Enseñar genética en la escuela Transmisión de la información genética de una célula a otra

Enseñar genética en la escuela

Sh utt e r s toc k

En los textos anteriores En

ADN, que en los seres vivos eucariontes (es decir, como cromosomas. ADN que se hallan dispuestas en un orden fijo a lo largo de un cromosoma y que determinan la aparición de ciertos caracteres en los seres vivos se llaman genes. ADN, formado por sólo cuatro unidades distintas (sólo hay cuatro bases), es capaz de especificar la secuencia f d

En este artículo abordaremos cómo se transmite la información genética. Al respecto existen dos perspectivas, de acuerdo con lo que nos interese saber: cómo pasa esa información de una célula a otra del mismo individuo o cómo pasa de un individuo a su descendencia.

De célula a célula

Ya sabemos que todas las células de un individuo poseen la misma información genética, es ADN con igual secuencia de bases para decir, un ordenar la síntesis de las mismas proteínas.

En el entendido de que todos los seres (sea un sargazo, un champiñón, una secuoya, una

* Ingeniera Agrícola por la UNAM

Química por la Universidad Metropolitana y maestra en Ense el proyecto educativo de Correo del Maestro desde 1997. pulga, un ser humano o una ballena, por decir algunos) comenzamos siendo una única célula, es obvio que, al reproducirse para formar tejidos y órganos, la información pasa de esa célula a todas sus células descendientes, y que esto debe suceder al momento de reproducirse. Partamos, entonces, de esa célula inicial o parental.

El tipo de división celular que ocurre para formar casi todas las células del cuerpo de un individuo se conoce como mitosis (en el artículo siguiente trataremos el caso excepcional). Gracias a este proceso, hay crecimiento, se forman tejidos y órganos, éstos se regeneran a lo largo de la vida y las heridas se reparan.

Cuando una célula está en el periodo en el que no se está dividiendo, el ADN y las proteínas de los cromosomas están en el núcleo en un estado no compacto, estirado, y se conocen como cromatina. La cromatina está formada por los cromosomas desespiralizados y descondensa- dos, así que cromatina y cromosomas son lo ADN unido a mismo: el material hereditario, el proteínas. Como dato que creemos interesante, señalamos que la fibra de cromatina humana mide cerca de dos metros.

La replicación o duplicación ADN en la

Tenemos, entonces, una célula con su cromatina. Si en el proceso de división se obtendrán dos células con idéntico ADN, es obvio que en cierto momento éste tiene que duplicarse o replicarse (es decir, producir una copia idéntica). Esto sucede antes de comenzar el periodo de reproducción en sí, en el periodo entre dos divisiones, que se conoce como interfase, tiempo en el que también la célula aumenta de tamaño y se sintetizan gran cantidad de biomoléculas.

Cuanto sucede en el ciclo celular está regulado por complejos moleculares proteicos (como las enzimas cinasas o quinasas). Comentamos esto sólo con objeto de enfatizar lo explicado en ADN y la el artículo anterior: la información del síntesis de proteínas regulan a las células y, por lo tanto, a los individuos.

En la duplicación del material genético, la moADN se abre como un cierre al romper-lécula de se los enlaces entre las bases complementarias. Nucleótidos libres que se encuentran en el núcleo son llevados hacia las cadenas abiertas y se acomodan para formar una cadena (enfrentando

Replicación y duplicación

Región con ADN parental (original) todavía en doble hélice

Cadena parental (vieja)

C Cadena nueva Región con replicación: los nucleótidos que se aparean con sus complementarios de las cadenas parentales

Cadena den nueva C Cadena parental (vieja)

sus bases a las bases complementarias, y uniéndose por el grupo fosfato). Como ya lo expresa- mos, un gran número de proteínas (principalmente enzimas) participan en este complejo mecanismo.

En las células sin núcleo (de las bacterias y ADN siempre está en forma de las arqueas), el cromatina, pero en las células eucariotas, cuando comienza el proceso de duplicación del material genético, las hebras inician un fenómeno de condensación progresivo que permitirá ver los cromosomas individuales durante el proceso de duplicación.

Todos hemos visto que, en general, los croX pero, en mosomas se representan en forma de rigor, eso ya es un cromosoma duplicado (o sea, son dos cromosomas unidos en un punto conocido como centrómero). Si se decide mantener el X, se debe seña-nombre de cromosoma para esa lar que está formado por dos cromátidas unidas en el centrómero (el punto de unión que citamos antes).

Esquema de la estructura de un cromosoma (duplicado)

0.2 - 20 μm μ ADN y proteínas roteeínnas espiralizados y condensados B Brazo de la

Centrómero (punto de unión de

B Brazo de la

Las cromátidas (recordemos que, en rigor, cromosomas) son estructuras idénticas en morfología y en información genética, ya que cada ADN de las obte-una contiene una molécula de nidas en el proceso de replicación. Si se observa con cuidado la imagen del proceso de replicación, se advierte que cada una de las dos hélices formadas tiene una cadena parental o vieja, y una nueva (un lado de la escalera es viejo y el otro nuevo, por decirlo en términos sencillos), por ello se puede hablar en un cromosoma de cromátidas hermanas. Como se puede apreciar en la siguiente imagen, cada cromátida presenta dos brazos, que pueden ser de igual o distinta longitud, dependiendo de la ubicación del centrómero.

Cadena vieja C Cadena nueva Centrómero Centr

a Cadena nueva Cadena v vieja

La división La división mitótica es un proceso continuo, y sólo con fines de estudio se le ha organizado en fases. En la que se conoce como profase, el material genético ya se ha duplicado y, mientras tanto, la cromatina se continúa condensando, la membrana nuclear se disuelve y también lo hace el nucleolo –una región del núcleo que, si bien no posee membrana, se considera una estructura limitada y en donde se transcribe el ARN ribosomal, del que se habló en el artículo anterior. En esta fase, los centriolos (una pareja de tubos que se encuentran en el citoplasma celular, semejantes a cilindros huecos) van hacia los polos de la célula, formando lo que se conoce como huso mitótico.

Profase

Los cromosomas se condensan y la membrana nuclear desaparece. Los centriolos migran a los polos de la célula y forman el huso mitótico. Centriolos que migran a los polos y forman o el huso mitótico

Cromosomas (duplicados) d desapareciendo

En la metafase, los cromosomas migran al ecuador de la célula, donde las fibras del huso acromático se “pegan” al centrómero (en la metafase).

Los cromosomas gruesos y enrollados se alinean en el ecuador de la célula en la placa de la metafase. unidas a los cromosomas. o Fibras del huso P Placa de la metafase

C Centriolo

C Cromosoma (duplicado)

En la anafase, las fibras del huso tiran de los centrómeros, que se parten, y los cromosomas individuales (idénticos entre sí, insistimos) son empujados a los polos.

Anafase

Los cromosomas se han separado y se mueven hacia los polos empujados por las fibras del huso.

Cromosoma (no duplicado) Centriolo

Fibra del Fib d huso

En la telofase, los cromosomas individuales llegan a los polos de sus husos, la membrana nuclear se reconstituye, los cromosomas se desenrollan formando la cromatina y el nucleolo.

Telofase

difusos. La membrana nuclear se vuelve a formar. El citoplasma se divide.

Cromosoma (no duplicado) (no

Centriolo CentriC

Para terminar, el citoplasma se divide, y la membrana celular se reconstituye para que se formen dos células independientes, con la misma información genética.

Y recomienza el ciclo celular. Los cromosoADNmas se distienden formando cromatina, el se replica y empieza el proceso de división celular. Las células que no se van a reproducir permanecen en una interfase constante, con los cromosomas en forma de cromatina.

De esta manera, se forman todas las células del cuerpo de los seres pluricelulares.

Interfase

El nucleolo y la membrana nuclear se notan y los en forma de hebras de cromatina. Nucleolo Centriolo en e el citoplasma

C Cromatina

nuclear

Iguales... pero no tanto

Ya resolvimos cómo, de una única célula parental, los seres pluricelulares llegamos a tener muchas, hasta billones, de células genéticamente idénticas. Pero... sólo con observar el mundo que nos rodea, surge de inmediato una pregunta inquietante: ¿Cómo puede ser que, si todas las células de un individuo son iguales genéticamente, sean, a su vez, tan distintas? Es obvio que son distintas: no es igual una célula de la piel que una de la lengua o del intestino, del páncreas, de la sangre o del estómago. Sin embargo, sí tienen la misma información, y sólo son distintas gracias a un fenómeno conocido como diferenciación celular, que ocurre en los tres reinos pluricelulares (Fungi, Plantae y Animalia).

La diferenciación está vinculada al desarrollo embrionario. Como ya sabemos, las células somáticas contienen todos los genes que se encuentran presentes en la primera célula (el cigoto), así que la diferenciación no puede ser el ADN con distinta información. resultado de un Teniendo esto claro, podemos decir que los cambios celulares durante el desarrollo son resultado de una expresión diferencial de los genes.

Dentro de la información, hay genes llamados homeóticos que permiten activar un grupo particular del genoma, con lo cual se inicia la producción de partes específicas del cuerpo. Los genes homeóticos funcionan en todas las células del cuerpo regulando la expresión de una batería completa de genes; asimismo, determinan el orden de las partes del cuerpo (se encuentran alineados en el cromosoma en el mismo orden en que las partes del cuerpo se forman).

Conclusiones

En este artículo hemos visto cómo, durante la división celular conocida como mitosis, la información genética se transmite de una célula inicial a todas las demás células del cuerpo de un individuo, por lo que todas ellas son genéticamente idénticas.

También hemos hablado de que por diferenciación se producen tipos de células especializadas por medio de la expresión diferencial de genes controlada por los genes homeóticos, pero ADN. que ellas tienen, entre sí, idéntico

El cigoto es una célula totipotencial, es decir que contiene la información genética para dar origen a todos los tipos de células, tejidos y órganos del ser vivo.

Teniendo claro cómo se codifica la información genética y cómo se regula la formación de proteínas –las cuales son finalmente las que rigen todo el funcionamiento y estructura celular y, por lo tanto, de los individuos–, sabemos cómo se transmite la información de una célula a otra. En la entrega siguiente, veremos cómo se transmite dicha información de un ser vivo a su descendencia.