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.
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.
Los genes bacterianos
estan muy agrupados, con distancias intergénicas muy pequeñas, y los intrones
son muy escasos.
3.1.2 PROTEÍNAS
ASOCIADAS
El DNA en bacterias
se organiza en un nucleoide, que se
forma por un superenrrollamiento.
Arquitectura del genoma
en procariotas
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.
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.
3.1.3.1 PLÁSMIDOS.
Genomas plásmidicos
Las células bacterianas
contienen comúnmente pequeños elementos de DNA que no son esenciales para las
operaciones básicas de la célula. Estos componentes se denominan plasmidos.- Los plasmidos no pueden vivir fuera de la célula.
- Los plasmidos bacterianos contienen a menudo genes que son útiles para la célula huésped, p.e. confieren resistencia a antibióticos, promueven la fusión o producen toxinas.
- los plasmidos bacterianos suelen ser circulares, aunque se han encontrado algunos lineales.
- Existencia autónoma del cromosoma bacteriano (raramente se insertan).
- 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.
3.1.3.2 BACTERIÓFAGOS.
Los fagos pueden generar
el ciclo lítico o el ciclo lisogénico, aunque muy pocos son capaces de llevar a
cabo ambos.
En el ciclo lítico, las
células hospedadoras del fago son lisadas (destruidas) tras la replicación y
encapsulación de las partículas virales, de forma que los nuevos virus quedan
libres para llevar a cabo una nueva infección.
Por el contrario, en el
ciclo lisogénico no se produce la lisis inmediata de la célula. El genoma del
fago puede integrase en el ADN cromosómico de la bacteria hospedadora,
replicándose a la vez que lo hace la bacteria o bien puede mantenerse estable
en forma de plásmido, replicándose de forma independiente a la replicación
bacteriana.
En cualquier caso, el
genoma del fago se transmitirá a toda la progenie de la bacteria originalmente
infectada. El fago queda así en estado de latencia hasta que las condiciones
del medio se vean deterioradas: disminución de nutrientes, aumento de agentes
mutagénicos, etc. En este momento, los fagos endógenos o profagos se activan y
dan lugar al ciclo lítico que termina con la lisis celular.
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.
Su presencia la demostró
Barbara McClintok en los años 50.
Transposones procarióticos
- 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 μ.
La gran mayoría de los
transposones eucarióticos utilizan RNA como intermediario de la transcripción.
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.
3.2.1 ADN LINEAL Y
EMPAQUETAMIENTO
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.
3.2.1.1 HISTONAS
el empaquetamiento
ocurre en el núcleo donde el DNA se condensa en 46 cromosomas.
La mezcla completa de
materiales de los que se compone el
cromosoma se conoce como cromatina. Se trata de DNA y proteínas.
Las histonas son
proteínas asociadas al DNA en los nucleososmas. Los nucleosomas (10 nm) están
formados por un octamero compuesto por dos unidades de cada una de las histonas
(H2A, H2B, H3 Y H4).
3.2.1.2 SOLENOIDES
El DNA (asociado a las
histonas) da dos vueltas alrededor de cada octamero de los nucleosomas, el
nucleosoma es una forma distendida, de una forma muy enrollada denominado solenoide
(30 nm) , el solenoide mantiene su forma mediante otra histona H1.
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 solenoides.
3.2.1.3 CROMOSOMAS
Enrollamientos de orden
superior.
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.
COMO SE EMPAQUETA EL
ADN.
1) el DNA se enrolla sobre
los nucleosomas que actúan como bobinas de hilo.
2) los nucleosomas se
enrollan formando un solenoide.
3) el solenoide forma
lazos anclados a un esqueleto central.
4) el esqueleto unido a
los lazos se dispone como un solenoide gigante.
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.
El hecho de definir con
precisión que es un gen puede dificultarse ya que muchos genes eucarioticos
contienen segmentos de DNA, llamados intrones, que se encuentran intercalados
en la región transcrita del gen. Los intrones no contienen información para al
formación del producto génico correspondiente. (p.e proteína). Se transcriben
junto con las regiones codificantes (llamadas exones) pero luego son eliminados
del transcrito inicial.
La correcta secuencia de
nucleótidos de los intrones, de la región reguladora y de la región codificante
es necesaria para crear un trascrito del tamaño adecuado, en el momento y lugar
adecuado y estas tres partes deben considerarse como una unidad funcional
completa, en otras palabras como parte de un gen.
Los análisis de
secuencia han demostrado que hay DNA entre los genes, de función desconocida la
mayor parte. El tamaño y la naturaleza de este DNA dependen del genoma. En
hongos, este DNA intergénico es pequeño, pero en mamíferos es muy grande.
Los tamaños de los
genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleotidos
(llamados kilobase, kb) o millones de pares de nucleotidos (megabases, mb),
3.2.3 ADN MITOCONDRIAL.
Los cromosomas de
mitocondrias y cloroplastos son de DNA de doble cadena.
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.
Actualmente se conocen las secuencias completas del ADN de varios genomas
mitocondriales. Al ADN mitocondrial se lo conoce como ADNmt (mtDNA).
La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma
bacteriano. Se trata de una mol. circular
de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen algunos
pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal. En muchos casos, el
contenido de GC (guanina-citosina) del ADNmt difiere en gran medida del ADN
nuclear, y esto permite separar el ADNmt del nuclear por centrifugacion en
un gradiente de cloruro de cesio.
En los animales, el genoma mitocondrial generalmente es menor a 20 kb
(kilobases); por ej. en el hombre el ADNmt tiene 16.569 bp (pares de bases).
Por su parte, el ADNmt de una levadura contiene cerca de 80.000 bp (80 kb),
mientras que en las plantas varia entre 100 y 2.000 kb.
3.3 ORGANIZACIÓN
GENÓMICA VIRAL.
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. Algunos virus como el
HIV (retrovirus) contiene genomas de RNA, algunos de cadena sencila y otros de
cadena doble. Algunos genomas virales contienen DNA y RNA circulares.
Independiente del genoma
del virus hay siempre una fase intracelular del ciclo infectivo, en la cual
este genoma se convierte en DNA de cadena doble.
Los virus pueden tener
DNA duplex, DNA monocatenario, RNA monocatenario o RNA duplex.
ESTRUCTURA
El tamaño de los virus está comprendido
entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de 250 nm, límite de
resolución del microscopio óptico, sólo son visibles con ayuda del microscopio
electrónico.
Los virus están compuestos de un núcleo central
formado por ácido nucleico (DNA o RNA, pero nunca los dos en el mismo virión)
rodeado por una proteína que constituye la cápsida. El núcleo central y la
cápsida forman conjuntamente la nucleocápsida del virión.
CONCLUSION
Dentro de esta unidad se
vio como se encuentra organizado el material genetico,que a pesar de estar
dentro de una estructura tan compleja puede caber vien dentro de ella, todo
gracias a diferentes componentes o compuestos que le ayudan a realizar esta
tarea, un ejemplo lo constituyen las proteinas, que ayudan a organizar bien el
material genetico. Se vio como en tan solo una celula humana el adn puede
alcanzar 2 metros de largo, que todo el proceso de ensamblaje del adn se da en
4 pasos, que de esto depende toda la organización del adn. Ademas vimos que
dependiendo del organismo que se trate va hacer mas complejo el adn y tambien
podemos encontrar diferentes cromosomas tanto de numero como de estructura,
dependiendo el organismo. Asi tambien se vio las partes que forman un gen,
cuales son las que se encargan de transcribir el arn en proteinas y cuales no
lo realizan, tambien que cantidad de genes se encuentran dentro de un organismo
y cuales dependiendo de los mismos tienen mayor posibilidad de que se transformen
en proteinas y que organismos tienen mas adn intergenico. Las partes que
conocimos de un gen fueron: los exones, que codifican proteinas, los intrones,
que no codifican nada, adn intergenico, que separa a los diferentes genes. En conclusion
esta unidad nos sirvio para poder comprender como esta organizado todo el
material genetico, que factores o compuestos intervienen para llevar acabo todo
esto, tambien que tan complejos son los diferentes organismos y que es lo que
les hace hacerlos.
BIBLIOGRAFIA
v
antologia biomolecular 2012
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