Cromosomas

Definición

Un cromosoma es una molécula de ADN empaquetada que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. La cantidad de cromosomas que posee una célula y la forma en la que se organizan son características de cada especie. Por ejemplo, el ser humano tiene 23 pares de cromosomas (46 en total) y la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) tiene 4 pares de cromosomas.

Los cromosomas tienen la capacidad de cambiar su estructura y actividad en función de la fase en la que se encuentre la célula. Durante la interfase, que es la mayor parte del ciclo celular, los cromosomas están laxos. Esto implica que si pudiéramos observar el núcleo celular, no veríamos cromosomas definidos ni podríamos diferenciar las distintas moléculas de ADN. En su lugar, veríamos algo similar a un plato de fideos correspondiente a la cromatina extendida y entremezclada. Esto permite que el ADN pueda transcribirse y replicarse, es decir, esté activo.

En cambio, durante la mitosis, los cromosomas se condensan o compactan para permitir la segregación de la información genética a las células hijas. Es en este momento en el que podríamos observar cromosomas definidos. Su condensación impide la transcripción del ADN, por lo que a lo largo de este proceso se dice que está inactivo.

Estructura

En el núcleo celular, las moléculas de ADN están asociadas a unas proteínas llamadas histonas. Esta asociación ADN-proteína se denomina cromatina y es lo que conforma los cromosomas.

Las histonas se agrupan de a ocho y forman un núcleo proteico alrededor del cual una molécula de ADN da dos vueltas. Cada octámero de histonas rodeado por ADN recibe el nombre de nucleosoma y corresponde al primer nivel de compactación de la cromatina. A lo largo de una molécula de ADN hay varios nucleosomas como si fuese un collar de perlas.

A su vez, los nucleosomas se empaquetan en una estructura más compacta llamada fibra de 30 nm. Y, a medida que avanza la mitosis, esta estructura se condensa aun más hasta llegar al máximo superenrollamiento de la cromatina. Algunos modelos sugieren que la fibra de 30 nm se agrupa en forma de lazos unidos a un eje proteico. Otros modelos proponen un plegamiento helicoidal sucesivo de la fibra de 30 nm.

Durante la profase, que es la primera etapa de la mitosis, la cromatina se condensa lentamente dando lugar a cromosomas bien definidos. Cada cromosoma está compuesto por dos copias o cromátidas hermanas debido a la replicación del ADN que ocurre previamente en la fase S. Las cromátidas hermanas están unidas en una región llamada centrómero que, al mismo tiempo, es por donde se une el cromosoma al huso mitótico.

La máxima compactación de los cromosomas se alcanza en la metafase. Luego, durante la anafase y la telofase, las cromátidas se separan y migran hacia cada polo, y la cromatina vuelve a descondensarse.

Tipos

Los cromosomas pueden distinguirse por la posición del centrómero o por la información que llevan, entre otras características.

El centrómero es una secuencia presente en cada molécula de ADN responsable de unir el cromosoma al huso mitótico durante la división celular. Esta región se observa como una constricción en el cromosoma que da lugar a dos brazos, uno a cada lado del centrómero. Según su posición, se distinguen cuatro tipos de cromosomas:

• Cromosoma metacéntrico: el centrómero se encuentra en el centro del cromosoma y da lugar a dos brazos de similar longitud.
• Cromosoma submetacéntrico: el centrómero está desplazado del centro por lo que los brazos del cromosoma no tienen la misma longitud.
• Cromosoma acrocéntrico: el centrómero está cerca de un extremo del cromosoma, por lo que uno de sus brazos es muy corto y el otro es muy largo.
• Cromosoma telocéntrico: el centrómero está en uno de los extremos del cromosoma, particularmente en la región de los telómeros. Estos son secuencias repetidas de nucleótidos que no codifican para ninguna proteína sino que protegen al ADN de su degradación. Esta posición del centrómero hace que el cromosoma tenga un solo brazo.

Los cromosomas también se distinguen por el tipo de información que llevan:

• Cromosomas sexuales: llevan información que determina el sexo del individuo. La mayoría de los mamíferos tiene un par de cromosomas sexuales denominados X e Y. Los individuos que tienen dos cromosomas X son hembras mientras que los que tienen un cromosoma X y uno Y son machos. En otros animales, como las aves, estos cromosomas se denominan Z y W, siendo ZZ machos y ZW hembras. Y en los insectos, peces y anfibios generalmente no hay cromosoma Y por lo que el sexo queda determinado por la cantidad de cromosomas X que tiene un individuo.
• Cromosomas somáticos o autosomas: son los cromosomas que no determinan el sexo del individuo. Sus genes codifican para múltiples proteínas que regulan todo el funcionamiento de la célula y el organismo. Estos cromosomas se ordenan y nombran según su tamaño, siendo el cromosoma 1 el más grande dentro del cariotipo de una especie. El cariotipo es la colección de cromosomas ordenados que caracteriza a una especie: el ser humano, por ejemplo, tiene 22 pares de autosomas (del cromosoma 1 al 22) y un par de cromosomas sexuales, el par 23.

Cuando se habla de pares de cromosomas se debe a que en el núcleo hay dos cromosomas de cada tipo, uno que proviene de la madre y otro del padre. Así, por ejemplo, el ser humano tiene 23 cromosomas heredados de un progenitor y 23 del otro. Los cromosomas que llevan la misma información pero que pueden tener distintas variantes o alelos de cada gen se denominan cromosomas homólogos.

Todas las células de los organismos diploides tienen cromosomas homólogos, excepto las células sexuales o gametas que tienen uno de los dos pares debido al proceso de la meiosis. En contraposición, hay seres vivos que son haploides porque tienen un solo juego de cromosomas. También existen organismos poliploides, como las bananas y los plátanos, que tienen más de dos cromosomas de cada tipo.

Función

Los cromosomas son la expresión condensada de las moléculas de ADN presentes en el núcleo de cada célula. Su compactación hace posible que toda la información genética quepa dentro de la célula.

Además, la formación de los cromosomas una vez que se ha duplicado el ADN y la célula ha entrado en mitosis hace posible la correcta segregación de las cromátidas hermanas hacia las células hijas sin que el material genético sufra daño alguno. Esto contribuye a que la información genética se conserve y cada célula hija reciba una copia exacta de todos los cromosomas.