Rasgos humanos y genética: morfológicos y fisiológicos

Página 1

Genética

Los humanos tenemos rasgos que nos caracterizan como tal, pudiendo, en ocasiones, incluso derivar estos en patología. Diferenciamos entre:

1. Rasgos morfológicos​: ​altura, peso, ojos, proporciones etc.​ Los fácilmente determinables. El rostro es uno de los rasgos morfológicos más importante pues sus anómalas proporciones y dismorfias -en comparación con las medidas tabuladas- se asocian a procesos patológicos.

2. Rasgos fisiológicos​: ​los que hacen referencia al funcionamiento del cuerpo, a la eficacia de los diferentes órganos a la hora de llevar a cabo según qué actividades. Hay diferencias fisiológicas entre mujeres y hombres, así como diferencias metabólicas entre todos los individuos.

*Dentro de este grupo están los ​rasgos conductuales​, según los cuales, para según qué tareas se es mejor o peor. Su distribución suele corresponderse con la distribución normal. Variamos en lo cognitivo pero también en lo temperamental, en la forma de reaccionar ante los estímulos.

*Este grupo de rasgos será el más importante en la relación con el aprendizaje, por ejemplo.

La base que está detrás de estos rasgos diferenciales, su verdadera esencia está en lo molecular, concretamente en las ​proteínas​. Estas son moléculas biológicas complejas que hacen funcionar a nuestras células, y en consecuencia a nuestro organismo (pues no dejamos de ser una conexión masiva de células cumpliendo funciones diferentes). La base morfológica, funcional y cognitiva, está en las proteínas. En definitiva, nos asemejamos y dejamos de parecer por las proteínas que tenemos o dejamos de tener. Las proteínas son realmente secuencias de aminoácidos, -aa-, (habiendo 20 esenciales). Son moléculas muy grandes. Otras biomoléculas, pero que son menos importantes en este contexto, son:

1. Ácidos nucleicos: ​son responsables de la generación de las proteínas. Existen el ADN ​y el ​ARN​. El adn, contiene la información sobre la síntesis de estas proteínas, siendo proveniente de una combinación del de la madre y el padre. Su importancia radica en ser el vehículo de la información relativa a las proteínas. El grado de variación de esta molécula entre individuos de la misma especie es casi inexistente.

El ​modelo de Watson y Crick fue quien determinó la estructura del ADN a nivel molecular, al postular el modelo de doble hélice. La estructura molecularmente hablando es la siguiente:

- 2 cadenas antiparalelas de nucleótidos orientadas en sentido 3-5 y 5-3

respectivamente; es decir, están invertidas una respecto a la otra. Los

puentes de hidrógeno unen las 2 cadenas y estabilizan su estructura.

- Cada nucleótido de los mencionados, lo compone un ​azúcar ​-desoxirribosa-, un ​fosfato​, y una ​base nitrogenada -que es el verdadero elemento de unión interna de un nucleótido con otro-. El mensaje genético, la secuencia del ADN, la compone realmente la sucesión de estas bases nitrogenadas (4),

que tienen complementariedad ​timina-adenina​, ​citosina-guanina respecto a las bases de la cadena complementaria antiparalela. Esta secuencia de bases nitrogenadas (representadas cada una por su inicial), es lo que verdaderamente nos importa, es la secuencia genética que se compara cuando se comparan ADNs.

- En la pareja de timina-adenina, hay ​2 ​puentes de hidrógeno entre ambos nucleótidos, mientras que citosina-guanina están cohesionados por ​3 enlaces de hidrógeno.

La ubicación celular del ADN, el sitio donde permanece casi inerte, es en el ​núcleo​, que lo protege. Desde allí, permitirá la síntesis de proteínas para hacer funcional a esa célula, mediante mecanismos que más adelante estudiaremos.

La secuencia de letras, (representación de la secuencia de bases nitrogenadas), indicará cómo producir las proteínas, pues los aminoácidos que las componen y el orden de los mismos, de izquierda a derecha, se corresponderán con cada 3 letras del código de nucleótidos; de bases, como ahora explicaremos.

TIPOS DE PROTEÍNAS:

Las proteínas se clasifican en proteínas funcionales o estructurales.

1. Funcionales​: algunas de sus funciones pueden ser actuar como ​anticuerpos​,

hormonas​, ​enzimas ​(catalizadores biológicos que posibilitan reacciones químicas metabólicas en cadena, de muy diferente índole como pueden ser la glucólisis, la transformación de su producto en glucógeno para el almacenaje, o en lípidos como consecuencia del exceso). También por sus funciones pueden ser ​contráctiles​, motoras​, ​receptores ​etc.

2. Estructurales​: esta terminología hace referencia a que el esqueleto de la proteína condiciona al de la célula que la posee. El esqueleto proteico ha crecido de una manera concreta, formando las estructuras celulares particulares.

*Incluso condicionantes como la experiencia, se pueden relacionar, en el caso de las neuronas, con la complejidad arbórea y abundancia de sus dendritas y espinas dendríticas. Es decir, factores puramente estructurales.

CONCEPTOS Y DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR:

Un ​gen ​es una secuencia de las citadas letras del ADN, que codifica para una proteína. Es la instrucción para la síntesis de una proteína. No obstante, el ​90% del ADN es no codificante, (antes denominado ADN basura, hoy en día se estudia su función). Tenemos unos ​20.000- 25.000 genes. Es un número inferior al de muchas otras especies. Incluso algunos tipos de plantas poseen más genes. Sin embargo, como ahora expondremos, no supone un menor nivel de desarrollo ni de complejidad evolutiva (al contrario).

Como ya mencionamos, las proteínas son las que nos hacen diferentes, (no solo interindividualemtne sino también entre especies diferentes), pues casi todo depende, en gran medida, de los sistemas genéticos. En relación a estos, estudiaremos su dogma:

Dogma central de la biología molecular: el que nosotros vamos a estudiar es algo incompleto pues realmente faltan algunos procesos. Este dogma fue propuesto por ​Crick​. En el proceso de expresión del adn se necesitan 2 pasos para formar las proteínas:

1. Transcripción​: permite copiar, transcribir genes desde el ADN a otro tipo de molécula, ARN, el otro ácido nucleico. Es un proceso que ocurre siempre en el núcleo, dado que el ADN siempre estará aquí ubicado.

2. Glúcidos.

3. Lípidos.

Partiendo de las bases nitrogenadas (letras) propias de un gen, observamos que poseemos 2 cadenas complementarias de la molécula de ADN. Deberemos usar sólo 1 de las 2 series, pues la información real está contenida tan sólo en una de ellas. Una vez diferenciadas y escogida la cadena que nos vale (la que tiene el mensaje genético), se copia el mensaje genético a ARN. Una enzima, la arn-polimerasa​, será la encargada de formar la hebra de ARN al unir nucleótidos de ARN a medida que va leyendo la cadena de ADN. Realmente son decenas las enzimas que intervienen con funciones complementarias, pero nosotros nos centraremos solo en esta. Lo hace mediante el siguiente proceso:

Se separan las 2 cadenas del ADN en la región en la que se ubica el gen que nos interesa.

Se siguen señales moleculares para lograr discernir cuál de las 2 hebras es la que debe leer, cuál de las 2 contiene el mensaje genético y por tanto debe ser la transcrita a ARN.

A medida que va leyendo, va ensamblando una cadena enfrentada y complementaria respecto a cada una de las bases de nucleótidos. Lo que ocurre es que el ARN que se está formando, tiene como azúcar en sus bases nitrogenadas, la ​ribosa ​y no la desoxirribosa como tenía el ADN. Además, en el ARN no existe la timina, sino que se sustituye por el ​uracilo ​(“U”, muy similar).

*Existen regiones, secuencias de ADN, que indican el inicio para la transcripción (​promotores​) y de final, que son leídas por la arn polimerasa para saber entre qué y qué punto debe actuar.

*En caso de fallo de este complejo proceso, existe la posibilidad de retroceder para llevar a cabo su corrección.

Esta molécula codificada con la hebra de ADN como molde, pero que contiene ribosas y uracilo, es el ​ARN mensajero​. Su nombre hace referencia a que será quien literalmente porte el mensaje fuera del núcleo.

Cuando ha terminado el proceso, las 2 cadenas del ADN vuelven a unirse, y el ARNm es transportado hasta los ribosomas (un pequeño y abundante orgánulo celular citoplasmático) a través de los poros de la membrana nuclear, por los que sí cabe gracias a su pequeño tamaño en comparación con el del ADN.

Un último proceso consiste en la maduración del ARNm. Supone añadir una cabeza y una cola al arnm (apariencia cual espermatozoide), para que no sea degradado por enzimas citoplásmicas. De esta manera ya puede salir de forma segura fuera del núcleo.

2. Traducción​: una vez que tengo la molécula de ARN, debo transformarla en una proteína. El ARN es el molde intermedio necesario dado que el ADN está encerrado en el núcleo celular y las proteínas se forman en el citoplasma gracias a la intervención de los ribosomas. El ARN sí puede salir, por su pequeño tamaño comentado. La traducción ocurrirá, por tanto, fuera del núcleo, siendo así la transcripción y la traducción 2 pasos en 2 espacios celulares diferenciados.

Para lograr traducir el ARN a un lenguaje de proteínas, debe haber un proceso previo muy importante:

El ARN que se ha formado es muy probable que sea cortado, y desechado ciertas regiones del mismo pues no todas valen para sintetizar la proteína. Las regiones que

sí que valen se unirán entre sí, se fusionan, se empalman. Es un proceso de maduración por ​corte y empalme. Las regiones eliminadas se llaman ​intrones​. Las partes que quedan se denominan ​exones, ​porque se expresan.

A priori puede parecer inutil la presencia de los intrones, pues se ha gastado energía en su transcripción para luego ser desechados. Sin embargo, la existencia de los intrones se justifica debido a que dependiendo del momento del ciclo vital, dependiendo también del tipo de célula etc, se pueden convertir los intrones en exones y viceversa. Es decir, según la situación concreta, se pueden invertir los términos: lo que se desecha no tiene por qué siempre desecharse, y lo que en un momento se usa como exón, puede no ser lo que en otro momento se requiera. Por este motivo se pueden hacer proteínas muy similares pero con pequeñas variantes según las circunstancias en las que se sinteticen.

Este mecanismo nos es útil ya que con solo 20.000-25.000 genes, podemos sintetizar ​150.000 proteínas diferentes, aun parecidas entre sí . Así no se requiere de un ADN muy largo para codificarlas, simplemente se necesita poder barajar mediante cortes y empalmes, el ADN. Con este proceso de maduración se logra tener más proteínas que otras especies, y en consecuencia ser más complejos que otras especies, pese a tener menos material genético.

La traducción como tal ocurre siguiendo los siguientes pasos:

Partiendo de los ​tripletes ​del ADN, les deberán corresponder ​codones

(término equivalente a tripletes pero en el ARNm). A su vez, cada uno de los codones (3 bases nitrogenadas de ARNm) se corresponderá con cada uno de los ​aminoácidos​. Es pasar de un lenguaje de bases nitrogenadas, a uno de elementos proteicos.

Existe una tabla, -contenida en la información del código genético, y que es común a casi todos los organismos de la tierra, evidenciando un pasado común de la vida en nuestro planeta-, en la que se especifica cada codón con qué aminoácido se corresponde de los 20 esenciales:

*Por ejemplo​, el codón ​GCU,​ se corresponderá con el aminoácido ​Alanina​; el

codón ​ACG​ será ​treonina​.

- Particularidades importantes:

Todas las proteínas tienen como primer aminoácido la ​metionina (​AUG​). Es la marca de inicio, que además sólo tiene una combinación de bases nitrogenadas: solo ese codón codifica para la metionina.

El último codón es siempre uno de estos 3 ​UAG​, ​UAA​, ​UGA​. Estas 3 combinaciones de bases nitrogenadas no se corresponden con ningún aminoácido concreto sino que simplemente son una señal de parada, de terminación de cadena.

El hecho de tener varios codones codificantes para un mismo aminoácido (hasta 6 posibilidades en algunos casos como la leucina), hace que llamamos al código genético “​degenerado”​. Este término simplemente hace alusión a lo ya mencionado: no hay una relación unívoca entre aa-codón, sino que existe cierta flexibilidad en la manera de nombrar a un aminoácido, (exceptuando la metionina, aminoácido de inicio, cuyo único codón es AUG ). Esto es útil, por ejemplo, en caso de una mutación genética, dado que podría no llegar a afectar si ésta hace variar solo a 1 de las 3 letras del codón. Es un seguro de nuestro sistema, con el que aumentar la probabilidad de que las

mutaciones no deriven en cambios en los aminoácidos que componen las proteínas y comprometan su funcionalidad.

- Ribosoma, sus partes y su papel en la traducción​:

Es un pequeño orgánulo conformado por 2 subunidades. Entre ellas se introduce la cadena de ARNm, de derecha a izquierda. En la parte central del ribosoma, entre las 2 subunidades, se leen 2 codones de dicha cadena, uno a la izquierda y otro a la derecha.

Aquí entra en juego el ​ARN transferente (otro tipo de ARN), que es el que lleva enganchados los aminoácidos. Es quien los transfiere hasta el ribosoma para que se vayan uniendo entre sí y formar de esta manera la proteína. Para lograrlo, los ARNt se acoplan a los 2 codones centrales citados. Lo hacen a través de su cabeza, donde tiene 3 nucleótidos (​anticodones​) perfectamente complementarios de los del ARNm (codones). Esta unión específica permite asegurar que el aminoácidos que lleva enganchados el ARNt, son los que toca unir en cada caso.

En otras palabras​: el ARNt lleva enganchado un aminoácido, y posee en su cabeza el anticodón complementario de uno de los codones del ARNm que está atravesando el ribosoma, para de esta forma asegurarse de que el aminoácido que se añade a la cadena en creación, es el que corresponde verdaderamente al codón de ARNm que se está leyendo por el ribosoma. La proteína va saliendo como consecuencia de unir estos aminoácidos.

*El ARNt es fabricado por genes, al igual que lo había sido el ARNm.

*Lo mismo ocurre con el ​ARN ribosómico,​ ​ARNr​, que es la materia que constituye a los ribosomas como tal. Un tercer tipo de ARN.

*En caso de que haya mutaciones o errores no corregidos en la transcripción o en la traducción, se llega a proteínas mutadas (pudiendo suponer la mutación una carencia de función, una nueva función diferente, una función patológicamente incrementada o inhibida etc). Estos cambios no son generalmente buenos.

*Con el paso de los años, nuestro ADN degenera y nuestras proteínas formadas en base a él, son peores: principio del ​envejecimiento​.

3.Replicación​: el tercero de los mecanismos recogidos por el dogma central de la biología molecular. Mencionado a continuación, en el contexto de las bases celulares.

BASES CELULARES:

Una vez analizado el nivel molecular más pequeño, pasaremos a fijaremos en estructuras grandes, que se construyen a partir de las pequeñas moléculas que acabamos de estudiar. ADN​:

Representado típicamente cual 2 cadenas. Se encuentra asociado a un esqueleto para que no haya nudos ni roturas. Debe tener siempre un esqueleto:

- Está formado por ​histonas​, nucleoproteínas estructurales asociadas con el ADN. Son fundamentales pues sujetan al ADN. Al estadio del ADN+histonas, se le denomina ​cromatina​, o ​tira de cromatina​. Existen ​46 ​tiras de cromatina en cada célula. Este estadio es el que adopta el material genético durante casi todo el ciclo celular, en el día a día, cuando no está ocurriendo ningún proceso de división.

*No se distingue el inicio y el final de cada una de las 46 tiras.

- En caso de que la célula necesite dividirse, entrar en mitosis, el ADN adquiere otra disposición. Como necesitamos duplicar el ADN, (necesitamos doblar su cantidad para luego repartirlo entre las 2 hijas), debe ocurrir el proceso de ​replicación ​o duplicación​. Seguidamente, el ADN debe compactarse antes de la división. Las 2 tiras (2 pues se ha sintetizado una réplica de cada una en este proceso de duplicación), se compactan al máximo en forma de un ​cromosoma​. Esta es una estructura por tanto que sólo se ve en fases de división de la célula, en mitosis, un momento puntual dentro del ciclo celular.

*Es una forma de evitar el deterioro del ADN al pasar a las hijas, y de poder repartirlo equitativamente de manera más sencilla entre ellas.

Estructura de los cromosomas:​ (tras duplicación de la tira de cromatina)

- Cromátidas:​ cada uno de los 2 brazos, las antiguas tiras compactadas.

- Centrómero: ​región central que une ambas cromátidas.

- Telómeros​: 4 telómeros, uno por extremo, actúan cual tapones, evitan degeneración

del ADN y que se fusionen entre sí etc.

Clasificación de los cromosomas: los cromosomas varían en ​tamaño ​y en la

posición del centrómero​. Según este segundo criterio pueden ser:

1. Metacéntricos​: los brazos son iguales en longitud arriba y abajo. Centrómero en

posición central.

2. Submetacéntrico​: cuando está en un lateral y por tanto hay un brazo más corto y

otro más largo.

3. Acrocéntricos​: el centrómero está situado casi en el extremo.

*Estos 3 tipos de cromosomas son los presentes entre los de la raza humana.

4. Telocéntrico​: centrómero totalmente en el extremo, actuando cual telómero. Es

patológico.

Identificación de los cromosomas: ​para identificar los cromosomas, lo que hacemos es fotografiarlos mediante microscopio electrónico. Trabajamos con una representación de nuestros cromosomas denominada ​cariotipo. ​(desde los años 50) En ella están nuestras 23 parejas ordenadas en ​grupos ​en función de su tamaño y posición del centrómero. De acuerdo con estos criterios surgen los grupos A,B,C,D,E,F,G​, de mayor a menor tamaño.

Las parejas, a su vez, se distinguen unas de otras por diferencias más particulares: cada elemento de esta pareja es igual en longitud y estructura pese a poder estar morfológicamente ligeramente diferenciados. Cada uno viene de un gameto.

*Los ​cromosomas sexuales se dejan separados, en un lado del cariotipo y no integrados en los grupos que les corresponderían, (el “​X”​ pertenece a ​C y el “​Y​” al G​). De esta forma se puede rápidamente determinar si se es hombre o mujer.

*Pese a las diferencias de tamaño comentadas, la relevancia de un cromosoma no radica en su tamaño sino en la importancia de los genes que contiene.

Gracias a los síndromes se empezaron a detectar los primeros síndromes.

Continuación de la identificación:

Las ​técnicas de tinción consisten en la utilización de diferentes tipos de tintes que resultan en la distinción de “diferentes ​códigos de barras​” en los cromosomas. Los homólogos (miembros de la pareja), tienen igual código y características morfológicas. Los de diferentes parejas poseen distintas tinciones, distintos códigos que permiten su diferenciación entre ellas. Esos códigos de barras se corresponderán realmente con los diferentes sectores de cada brazo de un cromosoma, para la fácil identificación de sus partes.

Cada cromosoma, además, tiene un brazo ​pequeño ​(“​p​”, representado en el cariotipo siempre hacia arriba), y otro ​grande ​(“​q​”, representado en el cariotipo siempre hacia abajo).

*En los cromosomas acrosómicos se observa que el brazo corto es prácticamente un apéndice, es el caso de las parejas 13, 14, 15. Estas, son las más propensas a sufrir roturas y escisiones del menor de los brazos.

PROCESOS DE DIVISIÓN CELULAR: POSIBLES FALLOS Y CONSECUENCIAS

Meiosis​: proceso de división especialmente relevante, pues por él se forman los gametos, y en caso de que se produjera un fallo en este proceso, y ese óvulo o espermatozoide fuera seleccionado, el cigoto resultante de la fecundación tendría problemas por la mutaciones heredadas. Es un proceso complejo que es susceptible al fallo.

Mitosis​: proceso de división celular menos preocupante en este sentido, pues si el fallo se produce en la mitosis, lo único en lo que pueda derivar es que esa célula muera.

La mitosis es realmente una fase concreta del ciclo celular. Durante el resto de sus estados, la célula no se divide: lo hace sólo en situaciones concretas de periodos concretos de la vida como puede ser durante el desarrollo. Una vez alcanzada la edad adulta, se ralentiza el proceso de división hasta que solo hay mitosis cuando otras células han muerto o han sido dañadas. Además, esto ocurre sólo si aún quedan células madre en ese tejido: es el caso de órganos como el hígado. Otros, sin embargo, ya no las poseen y se imposibilita la mitosis: cerebro y musculatura; sobretodo el primero, -pues es casi una excepción que se produzcan células nerviosas pasada la etapa de proliferación embrionaria-

CICLO CELULAR:

Destacaremos los hitos de cada fase, desde el nacimiento de la célula hasta su división,

(con el ejemplo de una célula durante el periodo del desarrollo.)

1. Interfase​:

1.1 G1: se inicia tras el nacimiento de la célula. Como su tamaño es la mitad del de la madre de la que se ha originado, la célula deberá crecer y así mantener el tamaño en las sucesivas divisiones. Crecen también orgánulos internos, como los ribosomas. Es variable, pero en el desarrollo por ejemplo es una fase bastante breve.

*Solo durante la segmentación embrionaria la división celular no es seguida de un crecimiento en tamaño de las células hijas resultantes.

1.2 Fase S​: (“s” de síntesis), es la fase de duplicación del ADN y sus histonas. Consiste en duplicar la tira de cromatina. A nivel microscópico no es posible apreciar esta fase, pues visiblemente sigue siendo un hilo enmarañado. Es imprescindible que ocurra esta fase antes de la mitosis.

1.3 G2: se trata de un segundo periodo de crecimiento para construir elementos que ayudarán en la mitosis. También es variable y generalmente corta.

2. Fase mitótica: (mitosis significa “movimiento en el núcleo”). Posee a su vez diferentes fases que siguen una secuencia lógica. Pese a tratarse de un proceso continuo, su estudio se divide en etapas creadas, que pueden incluso solaparse.

1. Profase​: se caracteriza por la aparición de los ​cromosomas ​desde la enmarañada cromatina. Se alcanza este máximo grado de condensación -en el que se ven las estructuras duplicadas por la previa fase s-.

-También aparece el ​huso acromático o mitótico​, una estructura similar a una jaula que abarca el núcleo al cual atraviesa. Es una estructura rectilínea desde el polo norte al sur, y que se encarga, mediante sus múltiples hilos tractores​, de enganchar los cromosomas desde ambos polos desde los que nacen simultáneamente. Es decir, estos hilos van buscando los cromosomas hasta que los alcanzan, -ambos hilos al mismo cromosoma-. Lo hacen por su región central, a la altura de los ​cinetocoros ​(estructura externa respecto al centrómero). Otros hilos no enganchan cromosomas sino que crecen desde ambos polos hacia el contrario; conformando la jaula, son ​hilos no tractores​.

-Se disuelve la membrana nuclear una vez que han sido fijados los cromosomas y no hay riesgo de que se dispersen.

2. Metafase: ​(meta significa “medio”). Ocurre cuando los cromosomas están en el plano ecuatorial​.

3. Anafase: ​los 2 hilos tractores que enganchan a cada cromosoma desde sendos cinetocoros, y comienzan su labor de tirar hacia sus respectivos polos. El resultado es que el centrómero se divide. La región central del centrómero se secciona, disuelve, y causa la división de las cromátidas por la rotura del puente que las unía. Tendremos 46 cromátidas migrando hacia cada uno de los polos.

4. Telofase: ​(telo significa “extremo”). Una vez que han llegado a cada polo las cromátidas separadas -futuras tiras de cromatina-, se crean membranas nucleares rodeándolas en torno a cada polo. Se empieza a desmontar el huso mitótico, constituido por proteínas lineales unidas pero disociables.

-Los cromosomas empiezan a desenpaquetarse, descondensarse, hasta volver al estadio de cromatina. Cuando reaparecen estos 2 núcleos, se termina la mitosis como proceso estrictamente nuclear.

+​Hay una fase más, que ya no afecta al núcleo, sino que se trata de la ​citocinesis​: es un reparto del citoplasma, la división como tal de las 2 células. Se da una segmentación del citoplasma y de los orgánulos que este contiene, hasta que finalmente se escinden ambas mitades. Las 2 resultantes tendrán la mitad del tamaño de la madre de la que se han originado.

*Llegados a este punto, cada una de ellas deberá crecer, pasar a la fase adulta y reiniciar el ciclo.

*Las ​células cancerígenas son propensas a una mitosis descontrolada en la que no se respetan los ​puntos de control​, -paradas que de forma normal sí que se dan en la mitosis para comprobar que está ocurriendo correctamente-.

MEIOSIS:

Como antes hemos introducido, casi todos los trastornos derivan de fallos en este proceso. En él, realmente ocurren 2 divisiones consecutivas -en el caso del gameto femenino con una latencia intermedia de años entre ambas-, con las mismas fases de la mitosis. Ocurren eso sí, ciertos rasgos que la diferencian completamente de ella.

1. Profase I: igual que en la mitosis, muy similar. Se observan los cromosomas, pero en este caso no irán individualmente, “a su bola”, como ocurría en la mitosis, sino que irán en parejas de cromosomas homólogos -uno originario de cada gameto-. En el momento que se juntan, se interponen hilos entre 2 de las cromátidas de ambos cromosomas diferentes. Se aproximan hasta pegarse una cromátida a otra y por tanto unir en conjunto un cromosoma al otro. El extremo final de ese acercamiento entre cromátidas, causa un solapamiento; un proceso denominado sobrecruzamiento​. Se trata de un cruce, cuyas marcas físicas y visibles se denominan ​quiasmas​. Pueden existir muchos quiasmas o incluso no haber ninguno: su formación depende del azar.

2. Metafase I: cuando están en el plano ecuatorial pero colocados esta vez los cromosomas por parejas de homólogos y no individualmente como en la mitosis.

3. Anafase I​: en este caso los cinetocoros reciben igualmente las fibras del huso meiótico, pero lo que ocurre es que al estar pegados los 2 cromosomas, los 2 cinetocoros internos no pueden ser adheridos: sólo lo harán los externos -uno de cada cromosoma de la pareja-. Los hilos tractores tirarán cada uno de un cromosoma de la pareja desde su región externa, la única que es accesible.

-Al estar unidos los cromosomas por los quiasmas (esos puntos de sobrecruzamiento), suele darse lugar a intercambios de brazos: se fusionan los segmentos a partir del lugar en el que se ha producido el cruce, pero en el otro cromosoma de la pareja. El resultado de este proceso es que cada cromosoma de la pareja, tras esta recombinación, tras este intercambio de trozos homólogos, poseerá regiones del otro, integradas en su estructura; con los que migrarán hacia sus respectivos polos. Cuando se complete este proceso, se habrá ya reducido a la mitad la dotación cromosómica, -diferenciándose de una mitosis en que en ese proceso lo que se separaban eran cromátidas, no cromosomas-.

4. Telofase I​: igual que el que ocurre en la mitosis. Se montan las membranas nucleares rodeando los 2 grupos de 23 cromosomas con 2 cromátidas cada uno. +​De nuevo ocurre la citocinesis con la aparición del surco de división que permite el reparto del citoplasma.

La ​segunda división meiótica es comparable con una mitosis pero en la que se parte de 23 cromosomas y no 46 y en la que ya se ha duplicado el material genético -cada cromosoma tiene 2 cromátidas, luego no se necesita fase S previa-. Ocurre en las 2 células hijas de la meiosis I a la vez. Las sucesivas fases recibirán el mismo nombre pero con el término “II”.

El resultado final de las 2 fases meióticas, son 4 células hijas ​provenientes de una única madre, diferentes entre sí fruto de la citada recombinación. Son 4 gametos que difieren en las variantes que poseen para los 23 cromosomas que portan.

*En el caso de los óvulos, ​solo 1 de las 4 alcanzará el máximo grado de desarrollo; los otros 3 degeneran y no llegan a ovocitos (quedan como ​corpúsculos polares​).

MUTACIONES:

Las mutaciones se producen cuando el ADN posee información anómala que no se corresponde a la que debieran dar los padres. Son un cambio en la secuencia del ADN. Realmente las mutaciones son constantes en nosotros, pero existe un sistema celular que las repara. Este pierde progresivamente eficacia y causa el envejecimiento.

Algunos factores causantes de mutaciones son previsibles, -como la dañina exposición al sol, ante la que nos protegemos con el suicidio celular y la continua mitosis de nuestras células epiteliales-.

Hay diferentes tipos de mutaciones según la magnitud de la afectación:

1. Moleculares​: afectan tan solo a 1 o 2 bases. Siempre pocas. Son aquellas mutaciones que afectan a ciertas letras, ciertas bases genéticas, de forma puntual. Todas ellas cambian el mensaje genético, normalmente para mal. Dado que nuestro objetivo final es formar proteínas, cualquier cambio de bases hace que cambien los aminoácidos que la conformaban. Derivará en proteínas disfuncionales o con pérdida de función, o quizás no tenga repercusión. Causa los llamados ​errores congénitos del metabolismo​, en los que fallan diversas rutas metabólicas: se paran por la no actuación de enzimas y proteínas. La ​Fenilcetonuria ​es un ejemplo de ello. Es un trastorno que causa la acumulación de sustancias en el niño, las cuales no se pueden degradar y afectan al cerebro. Es uno de los varios errores congénitos del metabolismo frecuentes y detectables con la ​prueba del talón del niño.

Hablamos de:

-Sustituciones equívocas de bases, cambios en las letras.

-Pérdidas de bases sin ser reemplazadas.

-Inserciones de bases que no debieran estar: ocurre por ejemplo durante la duplicación, con la creación de lazos en la secuencia de ADN en los que se añaden bases nuevas respecto a la hebra molde. Es un proceso patológico asociado con el Síndrome del X frágil.

2. Cromosómica​: cuando el número de bases implicadas es mayor. Hablamos ya de cientos, haciendo que sean mutaciones visibles a nivel cromosómico. Son estructurales, visibles al microscopio como un anómalo grosor de las bandas con tinción. Sus efectos son más severos que los causados por los errores congénitos del metabolismo, que los causados por las mutaciones moleculares. Suelen estar asociadas a un fenotipo, a una estructura facial concreta. Hablamos de:

-Deleciones: pérdida de un fragmento del cromosoma. Esto afectará o no, dependiendo de los genes incluidos en esa región delecionada. Es el caso del Síndrome de Williams​, del ​Maullido de gato -deleción en el brazo corto del cromosoma 5, asociado con alteraciones cognitivas- etc.

-Duplicaciones: repetición de un fragmento del cromosoma. Aunque perder genes en una deleción sea mucho peor que duplicar regiones, esta ganancia también puede derivar en patología. En cualquier caso, no serían tan severas.

*Las microduplicaciones y microdeleciones, asociadas también a leves dismorfias, pueden resultar en alteraciones en el aprendizaje y otras funciones cognitivas. El pediatra procederá a hacer un estudio del cariotipo si existe la sospecha. -Inversiones: de un segmento concreto de un brazo. Ha ocurrido durante la meiosis por la aproximación de los cromosomas homólogos. Pueden o no estar asociados a patología. Se clasifican en ​paracéntricas ​o ​pericéntricas​, dependiendo de si abarcan o no al centrómero respectivamente.

-Ruptura transversal del cromosoma: en ella se separan anómalamente los 2 brazos cortos de los 2 largos. es decir, la división del centrómero ocurre según el plano horizontal y no según el vertical. Tiene carácter muy grave pues implica una duplicación y una deleción simultánea -en una y otra hija de las formadas-. Nos lleva a hablar de ​isocromosomas ​(pues ambos brazos; -esos 2 cortos o esos 2 largos-, son genéticamente iguales pero en sentido inverso).

Genómicas o numéricas: cuando lo que ganamos o perdemos fruto de la mutación es un cromosoma entero, variando el número total de ellos en nuestro cariotipo.

Se deben a la no disyunción de los cromosomas durante la mitosis o meiosis. El centrómero no se rompe luego el cromosoma entero migra hacia uno de los polos. Deriva en tener cromosomas de más o de menos. Se conocen como ​monosomías (falta de un cromosoma de una pareja) ​y ​trisomías ​(triplete de homólogos en vez de una pareja). Una célula con ​45 cromosomas muere, pero con ​47 no muere sino que puede entrar en mitosis y es perfectamente funcional, causando alteraciones como el ​Síndrome de Down​ -trisomía del 21-.

Durante la formación de gametos:

*Si el fallo en el reparto se produce en la ​primera ​división meiótica: 2 viven con 1 cromosoma de más, las otras 2 morirán; (1⁄2 de posibilidades de desarrollar trisomía en caso de fecundación).

*Si el fallo en el reparto se produce en la ​segunda ​división meiótica: una muere, y de las 3 que viven una lo hace con un cromosoma de más; (​1⁄3 de posibilidades en este caso de desarrollar trisomía).

Aneuploidías​: cuando se origina ​mosaicismo​, caracterizado por la coexistencia en un mismo individuo de dos o más poblaciones celulares diferentes en cuanto al número de sus cromosomas. Habrá por ejemplo células con 46 y otras con 47 cromosomas. Son diferentes entre sí. Se produce fruto de que uno de los linajes es fisiológico; es decir, la patología no viene desde el principio sino que solo 1 de los linajes está afectado y por ello la sintomatología no es tan grave. Por ejemplo, el pronóstico educativo y de expectativas de vida en una trisomías del 21 parcial -por este carácter mosaicista-, es mucho más favorable que cuando no hay mosaicismo, que cuando es total. Sin embargo, sólo suponen entre el 2 y el 3 % del total de los casos.

Cuanto más tarde el mosaicismo en aparecer en el desarrollo, más órganos se tendrán bien formados, y más particular será la alteración: como puede ser el poseer el iris de un ojo de cada color o la aparición de manchas en el iris, ambos ejemplos de mutaciones al final del desarrollo.

*El ​Síndrome de Turner o de ​Klinefelter ​serán otros síndromes que estudiaremos cuando veamos patología dado que los encontraremos en el aula.