1.- MEMBRANA NUCLEAR, CARACTERISTICAS, FUNCION, IMPORTANCIA

membrana nuclear o carioteca, es una capa porosa (con doble unidad de membrana lipidica) que delimita al núcleo característico de las célula eucariotas.

También llamada carioteca, es la envuelta que rodea y delimita al núcleo propio de la célula eucariota. La envoltura nuclear está formada por dos membranas concéntricas, así que la expresión membrana nuclear, frecuentemente usada para referirse a ella, no puede considerarse apropiada

Es la envoltura que rodea al núcleo, compuesta de dos membranas, que se fusionan en algunos puntos formando poros nucleares, los cuales son los encargados de permitir la comunicación del interior del núcleo con el citoplasma celular.

Pueden existir desde pocos a miles de poros en una envoltura nuclear. Algunas macromoléculas del núcleo, incluyendo subunidades ribosomales son capaces de atravesar los poros nucleares hacia el citosol y viceversa.

La menbrana nuclaer es una envoltura quecumple como funcion siendo la envoltura que rodea al núcleo, compuesta de dos membranas, que se fusionan en algunos puntos formando poros nucleares, los cuales son los encargados de permitir la comunicación del interior del núcleo con el citoplasma celular.

Pueden existir desde pocos a miles de poros en una envoltura nuclear. Algunas macromoléculas del núcleo, incluyendo subunidades ribosomales son capaces de atravesar los poros nucleares hacia el citosol y viceversa.

Es la envoltura que encierra al núcleo y lo separa del citoplasma. Está formada por dos membranas concéntricas perforadas a intervalos por poros que permiten el paso de determinadas moléculas desde y hacia el citosol (como son los ribosomas, el ARNm, etc). Entre ambas membranas hay un espacio de 20 a 40 nanómetros (10 – 9 m), pero a intervalos regulares se hallan fusionadas por crear los poros anteriormente nombrados. Los poros se hallan rodeados por gránulos de proteínas y están dispuestos en forma octogonal, forman un canal estrecho que pasa a través de la doble capa lipídica fusionada. Estas membranas se encuentran conectadas directamente con el retículo endoplasmático y apoyadas, estructuralmente, por redes de filamentos – una lámina nuclear – que forma una especie de escudo delgado inmediatamente dentro del núcleo, recubriendo la membrana interna, mientras que la otra, organizada de forma menos regular, rodea la membrana nuclear externa.

La envoltura nuclear es una doble membrana que delimita el núcleo de la célula. Sirve para separar los cromosomas del resto del contenido celular. La envoltura nuclear aparece atravesada de manera regular por pequeñas perforaciones o poros que permiten el paso de ciertos materiales, tales como ácidos ribonucleicos y proteínas, entre el núcleo y el citoplasma

Estructura

Doble membrana con numerosos poros. Las dos membranas se encuentran separadas 20 - 30 nm

Membrana exterior

Lleva ribosomas como el REPg

Membrana interior

Se encuentra tapizada con proteínas fibrosas: lamina nuclear o fibrosa

Espacio perinuclear

Tiene composición semejante al interior del REP

Poros

Situados entre las dos membranas.Conectan nucleoplasma y citoplasma

Son complejos proteínicos que regulan entrada y salida de sustanciasLos poros permiten el paso libre a compuestos de tamaño pequeño: agua. sales. nucleótidos. mensajeros celulares...

Permiten o facilitan la entrada a: - Proteínas ribosómicas. - Proteínas estructurales: Histonas. PCNH. Lámina nuclear- Proteínas de Replicación. Transcripción. Postranscripción- Reguladores genéticos

Permiten o facilitan la salida a:- ARNm - ARNt - proRibosomas

Está formada por dos membranas de distinta composición proteica: la membrana nuclear interna (INM) separa el nucleoplasma del espacio perinuclear y la membrana nuclear externa (ONM) separa este espacio del citoplasma. Entre ambas membranas se delimita la cisterna perinuclear, que se continúa y forma una unidad con el retículo endoplasmico rugoso. Ambas membranas se fusionan en numerosos lugares, generando poros que están ocupados por grandes canales macromoleculares llamados Complejo del poro nuclear (ingl:NPC)1 .

La envoltura nuclear es una estructura compleja que se basa en una vesícula de retículo endoplasmático extendida alrededor del material hereditario nuclear (cromatina). Como tal vesícula, la envoltura aparece conformada por dos membranas: la membrana nuclear externa y la membrana nuclear interna. Por el lado de fuera queda el citoplasma y por el de dentro el

contenido del núcleo. Por el lado del núcleo la membrana nuclear interna lleva adosada una estructura llamada lámina nuclear, la cual está formada por proteínas, como las llamadas laminas, a veces en forma de capa continua, a veces con la estructura de un panal. El hecho de que la envoltura sea una especialización del retículo endoplasmático se observa también en que suele aparecer recubierta de ribosomas (algo que es característico del retículo endoplasmático rugoso), los cuales fabrican precisamente proteínas que se incorporan a la composición de las membranas nucleares.

Función

la envoltura nuclear aparece atravesada de manera regular por perforaciones, los poros nucleares. Estos poros no son simples orificios, sino estructuras complejas acompañadas de una armazón de proteínas, que facilitan a la vez que regulan los intercambios entre el núcleo y el citoplasma. Se llama complejo del poro a cada una de esas puertas de comunicación. Por ahí salen las moléculas de ARNm producidas por la transcripción, que deben ser leídas por los ribosomas del citoplasma. Por ahí salen también los complejos de ARNr y proteínas a partir de los cuales se ensamblan en el citoplasma los ribosomas. Por los poros entran al núcleo las proteínas, fabricadas en el citoplasma por los ribosomas, que cumplen su papel dentro del núcleo.

Principalmente delimita dos compartimentos funcionales dentro de la célula misma, el de transcripción ADN en ARN (dentro del nucleo) y el de traducción ARN en Proteína (en el citoplasma). La envoltura nuclear aparece atravesada de manera regular por perforaciones, los poros nucleares. Estos poros no son simples orificios, sino estructuras complejas acompañadas de una armazón de proteínas (por ejemplo: nucleoporina), que facilitan a la vez que regulan los intercambios entre el núcleo y el citoplasma. Se llama complejo del poro nuclear (NPC) a cada una de esas puertas de comunicación. Por estos salen las moléculas de ARN producidas por la transcripción, que deben ser leídas en los ribosomas del citoplasma. Por ahí salen también los complejos de ARN y proteínas a partir de los cuales se ensamblan los ribosomas en el citoplasma. Por los poros entran al núcleo las proteínas, fabricadas en el citoplasma por los ribosomas, que cumplen su papel dentro del núcleo de la célula.

Aislamineto del material nuclear.

Impide la entrada de enzimas citoplásmicasImpide la salida del ADN para que los filamentos no interfieran con orgánulos celulares

Regulación entrada y salida sustancias del núcleo

Distribución de la cromatina

Replicación

Formación de los cromosomas

2.- NUCLEOLOS, CARCTERISTICAS

En biología celular, el nucléolo es una región del núcleo que se considera una estructura suprema molecular, puesto que no posee membrana. La función principal del nucleolo es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos. El nucleolo es aproximadamente esférico y está rodeado por una capa de cromatina condensada. El nucléolo es la región heterocromática más destacada del núcleo. No existe membrana que separe el nucléolo del nucleoplasma.

Los nucleolos están formados por proteínas y ADN ribosomal (ADNr). El ADNr es un componente fundamental ya que es utilizado como molde para la transcripción del ARN ribosómico(ARNr), para incorporarlo a nuevos ribosomas. La mayor parte de las células tanto animales como vegetales, tienen uno o más nucleolos, aunque existen ciertos tipos celulares que no los tienen. En el nucleolo además tiene lugar la producción y maduración de los ribosomas,y gran parte de los ribosomas se encuentran dentro de él. Además, se cree que tiene otras funciones en la biogénesis de los ribosomas.

El nucleolo se fragmenta en división (aunque puede ser visto en metafase mitótica). Tras la separación de las células hijas mediante citocinesis, los fragmentos del nucleolo se fusionan de nuevo alrededor de las regiones organizadoras nucleolares de los cromosomas.

El nucleolo se encuentra en todos los nucleos de las células eucariotas que tienen nucleo verdadero con excepción de algunos espermatozoides y los nucleos de segmentación de los anfibios.

El nucleolo es un componente imprescindible de la celula. Presenta unas características especiales ya que no proceden de otros nucleolos preexistentes y que se hayan formado a partir de estos por división. Son densos, no están rodeados por membrana y aparecen y desaparecen durante la división celular.

Puede observarse que en la metafase y anafase las células carecen de nucleolo. En la telofase aparecen de nuevo y en la interfase es cuando ya son visibles. En el nucleolo se distinguen dos partes: zona central de tipo fibrilar, constituida por filamentos de cromatina y se corresponde con el organizador nucleolar; zona externa o granulosa, constituida por granulos de ribonucleoproteinas que son parecidas a los ribosomas.

En la célula existen unas estructuras nucleares permanentes de naturaleza nuclear que son los cariosomas o cuerpos centrales. En la metafase se dividen en dos. Se sospecha que puedan ser nucleolos permanentes encontrándose en algas, protozoos y ciertos hongos.

Si aceptamos que estos organismos son poco evolucionados podría llegarse a la conclusión de que la desaparición y reorganización de los nucleolos son características adquiridas por los organismos superiores en períodos evolutivos recientes.

Mediante estudios con el microscopio electrónico se ha podido comprobar la existencia en los nucleolos de conductos y vacuolas.

Otro componente del nucleolo es el nucleonema, también se pueden observar una o mas zonas formadas por pequeños gránulos densos. Estas zonas no presentan conductos y constituyen una zona amorfa.

La actividad nucleolar está relacionada con su tamaño, lo mismo ocurre con el nucleo. Los nucleolos intervienen en la síntesis del ARN ribosómico

El nucleolo se encuentra en todos los nucleos de las células eucariotas que tienen nucleo verdadero con excepción de algunos espermatozoides y los nucleos de segmentación de los anfibios.

El nucleolo es un componente imprescindible de la celula. Presenta unas características especiales ya que no proceden de otros nucleolos preexistentes y que se hayan formado a aprtir de estos por división. Son densos, no están rodeados por membrana y aparecen y desaparecen durante la división celular.

Puede observarse que en la metafase y anafase las células carecen de nucleolo. En la telofase aparecen de nuevo y en la interfase es cuando ya son visibles. En el nucleolo se distinguen dos partes: zona central de tipo fibrilar, constituida por filamentos de cromatina y se corresponde con el organizador nucleolar; zona externa o granulosa, constituida por granulos de ribonucleoproteinas que son parecidas a los ribosomas.

En la célula existen unas estructuras nucleares permanentes de naturaleza nuclear que son los cariosomas o cuerpos centrales. En la metafase se dividen en dos. Se sospecha que puedan ser nucleolos permanentes encontrándose en algas, protozoos y ciertos hongos.

Si aceptamos que estos organismos son poco evolucionados podría llegarse a la conclusión de que la desaparición y reorganización de los nucleolos son características adquiridas por los organismos superiores en períodos evolutivos recientes.

Mediante estudios con el microscopio electrónico se ha podido comprobar la existencia en los nucleolos de conductos y vacuolas.

Otro componente del nucleolo es el nucleonema, también se pueden observar una o mas zonas formadas por pequeños gránulos densos. Estas zonas no presentan conductos y constituyen una zona amorfa.

La actividad nucleolar está relacionada con su tamaño, lo mismo ocurre con el nucleo. Los nucleolos intervienen en la síntesis del ARN ribosómico.

Función

La función principal del nucléolo es la biosíntesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa donde hay muchos nucleolos.

Además, investigaciones recientes, han descrito al nucléolo como el responsable del tráfico de pequeños segmentos de ARN. El nucléolo además, interviene en la maduración y el transporte del ARN hasta su destino final en la célula.

Aunque el nucléolo desaparezca en división, algunos estudios actuales aseguran que regula el ciclo celular. La estructura granular homogénea de los nucleolos puede ser observada con microscopia electrónica.

La función principal del nucléolo es la biogénesis de ribosomas desde su componentes de ADN para formar ARN prerribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucleolos.

Además, investigaciones recientes, han descrito al nucléolo como el responsable del tráfico de pequeños segmentos de ARN. El nucléolo además, interviene en la maduración y el transporte del ARN hasta su destino final en la célula.

Aunque el nucléolo desaparezca en división, algunos estudios actuales aseguran que regula el ciclo celular.

Ciclo del nucléolo

El nucléolo no se ve a lo largo de todo el ciclo celular. Al igual que los cromosomas, sufre una serie de cambios según se encuentre en interfase o en división. En interfase no sufre cambios morfológicos significativos (se puede dar un aumento o una fusión de varios). Sin embargo en división se dan cambios que determinan el ciclo del nucléolo. En este ciclo hay tres etapas:

1. Desorganización profásica: el nucléolo disminuye de tamaño y se hace bastante irregular. Aparecen pequeñas masas de material nucleolar que se disponen entre los cromosomas profásicos que se están condensando.

2. Transporte metafásico y anafásico: el nucléolo pierde su individualidad y sus componentes se incorporan a los cromosomas metafásicos.

3. Organización telofásica: en la primera mitad de la telofase, los cromosomas se descondensan y aparecen los cuerpos laminares y cuerpos prenucleolares (de mayor tamaño y resultado de la fusión de los primeros). Estos cuerpos son estructuras esféricas con características citoquímicas y estructurales del núcleo interfásico. Los cuerpos prenucleolares aumentan de tamaño y empiezan a formar un nucléolo alrededor de la región de los organizadores nucleolares. La cantidad de nucléolos depende del número de organizadores nucleolares.

Etapas del ciclo nucleolarIgual que ocurre con los cromosomas, el comportamiento del nucléolo es muy diferente según se considerencélulas interfásicas o mitóticas.Durante la división celular, el nucléolo experimenta una

serie de cambios que determinan un tipo de conducta nucleolar,el ciclo mitótico típico del nucléolo, que ocurre en la mayoría de las células. Este consiste fundamentalmente en tres procesos:1. Desorganización profásica.2.Transporte metafásico y anafásico..3. Reorganización telofásica.Avanzada la telofase, los cuerpos prenucleolares se hacen mayores y comienzan a formar un nucléolo interfásico. El proceso se produce por coalescencia y fusión de los cuerpos prenucleolares en tomo a la región organizadora nucleolar.Cuando esto termina, se observan uno o más nucléolos maduros (en función del número de organizadores) y handesaparecido prácticamente los cuerpos prenucleolares

Características

el nucléolo es una estructura densa que interviene en la formación de los ribosomas y se encuentra en el interior del núcleo, a veces desplazados un poco hacia la periferia. Está dividido en varias regiones según su densidad:-Parte más densa: son zonas con ADN y ARN ribosómico al cual se unen proteínas.-Parte menos densa: en ella pueden aparecer fibras de ADN y algo de ARN, y se encuentran algunas proteínas y enzimas que intervienen en el proceso de transcripción.

Estructura:

Con el perfeccionamiento técnico de la microscopía electrónica se interpretó la estructura del nucléolo como la deuna esponja, con tabiques irregulares interconectados entre los cuales quedan espacios vacíos. Se distinguieron lossiguientes componentes:

1.

Parte amorfa.

Corresponde a los espacios de escasa densidad a los electrones que forman cavidadesintercomunicadas en la parte densa. Contiene gránulos de DNA y equivale al nucleoloplasma.

2.

Parte densa.

Se corresponde con el nucleolonema. A su vez se distinguen en ella:

•

Parte granular.

Formada por acumulaciones de gránulos de unos 25 nm de diámetro, quecontienen ribonucleoproteínas.

•

Parte

.

fibrillar.

Más densa que la anterior, constituida por fibrillas de unos 8-10 nm, tambiénformadas por ribonucleoproteínas.

•

Centro fibrillar.

Muy evidente en algunos nucléolos, donde puede haber varios centrosfibrillares y de densidad inferior a la de las partes granular y fibrillar. Consiste en finas fibrillas

de 7-9 nm. Contiene DNA y algo de RNA. Debido al contenido en DNA, se ha consideradoque los centros fibrillares corresponden a organizadores nucleolares en fase activa o detranscripción. Algunos autores han discrepado de esta interpretación debido a que los centrosfibrillares no se observan en muchos tipos celulares y no parecen indispensables para la correctafunción del nucléolo, y han atribuido al centro fibrillar otras funciones como la de almacén dereservas proteicas para la síntesis ribosómica.En muchos nucléolos se observa también una masa fibrillar densa que contiene exclusivamente DNA. Es la he-terocromatina asociada al

nucléolo

y corresponde a la heterocromatina telomérica de los organizadores nucleolares.

3.- CROMATINA, CARACTERISTICAS

La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma eucariótico.La cromatina (ADN)

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud (el número depende del organismo), asociados a un complejo específico de 8 histonas nucleosómicas (octámero de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y contiene dos copias de cada una de las 4 histonas

H3, H4, H2A y H2B. Este octámero forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN (da aproximadamente 1,8 vueltas). Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas existe un ADN libre llamado ADN "espaciador", de longitud variable entre 0 y 80 pares de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar a una estructura parecida a un "collar de cuentas".

Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.

Finalmente continúa el incremento del empaquetamiento del ADN hasta obtener los cromosomas que observamos en la metafase, el cual es el máximo nivel de condensación del ADN.

La cromatina es el conjunto de ADN y proteínas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma (ver esquema) eucariótico.

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases (el número depende del organismo) enrollados alrededor de un octámero de histonas core, y una histona externa llamada H1. Las histonas core que constituyen el octámero se denominan H3, H4, H2A y H2B. Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas existe un ADN libre llamado ADN linker, que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar a una estructura parecida a un "collar de perlas".

La cromatina se puede encontrar en dos formas:

Heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes:

la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética,

la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares y que contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan.

Eucromatina, diseminada por el resto del núcleo y no visible con el microscopio de luz. Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a moléculas de mARN.

es el ADN en estado totalmente descondensado, es decir, no se distinguen los cromosomas, es en este estado en que se encuentra la mayoria de las veces el ADN, para poder ser almacenado en el pequeño espacio del nucleo celular

Tipos de cromatina

CLASIFICACION DE CROMATINA

HETEROCROMATINA: Es cromatina condensada que es geneticamente inactiva.

1. CONSECUTIVA: Siempre esta condensada. Se caracteriza por la region central del centromero.

2. FACULTATIVA: Tambien es inactiva a encuanto a la posibilidad de transcripcion, durante la interfase.

EUCROMATINA: Cromatina en estado extendido, que se necesita para la transcripcion de genes.

Mas del 90% de la cromatina en interfase esta en estado condensado, excepto durante la sintesis de DNA.

DIFERENCIACION CELULAR: Es la diversificacion de celulas por la adquisiscion de caracteristicas estructurales y funcionales especializados propias.

ESTRUCTURA FINA DE CROMATINA

CROMATINA PERIFERICA: Esta forma de cromatina esta relacionada con la cubierta nuclear.

CROMATINA PROPIA DEL NUCLEO: Esta en el nucleo. Tambien constituye los granulos de cromatina extendida dispersos dentro del jugo nuclear.

La cromatina se puede encontrar en 2 formas

Heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con las coloraciones. En 1928 Emil HEITZ, basándose en observaciones histológicas, definió la heterocromatina (HC) como los segmentos cromosómicos que aparecían muy condensados y oscuros en el núcleo en interfase. De hecho, la cromatina está formada de una maraña de fibras cuyo diámetro no solo varía durante el ciclo celular sino que también depende de la región del cromosoma observada.

La eucromatina activa está formada por una fibra de un diámetro que corresponde al del nucleosoma, que es un segmento de ADN bicatenario enrollado alrededor de homodímeros de las histonas H2A, H2B, H3, y H4. En la eucromatina inactiva, esta fibra se enrolla sobre sí misma gracias a las histonas H1 para formar el solenoide. La interacción con otras proteínas no histonas (topoisomerasa II, proteínas de andamiaje, lamininas, …) provoca mayores grados de organización. En cuanto a la heterocromatina, la fibra que la constituye se encuentra más condensada y a menudo aparece formada por agregados. Su formación require numerosas proteínas adicionales, que incluyen las proteínas HP1 (Heterochromatin Protein 1 o proteína de la heterocromatina1).

La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes,la riqueza en ADN satélite determina tanto la naturaleza permanente o reversible de la heterocromatina, como su polimorfismo y propiedades de tinción.:

la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética, incluye a los telómeros y centrómeros del cromosoma que no expresan su ADN. La heterocromatina constitutiva contiene un tipo particular de ADN denominado ADN satélite, formado por gran número de secuencias cortas repetidas en tándem. Los tipos principales de este ADN son el ADN satélite alfa, y los ADN satélite I, II y III. Estas secuencias de ADN satélite son capaces de plegarse sobre sí mismas y pueden tener un papel importante en la formación de la estructura altamente compacta de la heterocromatina constitutiva. La heterocromatina constitutiva es estable y conserva sus propiedades heterocromáticas durante todas las etapas del desarrollo y en todos los tejidos. La heterocromatina constitutiva es altamente polimórfica, probablemente debido a la inestabilidad del ADN satélite. Este polimorfismos puede afectar, no solamente a su tamaño sino también a la localización de la heterocromatina, y aparentemente no tiene un efecto fenotípico. La heterocromatina constitutiva se encuentra fuertemente teñida en la técnica de bandas C, lo que es el resultado de una renaturalización muy rápida del ADN satélite tras la desnaturalización.

la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares, contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan o que pueden expresarse en algún momento. Incluye al ADN satélite y al corpúsculo de Barr. La heterocromatina facultativa se caracteriza por la presencia de secuencias repetidas tipo LINE. Estas secuencias, dispersas a lo largo del genoma, podrían promover la propagación de una estructura de cromatina condensada. La heterocromatina facultativa es reversible, su estado heterocromático depende de la etapa del desarrollo y del tipo celular. Dos ejemplos de este tipo de heterocromatina son el cromosoma X inactivo (cuerpo de Barr) de las células somáticas femeninas y la vesícula sexual inactiva en la etapa del paquiteno de las meiosis masculinas. La heterocromatina facultativa no es particularmente rica en ADN satélite, y por ello, no es polimórfica. La heterocromatina facultativa no se encuentra nunca teñida en la técnica de bandas C.

Se ha visto que en la formación de heterocromatina frecuentemente participa el fenómeno de ARN interferente. Por ejemplo, en Schizosaccharomyces pombe, la heterocromatina se forma en el

centrómero, telómeros y en el loci mating-type.1 La formación de la heterocromatina en el centrómero depende del mecanismo de ARN interferente (ARNi). ARN doble cadena complementarios son producidos de secuencias repetidas localizadas en el centrómero, que inducen ARNi y seguidamente metilación de la lisina 9 histona 3 y enlazamiento de Swi6 (proteína estructural de la heterocromatina, la cual es homóloga a HP1 en mamíferos).2

Propiedades de la heterocromatina

A pesar de las diferencias descritas anteriormente, la heterocromatina constitutiva y la heterocromatina facultativa tienen propiedades muy similares.

1. La heterocromatina está condensada. Este es, de hecho, lo que define la heterocromatina, y por ello es aplicable tanto a la heterocromatina constitutiva como a la facultativa. Esta elevada condensación la hace fuertemente cromofílica e inaccesible a la DNAsa I y, en general, a otras enzimas de restricción.

2. El ADN de la heterocromatina se replica más tarde.

La incorporación de varios análogos de nucleótidos muestra que el ADN de ambos tipos de heterocromatina se replica tarde. Esto es el resultado, por un lado, de su elevado grado de condensación, que evita que la maquinaria replicativa accede fácilmente al ADN y, por otro lado, de su localización en un dominio nuclear periférico pobre en elementos activos.

3. El ADN de la heterocromatina se encuentra metilado.

•El ADN de la heterocromatina constitutiva se encuentra altamente metilado en las citosinas. Por ello, un anticuerpo anti-5-metil citosina marca fuertemente todas las regiones de este tipo de heterocromatina.

•Por lo que se refiere a la heterocromatina facultativa, la metilación de su ADN es menor, aunque los análisis mediante enzimas de restricción sensibles a metilación revelan una importante metilación de los islotes CpG, específicamente localizados en las regiones que controlan la expresión de los genes.

4. En la heterocromatina las histonas se encuentran hipoacetiladas. Las histonas puede sufrir una serie de modificaciones post-traduccionales en sus extremos N-terminales que pueden afectar a la propia actividad genética de la cromatina.

•La hipoacetilación de las colas N-terminales de las histonas, principalmente en las lisinas, están asociadas con la cromatina inactiva. Por el contrario, las histonas hiperacetiladas son características de la cromatina activa.

•La acetilación/desacetilación de histonas es un mecanismos absolutamente esencial para el control de la expresión génica. Existen numerosos factores de transcripción que presentan una actividad acetiltransferasa de histonas (HAT, Histone Acetyl Transferase) o desacetilasa de histonas (HDAc o Histone De-Acetylase).

5. Las histonas de la heterocromatina se encuentran metiladas en la lisina 9. La metilación de la lisina 9 de la histona H3 (H3-K9) parece que está muy relacionada con el proceso de heterocromatinización del genoma, tanto en la formación de heterocromatina constitutiva como facultativa.

6. La heterocromatina es transcripcionalmente inactiva.

•A diferencia de lo que ocurre en Drosophila, la heterocromatina constitutiva humana no contiene genes y la incorporación de uridina tritiada en los cultivos celulares no producen ningún tipo de marcaje a este nivel.

•La heterocromatina facultativa es relativamente pobre en genes, y éstos generalmente no se transcriben en el estado de heterocromatina.

7. La heterocromatina no participa en la recombinación genética.

•De modo general se acepta que la heterocromatina constitutiva no participa en la recombinación genética. La no existencia de un emparejamiento preliminar de las regiones heterocromatínicas homólogas se podría deber al polimorfismo característico de estas regiones que lo dificultarían, aunque no lo harían imposible. La heterocromatina constitutiva también actúa reprimiendo la recombinación en la regiones de eucromatina adyacentes.•Por lo que respecta a la heterocromatina facultativa, tampoco participa en la recombinación meiótica cuando se encuentra en su forma inactiva.

Funciones de la heterocromatina

Durante mucho tiempo el papel concreto de la heterocromatina ha sido un misterio, ya que su polimorfismo no parecía tener ningún efecto funcional o fenotípico.

1. Papel de la heterocromatina en la organización de los dominios nucleares.

•La heterocromatina y la eucromatina ocupan dominios nucleares distintos. La heterocromatina se localiza generalmente en la periferia del núcleo anclada a la membrana nuclear. Por el contrario, la cromatina activa se localiza en una posición más central.

•La localización preferencial de la heterocromatina contra la membrana nuclear puede deberse a la interacción de la proteína HP1 con el receptor de la lámina B, componente de la membrana interna del núcleo. •La localización periférica de la heterocromatina concentra los elementos activos en la porción central del núcleo, permitiendo que eucromatina activa se replique y transcriba con una eficiencia máxima.

2. Papel de la heterocromatina en la función del centrómero. En la mayor parte de eucariotas, los centrómeros se encuentran rodeados de una considerable masa de heterocromatina. Se ha sugerido que la heterocromatina centromérica sería necesaria para la cohesión de las cromátidas hermanas y que permitiría la disyunción normal de los cromosomas mitóticos.

•En la levadura Schizosaccharomyces pombe, el homólogo Swi6 de la proteína HP1 es absolutamente esencial para la cohesión eficiente de las cromátidas hermanas durante la división celular.

•Los experimentos en los cuales se ha realizado la deleción del ADN satellite muestran que una gran región de repeticiones de este tipo de ADN es indispensable para el funcionamiento correcto del centrómero.

Se supone que la heterocromatina centromérica podría, de facto, crear un compartimento mediante el incremento de la concentración local de la variante centromérica de las histonas, CENP-A, y mediante la promoción de la incorporación de la CENP-A en lugar de la histona H3 durante la replicación.

3. Papel de la heterocromatina en la represión génica (regulación epigenética) La expresión génica puede estar controlada a dos niveles:

•Primero, a nivel local o control transcripcional, gracias a la formación de complejos locales de transcripción. Este nivel involucra secuencias de ADN relativamente pequeñas unidas a genes.

•A nivel más global, en cuyo caso se dice que hay un control de la transcriptabilidad. Este control involucra a secuencias más largas que representan un gran dominio de cromatina, que puede estar en estado activo o inactivo. En este caso es la heterocromatina la que parece estar involucrada. Los genes que generalmente se encuentran en la eucromatina pueden, por tanto, ser silenciados cuando se encuentran cercanos a un dominio de heterocromatina.

Mecanismo de inactivación en cis: Los reordenamientos cromosómicos pueden provocar que una región eucromática se yuxtaponga a una región heterocromática. En el momento en el que el reordenamiento elimina ciertas barreras que protegen la eucromatina la estructura heterocromática es capaz de propagarse en cis a la eucromatina adyacente, inactivando los genes que se encuentran en ella. Este es el mecanismo observado en la variegación por efecto de posición (PEV) en Drosophila y en la inactivación de ciertos transgenes en ratón.

Mecanismo de inactivación en trans: Durante la diferenciación celular, ciertos genes activos pueden transponerse a un dominio nuclear heterocromático haciendo que se inactiven. Este mecanismo es el que se ha propuesto como explicación para la co-localización en los núcleos de linfocitos de la proteína IKAROS con la heterocromatina centromérica y de los genes cuya expresión controla.

Eucromatina , está diseminada por el resto del núcleo (menor condensación), se tiñe débilmente con la coloraciones (su mayor tinción ocurre en la mitosis y no es visible con el microscopio de luz). Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de ADN a moléculas de ARNm, por lo que es aquí donde se encuentran la mayoría de los genes activos.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CROMATINA: EL NUCLEOSOMAPrincipales componentesLos principales componentes que se obtienen cuando se aísla la cromatina de los núcleos interfásicos son el ADN, las histónicas, las proteínas no histónicas y el ARN. Si se toma como unidad de comparación la cantidad de ADN, los demás componentes aparecen en las siguientes proporciones:

ADN HISTONAS NO HISTONAS ARN

1 1 0,5 - 1,5 0,05

La cantidad de las proteínas no histónicas puede variar de unos tejidos a otros en el mismo individuo y dentro del mismo tejido a lo largo del desarrollo.

Características

La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas no histónicas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y que constituye el cromosoma eucariótico.

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas. Éstos se encuentran formados por aproximadamente 146 pares de bases de longitud (el número depende del organismo), asociados a un complejo específico de 8 histonas nucleosómicas (octámero de histonas). Cada partícula tiene una forma de disco, con un diámetro de 11 nm y contiene dos copias de cada una de las 4 histonas H3, H4, H2A y H2B. Este octámero forma un núcleo proteico alrededor del que se enrolla la hélice de ADN (da aproximadamente 1.8 vueltas). Entre cada una de las asociaciones de ADN e histonas existe un ADN libre llamado ADN "espaciador", de longitud variable entre 0 y 80 pares de nucleótidos que garantiza flexibilidad a la fibra de cromatina. Este tipo de organización, permite un primer paso de compactación del material genético, y da lugar a una estructura parecida a un "collar de cuentas".

Posteriormente, un segundo nivel de organización de orden superior lo constituye la "fibra de 30nm" compuestas por grupos de nucleosomas empaquetados uno sobre otros adoptando disposiciones regulares gracias a la acción de la histona H1.

Finalmente continua el incremento del empaquetamiento del ADN hasta obtener los cromosomas que observamos en la metafase, el cual es el máximo nivel de condensación del ADN.

La cromatina, aparte de organizar el material genético del núcleo, se está revelando como protagonista en la regulación de las tareas biológicas de la célula. Se ha puesto en evidencia que, más allá de un papel meramente estructural, este complejo de moléculas desarrolla un papel activo en la regulación de algunos procesos fundamentales de las células (eucariotas).

El papel de la cromatina en la organización del material genético es bien conocido. Su estructura es un complejo de ADN (el material genético), de histonas y de proteínas no histonas, que presenta diferentes niveles de empaquetamiento (nucleosomas, collar de perlas, etcétera). El grado máximo de compactación se logra, durante la división celular, con la estructura de los

cromosomas. En este estado, las cadenas de ADN se compactan unas 10.000 veces.

La compactación de la cromatina, incluso cuando la célula no se está dividiendo, dificulta que el ADN se traduzca a proteínas para la ejecución de las diferentes funciones celulares. Generalmente, lo que pasa es que unas proteínas desempaquetan parcialmente un trozo de la cromatina haciendo que el ADN sea más accesible. Cuando se acaba la función que se ha activado (transcripción), la región de cromatina se vuelve a empaquetar.

5.- ADN, ESTRUCTURA, FUNCION, CARACTERISTICAS, ETAPAS DE TRANSCRIPCION,

El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado como ADN, es un ácido nucleico que contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El papel principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.

Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno.1

Para que la información que contiene el ADN pueda ser utilizada por la maquinaria celular, debe copiarse en primer lugar en unos trenes de nucleótidos, más cortos y con unas unidades diferentes, llamados ARN. Las moléculas de ARN se copian exactamente del ADN mediante un proceso denominado transcripción. Una vez procesadas en el núcleo celular, las moléculas de ARN pueden salir al citoplasma para su utilización posterior. La información contenida en el ARN se interpreta usando el código genético, que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas, según una correspondencia de un triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. Esto es, la información genética (esencialmente: qué proteínas se van a producir en cada momento del ciclo de vida de una célula) se halla codificada en las secuencias de nucleótidos

del ADN y debe traducirse para poder funcionar. Tal traducción se realiza usando el código genético a modo de diccionario. El diccionario "secuencia de nucleótido-secuencia de aminoácidos" permite el ensamblado de largas cadenas de aminoácidos (las proteínas) en el citoplasma de la célula. Por ejemplo, en el caso de la secuencia de ADN indicada antes (ATGCTAGATCGC...), la ARN polimerasa utilizaría como molde la cadena complementaria de dicha secuencia de ADN (que sería TAC-GAT-CTA-GCG-...) para transcribir una molécula de ARNm que se leería AUG-CUA-GAU-CGC-... ; el ARNm resultante, utilizando el código genético, se traduciría como la secuencia de aminoácidos metionina-leucina-ácido aspártico-arginina-...

Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben expresarse. La información contenida en los genes (genética) se emplea para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se utilizan para la construcción de los orgánulos u organelos celulares, entre otras funciones.

Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la célula se divida. Los organismos eucariotas (por ejemplo, animales, plantas, y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y una mínima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros organizadores de microtúbulos o centríolos, en caso de tenerlos; los organismos procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la célula, y, por último, los virus ADN lo hacen en el interior de la cápsida de naturaleza proteica. Existen multitud de proteínas, como por ejemplo las histonas y los factores de transcripción, que se unen al ADN dotándolo de una estructura tridimensional determinada y regulando su expresión. Los factores de transcripción reconocen secuencias reguladoras del ADN y especifican la pauta de transcripción de los genes. El material genético completo de una dotación cromosómica se denomina genoma y, con pequeñas variaciones, es característico de cada especie.

El ADN es la sustancia química donde se almacenan las instrucciones que dirigen el desarrollo de un huevo hasta formar un organismo adulto, que mantienen su funcionamiento y que permite la herencia. Es una molécula de longitud gigantesca, que está formada por agregación de tres tipos de sustancias: azúcares, llamados desoxirribosas, el ácido fosfórico, y bases nitrogenadas de cuatro tipos, la adenina, la guanina, la timina y la citosina.

Los azúcares y los ácidos fosfóricos se unen lineal y alternativamente, formando dos largas cadenas que se enrollan en hélice. Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior de esta doble hélice y forman una estructura similar a los peldaños de una escalera. Se unen a las cadenas mediante un enlace con los azúcares. Cada peldaño está formado por la unión de dos bases, formando los pares de bases anteriormente mencionados; pero estos emparejamientos sólo pueden darse entre la adenina y la timina o entre la citosina y la guanina. Las secuencias -el orden en que se van poniendo- que forman adenina, timina, citosina y guanina a lo largo de la cadena de ADN es lo que determina las instrucciones biológicas que contiene.

Estructura

Estructura del ADN

La información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones celulares está guardada en una molécula de ácido nucleico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). En este apartado describiremos su estructura y explicaremos cómo se almacena dentro del núcleo celular.

En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos cadenas.

El ADN es un ácido nucleico formado por nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos:

a. un azúcar: desoxirribosa en este caso (en el caso de ARN o ácido ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),

b. un grupo fosfato y

c. una base nitrogenada

Si la molécula tiene sólo el azúcar unido a la base nitrogenada entonces se denomina nucleósido.

Las bases nitrogenadas que constituyen parte del ADN son: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas forman puentes de hidrógeno entre ellas, respetando una estricta complementariedad: A sólo se aparea con T (y viceversa) mediante dos puentes de hidrógeno, y G sólo con C (y viceversa) mediante 3 puentes de hidrógeno.

Los extremos de cada una de las hebras del ADN son denominados 5’-P (fosfato) y 3’–OH (hidroxilo) en la desoxirribosa. Las dos cadenas se alinean en forma paralela, pero en direcciones inversas (una en sentido 5’ → 3’ y la complementaria en el sentido inverso), pues la interacción entre las dos cadenas está determinada por los puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas. Se dice, entonces, que las cadenas son antiparalelas.

Características

1. El ADN es una molécula de ácido desoxi-ribonucleico, esto significa que está conformada por las bases nitrogenadas adenina, timina, citocina y guanina (el ARN tiene uracilo en lugar de la timina). Además tiene una azúcar pentosa llamada desoxi-ribosa (el ARN tiene azúcar ribosa).

2. La función del ADN está directamente relacionada con la transmisión de la herencia; es decir, el ADN contiene los caracteres genéticos hereditarios que pasan de generación en generación.

3. Otra función del ADN es contener la codificación para las proteínas, esto es importante porque cada especie tiene su propia codificación, por lo que las proteínas no son iguales.

4. Físicamente, el ADN tiene una estructura de doble hélice, es decir doble filamente en espiral.

5. Por su ubicación, el ADN se encuentra exclusivamente en el núcleo de las células, aunque también existe el ADN mitocondrial y el ADN del cloroplasto.

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.

Etapas de la transcripción

Clásicamente se divide el proceso de la transcripción en 3 etapas principales (iniciación, elongación y terminación), pero realmente se pueden diferenciar 5 etapas :

Preiniciación

Al contrario de la replicación de ADN, durante el inicio de la transcripción no se requiere la presencia de un cebador para sintetizar la nueva cadena, de ARN en este caso. Antes del inicio de la transcripción se necesita toda una serie de factores de transcripción que ejercen los factores de iniciación. Estos se unen a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de transcripción se llama promotor. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen los factores de transcripción mediante fuerzas de Van der Waals y enlaces de hidrógeno. Los promotores tienen secuencias reguladoras definidas, muy conservadas en cada especie, donde las más conocidas son la caja TATA (situada sobre la región -10), con la secuencia consenso TATA(A/T)A(A/T); y la caja TTGACA (situada en el punto -35). La formación del complejo de transcripción se realiza sobre el promotor TATA, allí se forma el núcleo del complejo de iniciación. Sobre la caja TATA se fija una proteína de unión (TBP) junto con el factor de transcripción TFII D (TF proviene del inglés: transcription factor). Después, a ellos se unen otros factores de transcripción específicos: TFII B se une a TBP, TFII A (opcional), que estabiliza el complejo TFII B-TBP; luego se une el complejo TFII F y ARN polimerasa, y al final TFII E y TFII H. Todo ello forma un complejo que se llama complejo de preiniciación cerrado o PIC. Cuando la estructura se abre por mediación del factor de transcripción TFII H, da comienzo la iniciación y al complejo abierto (por su acción helicasa dependiente de ATP).

Iniciación

Primero, una Helicasa separa las hebras de ADN en estas denominadas cajas TATA, ya que entre adenina y timina se establecen dos enlaces de hidrógeno, mientras que entre citosina y guanina se forman tres. Posteriormente se unen los factores y las proteinas de transcripción (TBP, TF2D, TF2B) permitiendo, de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena simple, siendo esta la ultima en posicionarse. Aunque la búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN y la síntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucleótido número 10 del ADN molde de la burbuja de transcripción. La burbuja de transcripción se llama complejo abierto. La ARN polimerasa es una enzima formada por 5 subunidades: 2 subunidades α, 1 subunidad β, 1 subunidad β' y 1 subunidad ω que tiene como función la unión de ribonucleótidos trifosfato. Cuando se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, y una vez que se forma el primer enlace fosfodiéster, acaba la etapa de iniciación.y comienza asi la siguiente etapa.

Disgregación del promotor

Una vez sintetizado el primer enlace fosfodiéster, se debe deshacer el complejo del promotor para que quede limpio para volver a funcionar de nuevo. Durante esta fase hay una tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir transcritos truncados, dando lugar a una iniciación abortada, común tanto en procariontes como eucariontes. Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucleótidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la elongación.

La disgregación del promotor coincide con una fosforilación de la serina 5 del dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa, que es fosforilado por el TFII H (que es una proteína quinasa dependiente de ATP)

Elongación

La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación, la segunda etapa de la transcripción del ARN.

Terminación

Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se

ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recién sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminación, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de proteínas reguladoras específicas de la terminación de la transcripción como rho.

Componentes

Estructura de soporte: La estructura de soporte de una hebra de ADN está formada por unidades alternas de grupos fosfato y azúcar.27 El azúcar en el ADN es una pentosa, concretamente, la desoxirribosa.

Acido fosfórico

Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucleicos sólo aparecen en forma de nucleósidos monofosfato.

Desoxirribosa :

Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar, pues en el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa.25

Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los átomos de carbono tercero (3 , «tres prima») y quinto (5 , «cinco prima») de ′ ′dos anillos adyacentes de azúcar. La formación de enlaces asimétricos implica que cada hebra de ADN tiene una dirección. En una doble hélice, la dirección de los nucleótidos en una hebra (3 → ′5 ) es opuesta a la dirección en la otra hebra (5 → 3 ). Esta organización de las hebras de ADN se ′ ′ ′denomina antiparalela; son cadenas paralelas, pero con direcciones opuestas. De la misma manera, los extremos asimétricos de las hebras de ADN se denominan extremo 5′ («cinco prima») y extremo 3′ («tres prima»), respectivamente.

Bases nitrogenadas :

Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G) y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o más átomos de nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases púricas o purinas (adenina y

guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre sí, y las bases pirimidínicas o bases pirimídicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo.25 En los ácidos nucleicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de ésta en que carece de un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el ADN, sólo aparece raramente como un producto residual de la degradación de la citosina por procesos de desaminación oxidativa.

Citosina :

En el código genético se representa con la letra C. Es un derivado pirimidínico, con un grupo amino en posición 4 y un grupo oxo en posición 2. Forma el nucleósido citidina (desoxicitidina en el ADN) y el nucleótido citidilato o (desoxi)citidina monofosfato (dCMP en el ADN, CMP en el ARN). La citosina siempre se empareja en el ADN con la guanina de la cadena complementaria mediante un triple enlace, C≡G. Su fórmula química es C4H5N3O y su nomenclatura 2-oxo, 4 aminopirimidina. Su masa molecular es de 111,10 unidades de masa atómica. La citosina se descubrió en 1894, al aislarla del tejido del timo de carnero.

Adenina :

En el código genético se representa con la letra A. Es un derivado de la purina con un grupo amino en la posición 6. Forma el nucleósido adenosina (desoxiadenosina en el ADN) y el nucleótido adenilato o (desoxi)adenosina monofosfato (dAMP, AMP). En el ADN siempre se empareja con la timina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, A=T. Su fórmula química es C5H5N5 y su nomenclatura 6-aminopurina. La adenina, junto con la timina, fue descubierta en 1885 por el médico alemán Albrecht Kossel.

Guanina :

En el código genético se representa con la letra G. Es un derivado púrico con un grupo oxo en la posición 6 y un grupo amino en la posición 2. Forma el nucleósido (desoxi)guanosina y el nucleótido guanilato o (desoxi)guanosina monofosfato (dGMP, GMP). La guanina siempre se empareja en el ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres enlaces de hidrógeno, G≡C. Su fórmula química es C5H5N5O y su nomenclatura 6-oxo, 2-aminopurina.

Estructura

El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles:34 35

1. Estructura primaria:

o Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la

diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases.

2. Estructura secundaria:

o Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en la difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins, y en la equivalencia de bases de Chargaff, según la cual la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.

o Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la homóloga.

o Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el que tiene la estructura descrita por Watson y Crick.

3. Estructura terciaria:

o Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de organismos procariotas o eucariotas:

2. En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en orgánulos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos.

3. En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las histonas y otras proteínas de naturaleza no histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las protaminas).34

Estructuras en doble hélice

El ADN existe en muchas conformaciones.27 Sin embargo, en organismos vivos sólo se han observado las conformaciones ADN-A, ADN-B y ADN-Z. La conformación que adopta el ADN depende de su secuencia, la cantidad y dirección de superenrollamiento que presenta, la presencia de modificaciones químicas en las bases y las condiciones de la solución, tales como la concentración de iones de metales y poliaminas.36 De las tres conformaciones, la forma "B" es la más común en las condiciones existentes en las células.37 Las dos dobles hélices alternativas del ADN difieren en su geometría y dimensiones.

La forma "A" es una espiral que gira hacia la derecha, más amplia que la "B", con una hendidura menor superficial y más amplia, y una hendidura mayor más estrecha y profunda. La forma "A"

ocurre en condiciones no fisiológicas en formas deshidratadas de ADN, mientras que en la célula puede producirse en apareamientos híbridos de hebras ADN-ARN, además de en complejos enzima-ADN.38 39

Los segmentos de ADN en los que las bases han sido modificadas por metilación pueden sufrir cambios conformacionales mayores y adoptar la forma "Z". En este caso, las hebras giran alrededor del eje de la hélice en una espiral que gira a mano izquierda, lo opuesto a la forma "B" más frecuente.40 Estas estructuras poco frecuentes pueden ser reconocidas por proteínas específicas que se unen a ADN-Z y posiblemente estén implicadas en la regulación de la transcripción.41

Estructuras en cuádruplex

En los extremos de los cromosomas lineales existen regiones especializadas de ADN denominadas telómeros. La función principal de estas regiones es permitir a la célula replicar los extremos cromosómicos utilizando la enzima telomerasa, puesto que las enzimas que replican el resto del ADN no pueden copiar los extremos 3' de los cromosomas.43 Estas terminaciones cromosómicas especializadas también protegen los extremos del ADN, y evitan que los sistemas de reparación del ADN en la célula los procesen como ADN dañado que debe ser corregido.44 En las células humanas, los telómeros son largas zonas de ADN de hebra sencilla que contienen algunos miles de repeticiones de una única secuencia TTAGGG.45

Estas secuencias ricas en guanina pueden estabilizar los extremos cromosómicos mediante la formación de estructuras de juegos apilados de unidades de cuatro bases, en lugar de los pares de bases encontrados normalmente en otras estructuras de ADN. En este caso, cuatro bases guanina forman unidades con superficie plana que se apilan una sobre otra, para formar una estructura cuádruple-G estable.46 Estas estructuras se estabilizan formando puentes de hidrógeno entre los extremos de las bases y la quelatación de un metal iónico en el centro de cada unidad de cuatro bases.47 También se pueden formar otras estructuras, con el juego central de cuatro bases procedente, o bien de una hebra sencilla plegada alrededor de las bases, o bien de varias hebras paralelas diferentes, de forma que cada una contribuye con una base a la estructura central.

Además de estas estructuras apiladas, los telómeros también forman largas estructuras en lazo, denominadas lazos teloméricos o lazos-T (T-loops en inglés). En este caso, las hebras simples de ADN se enroscan sobre sí mismas en un amplio círculo estabilizado por proteínas que se unen a telómeros.48 En el extremo del lazo T, el ADN telomérico de hebra sencilla se sujeta a una región de ADN de doble hebra porque la hebra de ADN telomérico altera la doble hélice y se aparea a una de las dos hebras. Esta estructura de triple hebra se denomina lazo de desplazamiento o lazo D (D-loop).46

Funciones biológicas

Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información (genes y genoma), la codificación de proteínas (transcripción y traducción) y su autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la información a las células hijas durante la división celular.

Transcripción y traducción

Artículos principales: Transcripción (genética) y Traducción (genética).

En un gen, la secuencia de nucleótidos a lo largo de una hebra de ADN se transcribe a un ARN mensajero (ARNm) y esta secuencia a su vez se traduce a una proteína que un organismo es capaz de sintetizar o "expresar" en uno o varios momentos de su vida, usando la información de dicha secuencia.

La relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de la proteína viene determinada por el código genético, que se utiliza durante el proceso de traducción o síntesis de proteínas. La unidad codificadora del código genético es un grupo de tres nucleótidos (triplete), representado por las tres letras iniciales de las bases nitrogenadas (por ej., ACT, CAG, TTT). Los tripletes del ADN se transcriben en sus bases complementarias en el ARN mensajero, y en este caso los tripletes se denominan codones (para el ejemplo anterior, UGA, GUC, AAA). En el ribosoma cada codón del ARN mensajero interacciona con una molécula de ARN de transferencia (ARNt o tRNA) que contenga el triplete complementario, denominado anticodón. Cada ARNt porta el aminoácido correspondiente al codón de acuerdo con el código genético, de modo que el ribosoma va uniendo los aminoácidos para formar una nueva proteína de acuerdo con las "instrucciones" de la secuencia del ARNm. Existen 64 codones posibles, por lo cual corresponde más de uno para cada aminoácido (por esta duplicidad de codones se dice que el código genético es un código degenerado: no es unívoco); algunos codones indican la terminación de la síntesis, el fin de la secuencia codificante; estos codones de terminación o codones de parada son UAA, UGA y UAG (en inglés, nonsense codons o stop codons).34

6.- CICLO CELULAR, ETAPAS O PEIODOS DEL CICLO CELULAR S G1 G2,

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Las etapas, mostradas a la derecha, son G1-S-G2 y M. El estado G1 quiere decir "GAP 1"(Intervalo 1). El estado S representa "Síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa "GAP 2"(Intervalo 2). El estado M representa «la fase M», y agrupa a la mitosis o meiosis (reparto de material genético nuclear) y citocinesis (división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan «proliferantes» y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.1 Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.2 El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.

Fases del ciclo celular

La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:3

El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.

El estado de división, llamado fase M.

Interfase

Es el período comprendido entre mitosis. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:4

Fase G1 (del inglés Growth o Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. En cuanto a carga genética, en humanos (diploides) son 2n 2c.

Fase S (del inglés Synthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 10-12 horas y ocupa alrededor de la mitad del tiempo que dura el ciclo celular en una célula de mamífero típica..

Fase G2 (del inglés Growth o Gap 2): Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis. La carga genética de humanos es 2n 4c, ya que se han duplicado el material genético, teniendo ahora dos cromátidas cada uno.

Fase M (mitosis y citocinesis)

Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 h, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos).1

7.- TIPOS DE CELULAS SEGÚN EL CICLO CELULAR, ALTAMENTE DIFERENCIADAS, BIEN DIFERENCIADAS, POCO DIFERENCIADAS

8.- MITOSIS, FASES; PROFASE ANAFASE PROMETAFASE TELOFASE METAFASE, CARACTERISTICAS

En biología, la mitosis (del griego mitos, hebra) es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucarióticas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico.1 Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.

La mitosis completa, que produce células genéticamente idénticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparación tisular y de la reproducción asexual. La otra forma de división del material genético de un núcleo se denomina meiosis y es un proceso que, aunque comparte mecanismos con la mitosis, no debe confundirse con ella ya que es propio de la división celular de los gametos (produce células genéticamente distintas y, combinada con la fecundación, es el fundamento de la reproducción sexual y la variabilidad genética).

La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, el ciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase, durante la cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la interfase.

Interfase

Artículo principal: Interfase.

Durante la interfase, la célula se encuentra en estado basal de funcionamiento. Es cuando se lleva a cabo la replicación del ADN y la duplicación de los organelos para tener un duplicado de todo antes de dividirse.

La interfase se divide en 3 periodos principales conocidos como G1, S y G2 (G viene de growth –crecimiento- en inglés).

la fase G1 es la mas variable, porque puede que las células duren horas, días, meses o años. Cuando las células que se reproducen poco entran en G1, pueden detener su ciclo celular y entrar en un estado de reposo G0.

la fase S, es el proceso de síntesis, durante el cual la célula duplica sus cromosomas, formando pares de cromosomas iguales o hermanos, y sintetiza nutrientes y proteínas necesarias para la subsistencia de las células hijas.

la fase G2, es el segundo periodo de crecimiento donde la célula asegura que tanto el material genético como sus organelos estén duplicados por completo antes de dividirse, y termina cuando comienza la división.

La duración del ciclo celular en una célula típica es de 16 horas: 5 horas para G1, 7 horas para S, tres horas para G2 y 1 hora para la división. Este tiempo depende del tipo de célula que sea.2

Profase

Artículo principal: Profase.

Se produce en ella la condensación del material genético (ADN, que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas estructuras altamente organizadas, los cromosomas. Como el material genético se ha duplicado previamente durante la fase S de la Interfase, los cromosomas replicados están formados por dos cromátidas, unidas a través del centrómero por moléculas de cohesinas.

Uno de los hechos más tempranos de la profase en las células animales es la duplicación del centrosoma; los dos centrosomas hijos (cada uno con dos centriolos) migran entonces hacia extremos opuestos de la célula. Los centrosomas actúan como centros organizadores de unas estructuras fibrosas, los microtúbulos, controlando su formación , mediante la polimerización de tubulina soluble.6 De esta forma, el huso de una célula mitótica tiene dos polos que emanan microtúbulos.

En la profase tardía desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura nuclear.

Prometafase

La membrana nuclear se separa y los microtúbulos invaden el espacio nuclear. Esto se denomina mitosis abierta, y ocurre en una pequeña parte de los organismos multicelulares. Los hongos y algunos protistas, como las algas o las tricomonas, realizan una variación denominada mitosis cerrada, en la que el huso se forma dentro del núcleo o sus microtúbulos pueden penetrar a través de la membrana nuclear intacta.7 8

Cada cromosoma ensambla dos cinetocoros hermanos sobre el centrómero, uno en cada cromátida. Un cinetocoro es una estructura proteica compleja a la que se anclan los microtúbulos.9

Aunque la estructura y la función del cinetocoro no se conoce completamente, contiene varios motores moleculares, entre otros componentes.10 Cuando un microtúbulo se ancla a un cinetocoro, los motores se activan, utilizando energía de la hidrólisis del ATP para "ascender" por el microtúbulo hacia el centrosoma de origen. Esta actividad motora, acoplada con la polimerización/despolimerización de los microtúbulos, proporcionan la fuerza de empuje necesaria para separar más adelante las dos cromátidas de los cromosomas.10

Cuando el huso crece hasta una longitud suficiente, los microtúbulos asociados a cinetocoros empiezan a buscar cinetocoros a los que anclarse. Otros microtúbulos no se asocian a cinetocoros, sino a otros microtúbulos originados en el centrosoma opuesto para formar el huso mitótico.11 La prometafase se considera a veces como parte de la profase.

Metafase

Artículo principal: Metafase.

Véase también: Checkpoint de mitosis.

A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se encuentran en los 2 polos del huso.11 Este alineamiento equilibrado en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos. El nombre "metafase" proviene del griego μετα que significa "después."

Dado que una separación cromosómica correcta requiere que cada cinetocoro esté asociado a un conjunto de microtúbulos (que forman las fibras cinetocóricas), los cinetocoros que no están anclados generan una señal para evitar la progresión prematura hacia anafase antes de que todos los cromosomas estén correctamente anclados y alineados en la placa metafásica. Esta señal activa el checkpoint de mitosis.12

Anafase

Artículo principal: Anafase.

Cuando todos los cromosomas están correctamente anclados a los microtúbulos del huso y alineados en la placa metafásica, la célula procede a entrar en anafase (del griego ανα que significa "arriba", "contra", "atrás" o "re-"). Es la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.

A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Este movimento parece estar generado por el rápido ensamblaje de los microtúbulos.13

Estos dos estados se denominan a veces anafase temprana (A) y anafase tardía (B). La anafase temprana viene definida por la separación de cromátidas hermanas, mientras que la tardía por la elongación de los microtúbulos que produce la separación de los centrosomas. Al final de la anafase, la célula ha conseguido separar dos juegos idénticos de material genético en dos grupos definidos, cada uno alrededor de un centrosoma.

Telofase

Artículo principal: Telofase.

La telofase (del griego τελος, que significa "finales") es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante la profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se

encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa. Sucede una secuencia inmediata al terminar.

1) La reproducción sexual ocurre solo en eucariotas. Durante la formación de los gametos, el número de cromosomas se reduce a la mitad y retornan al número completo cuando los dos gametos se unen durante la fecundación.2) Es la segunda fase del ciclo en la que se produce la replicación o síntesis del ADN.3) Se produce una recombinacion, que consiste en un proceso por el cual dos alelos de distintos genes se asocian en nuevas combinaciones. Hay dos procesos meioticos que producen recombinacion: la segregacion Independiente de genes situados en pares cromosomicos distintos y el entrecruzamiento de genes situados en el mismo par de cromosomas.4) El Entrecruzamiento cromosómico (o crossing over en inglés) es el proceso por el cual dos cromosomas se aparean e intercambian secciones de su ADN. La sinapsis comienza antes de que se desarrolle el complejo sinaptonémico, y no está completo hasta cerca del final de la profase 1. El entrecruzamiento usualmente se produce cuando se aparean las regiones en las rupturas del cromosoma y luego se reconectan al otro cromosoma. El resultado de este proceso es un intercambio de genes, llamado recombinación genética. Los entrecruzamientos cromosómicos también sucede en organismos asexuales y en células somáticas, ya que son importantes formas de reparación del ADN.Espero te sirva. Salu2

9.- REPLICACION DEL ADN

La replicación del ADN es el proceso por el cual se obtienen copias o réplicas idénticas de una molécula de ADN. La replicación es fundamental para la transferencia de la información genética de una generación a la siguiente y, por ende, es la base de la herencia. El mecanismo consiste esencialmente en la separación de las dos hebras de la doble hélice, las cuales sirven de molde para la posterior síntesis de cadenas complementarias a cada una de ellas, que llevará por nombre ARNm. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original. Este tipo de replicación se denomina semiconservativa debido a que cada una de las dos moléculas resultantes de la duplicación presenta una cadena procedente de la molécula "madre" y otra recién sintetizada.

10.- MEIOSIS, CARACTERISTICAS, CELULAS QUE EXPERIMENTEN ESTE PROCESO, FASES

Meiosis

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Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular en el cual una célula

diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproduccion sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos).1 Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

Durante la meiosis los miembros de cada par homólogo de cromosomas se emparejan durante la profase, formando bivalentes. Durante esta fase se forma una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, permitiendo que se produzca la recombinación entre ambos cromosomas homólogos. Posteriormente se produce una gran condensación cromosómica y los bivalentes se sitúan en la placa ecuatorial durante la primera metafase, dando lugar a la migración de n cromosomas a cada uno de los polos durante la primera anafase. Esta división reduccional es la responsable del mantenimiento del número cromosómico característico de cada especie. En la meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen entre los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (replicación del ADN). La maduración de las células hijas dará lugar a los gametos.

Proceso celular

Los pasos preparatorios que conducen a la meiosis son idénticos en patrón y nombre a la interfase del ciclo mitótico de la célula. La interfase se divide en tres fases:3

Fase G1: caracterizada por el aumento de tamaño de la célula debido a la fabricación acelerada de orgánulos, proteínas y otras materias celulares.

Fase S :se replica el material genético, es decir, el ADN se replica dando origen a dos cadenas nuevas, unidas por el centrómero. Los cromosomas, que hasta el momento tenían una sola cromátida, ahora tienen dos. Se replica el 98% del ADN, el 2% restante queda sin replicar.

Fase G2: la célula continúa aumentando su biomasa.

Meiosis I

En meiosis 1, los cromosomas en una célula diploide se dividen nuevamente. Este es el paso de la meiosis que genera diversidad genética.

Leptoteno

La primera etapa de Profase I es la etapa del leptoteno, durante la cual los cromosomas individuales comienzan a condensar en filamentos largos dentro del núcleo. Cada cromosoma tiene un elemento axial, un armazón proteico que lo recorre a lo largo, y por el cual se ancla a la envuelta nuclear. A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominados cromómeros. La masa cromática es 4c y es diploide 2n.

Zigoteno

Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar recombinados en toda su longitud. Esto se conoce como sinapsis (unión) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada (nombre que prefieren los citogenetistas), donde los cromosomas homólogos (paterno y materno) se aparean, asociándose así cromátidas homólogas. Producto de la sinapsis, se forma el complejo sinaptonémico (estructura observable solo con el microscopio electrónico).

La disposición de los cromómeros a lo largo del cromosoma parece estar determinado genéticamente. Tal es así que incluso se utiliza la disposición de estos cromómeros para poder distinguir cada cromosoma durante la profase I meiótica.

Además el eje proteico central pasa a formar los elementos laterales del complejo sinaptonémico, una estructura proteica con forma de escalera formada por dos elementos laterales y uno central que se van cerrando a modo de cremallera y que garantiza el perfecto apareamiento entre homólogos. En el apareamiento entre homólogos también está implicada la secuencia de genes de cada cromosoma, lo cual evita el apareamiento entre cromosomas no homólogos.

Durante el zigoteno concluye la replicación del ADN (2% restante) que recibe el nombre de zig-ADN.

Paquiteno

Una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente apareados formando estructuras que se denominan bivalentes se produce el fenómeno de entrecruzamiento cromosómico (crossing-over) en el cual las cromátidas homólogas no hermanas intercambian material genético. La recombinación genética resultante hace aumentar en gran medida la variación genética entre la descendencia de progenitores que se reproducen por vía sexual.

La recombinación genética está mediada por la aparición entre los dos homólogos de una estructura proteica de 90 nm de diámetro llamada nódulo de recombinación. En él se encuentran las enzimas que medían en el proceso de recombinación.

Durante esta fase se produce una pequeña síntesis de ADN, que probablemente está relacionada con fenómenos de reparación de ADN ligados al proceso de recombinación.

Diploteno

Los cromosomas continúan condensándose hasta que se pueden comenzar a observar las dos cromátidas de cada cromosoma. Además en este momento se pueden observar los lugares del cromosoma donde se ha producido la recombinación. Estas estructuras en forma de X reciben el nombre quiasmas. Cada quiasma se origina en un sitio de entrecruzamiento, lugar en el que anteriormente se rompieron dos cromatidas homólogas que intercambiaron material genético y se reunieron.

En este punto la meiosis puede sufrir una pausa, como ocurre en el caso de la formación de los óvulos humanos. Así, la línea germinal de los óvulos humanos sufre esta pausa hacia el séptimo mes del desarrollo embrionario y su proceso de meiosis no continuará hasta alcanzar la madurez sexual. A este estado de latencia se le denomina dictioteno.

Diacinesis

Esta etapa apenas se distingue del diplonema. Podemos observar los cromosomas algo más condensados y los quiasmas. El final de la diacinesis y por tanto de la profase I meiótica viene marcado por la rotura de la membrana nuclear. Durante toda la profase I continuó la síntesis de ARN en el núcleo. Al final de la diacinesis cesa la síntesis de ARN y desaparece el nucléolo.

Anotaciones de la Profase I

La membrana nuclear desaparece. Un cinetocoro se forma por cada cromosoma, no uno por cada cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del huso comienzan a moverse. Algunas veces las tétradas son visibles al microscopio. Las cromátidas hermanas continúan estrechamente alineadas en toda su longitud, pero los cromosomas homólogos ya no lo están y sus centrómeros y cinetocoros se encuentran separados.

Metafase I

El huso cromático aparece totalmente desarrollado, los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial y unen sus centromeros a los filamentos del huso.

Anafase I

Los quiasmas se separan de forma uniforme. Los microtúbulos del huso se acortan en la región del cinetocoro, con lo que se consigue remolcar los cromosomas homólogos a lados opuestos de la célula, junto con la ayuda de proteínas motoras. Ya que cada cromosoma homólogo tiene solo un cinetocoro, se forma un juego haploide (n) en cada lado. En la repartición de cromosomas homólogos, para cada par, el cromosoma materno se dirige a un polo y el paterno al contrario. Por tanto el número de cromosomas maternos y paternos que haya a cada polo varía al azar en cada meiosis. Por ejemplo, para el caso de una especie 2n = 4 puede ocurrir que un polo tenga dos cromosomas maternos y el otro los dos paternos; o bien que cada polo tenga uno materno y otro paterno.

Telofase I

Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par de cromátidas. Los microtubulos que componen la red del huso mitótico desaparece, y una membrana nuclear nueva rodea cada sistema haploide. Los cromosomas se desenrollan nuevamente dentro de la carioteca (membrana nuclear). Ocurre la citocinesis (proceso paralelo en el que se separa la membrana celular en las células animales o la formación de esta en las células vegetales, finalizando con la creación de dos células hijas). Después suele ocurrir la intercinesis,

parecido a una segunda interfase, pero no es una interfase verdadera, ya que no ocurre ninguna réplica del ADN. No es un proceso universal, ya que si no ocurre las células pasan directamente a la metafase II.

Meiosis II

La meiosis II es similar a la mitosis. Las cromatidas de cada cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene solamente una cromatida.

Profase II

Profase Temprana

Comienzan a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas visibles.

Profase Tardía II

Los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos, que se han desplazado a los polos de la célula.

Metafase II

Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de los cromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula. La primera y segunda metafase pueden distinguirse con facilidad, en la metafase I las cromatides se disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica). Esto no es siempre tan evidente en las células vivas.

Anafase II

Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia cada polo. Durante la Anafase II las cromatidas, unidas a fibras del huso en sus cinetocóros, se separan y se desplazan a polos opuestos, como lo hacen en la anafase mitótica. Como en la mitosis, cada cromátida se denomina ahora cromosoma.

Telofase II

En la telofase II hay un miembro de cada par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso acromático, los cromosomas se alargan en forma gradual para formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Los acontecimientos de la profase se invierten al formarse de nuevo los nucleolos, y la división celular se completa cuando la citocinesis ha producidos dos células hijas. Las dos divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula resultante haploide tiene una combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene

dos fuentes: 1.- Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se barajan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I. 2.- Se intercambian segmentos de ADN.

la mitosis se da en la todas las celulas eucariontes (haploides y diploides)

y la meiosis Se da en células germinales eucariontes que formarán gametos. (ovulo y esperma) . solamente en células con el número diploide "

hola.la mitosis se da en celulas haploides y diploides,la meiosis se da solo en celulas polidiploides( conjuntos de diploides),suerte

caracteristicas de la mitosis *proceso caracteristico de celulas diploides, que van a producir nuevas celulas diploides.*se presentantan en celulas vegetales y animales *se produce una duplicacion cromosomica y una divicion nuclear y citoplasmatica en cada ciclo *en cada ciclo se producen dos celulas hijas *cada una de las celulas hijas contiene el mismo num,ero de cromosomas que poseia la celula madre

caracteristicas de la meiosis *proceso caracteristico de celulas diploides que van a producir nuevas celulas aploides *hay una sola duplicacion cromosomica , dos diviciones nucleares ,y dos citoplasmas por ciclo*en cada ciclo se producen 4 celulas hijas *cada unha de las celulas hijas posee la mitad de cada numero que poseia la celula madre *se presenta solo en celulas animales y vegetales