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ORGANIZACIÓN DE LOS GENOMAS
1. Un gen es un segmento de DNA que al expresarse da un producto funcional que puede ser una proteína o un RNA.
2. Un genoma es el conjunto de genes que contiene la información
necesaria para que una célula pueda existir y reproducirse, es decir, son todos los genes de un organismo.
3. Los genomas de eucariontes son muy grandes y mucha de su
estructura corresponde a regiones que no codifican para ningún producto funcional (secuencias no-codificantes)
4. Algunas de estas secuencias no codificantes son secuencias
espaciadoras entre los genes
5. Otras secuencias no codificantes (intrones) interrumpen a genes 6. Algunos genes se repiten muchas veces en el genoma, formando
familias de genes (eucariontes).
% d
e D
NA
no-c
odifi
cant
e pa
ra p
rote
ínas
A mayor complejidad del organismo, mayor proporción de las regiones NO codificantes en el genoma
mientras que organismos más complejos presentan menor densidad génica
El genoma de E. coli está compuesto casi completamente por genes
v Un gen eucarionte contiene intrones v El gen se transcribe completo produciendo un preRNA v El preRNA debe procesarse para quitar los intrones (splicing) v El mRNA maduro no contiene intrones
DNA de bacteria (4.2 x 106 pb)
• 1 cromosoma (nucleoide) • DNA circular doble cadena • sin envoltura de membrana
ADN lineal y circular Doble hélice (procariontes y eucariontes) Cadena sencilla (algunos virus)
Circular
Lineal
Superenrollado
Secuencias unicas (genes); secuencias repetidas (no codificantes)
Bacteria Virus (algunos) Plásmidos Mitocondria Cloroplastos Superenrollado
Nuclear de Eucariontes Virus (algunos)
Topoisomerasas Enzimas que regulan la tensión en la molécula de ADN
Tipo I: Cortan una de las cadenas de DNA No requieren ATP Introducen incrementos de 1 en Lk
Tipo II: Cortan ambas cadenas de DNA Requieren ATP Introducen incrementos de 2 en Lk
Girasa (superenrollamiento negativo en procariontes)
Unidad básica del DNA eucarionte
La estructura que forma la fibra de 10 nm es el nucleosoma
DNA enrollado en histonas: 147 pb El nucleosoma incluye al DNA enrollado a histonas + DNA unidor: 200 pb
• El DNA que rodea a la médula de histonas (147 pb) + DNA unidor: en total 200pb • El núcleo es de 8 histonas: 2 H2A, 2 H2B, 2 H3, y 2 H4 • Una histona H1 se encuentra uniendo entre si los nucleosomas • Las histonas son proteínas básicas (ricas en Lys y Arg que se unen al DNA) • Empaquetamiento de 6 X por nucleosoma
Composición de los nucleosomas
CONTENIDO DE LYS Y ARG DE LAS HISTONAS
HISTONA %LYS %ARG
H1 24.8 2.6 H2A 10.9 9.3 H2B 16.0 6.4 H3 9.6 13.3 H4 10.8 13.7
Esquema de una sección de la cromatina
INTERACCIONES ENTRE LAS HISTONAS Y EL DNA EN LOS EUCARIOTES
El octámero de histonas se asocia por interacciones hidrofóbicas
Un nucleosoma consiste en 147 pb de DNA enrrollados en el octámero de histonas.
• La ACETILACIÓN es la principal modificación covalente (es reversible).
• La acetilación y desacetilación es llevada a cabo por acetiltransferasas y desacetilasas de histonas.
• Otras modificaciones son la metilación, fosforilación, ubiquitinación y sumoilación.
• Las bases del DNA también son modificadas por metilación.
Herencia epigenética
• GENÉTICA: Herencia debida a cambios en la secuencia de bases del DNA.
• EPIGENÉTICA: Herencia en la cual la secuencia del DNA no se ve alterada, hay modificación química de bases nitrogenadas, de histonas, remodelación de cromatina, entre otros. Estos cambios también se heredan.
El DNA eucarionte se compacta en diferentes tipos de Cromatina
Eucromatina Heterocromatina
La Eucromatina es transcripcionalmente activa La Heterocromatina es electrodensa y es transcripcionalmente inactiva
Constitutiva: NO se expresa. Incluye secuencias cortas repetidas (DNA satélite). Papel estructural en el cromosoma: centrómeros y telómeros. Facultativa: Puede ocupar cromosomas enteros inactivos en un tipo celular, y expresados en otro. P. ej. Compensación de dosis del cromosoma X
Heterocromatina
Heterocromatina: Segmentos del cromosoma que se tiñen fuertemente y permanecen visibles, prácticamente, durante todo el ciclo celular. Hay pocos genes en estas regiones y por lo tanto, baja actividad transcripcional. Regiones supercondensadas.
Secuencias repetitivas de DNA, regiones no transcribibles en el genoma.
Eucromatina: Segmentos del cromosoma que no son visibles durante la telofase e interfase, sólo en metafase. Regiones que se condensan y se descondensan.
Corresponde a regiones menos compactas y en las que hay una mayor densidad génica. Hay mayor actividad transcripcional.
Heterocromatina y Eucromatina
Bucles
Solenoide
Espiral condensada (Solenoide mayor)
Cromosoma
EMPAQUETAMIENTO
6 X 40 X 680 X 1.2 x 104 X
¿Qué se necesita para tener un cromosoma estable?
• centrómero • telómeros • varios origenes de replicación
Secuencias únicas (genes) Repetidas dispersas y múltiples orígenes de replicación
Centrómeros Son regiones repetitivas de DNA (150-171 pb)n
Constituyen el sitio de unión de las fibras del huso mitótico.
Componen del 1% al 3% de la secuencia de un genoma.
Su posición varía en los distintos cromosomas.
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