espermatozoide, destinadas a la reproducción.

Las células de un organismo pluricelular se dividen, tanto durante el crecimiento como en el organismo adulto, aunque en este último no todas lo hacen con la misma intensidad, e incluso algunas no se dividen.

De modo que las células somáticas pasan por dos grandes estadios: mientras no se dividen (interfase) y mientras se dividen (mitosis o meiosis).

Consideremos una célula que no se está dividiendo (en interfase)

Primero aclaremos tres conceptos básicos:

• Todas las células de un individuo tienen la misma cantidad de moléculas de ADN.
• Todas las células de otro individuo de la misma especie, tendrán la misma cantidad de moléculas de ADN.
• Todas las células de todos los individuos de la misma especie, tienen la misma cantidad de ADN.

Las células de un individuo conservan el mismo número de moléculas de ADN, porque antes de dividirse duplican sus moléculas de ADN.

Por ejemplo, supongamos que una célula tiene diez moléculas de ADN y se divide. Si el ADN no se duplicara, se repartirán cinco moléculas de ADN para cada célula hija. Pero si el ADN se duplica, la célula tendrá veinte moléculas de ADN temporariamente, y al dividirse, se repartirán diez y diez para cada célula hija.

Consideremos una célula que ya duplicó el ADN y se está por dividir:

Cuando una molécula de ADN se duplica, obviamente, el resultado serán dos moléculas de ADN con idéntica información genética. Esas dos moléculas de ADN no se separan, sino que se mantienen unidas por un complejo proteico llamado centrómero.

En la figura de abajo, a la izquierda, la célula tiene cuatro moléculas de ADN (en realidad el ADN está unido a histonas y otras proteínas, pero para simplificar, no se grafican). La célula del medio duplicó el ADN y tiene ocho moléculas de ADN. Cada molécula de ADN y su duplicado se mantienen unidas por el centrómero. Ambas moléculas, llamadas cromátidas hermanas, tiene la misma información genética, precisamente, porque una es el duplicado de la otra.

  

 En el tercer esquema, antes de que la célula se divida, las moléculas de ADN se condensan o compactan, es decir, se empaquetan totalmente, entonces, los filamentos de ADN, en lugar de estar “sueltos” o “laxos”, están empaquetados. Para hacernos una idea, podemos comparar un ovillo de lana (condensado) con la lana desenredada (descondensada).

Cuando todo el ADN (duplicado y unido por el centrómero) se condensa, tenemos un cromosoma.

Vemos que el cromosoma está formado por dos las moléculas de ADN unidas por el centrómero. Al igual que la figura del centro, cada “brazo” del cromosoma es la cromátida, formada por una molécula de ADN, y ambas cromátidas con la misma información genética, son las cromátidas hermanas.

Aclaración: no confundir número de moléculas de ADN con número de cromosomas

Antes dijimos que todas las células de un individuo tienen el mismo número de moléculas de ADN.

En la primera célula que aún no duplicó el ADN, contamos cuatro moléculas de ADN.

En la tercera célula, luego de la duplicación, contamos cuatro cromosomas, pero con ocho moléculas de ADN.

Conclusión

Cantidad de ADN no es igual a cantidad de cromosomas: antes de duplicar el ADN tiene cuatro moléculas de ADN (“laxas” o “no condensadas”) y antes de dividirse también tendrá cuatro cromosomas, pero ocho moléculas de ADN.

CROMOSOMAS HOMÓLOGOS Y CARIOTIPO

Si observamos una célula humana durante la división, veremos que tiene 46 cromosomas. Notaremos que los cromosomas no son todos iguales: algunos serán más grandes que otros, y los centrómeros están en diferentes posiciones.

Supongamos que para poder estudiarlos decidimos ordenarlos. Una forma de hacerlos es sacarles una foto y recortarlos como si fueran figuritas, para luego ordenarlos en fila según determinado criterio, por ejemplo, de mayor a menor, o agrupar a todos los que tengan el centrómero en la misma posición, por ejemplo.

Al ordenarlos, notaremos que los cromosomas no son todos distintos, sino que podremos formar “parejas” o pares, como si ordenáramos una zapatería desordenada con los zapatos mezclados fuera de sus cajas.

A los dos miembros de cada par de cromosomas (el zapato izquierdo y el derecho) los llamaremos “homólogos”, es decir, los homólogos son cromosomas con la misma forma y tamaño. De modo que si los ordenamos de a pares, tendremos una imagen como la de abajo, y podemos numerarlos como “par 1, par 2, par 3, y así hasta 23. Esa imagen o representación de todos los cromosomas homólogos ordenados de a pares, recibe el nombre de “cariotipo”.

Ante dijimos que todas las células de todos los individuos de la misma especie tienen la misma cantidad de ADN, por lo tanto, todas las células de un humano tendrán 46 moléculas de ADN antes de la duplicación, y 46 cromosomas con 92 moléculas de ADN al comenzar la división.

De la misma manera, si hacemos el cariotipo de cualquier célula somática humana de cualquier individuo, veremos que el cariotipo es igual.

Conclusión: todos los individuos de la misma especie tienen el mismo cariotipo.

Sin embargo…

En la especie humana, existe una pequeña diferencia entre el cariotipo de varones y mujeres. Hay un par de cromosomas homólogos, designado como par 23, que en la mujer son iguales (como todos los homólogos) pero en el varón no, ya que uno es más grande que el otro, es decir, son parcialmente homólogos.

A los cromosomas del par 23 se los llama “cromosomas sexuales”. A los dos homólogos de la mujer se los designa “XX” y a los del varón “XY” (el cromosoma “Y” es el más pequeño)”.

Los cromosomas no sexuales se denominan “autosomas”, de modo que los humanos tenemos en cada célula, 22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas sexuales.

DIPLOIDES Y HAPLOIDES

Las células que tienen cromosomas homólogos se denominan “diploides” (los organismos con células diploides también se denominan diploides).

Existen organismos con células haploides, esto es, que no tienen cromosomas homólogos: todos sus cromosomas son distintos.

En el capítulo de reproducción, veremos que en un organismo pluricelular diploide, las células sexuales o gametas, son haploides.

Nomenclatura

Si un organismo tiene células con tres pares de cromosomas homólogos, diremos que es 2n=6.

“2n” significa que es diploide, y 6 es el número total de cromosomas.

Otro ejemplo: un organismo 2n=10, tiene 10 cromosomas, y como es “2n” (diploide) tiene cinco pares de homólogos.

Designar a los haploides es más sencillo: en lugar de “2n” diremos “n”.

Un individuo n=3 tendrá 3 cromosomas, sin homólogos.

Las células somáticas de los humanos son 2n=46 (23 pares de homólogos) mientras que las células sexuales son n=23 (23 cromosomas sin homólogos).