Estructura del cromosoma, tipos, ciclo celular, mitosis y bandeo cromosómico

Estructura del cromosoma metafásico

Cromátidas: son dos filamentos lineales y paralelos iguales que se mantienen unidos mediante cohesinas. Cada cromátida es una de las dos moléculas de ADN. Durante la mitosis, las dos cromátidas se separan y cada una irá a una de las células hijas.

Centrómero: estrechamiento que divide el cromosoma en dos brazos. Es una región rica en ADN repetitivo y ADN satélite. Cada cromátida tiene un cinetocoro que es punto de anclaje de microtúbulos del huso mitótico.

Constricciones secundarias: estrechamientos de cromátidas, más profundos que el centrómero.

Telómero: extremos de cromátidas. Cumplen una función en la replicación del cromosoma y están relacionados con el envejecimiento celular y algunos tipos de cáncer.

Tipos de cromosomas

• Metacéntrico: centrómero en la región central y los dos brazos son aproximadamente iguales (IC 50).
• Submetacéntrico: centrómero desplazado del centro, dos brazos desiguales, uno corto y otro largo (IC 25-45).
• Acrocéntrico: centrómero próximo a un extremo, por lo que el brazo corto es muy pequeño (IC -25).
• Telocéntrico: centrómero en el extremo, por lo que sólo hay un brazo largo (IC 0).

Ciclo celular

Interfase

Periodo que transcurre entre dos mitosis consecutivas, es decir, entre el final de una división celular y el inicio de la siguiente. La célula crece y se prepara para una nueva división celular. Su duración es variable y puede durar desde horas a meses. La asociación ADN-proteínas crea fibras de cromatina en diferentes fases de condensación indistinguibles al microscopio. La interfase se divide en 3 periodos con actividades metabólicas diferentes:

Periodo G1

Periodo de crecimiento celular que se inicia al finalizar la mitosis y se prolonga hasta que se inicia la replicación del ADN. Su duración es variable y marca la duración de la interfase, puesto que los otros 2 periodos tienen una duración similar en las distintas células.

Periodo S

Se replica todo el ADN celular, así cada cromosoma queda constituido por 2 moléculas idénticas de ADN unidas mediante cohesinas (síntesis de ADN). En esta fase los cromosomas permanecen con un nivel de organización correspondiente a la fibra de cromatina.

Periodo G2

Se expresan los genes que codifican todas las proteínas implicadas en la división celular. Es el periodo más corto de la interfase y termina con la duplicación del centrosoma.

Mitosis (fase M)

Es el proceso por el cual, a partir de una célula parental, se obtienen 2 células hijas con la misma dotación genética. Es un proceso rápido que se desencadena después de la fase G1 de la interfase. La división celular termina con la división del citoplasma y separación de las 2 células hijas. Para el estudio de la mitosis se divide en 4 fases.

Profase

Las fibras de cromatina empiezan a condensarse aumentando el enrollamiento, y de esta manera los cromosomas empiezan a hacerse visibles al microscopio. Otros fenómenos que hay en esta fase son: en el centrómero de cada cromosoma se estructuran los cinetocoros, los centrosomas se separan hasta situarse en polos opuestos de la célula, se polimerizan microtúbulos que forman las fibras del huso acromático dispuestos entre ambos centrosomas, y desaparece el nucléolo. Al final de la profase, la membrana nuclear se disuelve y los cromosomas se dispersan por el citoplasma.

Metafase

Los cromosomas se anclan a fibras del huso acromático en los cinetocoros e inician migración hacia la región ecuatorial de la célula y continúan el proceso de condensación. Al final, todos los cromosomas en su grado máximo de compactación se sitúan en el plano medio de la célula y del huso acromático formando la placa metafásica. Aquí los cromosomas se sitúan en los cinetocoros perpendiculares, por lo que cada cromátida queda orientada hacia uno de los polos celulares.

Anafase

Los microtúbulos anclados a cinetocoros se acortan por despolimerización generando una tensión que origina la separación de las 2 cromátidas hermanas que forman cada cromosoma. La separación se inicia en la región del centrómero y se extiende hacia los extremos. Una vez separadas, las cromátidas hermanas continúan su migración hacia los respectivos polos. La anafase termina cuando ambos juegos de cromátidas alcanzan los polos celulares.

Telofase

Las fibras del huso se despolimerizan y desaparecen, se forma nueva membrana nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas, los cromosomas descondensan volviendo al estado de fibra de cromatina no visible al microscopio, y aparecen dos nucléolos en los nuevos núcleos. Al final de la telofase la célula tiene apariencia de una célula binucleada con dos núcleos nuevos en polos opuestos.

Citocinesis

Proceso por el cual se reparte el citoplasma y los orgánulos que contiene entre las 2 células hijas. Se inicia al finalizar la telofase y concluye con la formación de 2 células hijas que serán genéticamente iguales entre sí y a la célula parental de la que proceden. Se produce mediante un estrangulamiento de la región ecuatorial de la célula parental provocado por un anillo de proteínas que acaba separando las 2 células hijas.

Técnicas de bandeo cromosómico

• Bandeo G: (con tripsina y Giemsa) se realiza tratando preparaciones metafásicas envejecidas con tripsina y haciendo después una tinción con Giemsa. Es la técnica más utilizada en laboratorios de citogenética. Cada cromosoma se tiñe con un patrón de bandas oscuras (G+) y claras (G-) correspondientes a regiones de ADN ricas en AT y GC.
• Bandeo R: se llama así porque se obtiene un patrón de bandas que es el negativo o reverso de las bandas G. Se obtiene tratando las preparaciones con calor (85 ºC) y tiñéndolas con Giemsa.
• Bandeo Q: técnica de bandeo fluorescente donde se utiliza quinacrina para teñir los cromosomas. Al analizarlos se observa un patrón de bandas de distinta intensidad donde las bandas más brillantes coinciden con las bandas G+.
• Bandeo C: se tiñen las regiones de los cromosomas ricas en heterocromatina. En metafases humanas se tiñen los centrómeros de todos los cromosomas, las regiones pericentroméricas del brazo q y la región distal del brazo q. Para obtener bandas C, las preparaciones se tratan con ácido clorhídrico, un álcali y calor (60-65 ºC) y finalmente se tiñen con Giemsa.

Mutaciones y tipos

Las mutaciones se pueden definir como cambios en la secuencia o en la estructura del ADN que ocurren espontáneamente de manera súbita y que determinan una modificación en la información genética de una célula, pudiendo originar un cambio en su fenotipo. Si la mutación se produce en una célula somática, todas las células que derivan de ella heredan esa mutación. Si la mutación se produce en una célula de la línea germinal puede transmitirse a través de gametos portadores.