NÚCLEO CELULAR III

NÚCLEO MITÓTICO

 

 

Características del núcleo mitótico o en división

Durante la división nuclear la cromatina se condensa y se individualiza para formar los cromosomas.

Ciclo celular

 

Durante la mitosis en el núcleo se producen profundos cambios entre los cuales destacan los siguientes: la membrana nuclear y el nucléolo desaparecen y la cromatina se transforma en los cromosomas.

Las fibras de cromatina son muy largas y se entrelazan unas con otras no observándose su individualidad. Cuando la célula comienza a dividirse, estas fibras de cromatina compleja se pliegan formando una serie de bucles que se empaquetan alrededor de un armazón proteico (no histónico) que constituye el esqueleto del cromosoma, originándose unas formaciones filamentosas más anchas y cortas en las que se observa su individualidad: los cromosomas.

Por lo tanto, cromosomas y cromatina son lo mismo pero en dos momentos distintos del ciclo celular.

 

CROMOSOMAS

Descubiertos por Karl Wilhelm von Nägeli en 1841

Cromosoma = "cuerpo coloreado" (se tiñen con colorantes)

 

Cromosomas de una célula durante la metafase

 

 

Los cromosomas son moléculas muy largas de ADN, altamente organizadas y compactadas resultado de su interacción con proteínas histónicas y no histonas y que aparecen en la célula durante la mitosis y la meiosis. La función de los cromosomas es asegurar la conservación y la transmisión de la información genética del ADN de la célula madre a sus células hijas. "Asegurar que a las células hijas les llegue una copia exacta y completa del libro de instrucciones de la célula"

 

 

Forma, tamaño y composición

Los cromosomas son formaciones filamentosas más o menos alargadas, que están inmersos en el nucleoplasma. Se forman por condensación de las fibras de cromatina.

Solo son visibles como estructuras individuales cuando la célula se divide. El tamaño de los cromosomas es variable, su longitud oscila entre 0,2 - 30 μm (en la especie humana tienen entre 1,5-5 μm) y la anchura varía entre 0,2 - 2 μm.

Tienen la misma composición que las fibras de cromatina: ADN y proteínas histonas, que se enrollan y pliegan alrededor de un eje de proteínas no histónicas.

Tipos de cromosomas (según el momento de la división celular)

Según el momento de la división en que se observen se diferencian dos tipos de cromosomas:

Cromosoma metafásico: Es el que se observa durante la metafase, esta formado por dos filamentos idénticos que se disponen paralelos entre sí y unidos por el centrómero. Cada uno de estos filamentos se denomina cromátidas. Cada uno de ellos es una copia de la molécula de ADN originadas en la duplicación.

Cariotipo humano a partir de cromosomas metafásicos (con 2 cromátidas)

Cromosoma anafásico: Es el que se observa durante la anafase, esta formado por un solo filamento porque ya se han separado las cromátidas.

 

Cariotipo humano a partir de cromosomas anafásicos (con 1 cromátida)

Estructura de los cromosomas

En todos los cromosomas, independientemente de que sean metafásicos o anafásicos, se diferencian las siguientes partes:

 

Cromatidios o cromátidas

Cada cromátida procede de la compactación de una hebra de ADN duplohelicoidal y tiene forma de bastoncillo con los extremos redondeados.

En el caso de los cromosomas metafásicos, cada cromosomoma posee dos cromátidas idénticas, ya que proceden de la replicación del ADN y se las denomina cromátidas hermanas

Estructura de un cromosoma metafásico

 

Centrómero o constricción primaria

Es un estrechamiento que esta presente en todos los cromosomas ocupando una posición variable. Divide a los cromosomas en dos partes de la misma o de distinta longitud denominados brazos. En el caso que los brazos no sean iguales se denominan brazo p al brazo corto y brazo q al brazo largo. El centrómero esta formado por heterocromatina.

 

 

Cinetocoro

Es una estructura discoidal proteica que se sitúa a ambos lados del centrómero, actúa como un centro organizador de microtúbulos, por aquí es por donde se unen los cromosomas con los microtúbulos del huso mitótico o acromático durante la mitosis y meiosis.

 

 

Constricción secundaria

Son otros estrechamientos que pueden existir en los brazos de algunos cromosomas. Cuando se sitúan cerca del telómero, dan lugar a un corto segmento del brazo llamado satélite.

En muchos casos las constricciones secundarias contienen el ADN que codifica el ARNn es decir el organizador nucleolar (NOR: Región organizadora del Nucléolo) Dicha zona se corresponde con la localización de las secuencias de ADN que contienen la información genetica para producir el ARN ribosómico y en la formación de los nucléolos al final de la mitosis.

 

 

 

Telómeros

Son los extremos de los cromosomas. En ellos hay secuencias repetidas de ADN que sirven para evitar la perdida de información genética en la replicación e igualmente impiden la fusión de los extremos de los cromosomas entre sí.

 

Bandas

Los cromosomas se tiñen con colorantes básicos. Cuando se tiñen con ciertos colorantes, como la fucsina, la tinción es irregular y presentan una serie de bandas claras y oscuras que se suceden de forma alternativa. Las bandas oscuras se corresponden con la heterocromatina y las claras con la eucromatina. Estas bandas son características de cada cromosoma y junto con el tamaño, la forma, etc. sirven para identificarlos (ver idiograma más adelante)

Tipos de cromosomas

Según la posición del centrómero se pueden diferenciar 4 tipos de cromosomas

- Metacéntricos. El centrómero se sitúa en el centro y los dos brazos son de igual longitud

- Submetacéntrico. El centrómero esta ligeramente excéntrico y los brazos son ligeramente desiguales.

- Acrocéntricos. El centrómero es muy excéntrico y los brazos son muy desiguales.

- Telocéntricos. El centrómero se sitúa en uno de los extremo y por ello uno de los brazos no es perceptible.

 

ver cariotipo humano y tipos de cromosomas

 

 

Tipos especiales de cromosomas

Se conocen dos tipos de cromosomas de estructura diferente a los cromosomas descritos:

Cromosomas politénicos o gigantes: Son cromosomas que se replican varias veces sin que se produzca una separación real de las cromátidas con lo que el cromosoma se alarga y se hace más grueso. Miden más o menos 2 mm. El conjunto de réplicas se denomina cromosoma politénico.
Células salivales de dípteros (no separación de cromátidas en sucesivas divisiones).

Cromosomas politénicos del la mosca Drosophila melanogaster

Cromosomas plumosos: Aspecto deshilachado. Ovocitos en división meiótica.

Cromosomas plumosos de oocito de tritón

 

Número de cromosomas

El número de cromosomas de una especie cumple la ley de la constancia numérica según la cual todos los seres vivos pertenecientes a la misma especie, tienen en todas sus células el mismo número de cromosomas, excepto en las células sexuales que tienen la mitad.

Este número, forma y tamaño de los cromosomas es característico de cada especie. Por ejemplo, en el hombre es de 46.

El número de cromosomas de una especie no guarda relación alguna con el nivel evolutivo alcanzado por la especie, así la especie humana tiene 46 mientras que algunos protoctistas llegan a tener hasta 300.

Número de cromosomas muy variable, según las especies: - Ascaris megalocephala (nematodo): 2 cromosomas - Cebolla: 8 - Hombre: 46 (22 pares son autosómicos y 1 par de cromosomas sexuales). - Perro: 78 - Mariposa Lysandra atlantica: 434-466 Lysandra

 

ver número de cromosomas en diferentes especies

 

Atendiendo al número de cromosomas de sus células podemos dividir a los seres vivos en dos grupos:

- Seres diploides: Son seres que tienen en todas sus células somáticas, dos copias iguales de cada uno de los cromosomas, es decir tienen dos juegos iguales de cromosomas uno de origen paterno y otro de origen materno. Estos seres tienen 2n cromosomas que forman n parejas. A este número de cromosomas que tienen estas células se le denomina número diploide. La mayoría de las especies son diploides.

- Seres haploides: Son seres en los que, los cromosomas de sus células son todos diferentes, tienen un solo juego de cromosomas. Estos seres tienen n cromosomas. A este número se le denomina número haploide. También tienen número haploide los gametos de los seres diploides.

Los musgos y los helechos poseen una fase haploide y otra diploide. También algunas algas e hifas de hongos son haploides

 

Algunos organismos en sus células tienen más de dos juegos de cromosomas (3, 4,...n juegos), o lo que es lo mismo tienen más de dos copias (3, 4,... n copias) de cada cromosoma; a estos seres se les denominan respectivamente triploides (3n), tetraploides (4n), poliploides (nn).

Es un fenómeno más frecuente en plantas y algas que en animales y hongos. En las angiospermas se observa un incremento de la proporción de especies poliploides a medida que aumenta la latitud

En las células diploides hay n parejas de cromosomas, los dos cromosomas que forman cada una de estas parejas se denominan cromosomas homólogos, que son iguales morfológicamente y genéticamente (poseen los mismo genes pero no necesariamente los mismos alelos). Cada uno de ellos procede de un gameto, masculino y femenino (óvulo y espermatozoide en el caso de los animales)

Las parejas de cromosomas homólogos las podemos dividir en dos grupos:

- Cromosomas somáticos o autosomas: Son las parejas de cromosomas homólogos que no determinan el sexo. Son todas menos una pareja.

- Cromosomas sexuales o heterocromosomas: Es la pareja de cromosomas homólogos que determina el sexo del individuo. En el hombre: 46 cromosomas = 23 parejas de homólogos = 22 A + 1 H

Cariotipo: Es el conjunto de cromosomas de una especie (obtenidos a partir de una de sus células), ordenados y numerados por su forma, tamaño y posición del centrómero. En último lugar siempre se ponen los heterocromosomas.   Cariotipo femenino humano a partir de cromosomas anafásicos   Los cromosomas pueden ser teñidos con colorantes, adquiriendo cada uno de ellos un bandeado característico que facilita su reconocimiento e identificación.   Bandeado cromosómico   Así, un idiograma es la representación gráfica del cariotipo de una especie mediante su dibujo a escala incluyendo el patrón de bandas.   Idiograma humano

 

ver cariotipo humano y tipos de cromosomas

 

 

Cromosomas sexuales y cromosomas autosómicos

Como ya se ha comentado anteriormente, en muchos animales existen unos cromosomas diferentes en los machos y en las hembras. Estos cromosomas se denominan heterocromosomas o cromosomas sexuales (los cromosomas comunes a ambos sexos se denominan autosomas)

Veamos algunas modalidades de determinación cromosómica del sexo en animales.

 

Sistema de determinación XX/XY

En los animales que poseen este sistema, las hembras presentan dos cromosomas sexuales iguales entre si conocidos como cromosoma X. El macho tiene un cromosoma X y otro cromosoma distinto denominado cromosoma Y.

La dotación cromosómica humana se representa, por tanto, así: 44 + XX (sexo femenino = homogamético) y 44 + XY (sexo masculino = heterogamético).

El cromosoma Y sólo contiene genes que intervienen en el desarrollo del macho. En cambio, el cromosoma X es portador de genes no relacionados con las diferencias sexuales.

 

Ejemplo de animales en los que se determina el sexo de esta manera son todos los mamíferos, algunos peces y anfibios, equinodermos, moluscos y en la mayor parte de los artrópodos.

Mamíferos

Moluscos

 

Sistema de determinación ZZ/ZW

El sistema ZW es idéntico al sistema XY con la excepción de que los machos son homogaméticos y las hembras heterogaméticas. En este caso, los individuos con dos cromosomas sexuales iguales son los machos. Las hembras sólo tienen uno solo de estos cromosomas y otro cromosoma diferente.

Los cromosomas sexuales en este caso se indican con las letras ZZ en los machos y ZW en las hembras. No obstante, la transmisión del sexo es semejante al caso anterior.

Esta situación se presenta en aves, reptiles, algunos anfibios y mariposas.

 

 

Sistema de determinación XX/XO

En este caso, sólo existen cromosomas sexuales de tipo X; la hembra tiene dos cromosomas X y el macho sólo uno.

Este sistema determina sexualmente a muchas especies de peces, insectos (Ortópteros, hemípteros) y nematodos e implica la existencia de un cromosoma menos en el macho.

En estas especies es el macho determina el sexo ya que puede producir gametos con el cromosoma X o gametos que sólo contengan autosomas.

Saltamontes (ortóptero)

 

 

 

Comparación entre los tres sistemas de determinación cromosómica del sexo