INSTITUTO
TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO
Unidad 3 ORGANIZACIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO
Presenta
Nombre del Alumno
Luz Eugenia Ruiz Najara
Carrera Lic biología
Ciudad Altamirano, Gro.
27México. Febrero del 2012
INTRODUCCIÓN
UNIDAD 3. ORGANIZACIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO
Este
trabajo tiene la finalidad comprender
como está organizado el materia
genético de los organismos
procariontes y también de los
organismos eucarionticos se debe tener
en cuenta las carteristicas importantes presentan cada una de los organismo posteriormente se tomar en cuenta Las proteínas asociadas que se presenta en
las célula procariotas en caso de las
células eucariontes se toma en cuenta como está estructurado el ADN lineal también debemos tener en cuenta proceso de
empaquetamiento que se lleva acabo también
se debe saber cuáles son los
principales regiones comprender un
debido a que los genes contiene
segmento de dna llamada intrones
que se encuentra intercalados en la región
trascrita del gen los intrones no contiene
información para la
formación
OBJETIVO
GENERAL
CONOCER LA
ORGANISACION DEL MATERIAL GENETICA DE LOS ORGANISMOS PROCARIONTA Y EUCARIONTA
OBJETIVOS
ESPECÍFICO
Se debe
identificar las proteínas asociadas en los organismos procariontes
Conocer las estructura de los bacteriófagos
Conocer el número de pares de cromosomas en diferentes especies de plantas y
animales
Metodología
Para realizar esta investigación sobre la
organización del material genético se necesito
hacer una investigación
documental en diferentes libros
de biología molecular se realizo
un resumen de la información más importante
para después plasmar la información
suficiente
UNIDAD 3. ORGANIZACIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO
La organización
de los genomas es importante para comprender como se trasmiten los genes. Para que los genes sean
correctamente trasmitidos durante
la división celular, los genes deben ser duplicados y deben
segregar celular hijas
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
3.1.1
ADN circular
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
3.1.1 ADN CIRCULAR GENOMA PROCARIONTE
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 están muy agrupados, con distancias intergénicas muy
pequeñas, y los intrones son muy escasos. En algunas regiones, varios genes
están relacionados y se organizan en un grupo, y solo se forma una molécula de
RNA de todo el grupo (a esta unidad se le llama operón.)
3.1.2
Proteínas asociadas
El DNA en bacterias
se organiza en un nucleoide Que se forma
por un superenrrollamiento
Superenrrollamiento puede ser positivo
(p.earqueas ) o negativo
(eubacterias)
Superenrrollamiento
puede ser positivo (p.e. arqueas) o negativo (eubacterias).
- Superenrrollamiento
(-): la molécula torsionada gira hacia la derecha
- Superenrrollamiento
(+): gira a la izquierda.
. El
superenrrollamiento es una forma de liberar la tensión torsional producida por
la adición (+) o sustracción (-) de vueltas en una molécula circular de DNA
Arquitectura del genoma en procariotas
En E.coli existen una
serie de proteínas relacionadas con el empaquetamiento del DNA que reciben el
nombre de proteínas similares a histonas p.e. histone-like nucleoide
structuring protein (H-NS), integration host factor (IHF) etc.
Dichas proteínas
tienen un bajo peso moleular y los genes que las codifican existen en múltiples
copias, sin embargo su similitud con las histonas de los eucariotas es muy baja
El nucleoide de E.
coli está constituido por un núcleo central proteico del que irradian 40-50
lazos de DNA superenrollado que contienen 100 Kb de DNA.
Estas
proteinas posiblemente son capaces de remodelar el grado de compactación del
DNA del nucleoide, influyendo sobre la expresión génica.
El nucleoide de E. coli
está constituido por un núcleo central proteico del que irradian 40-50 lazos de
DNA superen rollado que contienen 100 Kb de DNA
central proteico del que irradian 40-50 lazos
de DNA superenrollado que contienen 100 Kb de DNA.
3.1.3 ADN extra cromosómico.
Genomas plásmidos
Las células
bacterianas contienen comúnmente pequeños elementos de DNA que no son
esenciales para las operaciones básicas de la célula. Estos componentes se
denominan plasmados. Los plásmidos 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. La mayor parte de
ellos se encuentran en mitocondrias y cloroplastos
Resumen:
1. Moléculas
extracromosómicas de DNA, circulares o lineales, que coexisten con el genoma de
la bacteria.
2. Existencia
autónoma del cromosoma bacteriano (raramente se insertan).
3. Portadores de
genes no presentes en el cromosoma bacteriano p.e. genes de resistencia a
antibióticos.
4. Un mismo plásmido
puede hallarse en especies distintas de bacterias.
5. Por todo ello no
suele considerárseles como parte del genoma bacteriano propiamente dicho,
aunque en algunos casos ésto sea muy discutible
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. 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 En ocasiones, los
profagos otorgan beneficios a la bacteria huésped mientras permanecen en estado
letárgico al incorporarle nuevas funciones a su genoma; éste fenómeno se conoce
como conversión lisogénica.
Acoplamiento
Para entrar en una
célula, los fagos se acoplan a receptores específicos en la superficie de la
bacteria, que pueden ser lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, proteínas o
incluso flagelos cada fago solo podrá infectar ciertas bacterias según sus
receptores. Puesto que los fagos no son móviles
los bacteriófagos
presentan una especie de jeringa mediante la cual introducen su material
genético en el interior de la célula. Tras el reconocimiento del receptor
adecuado, la cola y cuello del fago se contraen, quedando así el fago acoplado
a la superficie celular.
Síntesis de proteínas y ácidos nucléicos
los ribosomas
bacterianos comienzan a traducir el ARNm viral a proteínas. En el caso de los
fagos basados en ARN, una RNA-replicasa es sintetizada al inicio del proceso.
Todo el sistema de
traducción y de replicación normal de la bacteria se ve interrumpido y es
forzado a producir nuevas partículas virales. Posteriormente, las proteínas
helper se encargarán de ensamblar las
nuevas partículas virales.
Ensamblaje
En el caso del fago T4, la construcción de nuevas
partículas virales es un complejo proceso que requiere la ayuda de ciertas
moléculas La cola y la cabeza o cápside del fago son construidas por separado y
se ensamblan posteriormente de forma espontánea Después, el ADN es empaquetado
en el interior de la cápside mediante un mecanismo no muy bien conocido aún.
Todo el proceso puede durar unos 15 minutos.
Liberación de los fagos
Los fagos pueden ser
liberados mediante lisis celular o por secreción celular. En el caso del fago
T4, unos 20 minutos después de inyectar el material genético, más de 300 fagos
son liberados vía lisis. La proteína que lleva a cabo la lisis es la
endolisina, una enzima capaz de romper las moléculas de peptidoglicano de la
pared bacteriana
Fago
bacterian
3.1.3.3
Transposones
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.
Transposones procarióticos
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.
3.2
Organismos eucarióticos
Genomas nucleares eucarióticos
En los organismos
eucarionticos, 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 letra n se utiliza para designar el número
de cromosomas de un genoma nuclear de un organismo, la condición diploide es 2n y la haploide n. Las condiciones 3n, 4n, 5n, etc se conocen como poliploides.En una célula diploide,
puesto que hay dos series cromosomitas, existen dos cromosomas de cada tipo.
Los miembros de cada par se conocen como cromosomas
homólogos Los miembros de un par
homologo básicamente son identicos y aportan los mismos genes, aunque muchas
veces diferentes alelos (formas
diferentes de un mismo gen).
3.2.1
ADN lineal y empaquetamiento
Estructura
tridimensional de los cromosomas nucleares.
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, todo ello en un
núcleo de 0,006 mm
de diámetro! Para entender como ocurre esto hay que conocer la estructura
tridimensional de los 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
nucleososmas (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 (ver
figura), el nucleosoma es una forma distendida, de una forma muy enrollada
denominado solenoide (30 nm) , el solenoide mantiene su forma
mediante otra histona H1.
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.La figura muestra el número de exones observados en muestras de tres
organismos eucarióticos, la levadura del pan (Sacharomyces cerevisiae), la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) y mamiferos.
Los genes están rodeados de mas DNA
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 Desde un punto de vista conceptual, en algún lugar entre los propios
genes y estas regiones intergénicas existen secuencias de DNA que pueden estar
bastante alejadas de un gen pero que afectan su regulación. Pueden ser
considerarse parte de la unidad funcional del gen, En muchas eucariotas, el DNA
que esta entre los genes puede ser de tipo repetitivo, consistente en varios
tipos de diferentes de unidades que se repiten a través del genoma. El DNA
repetitivo
también puede encontrase dentro de los intrones. La
cantidad de DNA repetitivo varia entre diferentes especies e incluso existen
variaciones del número de repeticiones dentro de una especie. La función del
DNA repetitivo es todavía un misterio
Tamaño del genoma
os tamaños de os
genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleótidos
(llamados kilobases, kb) o millones de pares de nucleótidos (mega bases, mb),
3.2.3
ADN mitocondrial.
Los cromosomas de
mitocondrias y cloroplastos son de DNA de doble cadena. Los cromosomas de los
orgánulos contienen genes específicos de las funciones que lleva cabo el orgánulo,
sin embargo la mayoría de funciones del organulo están codificadas en el
núcleo. Las mitocondrias y cloroplastos probablemente se originaron por
endosimbiosis de una procariota Las mitocondrias se encuentran en todos los seres eucariotas
aerobio
contienen las enzimas
para la mayor parte de las reacciones oxidativas que generan energía para las
funciones celulares. Estas enzimas incluyen a la piruvato-deshidrogenasa, a las
involucradas en el transporte de electrones, en la fosforilación oxidativa, en
el ciclo del Krebs, y en la oxidación de los acidos grasos.
Caracteristicas
Se trata de un
circular un circular de adn
Helicoidal
Con doble hebra
Supercodesado
El tamaño varia enormente entre distinto organismo
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.
La mayor diferencia entre animales, hongos y plantas es que en los animales el
ADNmt codifica algoun producto en casi toda su extensión, mientras que en el
genoma mitocondrial de hongos y plantas existen largas secuencias de DNA que no
codifican productos
3.3 Organización genómica
viral.
Un virus es una
particula no viva que solo puede reproducirse a si misma infectando una celula
viva y modificando la maquinaria celular de la huésped para general una
descendencia de particulas virales. Los virus estan formados por una cubierta
proteica y un núcleo central que contiene su genoma.
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.
Los virus pueden
tener DNA duplex, DNA monocatenario, RNA monocatenario o RNA duplex. En algunas
ocasiones, el genoma vírico dispone de la información biológica necesaria para
que la maquinaria de la célula a la que parasita trabaje para él
ESTRUCTURA
El tamaño de
los virus está comprendido entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de
250 nm 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. Además de las
proteínas de la cápsida,
Las características usadas para la clasificación
de los virus se basan en:
a.- Tipo de células hospedadoras (animal, vegetal, bacteriana)
b.- Naturaleza química del ácido nucleico (RNA, DNA)
c.- Morfología del virión (helicoidal, icosaédrico, complejo)
d.- Lugar de replicación (núcleo, citoplasma)
a.- Tipo de células hospedadoras (animal, vegetal, bacteriana)
b.- Naturaleza química del ácido nucleico (RNA, DNA)
c.- Morfología del virión (helicoidal, icosaédrico, complejo)
d.- Lugar de replicación (núcleo, citoplasma)
Resumen:
1. Los genomas
víricos pueden ser de DNA o RNA y de cadena doble o sencilla.
2. Los genomas de RNA
de doble cadena están segmentados (constituidos por distintas moléculas de RNA,
cada una de ellas portadora de un determinado gen). Los genomas de RNA de
cadena sencilla pueden estar segmentados.
3. Los genomas de DNA
de doble cadena pueden ser lineales o circulares.
4. Genes solapados:
una misma secuencia puede codificar distintas proteínas funcionales dependiendo
del marco de lectura escogido.
5. Los retrovirus
posee en un enzima denominado transcriptasa reversa capaz de sintetizar una
copia de DNA a partir de una molécula de RNA
6. En ciertos casos,
los virus sintetizan enormes poliproteinas que posteriormente son escindidas
enzimáticamente para dar lugar a varias proteínas función
BIBLIOGRAFÍA
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2.- .Brown,C.M; I.
Campbell y F.G. Priest 1989. Introducción a la
Biotecnología.
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5.- Gardner, E. J. 1979. Principios de
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Pasternak. 1998..Molecular biotecnology.
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McGraw-Hill/Interamericana. España.
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McGraw-Hill/Interamericana. España.
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