SEP SNEST DGEST
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. ALTAMIRANO
Francisco Galindez De Paz
NUMERO DE CONTROL: 09930037
LIC. Biologia VI Semestre
A 24 de febrero del 2012
UNIDAD 3. ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO
TEMARIO
3 | Organización del material genético
| 3.1 Organismos procarióticos: 3.1.1 ADN circular 3.1.2 Proteínas asociadas 3.1.3 ADN extracromosómico. 3.1.3.1 Plásmidos. 3.1.3.2 Bacteriófagos. 3.1.3.3 Transposones 3.2 Organismos eucarióticos: 3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento 3.2.1.1 Histonas 3.2.1.2 Solenoides 3.2.1.3 Cromosomas 3.2.2 Complejidad del genoma 3.2.3 ADN mitocondrial. 3.3 Organización genómica viral. |
INTRODUCCION
Los organismos eucarioticos como los procarionticos, son organismos que contienen DNA, solo que se agrupan de diferente manera.
las bacterias son organismos unicelulares que presentan nucleoide, este cromosoma consiste en una sola molecula de ADN circular asociado con una pequeña cantidad de ARN y proteinas no histonicas. puede contener uno o mas plasmidos, pequeñas cantidades de ADN que se replican independientemente del cromosoma bacteriano y la mayoria son portadores de genes que son resistentes a ANTIBIOTICOS ademas que presentan ADN circular
los organismos eucarioticos presentan cromosomas que están asociados a una clase de proteínas básicas
Existe una estrecha relacion y ciertas diferencias entre los diferentes organismos que veremos durante el transcurso de la unidad.
OBJETIVOS
v Comprender la forma en que esta organizado el genoma de los organismoa para entender su funcionamiento.
v Relacionar los distintos grados de empaquetamiento con las distintas etapas del ciclo celular.
v Discutir las distintas maneras en que el ADN se organiza en cromosomas, incluyendo virus, bacterias y eucariotas.
3.1 Organismos procarióticos
En general, los genomas bacterianos tienen un tamaño inferior a 5 Mb, aunque en el caso de Bacillus megaterium el genoma tiene un tamaño de 30 Mb. La mayor parte del genoma corresponde a genes.
La célula procariótica tiene solamente dos sistemas internos principales: una molécula circular de ADN con cadena helicoidal doble y un citoplasma no diferenciado donde se halla inmerso ese ADN. La longitud del anillo de ADN que codifica toda la información genética de la célula apenas es superior a un milímetro.
La replicación del ADN comienza cuando ambas cadenas se separan, permitiendo la síntesis de una cadena
complementaria a cada una de ellas mediante la ADN polimerasa.
El citoplasma contiene gran número de ribosomas, gránulos constituidos por ARN y proteínas, que cumplen la función de enlazar los aminoácidos formando proteínas. Los ribosomas procarióticos son más pequeños que los eucarióticos.
llamadas histonas, y experimentan movimientos en el momento de la división celular. Como en los procariotas, la información contenida en el ADN es transportada por los ARN mensajeros del núcleo hacia el citoplasma, donde esta información es descodificada y da lugar a la síntesis de las proteínas en los ribosomas.
3.1.1 ADN circular
Genomas procarióticos
El genoma de la mayoría de los procariontes esta formado por un único cromosoma. Normalmente es una molécula de DNA de doble cadena cerrada y circular. Existen excepciones como la bacteria Borrelia burgdorfei, cuyo cromosoma es una cadena lineal!. Algunos genomas bacterianos están formados por varios cromosomas distintos.
ADN Circular
3.1.2 Proteínas asociadas
El DNA en bacterias se organiza en un nucleoide Que se forma por un superenrrollamiento
Superenrollamiento (supercoiling)
. Superenrollamiento puede ser positivo (p.e. arqueas) o negativo (eubacterias).
- Superenrollamiento (-): la molécula torsionada gira hacia la derecha
- Superenrollamiento (+): gira a la izquierda.
. El superenrollamiento es una forma de liberar la tensión torsional producida por la adición (+) o sustracción (-) de vueltas en una molécula circular de DNA.
El superenrollamiento en E. coli está regulado por unos enzimas denominados DNA girasa y topoisomerasa I
En E.coli existen una serie de proteinas relacionadas con el empaquetamiento del DNA que reciben el nombre de proteinas similares a histonas p.e. histone-like nucleoid structuring protein (H-NS), integration host factor (IHF) etc.
Dichas proteinas tienen un bajo peso molecular y los genes que las codifican existen en múltiples copias, sin embargo su similitud con las histonas de los eucariotas es muy baja (a excepción de las proteinas HU).
Estas proteinas posiblemente son capaces de remodelar el grado de compactación del DNA del nucleoide, influyendo sobre la expresión génica.
3.1.3 ADN extracromosómico.
3.1.3.2 Bacteriófagos.
3.1.3.1 Plásmidos.
Las moléculas de ADN plasmídico, adoptan una conformación tipo doble hélice al igual que el ADN de los cromosomas, aunque, por definición, se encuentran fuera de los mismos. Se han encontrado plásmidos en casi todas las bacterias. A diferencia del ADN cromosomal, los plásmidos no tienen proteínas asociadas.
En general, no contienen información esencial, sino que confieren ventajas al hospedador en condiciones de crecimiento determinadas. El ejemplo más común es el de los plásmidos que contienen genes de resistencia a un determinado antibiótico, de manera que el plásmido únicamente supondrá una ventaja en presencia de ese antibiótico.
Las Moléculas extracromosómicas de DNA, circulares o lineales, que coexisten con el genoma de la bacteria.
La Existencia autónoma del cromosoma bacteriano (raramente se insertan).
Los Portadores de genes no presentes en el cromosoma bacteriano p.e. genes de resistencia a antibióticos.
Un mismo plásmido puede hallarse en especies distintas de bacterias.
Por todo ello no suele considerárseles como parte del genoma bacteriano propiamente dicho, aunque en algunos casos ésto sea muy discutible.
Los virus bacteriófagos poseen ADN y su cápsida es poliédrica. Tiene una cola helicoidal con unas fibras que actúan como agarre en la bacteria que parásita. Como acabo de decir los virus bacterofagos como su nombre indica solo parásita a bacterias. Los pasos básicamente son:
-Se fija en la menbrana de la bacteria.
-Inyecta su ácido nucleico dentro de la bacteria.
-La bacteria empieza a fabricar con el ácido nucleico del virus a componentes víricos.
-Estos se van agrupando para formar nuevos virus.
-Cuando ya se han creado los virus dentro de la bacteria la menbrana de esta se rompe (lisis).
-Estos nuevos virus quedan libre s en busca de nuevas bacterias.
3.1.3.3 Transposones
Transposición
La transposición es el fenómeno por el cual un elemento de DNA cambia de ubicación física en el cromosoma sin aprovechar ningún tipo de homología de secuencia, sino a través de una proteína específica denominada transposasa. Las características que distinguen la transposición de la recombinación son:
- No requiere homología de DNA entre la secuencia dadora y la aceptora, aunque hay puntos calientes en regiones ricas en AT
- Se produce una duplicación de la secuencia aceptora (entre 3 y 12 pb) antes y detrás del transposón
- la intervención de la transposasa y, en algunos casos, la resolvasa.
- La transposición puede reestructurar drásticamente la organización del cromosoma hospedador. Además, puede alterar la expresión de un gen, bien inactivándolo, bien sobreexpresándolo.
Tipos
La clasificación se basa principalmente en los genes que aparecen
Tipo I
Se conocen como transposones simples o secuencias de inserción (IS) lo que en 700 o 2000 pb contienen el gen TnpA que codifica la transposasa flanqueado por dos secuencias invertidas repetidas cortas (15 a 25 pb).
Tipo II
Contienen al menos tres genes: una transposasa (TnpA), una resolvasa (TnpR) y un gen que suele ser de resistencia a antibióticos. Eso se encuentra flanqueado por secuencias repetidas invertidas (IR) a la izquierda (IR-L) y a la derecha (IR-R).
Tipo III
Aquellos fagos que, en lugar de insertarse en el genoma por recombinación —lo normal—, lo hace mediante transposición. El más conocido es el fago
Los transposones son fragmentos de DNA que pueden pasar de un cromosoma a otro sin una etapa de existencia independiente.
En algunos casos se escinden del cromosoma y se insertan en otro lugar; otras veces, el fragmento original permanece en su sitio y una copia se inserta en otro lugar.
Otras veces, se copian primero en RNA y, a través de una transcriptasa inversa, producen DNA que se inserta en un cromosoma.
Cuando cambian de posición y abandonan el lugar en el que estaban, en ese sitio, se produce un deleción o pérdida de bases. Si el elemento transponible estaba insertado en el interior de un gen, puede que se recupere la función de dicho gen.
De igual forma, si el elemento genético móvil al cambiar de posición se inserta dentro de un gen se produce una adición de una gran cantidad de nucleótidos que tendrá como consecuencia la pérdida de la función de dicho gen.
Por consiguiente, los elementos genéticos transponibles producen mutaciones.
3.2 Organismos eucarióticos
Genomas nucleares eucarióticos
En los organismos eucarióticos, la mayoría de los genes se encuentra en los cromosomas del núcleo. Las especies eucarióticas se clasifican como diploides (dos series de cromosomas en el núcleo), o son haploides (1 sola serie de cromosomas en el nucleo), la mayoría de algas y hongos son haploides y el resto de eucariotas (incluyendo plantas y animales) son diploides.
La letra n se utiliza para designar el número de cromosomas de un genoma nuclear de un organismo, la condición diploide es 2n y la haploide n.
Las condiciones 3n, 4n, 5n, etc se conocen como poliploides.
En una célula diploide, puesto que hay dos series cromosomitas, existen dos cromosomas de cada tipo. Los miembros de cada par se conocen como cromosomas homologos. Los miembros de un par homologo básicamente son identicos y aportan los mismos genes, aunque muchas veces diferentes alelos (formas diferentes de un mismo gen).
Para determinar el número de cromosomas de una célula, estos simplemente se tiñen y se cuentan al microscopio óptico.
Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras. Su tamaño varía desde 1 a 250 kb. El número de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia hasta algunos cientos por célula. El término plásmido fue presentado por primera vez por el biólogo molecular norteamericano Joshua Lederberg en 1952.
3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento
Estructura tridimensional de los cromosomas nucleares.
Una célula humana contiene alrededor de 2 metros de DNA (1 metro por cada serie cromosomica). El cuerpo humano está constituido por unas 1013 células y cada célula es diploide, por lo que contiene en total unos 2x1013 metros de DNA.
La distancia de la tierra al sol es 1,5 x 1011 metros…
Ello significa que el DNA de nuestro cuerpo podría extenderse hasta el sol y volver casi 100 veces!!!!Este hecho significa que el DNA de las eucariotas debe estar empaquetado de una forma muy eficaz.
Empaquetamiento del DNA en
el núcleo
El adn esta bien organizado porque no sta solo enrredado sino tiene gran nivel de empaquetamiento, este se da en cuatro niveles, se dice que el cuerpo humano, es decir, el adn humano tiene por cada serie un metro asi que esto daria billones de de adn .
3.2.1.1 Histonas
las histonas son proteinas asociadas al dna en los nucleosomas. los nucleosomas estan formados por un octamero compuesto por dos unidades de cada una de las histonas.
las histonas son proteinas pequeñas basicas, contienen el 50 porciento de cromatina. las histonas permiten que se pegue el adn, cuando ocurre este, el adn se pega sobre si mismo.
Las histonas son proteínas básicas, de baja masa molecular, muy conservadas evolutivamente entre los eucariotas y en algunos procariotas. Forman la cromatina junto con el ADN, sobre la base de unas unidades conocidas como nucleosomas.
Las cuatro histonas core, o nucleares, forman un octámero (paquetes de 8 moléculas) alrededor del cual se enrolla el ADN, en una longitud variable en función del organismo.
Las histonas core desarrollan un papel decisivo en el primer nivel de compactación del ADN dentro del núcleo, en la estructura conocida como nucleosoma. Las histonas linker, por otro lado, producen un empaquetamiento de orden superior de los nucleosomas.
3.2.1.2 Solenoides
El DNA (asociado a las histonas) da dos vueltas alrededor de cada octamero de los nucleosomas (ver figura), el nucleosoma es una forma distendida, de una forma muy enrollada denominado solenoide (30 nm) , el solenoide mantiene su forma mediante otra histona H1.
La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrollamiento que sufre el conjunto de nucleosomas recibe el nombre de solenoide.
Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los cromosomas.
Para conseguir el primer nivel de empaquetamiento el DNA se enrolla alrededor de las histonas, que actúan, como bobinas de un hilo, un nuevo enrollamiento genera la conformación del solenoide.
3.2.1.3 Cromosomas
Los cromosomas se encuentran muy enrollados, si un solenoide tiene de diámetro 30 nm, un cromosoma condensado tiene 700 nm. Para esto el solenoide se enrolla sobre un esqueleto proteico compuesto de la enzima topoisomerasa II, que es capaz de pasar una cadena de DNA a través de otra
Básicamente un cromosoma resulta del "empaquetamiento" del ADN alrededor de ciertas proteínas llamadas histonas a manera de un collar de cuentas. De esto resultan unas estructuras llamadas nucleosomas.
Los nucleosomas se enrollan unos sobre otros para dar lugar a un "solenoide" .
El enrollamiento continua permitiendo un mayor nivel de compactación del ADN, la cromatina.
Finalmente en momentos de división celular, la cromatina intensifica su compactación para dar origen a los cromosomas. Entonces, cromatina y cromosoma son solamente diferentes grados de compactación del ADN.
3.2.2 Complejidad del genoma
Las principales regiones de un gen
un gen es una región de DNA cromosómico que puede trascribirse en una molécula de RNA funcional en el momento y lugar adecuados del proceso de desarrollo de un organismo. Para que esto ocurra un extremo de un gen contiene una región reguladora, es decir un segmento de DNA con una secuencia especifica de nucleótidos que le permita recibir y responder a señales de otras partes del genoma o del ambiente celular. En el otro extremo del gen existe una región encargada de terminar la trascripción.
Los tamaños de os genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleotidos (llamados kilobase, kb) o millones de pares de nucleotidos (megabases, mb), observa la tabla siguiente y dese cuenta que el tamaño de genoma aumenta con la complejidad del grupo (aunque hay diferencias dentro de los grupos!!)
Los cromosomas de mitocondrias y cloroplastos son de DNA de doble cadena.Los cromososmas de los orgánulos contienen genes específicos de las funciones que lleva cabo el organulo, sin embargo la mayoría de funciones del organulo están codificadas en el núcleo. Las mitocondrias y cloroplastos probablemente se originaron por endosimbiosis de una procariota.
Las mitocondrias se encuentran en todos los seres eucariotas aerobios; contienen las enzimas para la mayor parte de las reacciones oxidativas que generan energia para las funciones celulares. Estas enzimas incluyen a la piruvato-deshidrogenasa, a las involucradas en el transporte de electrones, en la fosforilación oxidativa, en el ciclo del Krebs, y en la oxidación de los acidos grasos
3.3 Organización genómica viral.
Un virus es una particula no viva que solo puede reproducirse a si misma infectando una celula viva y modificando la maquinaria celular de la huésped para general una descendencia de particulas virales. Los virus estan formados por una cubierta proteica y un núcleo central que contiene su genoma.
Los genomas virales son muy distintos entre si, muchos estan compuestos de ADN, que cuando estan empaquetados puede ser de cadena sencilla y cadena doble.
conclusiones de la unidad
Al termino de esta unidad 3 se lograron los objetivos planteados inicialmente. la relacion entre el genoma de eucariontes y procariontes es muy complejo.
al termino de esta unidad pude concluir en cuanto a los niveles de empaquetamiento que este es muy largo pero que primeramente hasta formar los cromosomas pasa por cuatro niveles de enpaquetamiento, estos son o estan super enrollados para caber o formar el cromosoma, dentro de este participan las histonas y selenoides , las histonas se comienzana enrrollar para formar solenoides y estos asu vez se enrrollan para formar los cromosomas.
tambien aprendi que el gen se forma de muchas partes, dentro de ellas los exones e intrones ademas de dna intergenico y un gen promotor tam bien la complejidad de los genomas y aunado a esto los trasposones, en resumen se aprendio como se forma o se organiza el material genetico que es el adn junto con ellos sus caracteristicas y procesos que lleva este.
