La célula bacteriana

La mayor parte de nuestro conocimiento actual de la Biología molecular se origina en el estudio de virus y bacterias. Una célula bacteriana, como la Escherichia coli (E. coli), presenta la ventaja de su fácil cultivo en una solución acuosa de glucosa e iones inorgánicos. En tal medio, a 37 ºC, duplica su masa celular y se divide aproximadamente a los 60 minutos. Este lapso puede ser reducido al límite de 20 minutos –el tiempo de generación– si se agregan al medio bases púricas y pirimídicas (precursoras de los ácidos nucleicos).

- La E. coli y la célula bacteriana

Una E. coli mide alrededor de 2 μ de longitud por 0.8 μ de ancho. Se encuentra rodeada de una rígida pared celular que contiene moléculas proteicas, lipídicas y polisacáridos. Por dentro de la pared celular existe una verdadera membrana celular o plasmática, estructura lipoproteica que constituye una barrera molecular para el medio externo.

Clasificación y funciones de los aminoácidos

Cuando uno analiza la composición de una proteína espera hallar una gran variedad del monómero o unidad que la constituye, ya que las proteínas son las moléculas más abundantes y más diversas, dentro de las células, en cuanto a función y tipos. Sin embargo, uno se asombra al contemplar que todas las proteínas están compuestas a partir de los mismos 20 aminoácidos. Por ello reciben el nombre de aminoácidos esenciales.

- Clasificación de los aminoácidos

Los aminoácidos esenciales presentan en su estructura un grupo que recibe el nombre de cadena lateral o grupo R. En función del grupo R se clasifican los aminoácidos. Normalmente, los aminoácidos se clasifican atendiendo a su polaridad. Así, los aminoácidos podrán ser: apolares o hidrofóbicos, polares no cargados, polares con carga positiva y polares con carga negativa.

La terapia génica

Desde hace tiempo se alberga la esperanza de curar enfermedades genéticas sustituyendo los genes defectuosos por genes normales. En la actualidad, las técnicas del ADN recombinante posibilitan la búsqueda de métodos para transferir genes biológicamente activos a pacientes afectados por anomalías genéticas; estos métodos reciben el nombre de terapia génica.

- Problemas relativos a la terapia génica

Se plantea al respecto, sin embargo, un gran número de problemas, entre ellos de orden moral. El gen responsable de la enfermedad ha de clonarse e insertarse en un vector que resulte seguro por lo que se refiere a su transferencia a las células del paciente. Además, es preciso determinar si el gen en cuestión ha de expresarse en el mismo tejido afectado, o si es posible introducir también, en otras partes del cuerpo, células manipuladas que liberen el producto proteico ausente. Las primeras tentativas clínicas de terapia génica e realizaron en 1990, en individuos afectados por una enfermedad genética llamada inmunodeficiencia combinada grave o ADA, que consiste en la carencia de la enzima adenosina desaminasa.

- La terapia génica se lleva a cabo en células somáticas

La terapia génica sólo se realiza sobre células somáticas y no sobre células germinales que se transmiten a la descendencia. La manipulación de células somáticas puede emplearse para curar a individuos que estén ya afectados por una enfermedad genética grave, con el resultado de que la modificación genética queda limitada al paciente y no puede transmitirse a su progenie.

En cambio, la terapia génica practicada sobre células marginales es materia controvertida, ya que la modificación producida se transmite después a toda la descendencia.

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+ Biotecnologías

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El ADN recombinante y el sida

Las tecnologías del ADN recombinante desempeñan un papel esencial en el estudio de los complejos mecanismos que regulan el ciclo del virus del sida. En 1981 los Centros para el control de las enfermedades en los EUA constataron un aumento en la incidencia de dos enfermedades muy poco frecuentes hasta entonces: un tipo de pulmonía causada por el Pneumocystis carinii, y un tumor de piel, el sarcoma de Kaposi.

- Origen del Síndrome de inmunodeficiencia adquirida o sida

En los pacientes, ambas patologías aparecían asociadas a un déficit del sistema inmunitario. Un año más tarde se identificó una nueva enfermedad a la que se dio el nombre de síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida). En seguida se puso de manifiesto que el síndrome estaba provocado por un agente infeccioso que se transmitía a través de humores corporales, transfusiones sanguíneas y derivados de la sangre como el factor VIII utilizado en la terapia de la hemofilia; en 1983 se aisló el virus causante del sida, bautizado como VIH.

- El VIH, un retrovirus con genoma de ARN transcrito por la transcriptasa inversa en ADN complementario

El VIH es un retrovirus con genoma de ARN que la transcriptasa inversa se encarga de transcribir en ADN complementario, para así integrarse en el genoma de la célula diana. Los métodos de la biología molecular han permitido descubrir que el VIH es mucho más complejo que los demás retrovirus, ya que su genoma, de 9.200 pares de bases, posee por lo menos seis genes de más. De hecho, todos los retrovirus tienen tres genes (gag, env, pol) que codifican la síntesis de proteínas reguladoras de su ciclo vital y su envoltura, mientras que el VIH posee otros, como los genes tat y rev, implicados en la expresión génica del virus. La figura muestra el conocimiento que actualmente se tiene del ciclo vital de este virus. El virión VIH, recubierto de una glicoproteína, se une a los receptores (los receptores son proteínas situadas sobre la superficie externa de la membrana celular. En la comunicación entre células distintas, intervienen en la transmisión del mensaje) de membrana CD4. Dichos receptores se encuentran en la superficie de células del tipo correspondiente al denominado linfocito T coadyuvante o helper (los linfocitos T son células del sistema linfático implicadas en la respuesta inmunitaria.

Son de dos tipos: los citotóxicos y los coadyuvantes, llamados también CD4; solamente estos últimos actúan como células hospedadoras del retrovirus VIH). El retrovirus penetra en el interior de la célula CD4 donde libera su ARN, que la transcriptasa inversa se encarga de copiar en forma de ADN con doble hélice; el ADN vírico entra luego en el núcleo de la célula y se integra al ADN celular. El VIH es ahora, un provirus. En este momento, puede suceder que el ARN provírico abandone el núcleo y, sin pasar por el proceso de splicing, se traduzca en las proteínas que constituyen el interior del virus; estos componentes víricos se ensamblan entonces y forman nuevos retrovirus maduros, dispuestos a abandonar la célula para infectar otras. O bien puede ser que el ARN transcrito deje el núcleo tras haber sido cortado y produzca genes como tat, nef, rev; tat codifica la síntesis de la proteína Tat, que vuelve al núcleo y activa allí la transcripción de grandes cantidades de genes del VIH.

- Terapia contra el sida

La única terapia utilizada hasta ahora en la curación del sida ha consistido en el empleo de sustancias que bloquean la acción de la transcriptasa inversa, una enzima clave para el ciclo vital del retrovirus. Uno de estos fármacos es la AZT (azidotimidina), consistente en una forma modificada del nucleótido timidina en la que se eliminan los grupos 3' y 5' -OH de la ribosa, como en los ddNTP utilizados en el método de Sanger. La transcriptasa inversa incorpora la didesoxitimina normal, y la síntesis de la cadena de ADN se interrumpe.

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- Síntomas del virus del SIDA | Vídeo

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Los ratones transgénicos

Hemos visto cómo la introducción de genes eucariotas en células receptoras ha posibilitado el estudio de la expresión de estos genes, es decir, su comportamiento en el conjunto de la célula. Pero otro adelanto técnico de la biología molecular permite estudiar genes eucariotas aislados en el contexto del control genético del desarrollo de los organismos superiores.

- Estudio de genes eucariotas aislados en un contexto de control genético del desarrollo en organismos superiores

Para ello, se introducen genes exógenos en embriones de ratón durante su desarrollo. Tras haber introducido los genes en células embrionarias y una vez que se han integrado en el genoma hospedador, los individuos adultos que proceden de estos embriones manipulados pueden proporcionar muchas informaciones sobre el efecto fenotípico del gen introducido.

De hecho, los ratones tratados de esta manera proporcionan modelos muy útiles para comprender el desarrollo, en el hombre, de numerosas enfermedades, principalmente el cáncer.

- Microinyección de genes clonados en células huevo fecundadas en fase con dos pronúcleos

La técnica más eficiente para introducir ADN exógeno en embriones de ratón consiste en procede a una microinyección de genes clonados en células huevo fecundadas que se encuentren en la fase en que todavía contienen los dos pronúcleos, es decir, el núcleo del oocito y el del espermatozoo, inmediatamente antes de que éstos se fusionen para formar el núcleo del zigoto, primera célula del desarrollo embrionario.

Tras el acoplamiento de los ratones, se extraen las células huevo fecundadas de los oviductos femeninos, y en uno de los dos pronúcleos de dichas células se inyecta el gen preseleccionado mediante una finísima micropipeta de vidrio. Los embriones manipulados se implantan luego en el útero de una madre adoptiva. El porcentaje de embriones que sobrevive a la manipulación y se desarrolla normalmente hasta el final de la gestación, varía entre el 10 y el 30%; de éstos, solamente el 40% presenta ADN exógeno integrado en los cromosomas.

- Ratones transgénicos y el gen transgen

Los ratones que han adquirido el gen exógeno se llaman transgénicos y se dice que el gen introducido es un transgen.

Para verificar, finalmente, si el transgen se ha integrado efectivamente es preciso controlar a los ratones tres semanas después de su nacimiento, retirando ADN de un pequeño fragmento del tejido de la cola; la muestra de ADN se analiza entonces con un Southern blot.

El ADN exógeno microinyectado en las células huevo fecundadas se integra establemente en el genoma, gracias a lo cual se transmite a todas las células somáticas que proceden de las células germinales en cuestión.

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Genes que producen el cáncer

La técnica del ADN recombinante posee muchas aplicaciones al estudio del cáncer.

- P. Rous y su descubrimiento sobre las células tumorales de pollo en 1911

En 1911 P. Rous descubrió que extractos purificados de células tumorales de pollo podían causar nuevos tumores si se inoculaban en pollos sanos; Rous había descubierto un virus tumoral que provoca el sarcoma en el pollo.

+ Este descubrimiento supuso un giro en el enfoque del estudio del cáncer

Las células cancerosas se distinguen principalmente por transmitir a las células hijas las mismas características patológicas. Se ha demostrado, de hecho, que muchos tumores son clónicos. El estudio de las sustancias químicas causantes de tumores en animales de laboratorio aportó otra evidencia de la naturaleza genética del cáncer: todas las sustancias cancerosas son también agentes mutágenos, es decir, sustancias que alteran el ADN.

+ Esta observación sugirió la posibilidad de que toda transformación de células normales en cancerosas implicara una alteración genética

Todas las células normales de un cultivo poseen una serie de características comunes: crecen ordenadamente hasta recubrir la superficie de la cápsula de cultivo, formando un único estrato; por un efecto denominado inhibición de contacto, su crecimiento queda bloqueado cuando cada célula entra en contacto con otra célula situada junto a ella; las células solamente crecen si están ancladas al fondo de la cápsula; la proliferación celular requiere determinadas sustancias llamadas también factores de crecimiento.

- Las células tumorales poseen características de crecimiento distintas de las células normales

Las células tumorales, es decir las células transformadas, poseen características de crecimiento completamente distintas: no experimentan la inhibición de contacto y crecen desordenadamente, unas encima de otras, formando muchos estratos celulares; a menudo, no necesitan factores de crecimiento para proliferar, ni se anclan al fondo de la cápsula. Además, si se inoculan células transformadas a ratones con el sistema inmunitario deprimido (llamados ratones desnudos), éstas causan la aparición de tumores.

- La posible existencia de genes en el genoma de ciertos virus capaces de generar alteraciones en el comportamiento celular

El descubrimiento de que ciertos virus, al integrarse en el genoma de la célula hospedadora, son capaces de transformarla en neoplásica, ha sugerido la existencia, en el minúsculo genoma de estos virus, de genes capaces de inducir grandes alteraciones en el comportamiento celular. La transformación celular solamente se produce, por tanto, cuando el ADN o el ARN de un virus tumoral se integra en el de una célula hospedadora y se transmite permanentemente a la descendencia. Los virus tumorales contienen genes, llamados oncogenes, que son los responsables de la transformación celular. Estos genes codifican la síntesis de proteínas que controlan el ciclo vital del virus, como la duplicación y la transcripción del ADN. Se cree que la capacidad que poseen los oncogenes de transformar una célula deriva, precisamente, de esa actividad. Cuando un virus infecta una célula de un animal, precisa de enzimas celulares para duplicar su ADN y, en consecuencia, estimula a la célula a producirlos; así, cuando el ADN vírico se inserta en el genoma celular, el oncogen estimula a la célula a proliferar indefinidamente.

Puede afirmarse que este es, a grandes rasgos, el mecanismo básico de la aparición de muchos tumores. Hasta el momento se conocen varios oncogenes, que se clasifican de acuerdo con la función de regulación celular que cumplen las proteínas codificadas por ellos.

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Clonación del ADN

El proceso de clonación de un gen consta de tres etapas, que veremos detenidamente en esta entrada. 

- Elección del ADN que ha de clonarse

La primera requiere proceder a la elección del ADN que ha de clonarse: puede tratarse de ADN genómico extraído directamente de los cromosomas, o bien ADN copiado del ARN mensajero, que se llama ADN complementario (o ADN copia) y se escribe abreviadamente ADNc. El ADNc es sintetizado por una enzima particular, la transcriptasa inversa, que, al contrario de lo que sucede en la transcripción normal, usa como plantilla el ARN mensajero y transcribe una molécula idéntica de ADN.

- Preparación de los fragmentos de ADN que han de insertarse en vectores de clonación

La segunda etapa consiste en la preparación de los fragmentos de ADN que han de insertarse en vectores, que pueden estar, en consecuencia, constituidos por ADN genómico o por ADNc, y en la introducción de los vectores recombinantes en células bacterianas; éstas se hacen crecer y multiplicarse en cápsulas con un medio de cultivo adecuado, enriquecido con un antibiótico que impide el crecimiento de las células bacterianas sensibles a la acción de los antibióticos.

Cada célula bacteriana que se haya convertido en resistente al antibiótico puede, de esta manera, proliferar formando una colonia de células hijas todas ellas genéticamente idénticas; en consecuencia, esta colonia se compondrá de bacterias que han hospedado un vector con el mismo fragmento de ADN exógeno.

Cada cápsula contiene muchas colonias distintas de bacterias. Una cosecha de fragmentos de ADN exógeno distintos (por consiguiente, de colonias bacterianas diferentes) constituye una biblioteca genómica o genoteca. Una genoteca puede contener, en teoría, todo el ADN cromosómico fraccionado de un mamífero, o bien moléculas de ADNc obtenidas de todos los ARN mensajeros producidos por una determinada célula eucariota. Una genoteca es como una biblioteca carente de un índice que registre la posición de cada libro en particular, es decir, de los clones que contienen un fragmento determinado. Para identificar una colonia determinada que contenga la secuencia de ADN preseleccionada, es menester pasar a la tercera etapa, consistente en el cribado (screening) mediante una sonda de reconocimiento. Una sonda consiste en un segmento de ADN formado por una secuencia de bases complementarias del fragmento que ha de identificarse; es decir, una secuencia de ácidos nucleicos que se aparea con el fragmento dado. Para identificarla, la sonda ha de marcarse con fósforo radiactivo, 32P.

Supongamos que se desea clonar una porción de ADN donde se cree que está contenido un gen. Para empezar, la porción ha de subdividirse en fragmentos de dimensiones adecuadas para que puedan ser clonados en el vector previamente seleccionado, como por ejemplo el fago lambda. Los vectores fágicos, en los que están insertos los fragmentos que han de ser clonados, se empaquetan luego in vitro formando partículas fágicas, capaces de infectar las bacterias al introducir su ADN en las células hospedadoras. A continuación, las células bacterianas infectadas se "encapsulan", formando así una genoteca constituida por un número de placas fágicas que varía entre algunos miles y varios millones; cada una contiene un segmento distinto del ADN clonado.

Una vez encapsulada la genoteca, se obtiene una copia de ella depositando sobre la cápsula un filtro de nitrocelulosa; de esta manera, cada placa se transfiere al filtro, el cual se convierte en una copia exacta de la cápsula. Los filtros reciben luego un tratamiento especial para que el ADN de las placas se fije a la nitrocelulosa. En ese momento se procede al cribado, que se consigue incubando la copia de nitrocelulosa con una sonda de ácido nucleico. La sonda está constituida precisamente por una secuencia nucleótida, marcada con el fósforo radiactivo, que es complementaria de una porción del gen que se busca. La sonda radiactiva se unirá con las secuencias que encuentre en el filtro y que le sean complementarias; este proceso se denomina hibridación. Tras la hibridación, los filtros se lavan para eliminar la sonda que no se ha unido a ninguna secuencia, de manera que sólo queden aquellas moléculas de sonda firmemente unidas a las secuencias complementarias que presente el ADN fágico en el filtro de nitrocelulosa. La determinación de la sonda que se ha unido se consigue exponiendo los filtros sobre una placa sensible a los rayos X (autorradiografía), en la que aparecerán manchas oscuras allí donde la sustancia esté presente. De este modo, la posición de la sonda queda marcada por una mancha sobre la placa de exposición. Superponiendo esta última a la cápsula original, se podrán identificar las placas fágicas con secuencias complementaria y el clon que interesa encontrar.

Una vez aislado un fragmento de ADN genómico o de ADNc de una genoteca, se puede estudiar su posición precisa en el genoma de un organismo. Para ello se utiliza el método del Southern blotting, consistente en un proceso de "absorción" y que resulta muy eficiente para estudiar la estructura de los genes. Para llevar a cabo un Southern blotting, el ADN genómico se corta con enzimas de restricción; los fragmentos resultantes se separan de acuerdo con su longitud mediante electroforesis en un gel de agar. Se aplica sobre el gel un papel de filtro de nitrocelulosa, sobre el cual se transfieren y se fijan los fragmentos de ADN por absorción de una solución salina. De esta manera, se reproduce sobre el filtro de nitrocelulosa una copia exacta del ADN. El filtro se hibrida después con una sonda marcada que es específica para el gen en cuestión; la sonda solamente se hibridará con aquellos fragmentos de ADN genómico que le sean complementarios y la autorradiografía del filtro señalará su posición. A continuación, se podrá trazar un mapa físico del gen a partir de las dimensiones de los fragmentos, cribando las secuencias de reconocimiento de las enzimas de restricción. Comparando esta muestra de ADN con otras se puede localizar diferencias en el tamaño y el número de los fragmentos, que permiten poner de manifiesto anomalías tales como deleciones o translocaciones del gen. Las anomalías de este tipo son, de hecho, la causa de muchas enfermedades genéticas.

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ADN recombinante y enzimas de restricción

La considerable longitud de las moléculas de ADN ha obligado a los biólogos a idear nuevas estrategias para su manipulación, colaborando así al rápido desarrollo de la biología molecular, disciplina ante la que hoy se abre un futuro muy prometedor. Las técnicas actuales del ADN recombinante permiten aislar un gen del genoma de una célula e introducirlo en otras donde pueda expresarse.

- La comprensión de la organización del ADN

Para comprender adecuadamente la organización del ADN es necesario descubrir la sucesión exacta de los nucleótidos que lo componen, análogamente a como es preciso leer las palabras de un libro si queremos conocer su contenido. Para ello es menester cortar el ADN en pequeños segmentos más manejables. Hacia los años setenta se conocían unas enzimas, llamadas desoxirribonucleasas, que cortaban el ADN de un modo no específico, es decir, sin una regla fija y al azar. Este tipo de enzimas, llamadas genéricamente nucleasas, digieren en efecto los enlaces fosfodiéster que unen los nucleótidos en la cadena de ADN. Los cortes conseguidos con estas enzimas no eran de ninguna utilidad, ya que producían una gran diversidad de fragmentos para los que resultaba imposible establecer cuál era el orden en que estaban dispuestos en la molécula original de ADN de la que procedían. En este sentido, el descubrimiento de las enzimas de restricción supuso un gran adelanto.

- Las enzimas de restricción

Se constató que diversas cepas bacterianas poseían una serie de enzimas, llamadas endonucleasas de restricción, capaces de cortar el ADN por puntos determinados. Ello constituye un sistema de defensa de las bacterias contra la invasión de ADN ajeno que se produce durante una infección vírica. Además, con objeto de salvaguardar los puntos del ADN propio que son sensibles a la acción de las endonucleasas de restricción, las bacterias han desarrollado un sistema de protección constituido por otras enzimas, llamadas metilasas, que metilan (es decir, modifican químicamente) las bases susceptibles de verse afectadas por la acción de las endonucleasas de restricción y las hacen insensibles a ella. La primera enzima de este tipo se aisló en la bacteria Haemophilus influenzae, en la que el ADN vírico se degradaba rápidamente. Se descubrió que dicha enzima, llamada Hind II, cortaba la doble hélice de ADN solamente por una determinada secuencia de 6 bases:

(5') G T N ^ N A C (3')
(3') C A N ^ N T G (5')

Donde G, T, A y C representan a los nucleótidos guanina, timina, adenina y citosina, respectivamente; N indica un nucleótido cualquiera.

Desde entonces, y en miles de cepas bacterianas, se ha conseguido aislar enzimas de restricción que cortan secuencias específicas de ADN; hasta el momento se ha identificado más de 150 secuencias distintas de ADN reconocidas por las enzimas de restricción: estas secuencias se denominan sitios (o loci) de restricción.

Las enzimas en cuestión reconocen secuencias específicas compuestas por un número de bases que va desde 4 hasta 8. Una secuencia definida, del tipo de la T C G A reconocida por la enzima TaqI, de cuatro pares de bases, se repite en el genoma cada 256 pares de bases por término medio; mientras que una de seis pares de bases, del tipo de la G A A T T C reconocida por la enzima EcoRI, lo hace cada 4.096 pares de bases. Pero los loci de restricción no se distribuyen regularmente a lo largo de todo el genoma; existe otra causa, además de la estadística, que influye sobre la frecuencia con que se corta el ADN, y es la composición particular de bases que constituye una secuencia reconocida: por ejemplo, la enzima NotI reconoce una secuencia de 8 pares de bases en la que se encuentra una sucesión de citosina (C) y guanina (G) que raramente se produce en el genoma de los mamíferos, por lo que esta enzima corta muy pocas veces el ADN, produciendo fragmentos con una longitud de millón y medio de bases.

Algunas enzimas de restricción, como por ejemplo el Hind II, realizan el corte de la doble hélice de ADN por el centro de las secuencias que reconocen, de manera que las secuencias resultantes tienen los extremos romos (en inglés, blunt ends), y en ellos las bases continúan emparejadas con sus complementarias.

Otras enzimas de restricción, como el EcoRI, cortan la doble hélice de ADN formando una exfoliación que da como resultado la producción de colas de una sola hélice de ADN en los extremos de cada fragmento; estas colas de hélice única poseen bases que tienden a asociarse con otras bases complementarias y, por esta razón, se llaman extremos cohesivos o pegajosos (en inglés sticky ends). Para que pueda producirse el enlace entre bases complementarias de modo que los dos fragmentos cortados por el EcoRI se suelden entre sí, es necesario sin embargo que intervenga una enzima de otro tipo, llamada ADN ligasa, que cataliza la formación de nuevos enlaces fosfodiéster. De todo ello se deduce que dos moléculas de ADN de origen completamente distinto pueden unirse si antes han sido cortadas por la misma enzima de restricción que produce fragmentos de extremos cohesivos.

- ¿Cómo se aíslan los fragmentos de ADN producidos por enzimas de restricción?

Hemos visto que, para estudiar el ADN de cualquier organismo, es preciso subdividirlo en fragmentos que resulten fácilmente manipulables, es decir, que puedan secuenciarse, clonarse y expresarse una vez insertos en células distintas de aquéllas que los han producido. Para todo ello es preciso "identificar" los fragmentos producidos por las enzimas de restricción. Supongamos que se quiere estudiar el genoma del virus SV40, que ataca a los simios. Para empezar, el virus se corta con una enzima de restricción elegida arbitrariamente y, a continuación, los fragmentos resultantes se separan mediante electroforesis en un gel de agar, según un proceso en el que, bajo la acción de un campo eléctrico, se produce la migración de las moléculas de ADN cargadas negativamente a través de un gel poroso de agar. Los fragmentos pueden tener distintas dimensiones, según el número de veces que las secuencias reconocidas por la enzima de restricción estén representadas en el genoma en cuestión. La velocidad de migración de las molécula de ADN a través de los poros del gel es función de la longitud de dichas moléculas. Tiñendo el gel con sustancias especiales que se unen al ADN, como el bromuro de etilo, puede observarse una serie de bandas; cada una de éstas corresponde a un determinado fragmento de restricción cuya dimensión puede establecerse comparándolo con moléculas de ADN de dimensión conocida. Además, al tratar un genoma con enzimas de restricción diferentes, se obtendrán necesariamente fragmentos de restricción diferentes. Por regla general, las enzimas de restricción más útiles resultan ser aquéllas cuyas secuencias de reconocimiento son escasas y que, en consecuencia, producen un menor número de fragmentos que son más fácilmente separables en el gel de agar. Volviendo al ejemplo anterior, el ADN genómico del virus SV40 es una molécula circular que, digerida por la enzima Hind II, produce 11 fragmentos específicos. La disposición en que estos 11 fragmentos aparecen ordenados en el genoma vírico puede determinarse procediendo a realizar digestiones sucesivas; la primera digestión, por ejemplo, rompe la molécula circular de ADN de manera que se produzca una molécula lineal y ésta, a continuación, resulta cortada en fragmentos cada vez más pequeños; el orden de sucesión de los fragmentos queda entonces determinado por el hecho de que los más pequeños están contenidos en los más grandes. Siguiendo este método se puede construir un mapa de restricción que localiza los sitios (loci) reconocidos por la enzima de restricción sobre el ADN circular del virus.

Este procedimiento se ha empleado para medir el genoma del virus SV40, que ha resultado estar compuesto por una secuencia de 5234 pares de bases.

- Los fragmentos de restricción sirven para secuenciar el ADN

Comprender lo que está escrito en un gen significa determinar la sucesión exacta de todas y cada una de las bases individuales que lo componen. Para conseguirlo es, obviamente, más sencillo identificar las bases que integran un pequeño fragmento que hacerlo para todas las que constituyen una larga molécula de ADN.

Existen dos métodos para determinar exactamente la posición de las bases individuales en un fragmento de ADN, es decir, para secuenciarlo: uno, llamado método de Sanger, se basa en la acción de las enzimas; el otro, denominado método de Maxam-Gilbert, está basado en un proceso de degradación química. El primero se fundamenta en el alargamiento de cadenas de ADN por medio de la ADN-polimerasa, enzima que normalmente es responsable  de la duplicación del ADN. Se construyen nucleótidos trifosfatos sintéticos (ddNTP) que están faltos de 2 grupos -OH en las posiciones 2 y 3 de la molécula; tales moléculas se incorporan a la molécula de ADN en formación a través de sus grupos trifosfato en 5', pero no pueden unirse con los nucleótidos sucesivos porque les falta un grupo -OH en 3' para formar el enlace fosfodiéster, de modo que la reacción de alargamiento se bloquea. Si la molécula de ADN que ha de secuenciarse se hace intervenir en cuatro reacciones, en cada una de las cuales reacciona con un ddNTP diferente (ddATP, ddGTP, ddTTP y ddCTP), la síntesis del ADN que realiza la ADN-polimerasa en cada reacción se bloqueará al insertarse un ddNTP. Por ejemplo, en la reacción con ddGTP, la reacción de síntesis se bloquea cuando la ADN-polimerasa incorpora este didesoxinucleótido porque encuentra, sobre la cadena, su base complementaria que es la citosina. Si los fragmentos complementarios producidos por esta reacción tienen 6, 9 y 13 bases de longitud, respectivamente, ello significa que los nucleótidos G están en las posiciones 6, 9 y 13 porque han sido los últimos en resultar incorporados en la síntesis de los tres fragmentos. Después, los fragmentos producidos por las cuatro reacciones se separan según su longitud en un gel de acrilamida, y de su perfil se obtiene la secuencia de ADN.

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Manipulación del ADN

En un lapso de tiempo sorprendentemente corto, el descubrimiento del ADN ha hecho posible comprender los mecanismos de la expresión de los genes que regula el ciclo vital de cualquier célula individual y, en consecuencia, de los organismos integrados por las células. La disciplina que estudia este aspecto de la biología se llama "biología molecular".

- Progresos en la biología molecular

Los progresos de la biología molecular han permitido aislar, analizar y manipular la molécula de ADN, creando una tecnología que, en nuestros días, ha supuesto una revolución en todos los campos de la biología experimental, de la biología celular a la bioquímica, pasando por la genética y la fisiología. En el terreno de la industria farmacéutica, por ejemplo, el empleo de estas nuevas tecnologías ha revolucionado literalmente la producción, haciendo posible la síntesis de fármacos, del tipo de los antibióticos o de las vacunas, cada vez más sofisticados. En el campo de la medicina, los conocimientos proporcionados por la biología molecular han permitido identificar enfermedades para las que, hasta hace poco, el diagnóstico era impensable. Las técnicas del ADN recombinante poseen también, en la actualidad, una gran importancia en el sector de la agricultura y la zootecnia, colaborando a mejorar la calidad de los alimentos.

- La preocupación por la seguridad de los experimentos referentes a la clonación génica

En 1971 la comunidad científica empezó a preocuparse por la seguridad de los experimentos de clonación génica. La preocupación surgió porque los primeros experimentos de esta clase estuvieron relacionados con la clonación de genomas con ADN procedente de virus tumorales en células de Escherichia coli, una bacteria muy abundante en el intestino humano. Se temía que la E. coli manipulada en laboratorio e infectada con virus tumorales pudiera transmitirse al hombre, provocando el cáncer. En 1974 la revista estadounidense Science se dirigió a todos los científicos que trabajaban con ADN recombinante, invitándolos a suspender sus experimentos hasta que se hubiese determinado qué riesgos comportaba, para el hombre y el medio ambiente, este tipo de experimentación.

- Establecimiento de normas de control de experimentos de clonación del ADN

Con este motivo, en 1975 un grupo de biólogos moleculares de fama internacional celebró un encuentro en Asilomar, California, donde acordó el establecimiento de normas para controlar los experimentos de clonación del ADN para los que no se conociera el grado de peligrosidad. Una de esas normas estableció que la clonación del ADN únicamente se realizaría en bacterias previamente convertidas en genéticamente inocuas, es decir, tales que su crecimiento óptimo sólo pudiera producirse in vitro y que fueran, por consiguiente, incapaces de infectar al hombre o a otros animales. Un año más tarde estas propuestas fueron aprobadas por el gobierno de los EUA y hechas públicas por el Comité Consultivo para el ADN recombinante (RAC), del que también forman parte miembros que no pertenecen al ámbito científico, por ejemplo juristas. En Europa existe un comité de control análogo al estadounidense, con sede en el Reino Unido y llamado Grupo Consultivo para la Manipulación Genética (GMGA). Con el transcurso del tiempo se acumularon cada vez más datos que ponían de manifiesto el bajo riesgo de la experimentación con ADN recombinante, por lo que la técnica de manipulación del ADN y del ARN se ha hecho muy común. De hecho, estas técnicas instrumentales han dado origen a un nuevo tipo de industria, la biotecnología, que se ocupa de la producción de vacunas y de fármacos cada vez más refinados.

La comunidad internacional integrada por todos cuantos trabajan en el campo de la biología molecular ha establecido una regla inderogable: cualquier manipulación genética de células humanas ha de tener como único objetivo la identificación de enfermedades originadas en anomalías genéticas, y ha de realizarse solamente con células somáticas, es decir, con las células que integran el cuerpo de un individuo y que no se transmiten a su descendencia. La bioética prohíbe cualquier intervención en las células germinales, cuyo patrimonio genético se transmite a los hijos.

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+ La terapia génica

Anomalías cromosómicas

Las anomalías cromosómicas pueden observarse mediante el microscopio electrónico y son más fáciles de identificar que las mutaciones debidas a alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen, descritas ya anteriormente.

- Distinción entre las variaciones en el número de cromosomas y las variaciones en las formas de los cromosomas

Se distingue entre variaciones en el número de cromosomas y variaciones en la forma de los mismos: se habla de monosomía para indicar, por ejemplo, la falta de uno de los dos cromosomas del par, mientras que trisomía significa que se ha añadido un ejemplar de cromosomas al par, etc.

- Origen de las anomalías en la estructura de los cromosomas

Las anomalías en la estructura de los cromosomas tienen su origen en la ruptura de los propios cromosomas: cuando un cromosoma se escinde y el fragmento sin centrómero se pierde, se produce una deleción en el cromosoma; si el fragmento se inserta en otro cromosoma, provoca una traslocación, o bien, si se reinserta en el propio cromosoma del que se ha escindido y adquiere una polaridad opuesta, aparece lo que se llama una inversión.

+ Duplicación causada por crossing over

Otra alteración consiste en la duplicación causada por un crossing over (sobrecruzamiento) desigual en el que se intercambian segmentos no homólogos de las dos cromátidas. Numerosas anomalías cromosómicas resultan incompatibles con la supervivencia del individuo e impiden el desarrollo del feto en el útero materno, provocando el aborto.

En cambio, otras anomalías permiten la vida uterina y el desarrollo del feto; el individuo puede nacer, aunque con graves deficiencias, tanto físicas como mentales.

Por regla general, la forma y el número de los cromosomas constituyen una de las características constantes propias tanto del individuo como de la especie, sea ésta cual sea.

Dado que los cromosomas están localizados en los genes, cualquier alteración del cariograma se traduce en una mutación, es decir, en una modificación hereditaria capaz de determinar profundas transformaciones tanto en el aspecto como en la fisiología del individuo.

- Síndromes causados por anomalías cromosómicas

Las enfermedades producidas por anomalías cromosómicas no son enfermedades hereditarias propiamente dichas, puesto que afectan a individuos cuyos padres poseen células somáticas con una dotación cromosómica normal; son solamente a sus células germinales, que dan origen a los gametods, las que experimentan anomalías en sus cromosomas.

+ Síndrome de Down 

El síndrome de Down se debe a la trisomía del cromosoma 21, que da origen a una deficiencia mental grave y a malformaciones de diversos tipos, como son la forma oblicua de las hendiduras palpebrales y el aplastamiento del perfil y del occipucio (características que recuerdan la fisonomía de algunos pueblos asiáticos). La frecuencia del síndrome de Down en Occidente es de 1 caso por cada 600-700 nacimientos, pero se incrementa considerablemente a medida que aumenta la edad de la madre. De hecho, para mujeres de edad comprendidas entre los 20 y los 25 años, la frecuencia con que dan a luz hijos afectados de síndrome de Down es de 1 por cada 1600 nacimientos; para mujeres entre los 30 y los 35 años, esta frecuencia se duplica, y llega a alcanzar el valor de 1 por cada 50 nacimientos para las mayores de 45 años. La duración de la vida de estos individuos es inferior a la normal.

+ Síndrome de Edwars

El síndrome de Edwars se debe a la trisomía del cromosoma 18 y se caracteriza por la presencia de malformaciones casi en todos los órganos; su incidencia es de 1 por cada 10.000 nacimientos aproximadamente y los afectados viven, por término medio, alrededor de seis meses.

+ Síndrome de Turner

El síndrome de Turner está provocado por la presencia de un único cromosoma X en el par de cromosomas sexuales; el cariotipo es XO y se trata de la única clase de monosomía compatible con la raza humana. Los individuos afectados por este síndrome son mujeres estériles, sin ovarios y con un desarrollo limitado de los caracteres sexuales secundarios. Otras características son la baja estatura, las mandíbulas anormales y el tórax en forma de escudo; por lo general, no presentan retraso mental. La incidencia es de un caso por cada 5.000 nacimientos.

+ Síndrome de Klinefelter

El síndrome de Klinefelter tiene generalmente por causa la trisomía del cromosoma X, pero está también asociado con otros cariotipos, como son los XXYY, XXXY, XXXXY. Los afectados son varones estériles con tendencia a presentar características femeninas: testículos y próstata están poco desarrollados, el vello corporal es escaso y presentan pechos abultados. La frecuencia media de este síndrome es de un caso por cada 500 nacimientos.

- Análisis cromosómico prenatal o amniocentesis: identificación de las anomalías

El análisis cromosómico prenatal (amniocentesis) permite identificar estas anomalías. Generalmente la amniocentesis se efectúa entre la decimicuarta y la decimosexta semanas de gestación, período en que se puede intervenir para interrumpir el embarazo.

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- Otros artículos sobre organización genética

+ Qué es un gen

+ Los genes de los eucariotas

+ Cromosoma, cromatina y nucleosomas

Los genes de los eucariotas

Los genes se transcriben y se traducen en las respectivas proteínas: de hecho, son segmentos del ADN cuya secuencia se descodifica mediante la lectura continua de tres nucleótidos adyacentes (los tripletes), traduciéndose después en aminoácidos. Así pues, existe una correspondencia lineal entre los nucleótidos del gen y los aminoácidos de la proteína codificada por él: al primer triplete le corresponde el primer aminoácido; al segundo, el segundo aminoácido, y así sucesivamente. La correspondencia entre la secuencia de nucleótidos del gen y la de aminoácidos de la proteína se llama colinealidad y sólo se cumple para los genes de los procariotas y de los virus.

- 1977: se aislan y secuencian los genes de las células eucariotas

En 1977, cuando las técnicas del ADN recombinante permitieron aislar y secuenciar los genes de las células eucariotas, se verificó con sorpresa que en ellas no se cumplía la colinealidad: la sucesión de los tripletes que determinaban los aminoácidos quedaba interrumpida por secuencias "sin sentido", es decir, por secuencias que no se traducían en la proteína. La presencia de estas secuencias interpuestas, con una longitud de centenares de bases, interrumpía a trechos el mensaje genético y anulaba la relación lineal entre genes y proteínas. Se han encontrado secuencias interpuestas en los genes de todos los eucariotas, razón por la cual se dice que son genes discontinuos.

- Función de las secuencias de genes

La función de las secuencias interpuestas está por determinar: se cree que poseen funciones de regulación en la expresión de los genes, ya que, de hecho, el ARN mensajero las transcribe, pero inmediatamente quedan eliminadas, antes de traducirse en la proteína. Las porciones de los genes discontinuos que se traducen en aminoácidos se llaman exones porque son porciones en las que el gen se expresa, mientras que las secuencias interpuestas del mismo gen que no se traducen se llaman intrones.

- Proceso de transcripción para los genes eucariotas

Antes se ha explicado cómo tiene lugar el proceso de transcripción para los genes no discontinuos de las células procariotas; pero ¿qué sucede con los genes eucariotas? La transcripción no "salta" de una secuencia a otra en el interior de los genes, por lo que éstos son transcritos íntegramente por el ARN precursor (que, en este caso, no se llama todavía mensajero, ya que transporta secuencias que resultarán eliminadas); así pues, este ARN "inmaduro" transporta secuencias que han de traducirse, alternadas con secuencias que han de eliminarse. En ese momento interviene un mecanismo de modificación del ARN precursor y se eliminan las partes que no codifican, mientras que las que codifican se cosen unas con otras: este proceso se llama splicing, que significa literalmente "cortar y coser".

Determinadas enzimas cortan las secuencias que han de descartarse, mientras que otros empalman los extremos de aquellas secuencias que han de conservarse. El procedimiento del ARN mensajero se ha de producir con extremada precisión: si uno de los cortes se desfasara siquiera un solo nucleótido, se produciría un desfase en la lectura de todos los tripletes sucesivos, con la consiguientes pérdida de significado del código de toda la proteína que ha de sintetizarse. La incorporación o la pérdida de nucleótidos (llamadas respectivamente inserción y deleción o supresión) dentro de la secuencia codificante puede efectivamente alterar el significado de todos los tripletes posteriores a la variación, con grave perjuicio de la proteína que ha de traducirse. Así pues, es evidente que la preparación del ARNm que ha de traducirse en proteínas constituye un proceso mucho más complejo en las células eucariotas que en las bacterias.

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+ Cromosoma, cromatina y nucleosomas

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El código genético

Se entiende por código un sistema que permite pasar de un lenguaje a otro. En el caso de la información genética los dos lenguajes en cuestión son el de las secuencias de nucleótidos, localizadas en el ARN mensajero, y el de los aminoácidos que integran las proteínas. Recordemos que el ARNm, usado por las proteínas como plantilla, es una copia fiel del gen presente en el ADN.

- Codificación de los aminoácidos

Cada aminoácido viene codificado por tres bases adyacentes (triplete); por ejemplo, el triplete AAA codifica el aminoácido lisina, el triplete GCG la anilina, el CUU la leucina, etc. Sobre el ARN, los tripletes se leen uno tras otro, sin discontinuidades ni superposiciones; es decir, cada base resulta leída por un único aminoácido.

El final de toda proteína está indicado por una serie de tripletes sin sentido, o lo que es lo mismo, que no codifican a ningún aminoácido, como son los tripletes UAG, UGA, UAA; su función es la de interrumpir la lectura del mensaje genético del ARNm indicando el final de cada proteína. El inicio de toda proteína también está siempre señalado por un triplete AUG, que es específico del aminoácido metionina; ello no significa, sin embargo, que todas las proteínas empiecen con la metionina, ya que este aminoácido, frecuentemente, es retirado después de la síntesis. Se dice que el código es degenerado porque varios tripletes distintos pueden codificar un mismo aminoácido; ello no es de extrañar, ya que existen 64 tripletes (mejor dicho, 61 si se excluyen los tres tripletes "sin sentido" para 20 aminoácidos. Si se observa la tabla del código genético puede comprobarse que la casi totalidad de los 20 aminoácidos vienen especificados por más de un triplete, a excepción de la metionina (AUG, que funciona además como señal de inicio) y el triptófano (UGG).

- Protección de la información genética contra errores eventuales

El hecho de que 61 tripletes codifiquen 20 aminoácidos constituye una protección de la información genética contra errores eventuales. En efecto, si existieran solamente 20 tripletes con sentido el riesgo de que se produjera una mutación casual en un triplete sin sentido, con grave perjuicio para la proteína final, sería muchísimo más elevado. El código es, además, universal, por cuanto los 64 tripletes poseen el mismo significado para todas las células de cualquiera de los organismos vivos.

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- ¿Qué es el Código genético?

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+ La información genética

+ La duplicación del ADN

+ La transcripción del ADN

+ Síntesis de las proteínas

La transcripción del ADN

La enzima ARN polimerasa, constituida principalmente por proteínas llamadas subunidades, posee la capacidad de soldar los nucleótidos de la nueva molécula de ARN que se forma, así como de escoger la región del ADN en que se ha de iniciar la transcripción y la hélice del ADN que ha de transcribir; por último, es también capaz de reconocer el punto en que debe finalizar la síntesis.

- Otras informaciones que recogen los genes: lugares reconocimiento para la ARN polimerasa

Los genes poseen, además, otras informaciones: existen en ellos lugares de reconocimiento para la ARN polimerasa, también conocidos como reguladores, que le indican dónde ha de iniciarse la transcripción de un gen determinado y dónde ha de finalizar.

- Inicio de la transcripción del ADN

En general, las regiones de inicio están señaladas por una secuencia de nucleótidos rica en timinas o bien en adeninas. Para que la transcripción pueda iniciarse, la doble hélice del ADN ha de abrirse localmente para que la secuencia de sus bases que debe copiarse quede expuesta a la acción de la ARN polimerasa.

- Síntesis de la cadena de ARN

La enzima inicia la síntesis de la cadena de ARN, que construye de acuerdo con la regla de emparejamiento de las bases complementarias, A-U y G-C, utilizando como plantilla solamente una hélice de ADN. El crecimiento de la nueva cadena de ARN se produce en la dirección de la flecha, desde el extremo 5' hacia el extremo 3'. La cadena resultante de ARN es antiparalela respecto de la cadena de ADN que actúa como plantilla.

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- Otros artículos sobre el material genético de los organismos

+ La información genética

+ Estructura del ADN: el modelo de Watson y Crick

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+ El código genético

+ Síntesis de las proteínas

La información genética

La información genética está contenida en la secuencia de bases de los nucleótidos que integran el ADN, del mismo modo en que la información contenida en un libro viene dada por la sucesión de las letras que componen las palabras.

La información genética está contenida en la secuencia de bases de los nucleótidos que integran el ADN.

- Los genes y el patrimonio genético

Los genes son comparables a "frases" moleculares, cuyo significado está contenido en "palabras" compuestas por secuencias determinadas de "letras" (nucleótidos). El patrimonio genético de todo organismo vivo puede, en consecuencia, considerarse como un libro compuesto por frases moleculares.

+ ¿Cómo definimos al "gen"?

En general, un gen se define como una secuencia de nucleótidos que contiene la información para sintetizar una proteína, o como una secuencia de nucleótidos específica para un tipo particular de ARN (de transferencia).

- Tipos de bases en el ADN

En el ADN se encuentran cuatro tipos de bases: por consiguiente, el número de las distintas secuencias posibles en un gen con n nucleótidos es cuatro elevado a n. Si n es del orden de las centenas, como efectivamente sucede en los genes, cuatro elevado a n resulta ser un número extraordinariamente elevado de combinaciones posibles. Se sabe que cada proteína está constituida por una cadena de aminoácidos, por lo que la información genética de una proteína se descompondrá en secuencias de aminoácidos.

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Los cromosomas: historia, estructura y tipos

Los cromosomas representan la máxima compactación de la cromatina. Fueron descritos, por primera vez, por Hoffmeister en 1848 en las células madre de los granos de polen; aunque el nombre de cromosoma fue dado por Waldeyer en 1888. Cada molécula de ADN es hasta 50.000 veces más corta que en su forma extendida. Esta máxima condensación es la que permite el reparto del material genético entre las células hijas.

Según las hipótesis actuales, los cromosomas estarían formados por varios dominios estructurales en forma de bucle (bucles de cromatina), que se extenderían a partir de un eje principal (formado por proteínas no histónicas) alrededor del cual se dispondría la fibra nucleosómica de manera espiralada, dando lugar a los sucesivos bucles.

- Estructura del cromosoma metafásico

El cromosoma metafásico es el más estudiado y del que mejor se conoce su estructura. Está constituido por dos cromátidas paralelas entre sí, resultado de la duplicación del material genético, y separadas -excepto en el ámbito del centrómero- por donde permanecen unidas. En cada cromosoma se identifican las siguientes estructuras:

+ El centrómero o constricción primaria

Divide al cromosoma en dos brazos, que pueden ser del mismo o de diferente tamaño; ocupa una posición variable, pero fija para cada uno de ellos, a lo largo del cromosoma. Los centrómeros contienen heterocromatina constitutiva, es decir, cromatina compactada y genéticamente inactiva en todas las células.

A ambos lados del centrómero, y sobre cada una de las dos cromátidas, se localiza una estructura de naturaleza proteica denominada cinetocoro, que constituye los puntos desde los cuales polimerizan los microtúbulos que intervienen en la separación de los cromosomas durante la anafase de la mitosis y de la meiosis. Por cada centrómero aparecen dos cinetocoros.

+ Las constricciones secundarias u organizadores nucleolares

Son zonas más estrechas identificables en los brazos, y que están relacionadas con la formación del nucléolo al final de cada mitosis.

+ Los telómeros

Los telómeros son estructuras protectoras, situadas en cada uno de los extremos del cromosoma eucariótico, que evitan que se pierda información de los extremos en cada ciclo de replicación. En el ser humano, los telómeros contienen la secuencia TTAGGG repetida miles de veces. Los telómeros desempeñan importantes funciones: son esenciales para la duplicación del cromosoma, protegen a los cromosomas contra las nucleasas (enzimas que digieren el ADN), evitan que los extremos de los cromosomas se fusionen entre sí, y facilitan la interacción entre los extremos y la envoltura nuclear.

En ocasiones, a uno de los extremos se le une un fragmento de ADN denominado satélite, que consiste en un cuerpo más o menos redondeado, no más ancho que el brazo unido al extremo por un filamento fino.

+ Bandas: segmentos de cromatina

Las bandas son segmentos de cromatina que se colorean con diferente intensidad y que permiten una identificación inequívoca de los cromosomas mediante el llamado método de patrón de bandas. Este método se basa en la utilización de diversas técnicas de coloración tras digestión enzimática o desnaturalización por el calor. A estas bandas coloreadas se las ha llamado C, G, Q y R, y permiten identificar los cromosomas homólogos.

- Tipos de cromosomas

Cuando se estudian los cromosomas, resulta muy útil utilizar dos índices de proporcionalidad que relacionan la longitud total, la longitud del brazo corto y la longitud del brazo largo del cromosoma.

+ Indice de proporcionalidad de brazos

Indica la relación que existe entre la longitud del brazo corto y el brazo largo de un mismo cromosoma.

+ Indice de proporcionalidad centromérica

Indica la relación entre la longitud del brazo corto y la longitud total del cromosoma.

En función de la posición que ocupe el centrómero y el valor de estos índices de proporcionalidad, se distinguen cuatro tipos de cromosomas:

+ Cromosomas metacéntricos

El centrómero ocupa una posición medial. Los dos brazos son de igual o similar longitud. Cuando se separan las cromátidas durante la anafase, adquieren forma de V.

+ Cromosomas submetacéntricos

El centrómero ocupa una posición submedial. Uno de los brazos tiene un tamaño ligeramente superior. Cuando se separan las cromátidas en la anafase, adquieren forma de L.

+ Cromosomas acrocéntricos

El centrómero ocupa una posición subterminal. Uno de los dos brazos es muy largo, mientras que el otro es muy corto.

+ Cromosomas telocéntricos

El centrómero ocupa uno de los extremos del cromosoma. Esto da lugar a un cromosoma que posee un único brazo.

- Número de cromosomas

El número de cromosomas diferentes (n) de una determinada célula es una constante para todas las que pertenecen a un mismo organismo.

+ Organismos diploides

La mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales, son diploides (2n), es decir, tienen en sus células dos juegos de cromosomas, uno heredado del padre y otro heredado de la madre. Los cromosomas forman parejas de homólogos que contienen información genética para los mismos caracteres. En estos organismos, sus células reproductoras o gametos, tanto el óvulo como el espermatozoide, solo presentan un juego de cromosomas. Son, por tanto, células haploides (n).

+ Organismos haploides, triploides, tetraploides o poliploides

También existen organismos en los que todas sus células son haploides; por ejemplo, algunas algas y la fase gametofítica de los helechos y musgos. Además, existen organismos que tienen en sus células más de dos juegos de cromosomas. A los que tienen tres se les denomina triploides (3n); a los que tienen cuatro, tetraploides (4n), y a los que tienen más, poliploides.

- ¿Existe relación entre número de cromosomas y el nivel evolutivo de una especie?

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

- Cariotipo

Al conjunto de todos los cromosomas de una célula, representados fotomicrográficamente, se le denomina cariotipo. Dentro del cariotipo se distinguen dos tipos de cromosomas:

+ Cromosomas somáticos o autosomas

Los cromosomas somáticos o autosomas, comunes en los dos sexos de la misma especie e implicados en desarrollar las características del soma o del cuerpo.

+ Cromosomas sexuales o gonosomas

Los cromosomas sexuales o gonosomas, responsables por número, presencia o ausencia, de la determinación del sexo. Los cromosomas sexuales en humanos son el X y el Y, de menor tamaño.

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+ Cromosoma, cromatina y nucleosomas

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+ La teoría cromosómica de la herencia