SEP SNEST DGEST
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. ALTAMIRANO GRO
UNIDAD III
ORGANIZACIÓN
DEL MATERIAL GENETICO
QUE
PRESENTA:
MA. EVELYN REYNOSO
PADILLA
NUMERO
DE CONTROL:
09930079
LIC: BIOLOGIA
CIUDAD ALTAMIRANO, GRO. MÉXICO. FEBRERO DEL 2012
INTRODUCCION
El
material genético se compacta en un área discreta de la célula formando los
cromosomas. Éstos se encuentran en los virus, células procariotas, en el núcleo
de células eucariotas y en cloroplastos y mitocondrias.
MATERIAL
GENÉTICO EN VIRUS
La mayoría de los virus, presenta un sólo cromosoma
formado por ADN o ARN que puede ser unicatenario, bicatenario, lineal o
circular.
Los fagos de bacterias están rodeados por una
cubierta de proteínas e inyectan su cromosoma al interior de la bacteria. El
cromosoma del virus puede seguir dos rutas dependiendo del tipo de fago que
sea:
ü Ciclo lítico
ü Ciclo lisogénico
MATERIAL
GENÉTICO EN BACTERIAS.
El cromosoma bacteriano se compacta formando una
estructura llamada nucleoide. Es un cromosoma circular y bicatenario formado
por ADN, ARN y proteínas básicas. Se produce una interacción entre el ADN
cargado positivamente y las proteínas cargadas negativamente.
Junto al cromosoma se pueden encontrar plásmidos.
ü Plásmidos
Son elementos extracromosómicos, moléculas pequeñas
de ADN que están libres en el citoplasma. Los plásmidos llevan información
genética y se replican dando lugar a nuevos plásmidos que se incorporan a las
células hijas en la división celular. Algunos de ellos pueden integrarse en el
cromosoma. Los plásmidos pueden tener funciones diversas y algunos de ellos son
plásmidos R, Col, y el factor F cuando está en estado citoplásmico.
ü Súper enrollamientos
Los súper enrollamientos se producen en los
plásmidos, los ADN circulares y los ADN lineales que no pueden girar sobre uno
de sus extremos. Existen dos tipos de súper enrollamientos, los positivos y los
negativos. Los positivos enrollan más el dúplex, con lo que las bases están más
apretadas (hay más pares de bases por vuelta) (el dúplex se gira a la derecha).
Los negativos desenrollan más el dúplex, las bases están por tanto más
separadas (hay menos pares de bases por vuelta) (el dúplex se gira a la
izquierda).
Dos formas de un ADN circular que difieran
únicamente en una propiedad topológica (como es que esté más o menos
superenrollado) son topoisómeros ya que no cambia su composición en pares de
bases, etc.
Esto tiene mucho que ver sobre todo para el
empaquetamiento del ADN en eucariotas y también en procariotas.
DIFERENCIAS
ENTRE EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS.
La diferencia fundamental está en la cantidad de
ADN que es inferior en procariotas que en eucariotas como por ejemplo: en E.
coli el ADN mide 1.3 mm y tiene 4.2 Mb mientras que una célula humana tiene 1.8
mm y 6000 Mb pero si hay 10 elevado a 13 células, el ADN humano mide 2 x 10E13
m.
El cromosoma eucariótico.
Los cromosomas se encuentran en el núcleo celular
separados del resto de la célula por la membrana nuclear. Un cromosoma tiene
tres partes fundamentales: centrómero, telómero y los brazos.
ü Organización del cromosoma eucariótico
En células eucarióticas que no se haya sometidas a
división celular el cromosoma recibe el nombre de cromatina. La cromatina
consiste en fibras que contienen proteínas, ADN (en cantidades muy parecidas) y
una pequeña porción de ARN. Las proteínas que se asocian al ADN son básicas y
se llaman histonas. Las histonas que participan son H1, H2A, H2B, H3 y
H4. Ahora pondré por orden de empaquetamiento los diferentes niveles, desde el
primero hasta el último Sucesivamente.
ü Primer nivel: nucleosoma
Esta estructura vista al microscopio se ve como si
fuera un collar de perlas del que las cuentas son los nucleosomas.
El nucleosoma está formado por un octámero de
histonas en el que hay dos subunidades de las histonas H2A, H2B, H3 y H4.
Alrededor de este octámero se arrolla el ADN con dos vueltas. El espaciamento
entre las cuentas está formado por ADN que se llama ADN puente. El nucleosoma
mide 6 nm. Los nucleosomas se vuelven a organizar con la ayuda de la histona H1
habiendo una por cada nucleosoma.
ü Segundo nivel: fibra de 30 nm.
El nucleosoma que contiene H1 se pliega en una
conformación en zigzag cuya aparien-cia sugiere que los nucleosomas
interaccionan mediante contactos entre sus moléculas H1. Esta fibra que se
forma tiene 30 nm de espesor, en el que se aprecian los nucleosomas. Las
histonas H1 se disponen de manera que forman el eje central sobre el que se
arrollan los nucleosomas. Por cada vuelta de la espiral que forma esta fibra
hay seis nucleosomas. A este arrollamiento de los cromosomas sobre sí mismos se
le llama solenoide.
ü Tercer nivel: fibra de 200 nm.
Si eliminamos las histonas del cromosoma en
metafase mitótica se puede ver que los cromosomas tienen un esqueleto central
densamente teñido. Desde este esqueleto se proyectan lazos de ADN que comienzan
y acaban en el esqueleto. Este esqueleto central está compuesto por la enzima
topoisomerasa II (enlazan o desenlazan nudos o lazos en una cadena) en el que
parece haber regiones especiales llamadas regiones de unión al esqueleto o SAR.
ü Cuarto nivel: cromosoma
Se produce por el arrollamiento de la fibra de 200
nm sobre sí misma.
OBJETIVOS
Q
Comprenderá la forma en que está organizado
el genoma de los organismos para entender su funcionamiento
Q
Relacionará los distintos grados de
empaquetamiento con las distintas etapas del ciclo celular.
Q
Discutirá las distintas maneras en que el
ADN se organiza en cromosomas, incluyendo virus, bacterias y eucariotas.
METODOLOGIA
Los apuntes de clase de esta unidad serán
conforme lo marca el temario, las investigaciones y las tareas se anexaran de
acuerdo a la fecha de entrega o si es posible acorde el temario, la
bibliografía la expondré al final de la unidad.
DESARROLLO
3.1 ORGANISMOS
PROCARIÓTICOS
Los organismos procarióticos poseen una
organización genética no muy compleja, dividiéndose en ADN cromosómico y ADN
plasmático (ver figura 1).
v Características del ADN cromosómico
·
5Mb,
el ADN es en forma circular*.
·
El
espacio intergénico es pequeño.
·
Se
organiza en un nucleoide*.
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| Figura 1 |
*En algunos organismos puede
ser lineal.
* Cromosoma
circular superenrollado.
v
Características
del ADN plasmático.
· Tamaño
aproximado 5kb.
· Poseen
genes ventajosos que les confieren resistencia a antibióticos.
· Se
replica así mismo.
· Este
ADN está obligado a vivir dentro siempre de la bacteria.
3.1.1 ADN
CIRCULAR
El
ADN circular puede encontrarse en forma relajada o en forma superenrollada. En
la forma relajada, el círculo se halla desplegado sobre un único plano; en la
forma superenrollada el contorno del círculo va girando sobre sí mismo de
manera tal que adquiere profundidad (ver figura 2).
El genoma de los organismos procariotas generalmente
es de forma circular, habiendo unas excepciones como la bacteria Borrelia
burgdorfei, cuyo cromosoma es una cadena lineal. La mayoría de los
procariontes está formada por un único cromosoma, cuyos genes se encuentran muy
agrupados, con espacio intergénico pequeño e intrones muy escasos.
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| Figura 2 |
3.1.2 PROTEÍNAS ASOCIADAS
El DNA en bacterias
se organiza en un nucleoide (ver figura 3),
que se forma por un súperenrollamiento causado por proteínas. Por ejemplo, en
E.coli existen una serie de proteínas relacionadas con el empaquetamiento del
DNA que reciben el nombre de proteínas similares a histonas por ejemplo:
histone-like nucleoid structuring protein (H-NS),
integration host factor (IHF)
etc.
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| Figura 3 |
Dichas proteínas
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 proteínas HU). Estas proteínas posiblemente son
capaces de remodelar el grado de compactación del DNA del nucleoide, influyendo
sobre la expresión génica. (Ver figura 4).
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| Figura 4 |
3.1.3 ADN EXTRACROMOSÓMICO
Se denomina ADN extracromosómico a elementos como plásmidos, Bacteriófagos atemperados, etc.
§ Libres o unidos al cromosoma (episomas).
§ Propiedades importantes pero no esenciales para la vida bacteriana.
§ Replicación independiente del núcleo.
§ Transferencia a otras células o herencia a células hijas.
§ Contienen información para su replicación y proteínas reguladoras.
3.1.3.1
PLÁSMIDOS
Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal
que se replica y transcribe independientemente del ADN cromosómico. Presentes
normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas, como
las levaduras.
Ø Su tamaño
varía desde 1 a 250 kb.
Ø El número
de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia hasta
algunos cientos por célula.
Ø El
término plásmido fue presentado por primera vez por el biólogo molecular
norteamericano Joshua Lederberg en 1952.[]
Ø 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.
Ø Los
plásmidos no tienen proteínas asociadas.
En general, no contienen información
esencial, sino que confieren ventajas al hospedador en condiciones de
crecimiento determinadas. (Genes de resistencia a un determinado antibiótico).
Hay algunos plásmidos integrativos,
es decir, que tienen la capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano (ver figura 5). Estos rompen momentáneamente el cromosoma y se sitúan en su
interior, con lo cual, automáticamente la maquinaria celular también reproduce
el plásmido. Cuando ese plásmido se ha insertado se les da el nombre de episoma.
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| Figura 5 |
3.1.3.2
BACTERIÓFAGOS
Los bacteriófagos son virus que infectan
y lisan bacterias.
El cromosoma del virus puede seguir dos rutas
dependiendo del tipo de fago que sea:
ü Ciclo lítico.
Puede resumirse en los siguientes pasos:
- Acoplamiento
- Síntesis de proteínas y ácidos nucléicos.
- Ensamblaje
- Liberación de los fagos
ü Ciclo lisogénico. (Ver figura 6).
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| Figura 6 |
