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La medicina genómica ADN en acción • Parte 1 No. 2 -Duplicación -Mitosis -Meiosis Instituto Nacional de Medicina Genómica Directorio Dr. Francisco Xavier Soberón Mainero Director General Dr. Juan Enrique Morett Sánchez Director de Investigación Dr. Salvador Espino y Sosa Director de Enseñanza y Divulgación Ing. María Guadalupe Cassani Cardoso Directora de Vinculación y Desarrollo Institucional Lic. Juan Carlos Ayala Reséndiz Director de Administración Mtro. Adrián Álvarez Martínez Director de Desarrollo Tecnológico Serie: La Medicina Genómica No. 2: ADN en acción • Parte 1 Coordinación Editorial D.G. Alejandro Rodríguez Torres D.G. Omar Bañuelos Quintana Diseño e ilustración Marcos Almada Rivero Colaboradores Dra. Lorena Orozco Orozco Dr. Alfredo Hidalgo Miranda Dr. Salvador Espino y Sosa Corrección de Estilo Lic. Beatriz Romero Ángeles Formación Lic. Angélica Martell Rodríguez Primera Edición, 2014 Primera Reimpresión, 2015 4,000 ejemplares D.R. Instituto Nacional de Medicina Genómica Periférico Sur No. 4809, Col. Arenal Tepepan, Delegación Tlalpan. México, D.F. C.P. 14610 www.inmegen.gob.mx Impreso en México Printed in Mexico ISSN 1870-6789 La medicina Genómica ADN en acción Vamos con el Dr. Gecko. Bienvenidos una vez más a nuestro programa de Medicina Genómica. La vez anterior hablamos de los genes y el genoma humano. En esta ocasión vamos a ver al ADN trabajar. Permíteme un segundo, Dra. A.D. Nina. ¿Sigues armando ese dinosaurio? ¿Cuántos días llevas sin dormir? Explicaremos dos de sus principales funciones: duplicarse y formar proteínas. No lo sé. Pero ya casi está listo. 2 3 Le hice algunos ajustes. ¿Dónde dejé el control remoto? Ah, sí. Gracias, Epigenio. 4 ¡No funciona! ¡Qué porquería! Epigenio, vuelve a leer las instrucciones. Ahora, prepárense para ver a este saurópodo cobrar vida. 5 ¡Dr. Gecko! No te desvíes del tema. Los seres vivos, a diferencia de este pedazo de plástico, tenemos ADN y una de las principales características del ADN es la de duplicarse. 6 AH, bien...sí. La Duplicación. Esto quiere decir que nuestras células pueden hacer copias exactas de sí mismas y llevar la misma información genética. Como una fotocopiadora. Por suerte Epigenio no es una célula... Ya con uno tenemos. Pero la gran pregunta es: ¿Para qué necesitamos que el ADN se duplique. Es muy sencillo: para que cada célula pueda tener la misma información genética y para que nuestros cuerpos crezcan, se regeneren y se reproduzcan. ¿Cómo creen que esta pequeña larva pudo convertirse en una apuesta mosca? Sus células no se agrandaron, se multiplicaron. 7 Entonces, no olviden que todas las células de un individuo poseen la misma información genética. Por eso, antes de que la célula se multiplique, su ADN debe duplicarse. ¡Veamos cómo sucede a nivel microscópico! 8 Recuerden que el ADN está compuesto por dos cadenas formadas por cuatro letras que se llaman nucleótidos: ACGT Primero, una enzima separa las dos cadenas despegando a los nucleótidos. 9 Es como si rasgara este papel justo a la mitad... Pero puedo pegarle otra mitad de hoja en blanco a cada parte... 10 Tendría dos pares incompletos de ADN. y agregar el ADN faltante con la misma información genética del papel original. Después, otras enzimas usan estas cadenas como molde para recrear la otra cadena del ADN. 11 Y de esta manera obtenemos dos pares idénticos de ADN. Ahora sí, la célula está lista para dividirse en dos. A este otro proceso se le llama Mitosis. 12 A este proceso se le llama Duplicación. No es “me toses”, Epigenio. Es Mi-to-sis. Antes de comenzar, imaginen que este estambre es el ADN y el círculo que dibuja Epigenio es el núcleo de la célula. Este proceso está dividido en varios pasos. Gracias Epigenio, eres un artista. ¡Que comience la Mitosis! 13 Después viene la Profase Tardía, donde la cromatina se compacta para formar los cromosomas con su típica forma de “X”. Que en realidad es el ADN duplicado. Cuando la célula no se está dividiendo, se le conoce como Interfase. Aquí es cuando el ADN se duplica y se encuentra un poco revuelto. Realmente está extendido y se le llama Cromatina. Una vez que el ADN se ha duplicado, como lo vimos hace rato, la célula comienza a cambiar. 14 En la Profase Temprana la Cromatina se agrupa para formar una especie de maraña de ADN. ¡Excelente, un cromosoma! Toma Epigenio, tú eres el artista. Y así se ve el núcleo de la célula al terminar la Profase... Sin la mosca, claro. 15 Pasemos a la siguiente fase. Mientras tanto, dos elementos llamados centriolos se van a los lados del núcleo y sujetan a los cromosomas. 16 En la Metafase los cromosomas se alínean en el centro del núcleo. En la siguiente fase, la Anafase, los centriolos jalan a los cromosomas. Jala más fuerte, Epigenio. ¡Listo! Los cromosomas se dividieron en dos. Cada mitad se llama cromátide y éstos se duplicarán para crear nuevos cromosomas. 17 Recuerden que las células de los humanos tienen 23 pares de cromosomas, es decir, cada célula tiene 46 cromosomas. ¡Está lista para dividirse en dos! 18 Ahora veamos el proceso completo en esta obra maestra de Epigenio. Pueden apreciar que la mitosis ocurre de forma cíclica. Entramos a la última fase llamada Telofase. Aquí las células se dividen en dos células y fabrican una capa llamada membrana celular. Ambas células tienen ahora la misma información genética y las células vuelven a la Interfase. 19 Ocurre mientras descansas y tomas limonada... Como pudimos ver, la Mitosis permite que a partir de una sola célula se duplique muchas veces y vaya formando los tejidos de nuestro cuerpo. Y sobre todo, es importante porque mantenemos la misma información genética. Y esto ocurre dentro de tu cuerpo TODO el tiempo. 20 Ocurre mientras trabajas... ¿Dr. Gecko? Incluso ocurre mientras... ¡Yo no me comí las flores, Mamá! 21 ¡Eh! Sí...sólo quería ejemplificar que la Mitosis ocurre incluso mientras dormimos. Bueno, ser genio no es cosa fácil. 22 Tus células no descansan, pero tu cerebro necesita dormir. Volviendo a nuestro fascinante tema... Las células sexuales, óvulo y espermatozoide, también conocidas como gametos. Todas las células se duplican a través de la Mitosis, excepto dos... El proceso de multiplicación de estas dos células se llama Meiosis. 23 El proceso de la Meiosis es muy similar al de la Mitosis. La gran diferencia es que los gametos sólo poseen 23 cromosomas, la mitad que las demás células. Esto se debe a que estas células al unirse formarán un nuevo ser con 46 cromosomas: La mitad las aporta la madre y la otra mitad, el padre. 24 Ambos procesos, la Mitosis y la Meiosis, han sido vitales para el desarrollo de la vida en la Tierra. La Mitosis permite que el ADN se multiplique en nuestros cuerpos... Esta combinación genética nos hace únicos e irresistibles... digo, irrepetibles. y la Meiosis permite que el ADN se mezcle y se transmita de generación en generación. Gracias a esto, el ADN ha estado duplicándose y evolucionando por más de mil millones de años. 25 Todos los seres que viven o han vivido en este planeta, grandes o pequeños, han tenido que lidiar con la transmisión de su información genética... ¡Está vivo! ¡Epigenio, eres un genio! 26 27 ¡Cuidado! ¡Epigenio! ¿Qué haces? ¡Santas salamandras! Te tengo. 28 Pobre Dr. Gecko. Creo que ya es hora de que descances. En el siguiente capítulo continuaremos hablando sobre el ADN. Buena idea Dra. A.D. Nina, supongo que esto es lo que sucede cuando le dejas el control a una mosca de la fruta. Ahora voy a explicarles como es que ...