Ejercicio resuelto de Reproducción · Biología · Asturias · 2023

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)
c. ¿Qué relación hay en la cantidad de cromatina entre una célula somática en profase mitótica y la misma célula en fase G1 del ciclo? (Calificación 0.5 puntos)
d. ¿Cómo se puede distinguir una célula en anafase mitótica de otra en anafase I de la meiosis? (Calificación 0.5 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{tel}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{d}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nde}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{encuentran?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los telómeros son los $\mathbf{\text{extremos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{cromosomas}}$ lineales de las células eucariotas: regiones de ADN no codificante formadas por una secuencia corta repetida en tándem miles de veces —en el ser humano, TTAGGG— y asociada a proteínas específicas.

Su función es proteger el extremo del cromosoma: impiden que las nucleasas lo degraden, que dos cromosomas se fusionen por sus puntas y que la célula confunda ese final natural con una rotura del ADN y dispare la respuesta de reparación. Como la ADN-polimerasa no puede replicar del todo el extremo de la hebra retardada, en cada división el telómero se acorta un poco; por eso su longitud actúa como un reloj celular y su acortamiento se asocia al envejecimiento, tal y como recoge el enunciado. En las células germinales y en las tumorales ese desgaste lo compensa la telomerasa.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{¿Para}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{condensa}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{cromatina}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cromosomas?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se condensa para poder $\mathbf{\text{repartir}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{material}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico}}$ entre las células hijas durante la división.

El problema es de tamaño: el ADN de una célula humana mide unos dos metros de longitud repartidos en 46 moléculas, y ha de caber en un núcleo de unas pocas micras y, sobre todo, moverse sin romperse ni enredarse. Una fibra de cromatina laxa, larguísima y frágil, sería imposible de separar ordenadamente. Al condensarse en cromosomas —enrollando la fibra de nucleosomas en solenoide y este en bucles y espirales sucesivas—, cada molécula queda convertida en un cuerpo compacto, corto y manejable, con un centrómero por el que los microtúbulos del huso pueden tirar de él.

El precio es que en ese estado el ADN es inaccesible: no se puede transcribir ni replicar. Por eso la condensación se limita a la división y el resto del ciclo la cromatina está descondensada.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{hay}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{cantidad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cromatina}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{som}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{profase}}\mathbf{\text{mit}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{misma}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{fase}}\mathbf{\text{G1}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ciclo?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La célula en profase mitótica tiene el $\mathbf{\text{doble}}$ de cromatina que en $G_1$.

La razón es que entre las dos situaciones ha ocurrido la $\mathbf{\text{fase}}\mathbf{\text{S}}$, en la que el ADN se replica. En $G_1$ cada cromosoma está formado por una sola cromátida, y su contenido de ADN se designa 2C; tras la replicación, en $G_2$ y durante toda la mitosis hasta la anafase, cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas idénticas unidas por el centrómero, y el contenido es 4C.

Conviene distinguir dos magnitudes que suelen confundirse: la cantidad de ADN se duplica, pero el $\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cromosomas}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{cambia}}$ —siguen siendo 46 en los dos casos—, porque dos cromátidas unidas por un mismo centrómero cuentan como un solo cromosoma. Solo en la anafase, al separarse las cromátidas, vuelve a haber 2C por célula.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{distinguir}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{anafase}}\mathbf{\text{mit}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{otra}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{anafase}}\mathbf{\text{I}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{meiosis?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Por lo que migra hacia cada polo.

En la $\mathbf{\text{anafase}}\mathbf{\text{mit}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tica}}$ se separan las $\mathbf{\text{crom}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tidas}}\mathbf{\text{hermanas}}$: el centrómero se divide y cada polo recibe cromosomas de una sola cromátida, idénticos entre sí. El número de cromosomas que viaja a cada polo es el mismo que tenía la célula, y las dos células hijas serán diploides y genéticamente idénticas.

En la $\mathbf{\text{anafase}}\mathbf{\text{I}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{meiosis}}$ se separan los $\mathbf{\text{cromosomas}}\mathbf{\text{hom}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{logos}}$: los centrómeros no se dividen y cada cromosoma viaja entero, con sus $\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{crom}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tidas}}$. A cada polo llega solo un miembro de cada pareja, de modo que el número de cromosomas se reduce a la mitad; es la división reduccional.

Al microscopio, por tanto, se mira si los cuerpos que migran tienen una o dos cromátidas. Hay otros dos indicios: en la anafase I las cromátidas suelen mostrar los puntos de recombinación heredados del quiasma, y solo en la meiosis ha habido apareamiento previo de homólogos en la profase.