El ADN es la biblioteca de la vida. En la secuencia de nucleótidos que conforman a esta doble hélice tan conocida se encuentran las respuestas a todo proceso biológico, pues este ácido nucleico contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos (excluimos conscientemente a los virus).
En las células eucariotas, el ADN se encuentra envuelto en una membrana nuclear, pero esto no le impide estar en contacto con el resto del aparato celular. Mediante los procesos de transcripción y traducción (mediados por ARN, enzimas y ribosomas), toda la información codificante presente en el genoma se puede traducir en la síntesis de proteínas y, por tanto, posibilita todo proceso metabólico a nivel celular y tisular.
Además de este fascinante mecanismo, en el ADN se encuentran las bases de la propia evolución. Gracias a este biopolímero con forma de doble hélice, los seres vivos heredamos información de nuestros padres y madres y, además, mutamos como especies y sufrimos variaciones a lo largo de los siglos. El ADN se agrupa en nuestras células en forma de cromosomas, y hoy te lo contamos todo sobre una parte esencial de ellos: el cinetocoro.
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¿Qué son los cromosomas y cómo se organizan?
Empezamos asentando una serie de términos básicos, pues antes que nada hay que conocer las características genéticas de los seres humanos. Tanto tú como yo (y salvando excepciones), tenemos en todas y cada una de nuestras células 23 pares de cromosomas (2n, diploidía), es decir, un total de 46. Las células que forman los tejidos se denominan somáticas, y todas ellas se dividen por mitosis: debido a este mecanismo, toda célula derivada de otra tendrá la misma cantidad de información genética, es decir, 46 cromosomas o 23 pares.
Por otro lado, nuestras células sexuales se dividen por meiosis, un proceso por el cual se forman gametos haploides (n), que son los óvulos y espermatozoides, con 23 cromosomas. Así pues, cuando se crea un cigoto por la fusión de estas células sexuales, se recupera la condición de diploidía (23+23:46) y el feto da lugar tras su desarrollo a un ser humano funcional. En base a esta premisa, comprenderás que la mitad de la tu información genética viene de tu padre, mientras que la otra mitad procede del genoma de tu madre.
Espermatozoide haploide (n:23) + óvulo haploide (n:23)= cigoto diploide (2n:46)
Más allá de patrones de herencia, es importante conocer que el ADN se agrupa en el núcleo de nuestras células en una sustancia denominada cromatina, que a la vez forma un cromosoma. Si imaginas a un cromosoma con forma de X y lo partes por la mitad en el eje vertical, cada una de las 2 unidades que se obtienen se conocen como cromátidas. En base a esta premisa, observamos las siguientes secciones en un cromosoma normal:
- Película y matriz: cada cromosoma está delimitado por una membrana, que a su vez encierra en su interior una sustancia gelatinosa.
- Cromonemas: la estructura filamentosa que compone a cada una de las 2 cromátidas, es decir, las mitades que forman al cromosoma en forma de X. Están constituidos por ADN y proteínas.
- Cromómeros: sucesión de gránulos que acompañan a los cromonemas a lo largo de su longitud.
- Centrómero: es la sección estrecha que separa los brazos del cromosoma. Para que nos entendamos, se trata del centro de la X.
- Constricciones secundarias: regiones del cromosoma ubicadas en los extremos de los brazos.
- Telómeros: las puntas de los cromosomas. No se replican enteras durante la división celular, así que con cada nueva célula se acortan un poco más. Son los responsables del envejecimiento y la senescencia celular.
Un cromosoma contiene cientos de miles de genes, así que claramente debe sufrir una serie de cambios a la hora de replicar una célula por mitosis, es decir, que se formen 2 cuerpos celulares donde antes había uno. Aquí juega un papel esencial el centrómero, que no podría actuar sin la acción del cinetocoro.
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¿Qué es un cinetocoro?
El cinetocoro es una estructura con forma de disco trilaminar, situada en el centrómero de cada cromosoma. Sobre esta singular estructura se anclan los microtúbulos del huso mitótico durante los procesos de división celular, que explicaremos de forma somera en líneas posteriores.
El cinetocoro mide entre 350 y 500 nanómetros de diámetro y, gracias a su funcionalidad, se orquestan los diferentes movimientos de los cromosomas tan llamativos durante la mitosis. En los cromosomas animales, se diferencian 2 partes esenciales: la interna y la externa.
El cinetocoro interno se organiza sobre secuencias de ADN altamente repetidas y se ensambla sobre una forma especializada de cromatina. La parte interna es osmofílica y está en contacto directo con el cromosoma, con unos 40 nanómetros de espesor.
Por otra parte, el cinetocoro externo es una estructura proteica con muchos componentes dinámicos que solo funciona durante la división celular.
La función del cinetocoro en la división celular
Para comprender en qué se sustenta la finalidad del cinetocoro, debemos repasar de forma somera el proceso de la división celular. Nos vamos a centrar en la mitosis, pues es mucho más fácil de explicar y nos sirve perfectamente para ejemplificar la labor de esta estructura. Te contamos sus fases resumidas:
- Interfase: la fase en la que la célula pasa la mayor parte de su vida. Durante ella, se produce la replicación de la información genética en preparación de la mitosis.
- Profase: los cromosomas se condensan, la membrana nuclear se rompe y se forman las fibras del huso mitótico.
- Metafase: los cromosomas replicados se alinean en la mitad de la célula.
- Anafase: los cromosomas se separan y la célula se alarga, con polos distintivos.
- Las membranas nucleares se vuelven a formar en los 2 polos y la nueva membrana celular se forma para crear dos células independientes.
Mediante este proceso, donde antes había una célula, ahora hay 2. Como podrás imaginar, la funcionalidad del cinetocoro brilla en la metafase y anafase.
A esta estructura se unen los microtúbulos, que son unas formaciones inestables de tubulina alfa y beta que dan lugar a lo conocido como el huso mitótico. En la metafase, todos los cromosomas quedan alineados en el centro de la célula y, durante la anafase, cada una de las cromátidas es arrastrada gracias a la acción de los microtúbulos. Los cinetocoros son los puntos de unión donde se anclan dichas formaciones de tubulina, así que, sin ellas, sería imposible realizar la división celular.
Además, cabe destacar que el número de microtúbulos que se unen a cada cinetocoro es muy variable según la especie consultada. Por ejemplo, en la levadura Saccharomyces cerevisiae se asocia un único microtúbulo a cada cinetocoro, mientras que en mamíferos esta cifra aumenta fácilmente de 15 a 35. De todas formas, no todos los microtúbulos del huso mitótico terminan alcanzando los cinetocoros.
Los cinetocoros y el checkpoint de mitosis
El punto de control de mitosis es un mecanismo fascinante que asegura que la división cromosómica sea la correcta durante el proceso. Los mecanismos aquí implicados verifican que se puede pasar a la siguiente fase del ciclo celular durante la división, pues un número mal distribuido de cromosomas en las copias hijas puede causar la muerte celular (en el mejor de los casos) o una serie de disfuncionalidades y alteraciones, como el síndrome de Down y ciertos tipos de cáncer.
Los cinetocoros actúan como una suerte de checkpoint mitótico, ya que, si detectan algún fallo, se retrasa la salida a la siguiente fase hasta que este se solucione. Desde luego, no se trata de un mecanismo consciente por parte de la célula, pero refleja el nivel de refinamiento que ha adquirido nuestro organismo para que todo salga bien.
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Resumen
Explorando los cinetocoros, hemos asentado las bases de la herencia humana, la estructura de los cromosomas y las fases de división mitótica, ni más ni menos. Con todo el conocimiento aquí adquirido, es fácil llegar a una conclusión obvia, pero que ha requerido de cientos de años de investigación: el cuerpo humano es una verdadera obra de arte desde un punto de vista evolutivo.
Cada pequeña sección de cada parte de nuestro cuerpo tiene una función esencial e irremplazable. Sin ir más lejos, sin los cinetocoros no se podrían anclar los microtúbulos y, por ende, sería imposible realizar una mitosis. En el sistema orgánico humano, cada estructura cuenta.
Referencias bibliográficas:
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