Material genético y división celular

“El Proyecto Genoma Humano tardó trece años en secuenciar el genoma de nuestra especie y en 2003 dio la cifra: unos 3 mil millones de pares de bases en cada juego de cromosomas. Ese ADN está en cada una de tus células: estirado alcanzaría cerca de dos metros y cabe en un núcleo cientos de veces más pequeño que el punto de esta frase. Esta clase explica cómo se organiza el material genético y cómo se copia cada vez que una célula se divide.

Empecemos por ubicar la información. En una célula eucarionte, dentro del núcleo, está el ADN (ácido desoxirribonucleico): la molécula que guarda la información para construir y hacer funcionar un organismo.

ADN, gen y cromosoma nombran el mismo material en distintos niveles:

• El ADN es la molécula: una cadena con una secuencia de cuatro bases nitrogenadas (A, T, G, C).
• Un gen es un tramo de esa molécula que codifica un producto (por ejemplo, una proteína o un ARN). Un ADN tiene miles de genes.
• Un cromosoma es ese ADN compactado con proteínas, de modo que cabe en el núcleo y puede repartirse cuando la célula se divide.

Entre el ADN suelto y el cromosoma hay un paso intermedio: la cromatina, que es el ADN enrollado sobre proteínas llamadas histonas. Cuando la célula va a dividirse, esa cromatina se compacta aún más y forma los cromosomas que sí podemos ver al microscopio.

Es común pensar que cromosoma, gen y ADN son lo mismo. Eso es incorrecto, porque nombran el mismo material en distintos niveles de organización: el ADN es la molécula, el gen es un tramo que codifica un producto y el cromosoma es ese ADN compactado con proteínas.

Si teñimos y ordenamos los cromosomas de una célula humana justo antes de dividirse, obtenemos su cariotipo: la fotografía ordenada de todos sus cromosomas. En el ser humano son 46 cromosomas, organizados en 23 pares.

¿Por qué en pares? Porque recibimos un juego de cada progenitor: 23 cromosomas del óvulo y 23 del espermatozoide. Cada par está formado por cromosomas que llevan los mismos tipos de genes (aunque no necesariamente idénticos).

• Autosomas: los 22 pares que no determinan el sexo (pares 1 al 22).
• Cromosomas sexuales: el par 23, que sí se relaciona con el sexo: XX (típicamente femenino) o XY (típicamente masculino).

Esto deja un concepto que recorre toda la unidad: las células que tienen los dos juegos (los 23 pares completos) se llaman diploides, y se anotan 2n. Casi todas tus células son diploides. Las células que tienen un solo juego (23 cromosomas, sin par) se llaman haploides, y se anotan n: son los gametos (óvulo y espermatozoide). Esta distinción es la que permite entender la meiosis.

Las células tienen un tamaño límite: cuando crecen hasta cierto punto, se dividen. La vida de una célula, desde que nace hasta que se divide en dos, se llama ciclo celular y tiene dos grandes momentos: la interfase (la célula vive, crece y se prepara) y la fase M o división.

La interfase tiene tres etapas:

• G1 (crecimiento): la célula aumenta de tamaño, fabrica proteínas y organelos, y cumple sus funciones normales. Aquí cada cromosoma tiene una sola copia de su ADN.
• S (síntesis): la célula duplica su ADN. Cada cromosoma se copia por completo, quedando con dos copias idénticas unidas. Esta fase duplica el ADN antes de la división.
• G2 (preparación): la célula revisa que la copia esté bien y prepara todo para dividirse.

Después viene la fase M (división), donde el material duplicado se reparte en dos células hijas.

¿Por qué se dividen las células? Por varias razones:

• Crecimiento: un bebé se vuelve adulto porque sus células se multiplican, no porque se agranden sin límite.
• Reparación: cuando te cortas, células nuevas cierran la herida.
• Regeneración/renovación: tu piel y tu sangre se renuevan constantemente.
• Y, como veremos más adelante, para producir gametos, mediante un tipo especial de división llamado meiosis.

Es común pensar que una célula crece de forma indefinida mientras tenga alimento. Eso es incorrecto, porque al aumentar de tamaño su superficie no alcanza para intercambiar suficientes nutrientes y desechos con el volumen interior, y el núcleo no da abasto para controlar tanta célula. Por eso la célula se divide.

De todo el ciclo, la fase S es la que garantiza la continuidad de la información. Si una célula se dividiera sin haber copiado antes su ADN, cada célula hija recibiría solo la mitad del material genético, con genes faltantes, y no podría funcionar.

Por eso, antes de repartir, la célula duplica: en la fase S, cada cromosoma pasa de tener una copia a tener dos copias idénticas (llamadas cromátidas hermanas) unidas por un punto. Así, cuando la división separe esas copias, cada célula hija recibe el material genético completo, idéntico al original.

Esta es la razón por la que el cromosoma en forma de “X” (dos cromátidas) no es el estado normal de un cromosoma: solo aparece después de la fase S, cuando el ADN ya fue copiado. Guardar esta idea nos deja listos para entender la mitosis.

Abrimos la unidad de Genética ubicando la información de la vida. El ADN es la molécula; un gen es un tramo que codifica un producto; el cromosoma es ese ADN compactado con proteínas. En el ser humano hay 46 cromosomas (23 pares): 22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas sexuales; las células con los dos juegos son diploides (2n) y los gametos son haploides (n). La vida de la célula es el ciclo celular (interfase G1-S-G2 + división M), y su momento decisivo es la fase S, donde el ADN se duplica para que cada célula hija reciba la información completa.

Con esto queda qué se copia y por qué. Queda por ver cómo se reparte ese material: la mitosis (dos células hijas idénticas, 2n) y más adelante la meiosis (la división que produce gametos haploides y explica la variabilidad de la herencia).

1. 01Ministerio de Educación de Chile. Bases Curriculares y Texto del Estudiante, Biología 2° medio (Genética).
2. 02OpenStax (2021). Biología 2e, cap. 10: División celular y el ciclo celular (CC BY 4.0). https://openstax.org
3. 03Khan Academy. ADN, cromosomas y ciclo celular. https://es.khanacademy.org
4. 04Reece, J. et al. (2019). Campbell Biología (11ª ed.). Pearson.
5. 05National Human Genome Research Institute (2003). International Consortium Completes Human Genome Project. https://www.genome.gov/11006929/2003-release-international-consortium-completes-hgp