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5.2.3. Material genetico: cromatina y cromosomas

Cromatina y cromosomas. El material genético

El ADN puede encontrarse en forma de cromatina o de cromosomas dependiendo de la fase celular.

Cromatina

La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular. Es la sustancia de base de los cromosomas eucarióticos, que corresponde a la asociación de ADN, ARN y proteínas que se encuentran en el núcleo interfásico de las células eucariotas y que constituye el genoma de dichas células. Las proteínas son de dos tipos: las histonas y las proteínas no histónicas.

Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas.

La cromatina interfásica aporta la información genética para los procesos de trascripción y traducción. Se distingue:

  • La heterocromatina o cromatina densa (con empaquetamiento similar al cromosoma, con fragmentos de ADN que no se transcriben). Tiene un aspecto más compacto.
  • La eucromatina o cromatina difusa (menos empaquetada, se tiñe menos, contiene la mayor parte de los genes activos). Esta cromatina contiene los fragmentos de ADN que se transcriben.

Cromosomas

Cuando la célula se va a dividir (mitosis o meiosis), la cromatina se condensa en unos cuerpos llamados cromosomas para asegurar el reparto equitativo del ADN o material genético entre dos células hijas.

Los cromosomas, como la cromatina, están formados por ADN asociado a histonas.

El número de cromosomas varía según las especies, pero es constante en todas las células de un individuo.

El cromosoma es una molécula de ADN que contiene los genes, segmentos de ADN que contienen la información necesaria para sintetizar una proteína o carácter del individuo.

Un cromosoma somático está formado por:

  • Dos cromátidas idénticas procedentes de la duplicación del ADN, por lo que se les denomina cromátidas hermanas.
  • El centrómero o constricción primaria es la región por la que se mantienen unidas las dos cromátidas hermanas del cromosoma replicado, presentando el cromosoma cuatro brazos.
  • El cinetocoro, donde se insertan los microtúbulos del huso mitótico.
  • El satélite, segmento del cromosoma separado por la constricción secundaria).
  • El telómero es el extremo del cromosoma, con propiedades especiales que protegen al cromosoma. Los telómeros son secuencias repetidas de ADN que no se transcribe localizados en los extremos de los cromosomas eucarióticos y que tienen una función protectora. Se observan en el cromosoma metafásico y por lo tanto en la fase M o mitosis del ciclo celular.

Forma de los cromosomas

Todas las células somáticas de los individuos de una especie tienen los cromosomas con la misma forma. Para distinguirlos, nos fijaremos en el centrómero, que dividirá el cromosoma en dos brazos (corto o brazo p y largo o brazo q) y en las constricciones de las cromátidas.

Según la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en:

  • Metacéntricos. El centrómero se localiza a mitad del cromosoma y los dos brazos tienen la misma longitud.
  • Submetacéntricos. La longitud de un brazo del cromosoma es un poco mayor que la del otro.
  • Acrocéntricos. Un brazo es muy corto (p) y el otro largo (q).
  • Telocéntricos o Subtelocéntricos. Sólo se aprecia un brazo del cromosoma al estar el centrómero en el extremo.

Tipos de cromosomas

Cromatina y cromosomas: semejanzas y diferencias

  • Semejanzas entre la cromatina y los cromosomas:
    • Cromatina y cromosomas están compuestos por ADN y proteínas.
  • Diferencias entre la cromatina y los cromosomas:
    • Grado de condensación:
      • La cromatina está menos condensada, tipo  “collar de perlas”, solenoide o bucle. Tiene aspecto fibrilar, poco compactada y muy activa metabólicamente (los genes se transcriben y traducen).
      • El cromosoma está muy condensado, pudiendo ser visible con el microscopio óptico. El cromosoma metafásico está formado por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. No es activo metabólicamente.
    • Cuándo aparece:

Actividad basada en Asturias, Julio de 2023, pregunta 3

En la figura se representa un cromosoma de una célula somática eucariótica en metafase.

a. Indica los nombres de las estructuras numeradas 1-4. (Calificación 0.5 puntos)
b. ¿Son idénticos los dos cromosomas homólogos en la metafase mitótica de una célula? Razona tu respuesta. (Calificación 0.5 puntos)
c. ¿Son idénticas las dos cromátidas de un cromosoma en la metafase I de la primera división meiótica? Razona tu respuesta. (Calificación 0.5 puntos)
d. ¿Qué es el cariotipo de una especie? (Calificación 0.5 puntos)

  • Estructura 1. .
  • Estructura 2. .
  • Estructura 3. .
  • Estructura 4. .
  • Los cromosomas homólogos son iguales en su forma, tienen el mismo tamaño, y tienen la misma información genética, puesto que cada uno procede de un progenitor diferente.
  • Las dos cromátidas de un cromosoma en la metafase I de la meiosis son idénticas ya que se ha producido previamente sobrecruzamiento entre cromosomas homólogos.

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Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (PAU, Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Septiembre de 2016, opción A, cuestión 3.

Referente a la teoría cromosómica de la herencia, defina los siguientes conceptos:

a) Cromatina (0,5 puntos).

b) Cromátidas (0,5 puntos).

c) Centrómero (0,5 puntos).

d) Cromosomas homólogos (0,5 puntos).

Madrid, Junio de 2017, opción B, cuestión 2.

Con relación a los cromosomas y los procesos de división celular:

a) Indique cuatro de los principales acontecimientos que tienen lugar durante la primera división meiótica (1 punto).

b) Dibuje un esquema rotulado de un cromosoma submetacéntrico señalando cuatro de las estructuras que lo componen (1 punto).

Galicia, Junio de 2018, opción A, cuestión 2

Realice un esquema de un cromosoma metafásico, señalando sus elementos estructurales. Explíquelos brevemente. ¿Qué es cariotipo?

Comunidad Valenciana, Junio de 2019, opción A, bloque 2, cuestión 4

Define los siguientes términos: cromatina; nucleosoma; collar de perlas; cromosoma; heterocromatina; eucromatina.

Navarra, Julio de 2019, opción A, cuestión 4

a) Define el concepto de cromatina explicando su estructura, localización y función en la células.

b) ¿En qué se diferencian la eucromatina y la heterocromatina?

Murcia, Julio de 2020, pregunta 2.2.

2.2. Sobre los cromosomas metafásicos:

a) Estructuras que se identifican en ellos (1 puntos)
b) Tipos e índices para clasificarlos (0,25 puntos)
c) Número y concepto de ploidía (0,25 puntos)

La Rioja, Junio de 2021, pregunta 5

Explique claramente las diferencias entre la cromatina y los cromosomas (hágalo en función de su composición, estructura y de la fase del ciclo celular en el que están presentes en la células). Dibuje un cromosoma y señale con carteles cada una de sus partes.

Navarra, Junio de 2021, pregunta 3

Compara la heterocromatina y la eucromatina a nivel de composición, de estructura y de función.

Navarra, Junio de 2022, pregunta 8

a) Dibuja un cromosoma metafásico e indica sus partes.

b) ¿Qué función tiene el cromosoma en la célula?

Castilla La Mancha, Julio de 2022, pregunta 2.3.

Un equipo de biólogos realizó un estudio genético de un ejemplar de nutria (Lutra lutra), antes de ser reintroducida en un parque natural.

a. Defina cromosoma.
b. ¿Qué nombre recibe el conjunto de cromosomas representado abajo, correspondientes a la nutria? ¿Cuál es el número haploide de cromosomas de la nutria? Justifique su respuesta.
c. Este ejemplar, ¿era un macho o una hembra? Justifique su respuesta.

Asturias, Junio de 2023, pregunta 3

Pregunta 3. Un equipo de neuro-rehabilitación del Instituto Cajal estudia el uso de inteligencia artificial para el diagnóstico temprano de enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Las evidencias científicas indican que con el envejecimiento se produce un acortamiento de los telómeros.

a. ¿Qué son los telómeros y dónde se encuentran? (Calificación 0.5 puntos)
b. ¿Para qué se condensa la cromatina en cromosomas? (Calificación 0.5 puntos)

Extremadura, Junio de 2023, pregunta 3

3. Responda a las siguientes preguntas. (1 punto cada apartado)

B. Realice un dibujo de un cromosoma metafásico, señalando sus elementos estructurales y explíquelos brevemente.

La Rioja, Junio de 2023, pregunta 8

En relación con los cromosomas:

a) Realice un esquema de un cromosoma en metafase mitótica y señale las partes principales del mismo. (0,5 puntos).
b) ¿Cómo se clasifican los cromosomas en relación con la posición que ocupa el centrómero? Defina cada uno de ellos. (0,5 puntos)

Castilla La Mancha, Junio de 2024, pregunta 3.2.

Conteste a las siguientes cuestiones sobre el empaquetamiento del ADN en las células eucariotas:

a. Indique lo que representan los números 1, 2, 3 y, 4.
b. Indique qué estructura es la letra A y cuáles son sus componentes moleculares.
c. ¿Por qué es importante que el ADN se empaquete de
esta manera en las células eucariotas?
d. Indique dos diferencias entre la heterocromatina y eucromatina.

Castilla y León, Junio de 2024, pregunta 3c

Indique cuáles son las diferencias estructurales entre la eucromatina y la heterocromatina. (0,8)

Navarra, Junio de 2024, pregunta 7

En la siguiente figura se representan distintas conformaciones del DNA.

a) Indica cuáles corresponden a un núcleo interfásico y núcleo en división.

b) Explica cómo afecta la estructura del DNA a la expresión de los genes, haciendo referencia a las distintas conformaciones del DNA que se presentan.

Ideas fundamentales sobre cromatina y cromosomas

El ADN, según la fase celular, se puede encontrar en forma de cromatina o de cromosomas:

  • Cromatina
    • En el núcleo celular.
    • Formada por ADN, ARN y proteínas (histonas) que se encuentran en el núcleo interfásico de las células eucariotas.
    • Está formada por una sucesión de nucleosomas. Contiene la información genética.
    • Dos formas de cromatina:
      • La heterocromatina o cromatina densa (con empaquetamiento similar al cromosoma, con fragmentos de ADN que no se transcriben).
      • La eucromatina o cromatina difusa. Esta cromatina contiene los fragmentos de ADN que se transcriben.
  • Cromosomas
    • Aparecen por condensación de la cromatina cuando la célula se va a dividir (mitosis o meiosis).
    • Los cromosomas, como la cromatina, están formados por ADN asociado a histonas.
    • El cromosoma contiene los genes.
    • Componentes de un cromosoma somático:
      • Dos cromátidas idénticas procedentes de la duplicación del ADN, por lo que se les denomina cromátidas hermanas. La cromátida es cada una de las dos partes iguales de un cromosoma.
      • El centrómero o constricción primaria es la región por la que se mantienen unidas las dos cromátidas hermanas del cromosoma replicado, presentando el cromosoma cuatro brazos.
      • El cinetocoro, donde se insertan los microtúbulos del huso mitótico.
      • El satélite, segmento del cromosoma separado por la constricción secundaria).
      • El telómero es el extremo del cromosoma, con propiedades especiales que protegen al cromosoma.

Cuestión de reflexión

Galicia, Julio de 2024, pregunta 5

A) Identifique las estructuras señaladas con números (1-8) en la figura 6.
B) ¿En qué fase del ciclo celular podemos observar cada una de ellas?
C) Explique la relación entre los niveles de empaquetamiento del ADN y la expresión de la información genética.

Repasando la cromatina y los cromosomas

Pregunta

¿Qué es la cromatina?

Respuestas

Una forma de presentación del ARN en el núcleo celular.

La forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular.

Una proteína que se encuentra en los ribosomas.

Un tipo de proteína que regula la división celular.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué características tiene la heterocromatina?

Respuestas

Contiene la mayor parte de los genes activos.

Es menos compacta y se tiñe menos.

Contiene cromosomas y otras moléculas.

Contiene fragmentos de ADN que no se transcriben.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué sucede con la cromatina cuando la célula se va a dividir?

Respuestas

Se desintegra y se pierde en el citoplasma.

La cromatina se expande ocupando todo el citoplasma.

Se desintegra, recuperándose posteriormente el ADN.

Se condensa en cuerpos llamados cromosomas.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es una característica de un cromosoma somático?

Respuestas

Está formado por una sola cromátida.

Tiene varios centrómeros.

Está formado por dos cromátidas idénticas procedentes de la duplicación del ADN.

Contiene solo eucromatina.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué función tiene el centrómero en un cromosoma?

Respuestas

Contiene los microtúbulos del huso mitótico.

Es la región con menos ADN en el cromosoma.

Mantiene unidas las dos cromátidas hermanas del cromosoma replicado.

Protege el extremo del cromosoma.

Retroalimentación

Pregunta

¿Dónde se insertan los microtúbulos del huso mitótico en un cromosoma?

Respuestas

En el citocentro.

En el satélite.

En el cinetocoro.

En la heterocromatina.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de cromosoma tiene el centrómero en mitad del cromosoma y los dos brazos con la misma longitud?

Respuestas

Submetacéntrico.

Telocéntrico.

Acrocéntrico.

Metacéntrico.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es una característica de los cromosomas submetacéntricos?

Respuestas

Tienen un solo brazo.

Los dos brazos tienen exactamente la misma longitud.

La longitud de un brazo es un poco mayor que la del otro.

Su centrómero está en un extremo del cromosoma.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de cromosoma tiene un brazo corto (p) y un brazo largo (q)?

Respuestas

Submetacéntrico.

Acrocéntrico.

Metacéntrico.

Telocéntrico.

Retroalimentación

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