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10.1C: Estructura cromosómica eucariota y compactación

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    Objetivos de aprendizaje
    • Describir los niveles de estructura cromática y compactación

    Estructura cromosómica eucariota y compactación

    Si el ADN de los 46 cromosomas en un núcleo de célula humana estuviera dispuesto de extremo a extremo, mediría aproximadamente dos metros. Sin embargo, el diámetro sería de solo 2 nm. Teniendo en cuenta que el tamaño de una célula humana típica es de aproximadamente 10 µm (100,000 células alineadas hasta igualar un metro), el ADN debe estar estrechamente empaquetado para que encaje en el núcleo de la célula. Al mismo tiempo, también debe ser fácilmente accesible para que los genes se expresen. Durante algunas etapas del ciclo celular, las largas cadenas de ADN se condensan en cromosomas compactos. Hay varias formas en que los cromosomas se compactan para encajar en el núcleo de la célula y ser accesibles para la expresión génica.

    En el primer nivel de compactación, tramos cortos de la doble hélice de ADN se envuelven alrededor de un núcleo de ocho proteínas histonas a intervalos regulares a lo largo de toda la longitud del cromosoma. El complejo ADN-histona se llama cromatina. El complejo de ADN histona en forma de cuentas se llama nucleosoma. El ADN que conecta los nucleosomas se llama ADN enlazador. Una molécula de ADN en esta forma es aproximadamente siete veces más corta que la doble hélice sin las histonas. Las perlas son de aproximadamente 10 nm de diámetro, en contraste con el diámetro de 2 nm de una doble hélice de ADN. El siguiente nivel de compactación ocurre a medida que los nucleosomas y el ADN enlazador entre ellos se enrollan en una fibra de cromatina de 30 nm. Este arrollamiento acorta aún más el cromosoma de manera que ahora es aproximadamente 50 veces más corto que la forma extendida. En el tercer nivel de empaque, se utiliza una variedad de proteínas fibrosas para empacar la cromatina. Estas proteínas fibrosas también aseguran que cada cromosoma en una célula no divisoria ocupe un área particular del núcleo que no se solapa con la de ningún otro cromosoma.

    imagen
    Figura\(\PageIndex{1}\): Niveles de compactación de ADN: El ADN bicatenario se envuelve alrededor de las proteínas histonas para formar nucleosomas que tienen la apariencia de “perlas en una cuerda”. Los nucleosomas se enrollan en una fibra de cromatina de 30 nm. Cuando una célula sufre mitosis, los cromosomas se condensan aún más.

    El ADN se replica en la fase S de la interfase. Después de la replicación, los cromosomas están compuestos por dos cromátidas hermanas enlazadas. Cuando están completamente compactos, los pares de cromosomas idénticamente empaquetados se unen entre sí por proteínas cohesina. La conexión entre las cromátidas hermanas es la más cercana en una región llamada centrómero. Las cromátidas hermanas unidas, con un diámetro de aproximadamente 1 µm, son visibles bajo un microscopio óptico. La región centromérica está altamente condensada y aparecerá como un área constreñida.

    Puntos Clave

    • Durante algunas etapas del ciclo celular, las largas cadenas de ADN se condensan en cromosomas compactos para encajar en el núcleo de la célula.
    • En el primer nivel de compactación, tramos cortos de la doble hélice de ADN se envuelven alrededor de un núcleo de ocho proteínas histonas a intervalos regulares a lo largo de toda la longitud del cromosoma.
    • El ADN que rodea el núcleo de histona se llama nucleosoma; el complejo ADN-histona se llama cromatina.
    • El segundo nivel de compactación ocurre ya que los nucleosomas y el ADN enlazador entre ellos se enrollan en una fibra de cromatina de 30 nm, lo que acorta el cromosoma por lo que es aproximadamente 50 veces más corto que la forma extendida.
    • Después de la replicación, los cromosomas están compuestos por dos cromátidas hermanas unidas; cuando están completamente compactas, los pares de cromosomas empaquetados de manera idéntica se unen entre sí por proteínas cohesina.
    • La conexión entre las cromátidas hermanas es la más cercana en una región llamada centrómero; esta región está altamente condensada.

    Términos Clave

    • nucleosoma: cualquiera de las subunidades que se repiten en la cromatina; una espiral de ADN que rodea un núcleo de histona
    • histona: cualquiera de las diversas proteínas simples solubles en agua que son ricas en los aminoácidos básicos lisina y arginina y están complejadas con ADN en los nucleosomas de la cromatina eucariota
    • cromatina: un complejo de ADN, ARN y proteínas dentro del núcleo celular del cual los cromosomas se condensan durante la división celular

    Contribuciones y Atribuciones

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