Tema 2: Cromosomas: geometría, número, estructuración, organización de secu, Apuntes de Genética

¡Descarga Tema 2: Cromosomas: geometría, número, estructuración, organización de secu y más Apuntes en PDF de Genética solo en Docsity! Tema 2: Cromosomas: geometría, número, estructuración, organización de secuencias. El cromosoma bacteriano. Plásmidos: Genoma bacteriano: Las bacterias son organismos unicelulares que carecen de membrana nuclear. El genoma de muchas bacterias consiste en un cromosoma circular que contiene una molécula de DNA sencilla, de varios millones de bases. Algunas contienen múltiples cromosomas e incluso algunas tienen cromosomas lineales. La mayor parte de las bacterias poseen un cromosoma indispensable, aunque puede haber varios. En muchas hay elementos accesorios, segmentos de DNA que son imprescindibles para la bacteria, les aportan funciones adicionales. Hay dos tipos: • Integrados: • Replicones autónomos (plásmidos): Todos poseen un origen de replicación, es imprescindible. Si hay dos cromosomas principales, los dos son imprescindibles, aunque es más estable un cromosoma circular que uno lineal. Nucleoide: Es una región determinada del citoplasma. El cromosoma principal se encuentra en la bacteria formando una masa compacta en el interior de la célula, en el nucleoide. La primera manera de compactarse es formando dominios (lazos), aproximadamente unos 100 y luego se enrollan sobre sí mismos. Si se produce un corte en alguno de estos dominios se desenrolla. Intervienen las girasas, topoisomerasas. También las proteínas de empaquetamiento (HU, IHF, H-NS y otras). No hay una estructura proteica fija a la cual enrollarse. Todas las proteínas del DNA suelen ser alcalinas. Al haber fosfatos en la cadena da a esta carga negativa y se compensa con la positiva de las alcalinas. Plásmidos: Cromosomas independiente o segmentos del cromosoma principal. La mayoría son circulares y tienen varios miles de pares de bases de largo. Puede estar integrado o desintegrarse. No son esenciales en las funciones de la bacteria pero puede que sean importantes en el desarrollo de la bacteria. Algunos promueven la unión entre bacterias y otros matan a otras. Algunos son los responsables de la resistencia de la bacteria a los antibióticos, capacidad de sintetizar productos antibacterianos o antifúngicos e incluso la patogeneidad de la bacteria. Si son de copia única requiere una replicación del plásmido y un sistema de repartición, lo que hace que necesite un grupo de proteínas IHF y proteínas que se unen a la membrana de la bacteria, y hace de punto de replicación para que cada uno vaya a una célula hija diferente. Tienen un punto de origen de replicación llamado oriV y a partir de él se puede copiar en una o dos direcciones. Su replicación es independiente del cromosoma de la bacteria. Se pueden clasificar por cómo se encuentran en la célula: • De copia única, requieren de sistema de partición: El cromosoma principal y los plásmidos tienen un sistema de partición. Hay un sistema que ancla al cromosoma hacia los polos opuestos de la célula. La proteína IHF parece que participa en el anclamiento. • Multicopia, número de copias regulado: No tienen un sistema de partición. Tienen sistemas de regulación complejos, normalmente relacionados con la cantidad de producto de algunos genes codificados por el plásmido. El cromosoma eucariótico. El nucleosoma: Genoma eucariótico: Las células eucarióticas poseen una membrana nuclear que separa sus cromosomas del citoplasma, con lo que separa físicamente el proceso eucariótico de la transcripción de la traducción. Hay dos tipos: • Extranuclear: Se encuentra fuera del núcleo y sin él no serían capaces de sobrevivir. Muchas enfermedades raras están determinadas por fallos en este. Tiene un origen de replicación. Se encuentran en mitocondrias y cloroplastos, estos son de cadena doble y circulares. • Mitocondrias: Necesita de la maquinaria de reproducción del núcleo. En la célula se da la teoría endosimbionte, que postula que las mitocondrias eran bacterias anaerobias, hubo una intrusión de esta bacteria en la célula eucariota y se creó una endosimbiosis e hizo que la célula pasara a ser aerobia .En cada una hay copias múltiples y codifican para las proteínas que forman los RNAr y RNAt. Sintetiza muchas proteínas y pueden ser exportados al exterior o, en su gran mayoría, ser usadas por la propia mitocondria. cromatina. El nivel inmediatamente superior de la estructura de la cromatina es una serie de bucles de fibra de 30 nm, cada uno anclado en la base de las proteínas en el andamiaje nuclear. Hay dos modelos de cómo están los nucleosomas en la fibra de 30nm: • Solenoide: Espiral con el centro hueco. • Zig-zag: El linker siempre en el eje, sin hueco. Para que esta estructura se pueda conseguir, son necesarias las colas. Las modificaciones químicas de las histonas (Código histónico) hacen que una región génica se exprese o no, o hacen que una zona del DNA se condense o no. Existen cientos de patrones que sí se repiten, aunque todavía no se conoce en profundidad. En las acetilaciones, metilaciones y fosforilaciones suele ser modificados los aminoácidos como la lisina, serina y arginina. Las acetilaciones promueven la expresión de los genes, las metilaciones suelen impedir la expresión de los genes y las fosforilaciones facilitan la condensación del cromosoma. La herencia de los estados de modificación de histonas se produce porque éstas atraen proteínas a la región. • Las metilaciones atraen proteínas (cromodominios) que producen más metilaciones. • Las acetilaciones atraen proteínas (bromodominios) que producen más acetilaciones. Cuando el DNA se replica también es necesario la replicación de histonas, porque se necesita el doble de nucleosomas. En la maquinaria de replicación hay unas arandelas que sirven de enganche, cuando se desenrollan las cadenas, los tetrámeros se quedan enganchados ahí, y según va replicando las hebras van uniéndose alternativamente, luego ya entran los dímeros. En las cadenas hay por tanto tetrámeros viejos que pueden haber sido modificados, porque llevan el patrón de modificación propios de la región. Se encargan de que los demás nucleosomas se modifiquen. Hay variantes de histonas. La variante de H3 es CENP-A, que posee una cola especial, entonces confiere al nucleosoma una propiedad que no tenía. En zonas de mucha expresión está la H2AZ que es mejor. • Estructuras de orden superior: Los nucleosomas se doblan para formar una fibra de 30 nm de la cromatina, que aparece como una serie de bucles de ese paquete para crear una fibra de 250 nm de ancho. El enrollado helicoidal de la fibra de 250 nm produce una cromátida de 700 nm de ancho. Para que el cromosoma se compacte de forma adecuada se necesitan otros dos tipos de proteínas no histónicas: las cohesinas y las condensinas. Durante la interfase el cromosoma se duplica, las cromátidas se empiezan a condensar juntas, gracias a las condensinas. Hasta la anafase tienen que permanecer unidas las cromátidas, y esa unión la llevan a cabo la cohesinas. Las dos son conocidas como proteínas SMC. • Armado de nucleosomas: En la replicación del DNA se hace una suelta parcial del nucleosoma. El Código histónico se tiene que heredar y hay histonas nuevas y viejas en las dos cadenas. En las acetilaciones se anclan enzimas, sólo se producen en histonas viejas, en las nuevas no porque no tienen código histónico, pero luego si se producirá la acetilación de las nuevas como lo hicieron antes las viejas, y así conseguimos que las dos hebras tengan el mismo código histónico. En las H 3 y H4 hay un reparto homogéneo. Organización de secuencias: En cada posición hay información distinta correspondiente a genes diferentes. La organización es diferente en cada especie: • Procariotas: Es una organización sencilla. El tamaño del genoma es variable, pero proporcional al número de genes, debido a la estructura gen-espaciador. Son genomas compactos (sin grandes espacios entre genes). La gran parte del genoma es DNA. No suele haber secuencias repetidas. Los genes que intervienen en un mismo proceso son regulados a la vez (operones). • Eucariotas: Los más sencillos (levadura) el patrón sigue siendo el mismo. En los más complejos, la organización se complica porque en eucariotas superiores los espaciadores son mucho mayores (hay montones de secuencias repetidas, en nuestro caso la mitad del genoma), los genes están interrumpidos por secuencias no codificantes (intrones). Ori Ori •