Meiosis:

El cariotipo (conjunto de cromosomas de una especie) siempre tiene un número par de cromosomas, estos cromosomas son iguales dos a dos ya que uno de cada par ha sido heredado de cada uno de los progenitores, a los dos cromosomas semejantes se les llama cromosomas homólogos.

Cuando una célula tiene un número par de cromosomas se la llama diploide. Cuando una célula presenta un solo juego de cromosomas se llama haploide.

En una célula haploide se encuentra contenida toda la información genética necesaria para formar un individuo, las células haploides esta información la tienen por partida doble ya que heredan la información completa tanto de su padre como de su madre. En el hombre las únicas células haploides existentes son los gametos que se producen por meiosis al reducirse el número de cromosomas a la mitad.

Una meiosis completa se consigue con dos divisiones consecutivas sin la duplicación del material genético entre ellas. Se puede dividir por tanto en dos grandes procesos; primera división meiótica y segunda división meiótica, cada una de estas se divide a su vez en distintas fases.

Primera división meiótica:

Comienza con una larga profase subdividida en varias subfases:

Leptotene: Los cromosomas se condensan con las dos cromátidas muy unidas dando la apariencia de ser una sola y se unen todos a una misma región de la membrana nuclear formando una figura característica.

Cigotene: En esta fase se produce un proceso esencial, los cromosomas homólogos se aparean formando entre las cuatro cromátidas el llamado complejo sinaptonémico, este apareamiento es muy exacto entre las cromátidas homólogas, está formado por fibras transversales que salen de las cromátidas y que contienen ADN y una estructura longitudinal media formada por proteínas.

Paquitene: Se completa el apareamiento de los cromosomas y estos se contraen longitudinalmente. La unidad formada por los dos cromosomas homólogos se llama bivalente, contiene cuatro cromátidas (Tétrada).

Durante esta fase se produce el entrecruzamiento (o sobrecruzamiento) de unas cromátidas con otras, produciéndose un intercambio de información genética entre los dos cromosomas homólogos. Desde este momento un cromosoma no será enteramente ni del padre ni de la madre, sino que un mismo cromosoma puede llevar un gen de cada uno para el mismo carácter.

Diplotene: En esta fase los cromosomas comienzan a separarse entre si, quedando unidos por los puntos donde ha habido intercambio de cromátidas, desaparece el complejo sinaptonémico formándose los quiasmas, por lo menos se forma un quiasma por bivalente, con pocas excepciones. En esta fase se detiene el ovocito humano que se forma en el 5ª mes de desarrollo embrionario y no completa la meiosis hasta que se ovula de uno en uno durante la vida fértil de la mujer.

Diacinesis: Los cromosomas se contraen nuevamente y los quiasmas van desapareciendo hasta que los cromosomas quedan unidos por los extremos (Telómeros). La condensación de los cromosomas alcanza el máximo y la envoltura nuclear desaparece al finalizar la larga profase. Las fibras cinetocóricas se unen a los cromosomas, comportándose los cinetocoros de cada cromosoma como una unidad ya que se colocan en el mismo plano.

Metafase I: Los homólogos se encuentran unidos por los extremos en la placa ecuatorial.

Anafase I: Cada cromosoma homólogo viaja a un polo. Presenta dos cromátidas que tras el sobrecruzamiento no poseen idéntica información genética.

Telofase I: Se genera una membrana nuclear cuando los cromosomas llegan a los polos. Después de dividirse el citoplasma comienza una interfase donde no hay duplicación del material genético ya que hay dos cadenas de ADN por cromosoma, aunque hay la mitad de cromosomas.

En esta primera división meiótica se produce variabilidad genética a dos niveles, por un lado las cromátidas , tras el sobrecruzamiento ya no son exactamente idénticas, en un mismo cromosoma hay información de los dos progenitores; un cromosoma heredado del padre tendrá mayoritariamente genes del padre, pero también los tendrá de la madre en una parte de la cromátida. Por otro lado la migración de los cromosomas en la anafase es al azar, pudiendo ir a un polo cromosomas que se heredaron del padre con cromosomas que se heredaron de la madre. 

Segunda división meiótica

Después de la interfase comienza otra división semejante a la mitosis (profase II, metafase II, anafase II, telofase II) en la que se separan las cromátidas de cada cromosoma quedando al final cuatro células haploides con una sola cadena de ADN para cada cromosoma.

Mitosis y citocinesis:

MITOSIS:

Es la separación efectiva de las moléculas de ADN que se duplicaron en la fase S de la interfase.
La mitosis es un proceso común a todo tipo de células eucariotas, mediante el que se asegura que las células hijas reciban los mismos cromosomas que la célula madre y, por tanto, la misma información genética. 

También se llama reproducción asexual celular: 
-Unicelulares: cuando una célula se divide, se reproduce también el número de individuos. Las células son idénticas a la madre. 
-Pluricelulares: la reproducción por mitosis tiene como finalidad el crecimiento del individuo, así como reparar los tejidos que estén dañados o viejos por células idénticas a las que sustituyen.

 En el proceso de la mitosis se distinguen las siguientes fases:

 -PROFASE: 
 -El ADN se compacta y se forman los cromosomas (con dos cromátidas idénticas) 
 -Desaparece la membrana nuclear y los cromosomas se dispersan por la célula 
 -Los centriolos se dirigen a polos opuestos, conectados por filamentos (huso mitótico).

-METAFASE: Una vez acabada la profase los microtúbulos se tensan y colocan a los cromosomas en el ecuador de las células formando la llamada placa ecuatorial.

-ANAFASE: Se separan las cromátidas y se dirigen a un polo opuesto de la célula, por lo que al final de esta fase en cada polo hay el mismo número de cromátidas, una de cada cromosoma. 

-TELOFASE: Al final de la anafase los cromosomas se descondensan y se rodean de masas discontinuas de membrana nuclear que al final se fusionan para formar la membrana nuclear doble. los nucléolos aparecen al final de la telofase.

CITOCINESIS:

Durante la anafase y la telofase se desarrollan los mecanismos de división del citoplasma.

En animales en el ecuador de la célula se forma un anillo de actina pegado a la membrana que se va contrayendo hasta estrangular la membrana, quedando en el último momento un haz de fibras interzonales uniendo las dos células hijas hasta que se separan.

En vegetales, el aparato de Golgi segrega vesículas cargadas de polisacáridos que emigran a la placa ecuatorial fundiéndose allí unas con otras formando el fragmoplasto, el interior de las vesículas formará la lámina media, siempre quedan algunas conexiones más estrechas entre las dos células que son los plasmodesmos.

División celular: ciclo celular

El ciclo celular consta de dos períodos: 
-Interfase: es el período más largo del ciclo celular, y en él la célula aumenta de tamaño y se duplica el material genético o ADN. 
-División celular: la célula se divide y origina dos células, es decir, se reproduce.

INTERFASE: 
La interfase comprende tres períodos: G₁, S, G_2:
-G1 : la célula está en constante crecimiento (duplica su tamaño), forma los orgánulos y sobre todo sintetiza proteínas 
-S : Se duplica el ADN. 
-G2 : Se prepara para la división, con la síntesis de proteínas .
El momento principal de la interfase está en el período G₁, en el que la célula "decide" si tiene que dividirse o no. El ADN en interfase se organiza formando la cromatina, un conjunto de fibras o moléculas de ADN disperso por el núcleo. En este período las fibras de ADN se duplican, es decir, al final de la interfase hay dos copias exactas de cada molécula de ADN.


DIVISIÓN CELULAR:
Durante la división celular cada molécula de ADN de la cromatina con su correspondiente copia se organizan empaquetándose hasta hacerse visibles al microscopio como unos bastoncitos dobles, llamados cromosomas.

Así, la cromatina y los cromosomas son la misma sustancia (ADN) pero con distinto grado de empaquetamiento. Cada cromosoma tiene dos moléculas idénticas (cromátidas) como resultado de la duplicación del ADN en interfase, unidas por una región muy estrecha, o centrómero. 

Un gen es un pequeño fragmento de ADN que contiene la información necesaria para que se exprese un determinado carácter en un individuo.

El cariotipo: Es el conjunto de cromosomas de una célula o de una especie. Las células de los organismos de la misma especie tienen el mismo número de cromosomas, y éstos tienen un tamaño y una forma característica. Las células humanas poseen 23 pares de cromosomas. De éstos, un par son los cromosomas sexuales, muy diferentes uno del otro que determinan el sexo. Uno de ellos se denomina X y el otro Y. En los humanos, las mujeres tienen dos cromosomas X, son XX, y los hombres son XY.

Nucleo: estructura y composición.

NÚCLEO:
El núcleo es la zona de la célula donde se contiene el material genético. Está formado por una membrana nuclear doble que contiene en su interior una disolución acuosa llamada nucleoplasma, de composición semejante al hialoplasma, donde se encuentra suspendida una sustancia llamada cromatina, de aspecto fibrilar, que está formada por la asociación del ADN con proteínas

-Membrana nuclear: proviene del origen de las células eucariotas, con la posible evolución de la membrana nuclear a partir de cisternas del retículo endoplásmico al que se encuentra unida. Es una membrana doble formada por dos bicapas lipídicas, en la externa puede haber ribosomas transcribiendo, las membranas están conectadas entre si en los poros.

Los poros son zonas donde se unen las dos membranas, están formados por ocho grupos de proteínas que forman los vértices de un octógono, está parcialmente obstruido por un gránulo central de manera que solo atraviesan partículas de un menor diámetro.

Este poro permite la salida de ARN_m y subunidades de ribosomas, pero no permite la entrada de ribosomas enteros, por lo que impide que la síntesis de proteínas se realice en el núcleo. Al núcleo entran por los poros todas las proteínas que este necesita (histonas, fosfoproteínas, polimerasas, etc) que son sintetizadas en el hialoplasma.

La membrana nuclear conserva su forma gracias a una red fibrosa proteica llamada placa nuclear, adosada a ella por su cara interna, parece que esta placa nuclear actúa organizando los cromosomas.

-Nucleoplasma: el medio interno nuclear se llama nucleoplasma.Es muy poco lo que el microscopio optico permite descubrir de la estructura interna nuclear, pero en su interior se observa una región esferica que se denomina nucleolo. Al nucleoplasma se encuentra la mayor parte del ADN celular, una cantidad variable de ARN y nombrosas proteinas.

-Matriz nuclear: Es un entramado de proteinas y gracias a su asociación con la matriz nuclear , la cromatina se organiza en regiones concretas del nucleo. Pero la función de la matriz nuclear no es solamente estructural, ya que nombrosas enzimas estan asociadas. Otro componente es la lamina nuclear, una estructura formada por filamentos intermedios que se encuentran en contacto con la membrana interna del nucleo.

-Nucleolo: se concentran los genes, es decir, aquellos que codifican el ARN ribosomal. El ADN correspondiente a estos genes contiene una region, denominada organizador nucleolar, que permite la reunión de todos los genes ribosomales aunque esten dispersos en diversos cromosomas. Junto con el ADN, en el nucleolo se encuentra el enzim ARN polimerasa I, que se encarga de transcribirlos y proteinas ribosomales que junto al ARN ribosomal acabado de transcribir dan lugar a las subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas. Estas salen al citoplasma a través de los poros nucleares y alli forman el ribosoma.

CROMATINA:

La cromatina es una sustancia fibrilar formada por ADN e histonas, la unidad estructural de la cromatina es el nucleosoma, un nucleosoma está compuesto por dos tetrámeros de histonas, en cada tetrámero hay una histona H2a otra H2b una H3 y otra H4, las ocho histonas forman un núcleo alrededor del cual se enrolla el ADN sin llegar a dar dos vueltas completas, alrededor de las histonas hay 140 pares de bases y entre un nucleosoma y otro 60 pares de bases, asociada a estos últimos se encuentra la histona H1 entre dos nucleosomas.

Los nucleosomas a su vez pueden estar más o menos empaquetados, pudiéndose diferenciar varios tipos de cromatina.

-La cromatina que está poco condensada se le llama eucromatina, está poco condensada cuando se trata de ADN que se está transcribiendo.

-A la cromatina que está muy condensada y por tanto poco activa se le llama heterocromatina, se tiñe más intensamente, se llama heterocromatina constitutiva a la cromatina que siempre está condensada (Uno de los cromosomas X en las hembras).

El nucleolo es una región diferenciada del núcleo por teñirse con colorantes ácidos, en el nucleolo se encuentran los genes de los ARN ribosómicos salvo el de la cadena más pequeña de la subunidad mayor que se encuentra disperso en la cromatina. Hasta el nucleolo llegan las proteínas ribosómicas y se ensamblan al ARN para formar las subunidades que salen formadas del núcleo.

Los cromosomas son el resultado de la condensación de la cromatina,están formados por ADN asociado a histonas. 

La forma de los cromosomas viene determinada por la posición del centrómero, lugar más estrecho del cromosoma donde se unen las cromátidas, pueden ser:

- Metacéntricos, cuando el centrómero se encuentra en mitad del cromosoma. 

-Submetacéntricos cuando se encuentra desplazado del centro y los brazos de las cromátidas son desiguales. 

-Acrocéntricos cuando está casi en un extremo de las cromátidas, habiendo un brazo muy largo y otro muy corto.

-Telocéntricos cuando el centrómero está en un extremo de las cromátidas.

ADN Y ARN

ADN: 

Watson y Crick para realizaron su modelo de doble hélice del ADN:
-En 1930 Kossel y Phoebus establecieron que el ADN era un polímero de nucleótidos.
-A finales de los años 40 Chargaff determina que la proporción de adenina es igual a la de timina y la de guanina igual a la de citosina.
-Tenían imágenes de Rosalind Franklin obtenidas por difracción de rayos X que inducían a pensar que la molécula de ADN era helicoidal.

Ácido Desoxirribonucleico, material genético de todos los organismos celulares. Es el tipo de molécula más compleja que se conoce. Su secuencia de nucleótidos contiene la información necesaria para poder controlar el metabolismo un ser vivo.

El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. En casi todos los organismos celulares el ADN está organizado en forma de cromosomas(en el núcleo de la célula). 

Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos y la mayoría de las moléculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas (una 5´-3´ y la otra 3´-5´) unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno. La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de hidrógeno. 

 Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirve de puente de unión entre el carbono 5' del primer nucleótido y el carbono 3' de siguiente nucleótido. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3').

 Ambas cadenas son complementarias y antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la otra, están enrolladas en torno a un eje imaginario.

ARN:

El ARN a diferencia del ADN, es un polímero monocatenario de ribonucleótidos, nunca se encuentra timina y sí uracilo. El ARN se forma por transcripción en el núcleo pero tiene que cumplir su función en el citoplasma por lo que se puede encontrar en ambos, el ADN sólo se localiza en el núcleo, en los cloroplastos y en las mitocondrias.

Hay tres tipos principales de ARN, que se diferencian en su función:

-ARN mensajero (ARNm): Consiste en una molécula lineal de nucleótidos (monocatenaria), cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la secuencia de bases del ADN. El ARNm dicta con exactitud la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica en particular. Las instrucciones residen en tripletes de bases a las que llamamos Codones. 

-ARN ribosómico (ARN_r): es un ARN estructural, forma, unido a proteínas, la estructura de los ribosomas, todos los fragmentos se forman en el nucleolo. Estos ARN pueden formar horquillas para complementarse las bases dentro de la misma cadena, en este caso el Uracilo es complementario de la Adenina.

-ARN de transferencia (ARNt): Este es el más pequeño de todos, tiene aproximadamente 75 nucleótidos en su cadena, además se pliega adquiriendo lo que se conoce con forma de hoja de trébol plegada. El ARNt se encarga de transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos Anticodón.

Los elementos comunes en todos los ARNt son:
-El brazo acceptor: en el extremo 3' del cual siempre aparece la secuencia CCA.
-El anticodón: es el triplete de bases nitrogenadas que aparece en el bucle opuesto al brazo acceptor y indica el aminoácido que puede unirse a la molecula de ARNt. Es importante para la función de la traducción la sintesi de protinas ya que el anticodon contituye el elemento diferenciador de los diferentes tipos de ARNt.

Ácidos nucleicos: función y estructura.

Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por polímeros lineales de nucleótidos, unidos por enlaces éster de fosfato. Estos se clasifican en Ácidos Desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y en Ácidos Ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma. Los ácidos nucleicos están formados por largas cadenas de nucleótidos, enlazados entre sí por el grupo fosfato.

Los ácidos nucleicos constituyen el depósito de información de todas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas de la célula.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN,
que se diferencian por el azúcar (Pentosa) que llevan: desoxirribosa y ribosa, respectivamente. Además se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen, Adenina, Guanina, Citosina y Timina, en el ADN; y Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo en el ARN. Y en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble y en el ARN es una cadena sencilla

Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la información genética. En el caso del ADN las bases son dos Purinas y dos Pirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina). Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina). En el caso del ARN también son cuatro bases, dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A y G y las pirimidinas son C y U (Uracilo). 

-Bases púricas. Están basadas en el Anillo Purínico. Puede observarse que se trata de un sistema plano de nueve átomos, cinco carbonos y cuatro nitrógenos
Las purinas que comúnmente encontramos en el ADN y ARN son Adenina y Guanina.

-Bases pirimidínicas. Están basadas en el Anillo Pirimidínico. Es un sistema plano de seis átomos, cuatro carbonos y dos nitrógenos.
Las pirimidinas que encontramos en el ADN son Citosina y Timina. En el ARN encontramos Citosina y Uracilo.

Los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucleicos, a su vez pueden describirse como la unión de un nucleósido con un grupo fosfato.

El nucleósido está formado por la unión de una base nitrogenada a una pentosa mediante un enlace N-glucosídico. Dependiendo de los diferentes tipos de bases y los dos tipos de pentosas podemos encontrar diferentes nucleósidos.

NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO:

ATP

Además de poder ser utilizados en la formación de los ácidos nucleicos, todos los ribonucleótidos son utilizados como intercambiadores de energía en todas las reacciones metabólicas, principalmente el ATP, el enlace éster entre dos grupos fosfatos contiene una gran cantidad de energía y es menos estable que los enlaces entre dos átomos de carbono.

FAD , NAD y NADP

Son dinucleótidos capaces de oxidarse y reducirse con facilidad, intervienen en la transmisión de energía en forma de potencial reductor, no como energía de enlace como el ATP, en las rutas metabólicas de la respiración y fotosíntesis.

Coenzima A

Interviene en rutas de degradación de azucares y ácidos grasos como activador energético.