UNIDAD II GENÉTICA Tema 1: Reproducción
REPRODUCCIÓN Morfología cromosómica Cada cromosoma, posee un centrómero en el que se insertan las fibras de huso y dos telómeros que le proporcionan estabilidad. Los cromosomas se clasifican en cuatro tipos básicos: Metacéntrico: el centrómero se ubica aproximadamente en el medio, por lo que el cromosoma posee dos brazos de la misma longitud. Submetacéntrico: el centrómero está desplazado hacia un extremo, lo que produce un brazo largo y un brazo corto. (En los cromosomas humanos, el brazo corto se designa con la letra p y el brazo largo con la letra q). Acrocéntrico: el centrómero está cerca de un extremo, lo que produce un brazo largo y un botón o satélite en el otro extremo. Telocéntrico: el centrómero está en el extremo del cromosoma o muy cercano a él. Se denomina cariotipo al juego completo de cromosomas que posee un organismo, que suele representarse como un diagrama de los cromosomas metafásicos alineados en orden descendente según su tamaño.
Etapas del ciclo celular Todos los seres vivos están formados por células; desde una sola célula, como la ameba, hasta varios millones de células, como la ballena. Estas células, en un tiempo determinado, envejecen y mueren, por lo tanto, deben ser sustituidas por otras. Además, sólo pueden aparecer nuevas células por división de las preexistentes; esta idea, producto del esfuerzo de muchos biólogos, fue enunciada, por primera vez, por el alemán Rudolf Virchouv, en 1855, y se conoce como teoría celular. Esta teoría incluye las ideas siguientes: a) La célula es la unidad fundamental de la vida, tanto en función como en estructura; b) La célula es el fragmento más pequeño que posee todas las características de los seres vivos y c) Una célula se origina a partir de otra célula. Pero, cómo se lleva a cabo esta división celular? Al dividirse, una célula madre transmite a sus dos células hijas la información hereditaria para poder controlar los procesos vitales. La información hereditaria de cualquier célula viva, tal y como lo estudiamos con anterioridad, se encuentra en la molécula de ADN. Así, cada gen codifica la información de la secuencia de aminoácidos. Finalmente, el gen es un segmento de ADN del cromosoma. Por lo tanto, cuando una
célula madre se divide primero hace una copia de su material genético -ADN- y así cada célula hija recibe una copia. Además, al dividirse la célula madre, su citoplasma se divide por igual en las dos células hijas, proporcionándoles sus organelas, nutrimentos, enzimas, etc., necesarios para conservarse vivas y volver a repetir el ciclo que las originó. La duración de los ciclos celulares varía según el tipo de célula. En las primitivas células procariotas, el ciclo celular se realiza por fisión binaria. Los organismos procariotas poseen un único cromosoma consistente en una molécula de ácido nucleico (siempre ADN, excepto en algunos virus, en que puede ser ARN) que no está asociada a proteínas. Muchos ciclos celulares procariotas se efectúan rápidamente si existen condiciones favorables, por eso las "bacterias carnívoras" pueden invadir rápidamente el cuerpo de sus pobres víctimas. Otro tipo de ciclo celular es el que se lleva a cabo en las células eucariotas; aquellas células que tienen encerrado su material genético en un núcleo rodeado por una membrana y contienen organelas. El número de cromosomas es variable y siempre es superior a uno. Antes de describir el ciclo celular de una célula eucariota es conveniente recordar cuál es la estructura de un cromosoma eucariota. Cada cromosoma eucariota está formado por una molécula de ADN continua unida con proteínas especiales llamadas histonas. Cuando el cromosoma está condensado y acortado (pues si el cromosoma está extendido es muy delgado y casi invisible), consta de dos brazos o
ramas que se extienden a partir del centrómero región central de un cromosoma. Cuando una célula va a dividirse, primero duplica sus cromosomas. Ambas copias se mantienen unidas a sus centrómeros y reciben el nombre de cromátidas hermanas; cada cromátida es una molécula de ADN igual al ADN del cromosoma que le dio su origen: tinción característicos. Las células de todos los individuos de una especie presentan un número constante de cromosomas, con una forma, tamaño y patrón de El conjunto de estas características en los cromosomas de una determinada especie, animal o vegetal, se conoce con el nombre de cariotipo. Cuando una célula -gameto o célula de reproducción- posee la mitad de cromosomas característicos de la especie, se dice que la célula es haploide y tiene n cromosomas, lo cual constituye el genoma. El doble juego de cromosomas que se origina como consecuencia de la unión de los gametos constituye la célula diploide, 2n cromosomas. Cada uno de nosotros tiene, normalmente, dos copias de cada cromosoma. Esta repetición de información constituye una medida de seguridad (si falta uno, queda todavía el homólogo), es mayor en la mujer, lo que explica que ésta sea resistente a varios males que afectan al hombre. El ciclo celular de una célula eucariota consta de dos fases: LA PRIMERA FASE, LLAMADA INTERFASE, ES EL PERIODO ENTRE DIVISIONES CELULARES, DURANTE EL CUAL LOS CROMOSOMAS SE DUPLICAN Y OCURREN OTRAS FUNCIONES CELULARES COMO CRECIMIENTO, MOVIMIENTO
Y ADQUISICIÓN DE NUTRIMENTOS. EL PERIODO DE INTERFASE SE DIVIDE EN TRES SUB FASES CONOCIDAS, POR SUS INICIALES EN INGLÉS, COMO G1, S Y G2; DONDE G SIGNIFICA CRECIMIENTO (GROWTH) Y S SIGNIFICA SÍNTESIS (SYNTHESIS). G1: Aquí ocurre el crecimiento celular y la diferenciación de las células. Además, la célula adquiere nutrientes del medio, lleva a cabo funciones especializadas y crece. Los cromosomas no se han duplicado. Durante la fase G1 si las condiciones son óptimas para la célula, ésta completará su ciclo celular, duplicando el ADN y produciendo dos células hijas; si las condiciones no son óptimas, la célula no se divide. S: Fase de síntesis de ADN. Los cromosomas se duplican, ocurre una copia exacta de cada cromosoma. Si se trata de una célula animal los centriolos también se duplican. G2: Periodo de preparación para la próxima división celular, fase de estabilidad que precede a la mitosis. Se sintetizan las proteínas necesarias para la división celular. Las células han duplicado sus cromosomas y va a dar inicio la división mitótica. Prácticamente en todas las células de los mamíferos la fase S dura de seis a ocho horas y la fase G2 de tres a cinco horas. La fase G1 puede ser muy breve, unas pocas horas o minutos, o durar semanas. Las neuronas del cerebro de los mamíferos y los glóbulos rojos, entre otros, no se dividen, permanecen en la fase
G1 durante toda su vida. En la segunda fase, también llamada fase M (mitosis), ocurre la división celular, donde una copia de cada cromosoma y la mitad del citoplasma pasa a cada una de las dos células hijas. Durante este mecanismo de división celular, se conserva el número de cromosomas de cada especie. La división celular en una célula eucariota consta de la división nuclear, conocida con el nombre de mitosis, por medio de la cual cada uno de los dos núcleos reciben exactamente el mismo complemento de cromosomas que tenía el núcleo progenitor; y de división citoplasmática, llamada citocinesis, en la que cada célula hija recibe cantidades casi iguales de citoplasma. En general, estos dos procesos suceden juntos aunque, en ciertas células, la mitosis puede ocurrir sin citocinesis. Características de la fecundación interna y externa de los organismos (Comparación de la reproducción sexual y la asexual). Cuando una orquídea, un gusano plano o un áfido se reproducen por sí solos, qué tipo de descendencia producen? En el proceso de reproducción asexual, uno solo de los progenitores produce descendencia, y cada hijo hereda el mismo número de tipos y genes que su progenitor. Los genes son pedazos específicos de cromosomas, es decir, de moléculas de ADN. En conjunto, los genes de cada especie contienen todos los trozos de información hereditaria necesarios para hacer nuevos individuos. Dejando a un lado las mutaciones, esto significa que los individuos producidos asexualmente son copias genéticamente idénticas de sus progenitores. La herencia se hace mucho más interesante en la reproducción sexual. Este proceso involucra la meiosis, la formación de gametos y la fertilización (unión de los núcleos de dos gametos). En la mayoría de los reproductores sexuales, como los humanos, la primera célula de cada nuevo individuo contiene pares de genes en pares de cromosomas homólogos. De manera típica, un miembro de cada par proviene de la madre y el
otro del padre. Si las instrucciones codificadas en cada par de genes fueran idénticas hasta el último detalle, la reproducción sexual produciría también clones. Imagina: Tú y todas las personas que conoces, y quizá toda la población humana sería de clones, y todos serían iguales. Pero existe la posibilidad de que ambos genes de un par no sean idénticos. Por qué? La estructura molecular del gen puede cambiar, esto es lo que se llama mutación. Dependiendo de su estructura, dos genes que se encuentran apareados en las células de una persona pueden "decir" cosas ligeramente distintas acerca de algún carácter o rasgo. Cada forma molecular única del mismo gen es llamado alelo. Esas diminutas diferencias afectan a miles de rasgos. Por ejemplo, el hecho de tener mentón o barba partida depende de qué par de alelos hayan sido heredados en determinada localización cromosomal. Cierto tipo de alelo en esa localización codifica la "barba partida" y el otro el "mentón normal". Esto nos conduce al motivo fundamental por el cual los miembros de las especies que se reproducen por vía sexual no son todos iguales. En la reproducción sexual, la progenie hereda nuevas combinaciones de alelos que conducen a variaciones en los detalles de sus rasgos o caracteres. En la reproducción asexual se producen copias genéticamente idénticas del
progenitor. En la reproducción sexual se introducen variaciones en los detalles de los rasgos o caracteres de la progenie. La reproducción sexual predomina en los ciclos de vida de las especies eucariontes. La meiosis, la formación de gametos y la fertilización son los eventos fundamentales de este proceso.