ELVI

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

UNIDAD 3

ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENETICO

QUE PRESENTA:

ELVIRA ROJAS NAVA.

09930053

LICENCIATURA EN BIOLOGIA

CIUDAD ALTAMIRANO GRO. MEXICO, FEBRERO DEL 2012

INTRODUCCIÓN

El material genético se emplea para guardar la información genética de una forma de vida orgánica. Para todos los organismos conocidos actualmente, el material genético es casi exclusivamente ácido desoxirribonucleico (ADN o DNA). Algunos virus usan ácido ribonucleico (ARN o RNA) como su material genético.

El material genético corresponde a una molécula que debe cumplir con tres propiedades: Capacidad de auto duplicación. Capacidad de almacenar información. Capacidad de variar la información. De las moléculas orgánicas que forman parte de los seres vivos (proteínas, glúcidos, lípidos y los ácidos nucleicos) la única que cumple las propiedades corresponde a los ácidos nucleicos.

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.

OBJETIVOS.

Comprender la forma en que está organizado el genoma de los organismos para entender su funcionamiento

Relacionar los distintos grados de empaquetamiento con las distintas etapas del ciclo celular.

Discutir las distintas maneras en que el ADN se organiza en cromosomas, incluyendo virus, bacterias y eucariotas

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.

Las células que portan el factor F se conocen como F+ y las que no son F-. Las propiedades del factor F son las siguientes:

1. El factor F puede replicarse por lo que se mantiene en una población celular que se esté dividiendo.

2. Las células F+ producen pili que son túbulos proteicos que les permiten ponerse en contacto y adherirse a otras células.

3. Las células F+ pueden transmitir el factor F a células F- pero no a células F+. Siempre permanece una copia en la célula donante.

4. Ocasionalmente el factor F se integra en el cromosoma de la célula hospedadora.

Cuando esto ocurre, al transferirse el factor F, se transfiere también el ADN de la célula hospedadora, así se transfieren marcadores cromosómicos de la célula hospedadora a la célula nueva.

En principio, el factor F se integra en una pequeña proporción de células con lo que éstas células puede transferir marcadores cromosómicos a una nueva estirpe. Se pueden aislar las células con el factor F integrado en el cromosoma y cultivar especies puras derivadas de estas células. En estas estirpes, cada célula transmite marcadores cromosómicos durante la transferencia de F, de modo que la frecuencia de recombinantes es mucho mayor que en las células de la población original donde el factor F está en el citoplasma. Por esta razón a las estirpes con el factor F integrado se les llama Hfr (high frequency of recombination). La integración del factor F en E. coli se produce entre regiones homólogas del factor F y de su ADN.

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 estasdo citoplásmico.

SUPERENROLLAMIENTOS

Los superenrollamientos 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 superenrollamientos, 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.

En la siguiente tabla se muestran las diferencias más importantes:

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.

Los cromosomas eucarióticos están la mayor parte del ciclo celular como una sola cromátida y como dos cuando se replica. La replicación del ADN es semiconservativa, esto se demostró en un experimento en el que se marcó con tritio una cromátida. Entonces se procedió a replicar esta cromátida en presencia de tritio y se obtuvo un cromosoma de dos cromátidas marcadas. Se hizo volver a replicarse, esta vez sin presencia de tritio y se obtuvieron cuatro cromátidas formando dos cromosomas. Cada cromosoma tenía una molécula marcada y la otra no con lo que en la replicación se conservaba para el nuevo cromosoma una de las cromátidas parentales.

ORGANIZACIÓN DEL CROMOSOMA EUCARIÓTICO

En células eucarióticas que no se hayan 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 y su porcentaje de aminoácidos básicos y características son:

Ahora pondré por orden de empaquetamiento los diferentes niveles, desde el primero hasta el último Sucesivamente.

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.

SEGUNDO NIVEL: FIBRA DE 30 nm.

El nucleosoma que contiene H1 se pliega en una conformación en zigzag cuya apariencia 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.

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 toposiomerasa 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.

CUARTO NIVEL: CROMOSOMA

Se produce por el arrollamiento de la fibra de 200 nm sobre sí misma.

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:

· FAGO VIRULENTO: siempre sigue la ruta lítica.

· FAGO TEMPERADO: pueden seguir la ruta lítica pero normalmente siguen la ruta lisogénica según la cual el fago está en la célula como un profago.

CICLO LÍTICO

1. 1º Un fago se adhiere a la célula hospedadora e inyecta su ácido nucleico en la célula.

2. 2º Con la "maquinaria" de la bacteria, el fago replica su material genético y sintetiza sus proteínas mientras que el cromosoma del huésped se degrada.

3. 3º Los fagos se ensamblan en el interior de la célula huésped.

4. 4º La bacteria se lisa y los fagos quedan libres.

CICLO LISOGÉNICO

1. El fago se adhiere a la célula hospedadora e inyecta su material genético.

2. La célula, tiene, en estos momentos, dos ADN circulares (uno de ellos del fago).

3. El ADN del fago se integra en el cromosoma de la célula huésped.

4. Se produce entonces la lisogenia: la bacteria es portadora del ADN del fago pero es inmune a su acción lítica aunque sí que pueden infectar a otras bacterias no resistentes a estos virus y provocar su lisis.