Biología 2 - Introducción a la genética y biología molecular PDF

Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular **TEMA 11. CROMOSOMAS Y ORGANIZACIÓN DEL GENOMA** **ESTRUCTURA DEL ADN** El ADN produce un diagrama de difracción característico Las moléculas de ADN son helicoidales con dos periodicidades: Primaria de 3.4 Å y Secundaria de 34Å Regla de...

Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular **TEMA 11. CROMOSOMAS Y ORGANIZACIÓN DEL GENOMA** **ESTRUCTURA DEL ADN** El ADN produce un diagrama de difracción característico Las moléculas de ADN son helicoidales con dos periodicidades: Primaria de 3.4 Å y Secundaria de 34Å Regla de Chargaff: A=T, G=C +-----------------------------------------------------------------------+ | Imatge que conté text, captura de pantalla, Font Descripció generada | | automàticament | +=======================================================================+ | **ESTRUCTURAS SECUNDARIAS ALTERNATIVAS DEL ADN** | | | | Imatge que conté text, diagrama, mapa Descripció generada | | automàticament | +-----------------------------------------------------------------------+ **CROMATINA** El genoma humano tiene una longitud aproximada de 1 metro. El ADN en eucariotas se condensa y empaqueta en varios cromosomas. La unión del ADN con las proteínas que lo estabilizan y empaquetan da lugar a la cromatina, sustancia que forma los cromosomas. Los cromosomas se encuentran en un grado de empaquetamiento según el momento del ciclo celular. - Relativamente dispersos durante la mayor parte del ciclo celular. - Muy condensados durante las fases de división celular (mitosis y meiosis). Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular **Histonas** Las proteínas más abundantes en la cromatina, pero no las únicas. Gran proporción de residuos con carga positiva (Arg y Lys) Unión a los grupos fosfato del DNA mediante interacciones carga-carga. Secuencias muy conservadas a nivel evolutivo. Sujetas a modificaciones post-traduccionales: metilación, acetilación y fosforilación. Son modificaciones reversibles, lo que les permite variar sus propiedades (cargas positivas) y por tanto su capacidad de unión al ADN. En diferentes momentos del ciclo celular, se encuentran en unas formas u otras y de esta forma regulan la función del ADN. **Nucleosomas** Primer nivel de organización (unidad básica) de la cromatina Compuestos por - Octámero (H2A)~2~(H2B)~2~(H3)~2~(H4)~2~ - ADN (unas 200 pb) enrollado alrededor del octámero (1,65 vueltas) Unión del ADN a las proteínas: - Puentes de H - Puentes salinos - Dipolos - Interacciones hidrófobas La mayor parte de la superficie del ADN queda accesible al solvente. La histona H1 se une a los extremos del ADN que entra y sale del nucleosoma. **Niveles superiores de organización de la cromatina**  El nivel de compactación de los cromosomas en interfase no es completamente uniforme: **Eucromatina** Son las regiones menos condensadas de los cromosomas. Son transcripcionalmente activas. Nucleosomas sin mayor grado de compactación. **Heterocromatina** Son regiones cromosómicas altamente compactadas. En general son transcripcionalmente inactivas. En forma de fibra de 30 nm, bucles radiales, etc. Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular Cuando las células entran en la fase M (mitosis) se modifica drásticamente el nivel de compactación. Al final de la profase, las cromátidas hermanas son enteramente heterocromáticas. Dos cromátidas paralelas tienen un diámetro total de 1.400 nm. Estos cromosomas en metafase están altamente condensados y tienen poca transcripción génica. Imatge que conté captura de pantalla, art, Saturació cromàtica Descripció generada automàticament **Tipos de heterocromatina** Constitutiva Regiones permanentemente heterocromáticas, preferentemente cerca de los centrómeros. Igual en todas las células del organismo. No contiene información genética Permanentemente inactivas desde el punto de vista transcripcional. Facultativa Regiones que se pueden encontrar en forma de eucromatina o heterocromatina. Diferentes en función del tipo celular Ejemplo: el cuerpo (corpúsculo) de Barr (heterocromatinización del cromosoma X). **ADN MITOCONDRIAL** En las mitocondrias de las células eucariotas existen moléculas de ADN mitocondrial. Formado por un cromosoma de ADN circular. Estructura y organización más sencilla que el ADN nuclear (y que los cromosomas circulares de procariotas). Se replica dentro de la mitocondria y ésta se divide por fisión sencilla. Al dividirse una célula, las mitocondrias se distribuyen al azar entre las dos células hijas. Herencia materna (óvulo es rico en mitocondrias). **Cinetocoro:** estructura proteica. Anclaje de microtúbulos del huso mitótico. **CROMOSOMAS Y CARIOTIPO** Cada especie es distinta: - En número de cromosomas - En el tipo de morfologías cromosómicas - A veces pueden tener todos los tipos - A veces sólo poseen uno **Cariotipo:** Patrón cromosómico de una especie. Suele ser una foto de los cromosomas metafásicos ordenados de acuerdo a su morfología y tamaño. Se usan métodos de tinción de las bandas de heterocromatina. Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular **Aneuploidía** Cambios en el número de cromosomas que pueden dar lugar a trastornos genéticos. [Aneuploide]: Individuo cuyo n. de cromosomas difiere del tipo salvaje en parte de su dotación cromosómica. **GENES Y GENOMA** **Genoma** Material genético completo de una célula u organismo. Incluye todos los genes y secuencias que no codifican genes En eucariotas: - Genoma nuclear - Genoma mitocondria **Gen** El concepto ha ido variando: 1. 2. 3. Una célula normal contiene miles de genes, utilizando de manera parcial toda esa información. Ninguna célula expresa todos los genes de su genoma. La región codificadora es discontinua: - Exones: Secuencias codificadoras. - Intrones: Segmentos no codificadores entre los exones. El gen comprende toda la región transcrita (unidad de transcripción): - Secuencias codificadoras en los exones. - Todos los intrones. - Regiones flanqueantes 5' y 3' de la región codificadora. - Secuencias reguladoras (próximas o distantes). **ORGANIZACIÓN DEL CROMOSOMA EUCARIOTA** Un cromosoma eucariota contiene una cadena lineal y larga de ADN. Para la replicación y segregación se necesitan: - Orígenes de replicación. - Centrómero. - Telómeros. Contienen cientos de millones de pb. La mayor parte de las especies son diploides. Cada cromosoma contiene un centrómero que forma el centro de reconocimiento para las proteínas del cinetocoro. Los telómeros tienen secuencias especializadas localizadas en los extremos del cromosoma lineal. En cada cromosoma hay muchos orígenes de replicación separados por \~ 100.000 pb. Se hallan secuencias repetitivas cerca de las regiones centroméricas y teloméricas, pero también dispersas a lo largo del cromosoma. Los genes están dispersos a lo largo del cromosoma. Un cromosoma puede contener entre cientos y miles de genes diferentes. Bloque 5. Introducción a la genética y biología molecular **ORGANIZACIÓN DEL GENOMA** En humanos \~ 1,4% del genoma codifica proteínas (\~ 30.000 genes). Distribución de genes en el genoma: - ¿Al azar? - Agrupados: - Operones (procariotas) - *Clusters* o agrupamientos (eucariotas) Normalmente en copia única, pero\... Repeticiones de genes: - **rRNA**: 50 a 200 bloques distribuidos en 5 cromosomas en humanos. - **tRNA** reiterados y agrupados de forma similar. - Los genes codificantes de proteínas casi nunca se dan en múltiples copias. - [Histonas]: repetidos hasta unas 100 veces en Drosophila y agrupados. **ADN no transcrito y secuencias repetitivas** La proporción varía en función del organismo: - *E.coli* 11% - Eucariotas mayor proporción (mayor tamaño del núcleo) - Levadura 30% - Humanos 98% Elevada proporción de secuencias repetitivas. Abundantes en centrómeros y telómeros. Enfermedades relacionadas con repetición excesiva de determinadas secuencias de trinucleótidos (por ejemplo: enfermedad de Huntington). [ADN satélite] (*STR short tandem repeats, VNTR variable numer tándem repeats*) - Microsatélite (\