Norris_Porth. fundamentos. 5ed

4 C ontrol g ené tico d e la f unción celular y la h erencia

C A P Í T U L O

5 1

Dirección de replicación

1 cromosoma: antes de la fase S

F I G U R A 4 - 1. Una hélice de ADN en repli- cación: la hélice del ADN se abre y operan las reglas de acoplamiento de bases (A con T y G con C) para ensamblar una nueva cadena de ADN sobre cada una de las cadenas originales. En el ADN después de terminada la replicación, cada molécula de ADN (cromátida) consta de una cadena vieja y una nueva cadena sintetizada. Se unen en el centrómero. Tomado de: McConnell T., Hull K. (2011). Human form human function: Essentials of anatomy & physiology (p. 78). Phi- ladelphia, PA: Lippincott Williams &Wilkins.

C

T

A

A

G

A

T

A

T

1 cromosoma: después de la fase S

G C

T

C

GC

AT

C

1 Cromátida

G

T

C

1 Cromátida

G

C

A

Centrómero

G

A

A

G

T A

T

C

T

C G

T

G

Dirección de replicación

Nucleótido libre

columna vertebral del ADN consiste en grupos alternados de azúcar y ácido fosfórico, con las bases pareadas proyectadas hacia adentro desde los costados de la molécula de azúcar. D oble hé lice y em p ar ej am ientodeb ases La estructura nativa del ADN, como la dilucidaron James Watson y Frances Crick en 1953, es la de una escalera en espiral, con las bases acopladas representando los escalones ( véase la ‚g. 4-1). En la molécula de ADN bicatenario se observa un emparejamiento complementario preciso de ba- ses purina y pirimidina, en el cual la adenina se empareja con la timina (A-T) y la guanina se empareja con la citosina (G-C). Las bases pareadas en las cadenas de ADN opuestas están unidas entre sí por enlaces de hidrógeno estables. La estructura bicatenaria de las moléculas de ADN les permite replicarse con precisión a través de la separación de las dos cadenas, y también permite la reparación e‚ciente y correcta de las moléculas de ADN dañadas. Antes de la división celular, las dos cadenas de la hélice se separan y una molécula complementaria se duplica junto a cada cadena original. Cada dos cadenas se vuelven cuatro ca- denas. Durante la división celular, las moléculas bicatenarias recién duplicadas se separan en pares compuestos por una he- bra vieja y una hebra nueva. Un par se coloca en cada una de las dos células hijas por la mecánica de la mitosis (‚g. 4-2) 1 . E m p aquetam iento del A D N El genoma o contenido genético total se distribuye en los cromosomas. Cada célula somática humana (células que no son gametos [espermatozoide y óvulo]) tiene 23 pares de

cromosomas diferentes, un par derivado de la madre y el otro del padre. Veintidós de estos pares son autosomas , mientras que el último par está formado por los cromosomas sexuales (XX [femenino] o XY [masculino]). Los genes se acomodan de forma lineal a lo largo del cromosoma. Cada cromosoma contiene una hélice lineal continua de ADN. El ADN en el cromosoma más largo tiene más de 7 cm de largo. Si el ADN de los 46 cromosomas se situara uno después de otro, el ADN total cubriría una distancia de cerca de 2 m. Debido a su gran tamaño, las moléculas de ADN se com- binan con varios tipos de proteínas y pequeñas cantidades de ARN en una estructura enrollada denominada cromatina . Un grupo especí‚co de proteínas conocidas como histonas controlan la forma en la que se doblan las cadenas de ADN. 2 La ‚gura 4-3 ilustra cómo los cromosomas se enrollan en cromatina y después se enrollan alrededor de las histonas.

Célula divisoria

Célula no divisoria

Cromatina

Nucleoplasma

Cromosoma

Cromatina

Cadena original de ADN Nueva cadena de ADN sintetizada

Histonas

ADN cromosómico

Doble hélice

F I G U R A 4 - 3 . Organización de la cadena de ADN. Las cadenas de ADN se muestran en los cromosomas para las células en división y en la cromatina para las células que no se están dividiendo y están enrolladas alrededor de las histonas. Tomado de: McConnell T. H., Hull K. L. (2011). Human form human function: Essentials of anatomy & physiology (p. 71, Fig. 3.5). Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins.

Modelo semiconservador

Modelo conservador

F I G U R A 4 - 2. Modelos semiconservador y conservador de replicación del ADN, según lo propuesto por Meselson y Stahl en 1958. En la replicación del ADN semiconservadora, las dos cadenas originales de ADN se desenro- llan y se forma una cadena complementaria a lo largo de cada cadena original.