11.1: Cómo se dispone el ADN en una célula

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El ADN es una molécula de trabajo; debe replicarse (copiarse) cuando una célula está lista para dividirse, y debe ser “leída” para producir las moléculas, como las proteínas, para llevar a cabo las funciones de la célula. Por esta razón, el ADN está protegido y empaquetado de formas muy específicas. Debido a que deben llevar tanta información, las moléculas de ADN pueden ser muy largas. Estiradas de extremo a extremo, las moléculas de ADN en una sola célula humana llegarían a una longitud de aproximadamente 2 metros (aproximadamente 6 pies). Así, el ADN para una célula debe ser empaquetado de una manera muy ordenada para encajar y funcionar dentro de una estructura (la célula) que no es visible a simple vista.

El complemento completo de ADN de una célula se llama su genoma. En procariotas (bacterias), el genoma está compuesto por una molécula de ADN monocatenaria y bicatenaria en forma de bucle o círculo. La región en la célula que contiene este material genético se denomina nucleoide. Algunos procariotas también tienen bucles de ADN más pequeños llamados plásmidos que no son esenciales para el crecimiento normal.

una caricatura de una bacteria. el ADN parece espagueti en el centro del citoplasma. — **Figura\(\PageIndex{1}\):** Una célula procariota promedio. Obsérvese que el ADN no está rodeado por una membrana para crear un núcleo. Crédito de la foto Señora de los Sombreros; Wikipedia.

El tamaño del genoma en uno de los procariotas más estudiados, Escherichia coli, es de 4.6 millones de pares de bases. Esto se extendería una distancia de aproximadamente 1.6 mm si se estira. Compare eso con la longitud de una célula de E. coli, que tiene aproximadamente 1-2μm de largo. 1.6mm = 1600μm: entonces, ¿cómo encaja todo este ADN dentro de una célula diminuta? El ADN está retorcido más allá de la doble hélice en lo que se conoce como superenrollamiento. Se sabe que algunas proteínas están involucradas en el superenrollamiento; otras proteínas y enzimas ayudan a mantener la estructura superenrollada.

Los eucariotas, como los animales y las plantas, tienen cromosomas que consisten en moléculas de ADN lineales. Los cromosomas pueden ser vistos como estructuras filiformes localizadas dentro del núcleo de células eucariotas. Cada cromosoma está hecho de proteína y una doble hélice lineal simple de ADN (Figura\(\PageIndex{2}\)). El término cromosoma proviene de las palabras griegas para color (croma) y cuerpo (soma). Los científicos dieron este nombre a los cromosomas porque son estructuras celulares, o cuerpos, que están fuertemente teñidos por algunos colorantes coloridos utilizados en la investigación.

Una micrografía de campo brillante de cromosomas con forma de cuerdas cortas y gruesas — **Figura\(\PageIndex{2}\):** Cromosomas lineales de las glándulas salivales de larvas de midge que no muerden. Crédito de la foto Joseph Resichig; Wikimedia.

Los eucariotas suelen tener mucho más ADN que los procariotas: el genoma humano tiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases, mientras que el genoma de E. coli es de aproximadamente 4 millones. Por esta razón, los eucariotas emplean un tipo diferente de estrategia de empaquetamiento para ajustar su ADN dentro del núcleo (Figura\(\PageIndex{3}\)). En el nivel más básico, el ADN se envuelve alrededor de proteínas conocidas como histonas. El ADN envuelto alrededor de las histonas envuelve y se apila a través de varios niveles adicionales de complejidad. Estas estructuras más gruesas y compactas son lo que has visto antes en imágenes etiquetadas como “cromosomas”.

**Figura\(\PageIndex{3}\): La** estructura básica de los cromosomas eucariotas dentro del núcleo de una célula (“Cromosomas” del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano es de Dominio Público)

Para resumir:

Los procariotas tienen cantidades relativamente pequeñas de ADN (millones de pares de bases) que se encuentran en un genoma circular, el cual se localiza en el citoplasma en el nucleoide.
Los eucariotas tienen mayores cantidades de ADN (miles de millones de pares de bases) que se encuentran en varios cromosomas lineales, los cuales se encuentran dentro del núcleo.

Cromosomas procariotas vs eucariotas — **Figura\(\PageIndex{4}\):** Un eucariota contiene un núcleo bien definido, mientras que en los procariotas, el cromosoma se encuentra en el citoplasma en una zona llamada nucleoide.

Referencias

A menos que se indique lo contrario, las imágenes de esta página están bajo licencia CC-BY 4.0 de OpenStax.

OpenStax, Conceptos de Biología. OpenStax CNX. mayo 18, 2016 http://cnx.org/contents/s8Hh0oOc@9.10:8v2Xzdco@5/The-Structure-of-DNA

“Genética Inicio Referencia: Ayúdame a entender la genética” de los Institutos Nacionales de Salud: La Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos es de dominio público