Cuando una célula se divide en dos, uno de sus principales trabajos es asegurarse de que cada una de las dos nuevas células obtenga una copia completa y perfecta de material genético. Los errores durante la copia, o la división desigual del material genético entre las células, pueden dar lugar a células poco saludables o no funcionales (e incluso a enfermedades como el cáncer). Pero, ¿qué es exactamente este material genético y cómo se comporta a lo largo de una división celular?
ADN y genomas
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el material genético de los organismos vivos. En los seres humanos, el ADN se encuentra en casi todas las células del cuerpo y proporciona las instrucciones que necesitan para crecer, funcionar y responder a su entorno. Cuando una célula del cuerpo se divide, pasa una copia de su ADN a cada una de sus células hijas. El ADN también se transmite a nivel de los organismos, ya que el ADN de los espermatozoides y los óvulos se combina para formar un nuevo organismo que tiene material genético de sus dos progenitores. Desde el punto de vista físico, el ADN es una larga cadena de unidades químicas emparejadas (nucleótidos) que se presentan en cuatro tipos diferentes, y lleva información organizada en unidades llamadas genes. Los genes suelen proporcionar instrucciones para fabricar proteínas, que dan a las células y a los organismos sus características funcionales.
En eucariotas como las plantas y los animales, la gran mayoría del ADN se encuentra en el núcleo y se llama ADN nuclear. Las mitocondrias, orgánulos que cosechan energía para la célula, contienen su propio ADN mitocondrial, y los cloroplastos, orgánulos que realizan la fotosíntesis en las células vegetales, también tienen ADN de cloroplasto. Las cantidades de ADN que se encuentran en las mitocondrias y los cloroplastos son mucho menores que las que se encuentran en el núcleo. En las bacterias y otros procariotas, la mayor parte del ADN se encuentra en una región central de la célula llamada nucleoide, que funciona de forma similar al núcleo pero no está rodeado por una membrana.
El conjunto de ADN de una célula se denomina genoma. Dado que todas las células de un organismo (con algunas excepciones) contienen el mismo ADN, también se puede decir que un organismo tiene su propio genoma, y dado que los miembros de una especie suelen tener genomas similares, también se puede describir el genoma de una especie. En general, cuando la gente se refiere al genoma humano, o a cualquier otro genoma eucariota, se refiere al conjunto de ADN que se encuentra en el núcleo (es decir, el genoma nuclear). Se considera que las mitocondrias y los cloroplastos tienen sus propios genomas separados.
Cromosomas
Cada especie tiene su propio número característico de cromosomas. Los humanos, por ejemplo, tienen 46 cromosomas en una célula corporal típica, mientras que los perros tienen 78. Al igual que muchas especies de animales y plantas, los humanos son diploides (2n), lo que significa que la mayoría de sus cromosomas vienen en conjuntos emparejados conocidos como pares homólogos. Así, los 46 cromosomas de una célula humana están organizados en 23 pares, y se dice que los dos miembros de cada par son homólogos entre sí (con la ligera excepción de los cromosomas X e Y; véase más adelante).
Los espermatozoides y óvulos humanos, que sólo tienen un cromosoma homólogo de cada par, se dice que son haploides (1n). Cuando un espermatozoide y un óvulo se fusionan, su material genético se combina para formar un conjunto completo y diploide de cromosomas. Por lo tanto, para cada par de cromosomas homólogos en tu genoma, uno de los homólogos proviene de tu madre y el otro de tu padre.
Imagen modificada de «Karyotype», de los National Institutes of Health (dominio público).
Los dos cromosomas de un par homólogo suelen ser muy similares entre sí. Tienen el mismo tamaño y la misma forma, y el mismo patrón de bandas claras y oscuras, como se puede ver en el cariotipo humano (imagen de los cromosomas) que se muestra arriba. Las bandas aparecen cuando los cromosomas se tiñen con un colorante, y las bandas oscuras marcan el ADN más compactado (normalmente, con menos genes), mientras que las bandas claras marcan el ADN menos compactado (normalmente, con más genes). Lo más importante es que los dos homólogos de un par llevan el mismo tipo de información genética. Por ejemplo, hay un gen que se encuentra cerca de la parte inferior del cromosoma 15 que afecta al color de los ojos. Una persona puede tener la versión azul, o alelo, de este gen en un homólogo, pero la versión marrón en el otro. Ambos homólogos tienen el mismo tipo de gen en el mismo lugar, pero pueden (¡y a menudo lo hacen!) tener diferentes versiones de los genes.
En los seres humanos, los cromosomas X e Y determinan el sexo biológico de una persona, siendo XX para las mujeres y XY para los hombres. Mientras que los dos cromosomas X de las células de una mujer son realmente homólogos, los cromosomas X e Y de las células de un hombre no lo son. Difieren en tamaño y forma, siendo el X mucho más grande que el Y, y contienen genes diferentes en su mayoría (aunque tienen pequeñas regiones de similitud). Los cromosomas X e Y se conocen como cromosomas sexuales, mientras que los otros 44 cromosomas humanos se llaman autosomas.
- El Museo Tecnológico de la Innovación. (2013). No hace que tus ojos marrones sean azules? En Stanford en el Tech: entendiendo la genética. Recuperado de http://genetics.thetech.org/original_news/news39. ↵
.