martes, 28 de febrero de 2012
lunes, 27 de febrero de 2012
TRANSPOSONES
TRANSPOSONES:
Un transposón o elemento genético transponible es una secuencia de ADN que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de una célula, un fenómeno conocido como transposición. En este proceso, se pueden causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN del genoma. Anteriormente fueron conocidos como "genes saltarines" y son ejemplos de elementos genéticos móviles.
El transposón modifica el ADN de sus inmediaciones, ya sea arrastrando un gen codificador de un cromosoma a otro, rompiéndolo por la mitad o haciendo que desaparezca del todo. En algunas especies, la mayor parte del ADN basura (hasta un 50% del total del genoma) corresponde a transposones.
trabajo visto en clase
EMPAQUETAMIENTO DEL ADN
Nivel 1.- EL DNA se enrolla sobre los nucleásemas que actúan como bobinas de hilo.
Nivel 2.-Los nucleosomas se enrrollan formando un solenoide.
Nivel 3.-El solenoide forma lazos anclados en un esqueleto central
Nivel 4.-el esqueleto unido a lazos se dispone como un solenoide gigante.
unidad 3 organizacion del material genetico
3 | Organización del material genético | 3.1 Organismos procarioticos 3.1.1 ADN circular 3..1.2 Proteínas asociadas 3.1.3 ADN extracromosomico 3.1.3.1plasmidos, 3.1.3.2 Bacteriófagas, 3.1.3.3 Transposones 3.2 Organismos eucarioticos 3.2.1 ADN lineal y empaquetamiento 3.2.1.1 Histonas, 3.2.1.2 Solenoides, 3.2.1.3 Cromosomas 3.2.2 Complejidad del genoma 3.2.3 ADN mitocondrial 3.3 Organización genómica viral |
unidad 3 introduccion
Introducción:
ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO
El material genético de la célula eucariota está organizado en una estructura compleja compuesta de ADN y proteínas localizada en un compartimento especializado, el núcleo. Esta estructura se ha denominado cromatina (de la palabra griega "khroma", que significa coloreado, y "soma", que significa cuerpo). En total, dentro de un pequeño núcleo de algunas mm de diámetro nos podemos encontrar con casi dos metros de ADN. A pesar de este enorme grado de compactación, el ADN debe ser accesible muy rápidamente para permitir su interacción con las maquinarias proteicas que regulan las funciones de la cromatina para la:
Replicación,
Reparación y
recombinación.
Por lo tanto, la organización dinámica de la cromatina tiene influencia, de manera potencial, sobre todas las funciones del genoma.
La unidad fundamental de la cromatina, denominada nucleosoma, está compuesta de ADN e histonas. Esta estructura es la base del primer nivel de compactación del ADN en el núcleo. Los nucleosomas se encuentran separados de manera regular a lo largo del genoma para formar un nucleofilamento que puede adoptar niveles superiores de compactación resultando finalmente en el cromosoma metafásico, que representa el nivel máximo de esta compactación. Dentro del núcleo en interfase, la cromatina se organiza en territorios funcionales.
La cromatina se ha dividido en:
eucromatina y
Heterocromatina.
La heterocromatina ha sido definida como una estructura que no altera su nivel de condensación o compactación a lo largo del ciclo celular, mientras que, por el contrario, la eucromatina se descondensa durante la interfase. La heterocromatina se localiza principalmente en la periferia del núcleo y la eucromatina en el interior del nucleoplasma. Además podemos distinguir:
Heterocromatina constitutiva, que contiene pocos genes y está formada principalmente por secuencias repetitivas localizadas en grandes regiones coincidentes con centrómeros y telómeros, de la
heterocromatina facultativa compuesta de regiones transcripcionalmente activas que pueden adoptar las características estructurales y funcionales de la heterocromatina, como el cromosoma X inactivo de mamíferos.
En esta revisión definiremos los componentes de la cromatina y esbozaremos los distintos niveles de su organización desde el nucleosoma a los dominios nucleares.
Además, veremos cómo la variación de los diferentes componentes básicos de la cromatina tiene importancia en su actividad y cómo diversos factores pueden afectar a esta variación de esta estructura dinámica.
Finalmente, resumiremos cómo la cromatina tiene influencia sobre la organización del genoma a nivel del núcleo.
II- El nucleosoma
La digestión o fraccionamiento parcial del ADN que forma parte de la cromatina genera fragmentos de entre 180 y 200 pares de bases de longitud cuando se observan en una electroforesis. Esta regularidad en la estructura de la cromatina fue confirmada por microscopía electrónica, en la que se podía observar una serie de partículas separadas regularmente o estructura en "cuentas de collar". Los análisis de masas revelaron una estequiometría ADN-histonas en el nucleosoma de 1/1.
El nucleosoma es la unidad fundamental de la cromatina. Está compuesto de:
Una parte central o núcleo (core) y
Una región de unión (o región internucleosomal) que une partículas core adyacentes
El core es una estructura muy conservada entre distintas especies y está compuesto de un segmento de ADN de 146 pares de bases enrollado 1,7 veces alrededor de un octámero de proteínas formado por dos copias de cada una de las histonas H3, H4, H2A y H2B.
La longitud de la región de unión, sin embargo, varía entre las especies e incluso el tipo celular. En esta región también se unen diversas histonas de unión. Todo ello hace que la longitud total de ADN en el nucleosoma varíe entre 160 y 241 pares de bases.
Los distintos análisis han puesto de manifiesto, primero, la distorsión del ADN enrollado alrededor del octámero de histonas y, segundo, que las interacciones histona/ADN e histona/histona a través del "dominio de plegamiento de las histonas" forman una configuración similar al apretón de manos.
BIBLIOGRAFIA:
metodologia unidad 3
METODOLOGIA
Los pasos a seguir para llevar a cavo el desarrollo y publicación de cada unos de los puntos de los subtemas de esta unidad, lo llevare a cavo mediante la elaboración y publicación de cada uno de los subtemas desarrollados publicándolos con claridad y con lo más importante de cada uno de ellos , y con la fecha que el profesor indique.
3.1.3 ORGANISMOS PROCARIOTICOS
3.1 ORGANISMOS PROCARIOTICOS
Los organismos procarióticos son unicelulares, es decir, cada célula es capaz de desarrollar todas las funciones vitales.
En los casos de asociaciones coloniales, cada una de las células conserva su individualidad e independencia.
Muchos organismos eucarióticos, en cambio, han alcanzado una organización pluricelular con distintos tipos de células que desempeñan funciones diferentes dentro del mismo organismo.
Las células procarióticas se caracterizan porque no poseen un verdadero núcleo y, por lo mismo, su material genético (ADN) se encuentra disperso en el citoplasma.
Se pueden distinguir tres grandes tipos de organismos procarióticos: cianobacterias, bacterias y micoplasmas.
En los casos de asociaciones coloniales, cada una de las células conserva su individualidad e independencia.
Muchos organismos eucarióticos, en cambio, han alcanzado una organización pluricelular con distintos tipos de células que desempeñan funciones diferentes dentro del mismo organismo.
Las células procarióticas se caracterizan porque no poseen un verdadero núcleo y, por lo mismo, su material genético (ADN) se encuentra disperso en el citoplasma.
Se pueden distinguir tres grandes tipos de organismos procarióticos: cianobacterias, bacterias y micoplasmas.
En estas células no existe membrana nuclear y la sustancia nuclear se mezcla o se encuentra en contacto directo con el resto del protoplasma.
Desde el punto de vista histórico, es interesante recordar que Haeckel postuló en 1868, como forma primitiva de sustancia organizada, a la llamada "monera", es decir, "masas de proteínas homogéneas y amorfas", que él pensó se formaban directamente de la sustancia inorgánica.
Una célula bacteriana, como la Escherichia coli (E.coli), presenta ventaja por su fácil cultivo en una solución acuosa de glucosa y iones inorgánicos. En tal medio a 37ºC, duplica su masa celular y se divide aproximadamente cada 60 minutos. Este lapso puede ser reducido al límite de 20 minutos - el tiempo de generación- si se agregan al medio bases púricas y pirimídicas (precursoras de los ácidos nucleicos).
La E. coli mide alrededor de 2µ (20.000 Å) de longitud por 0,8 µ (8000 Å) de ancho. Se encuentra rodeada por una rígida pared celular que contiene muchas moléculas proteicas, lipídicas y polisacáridos.
La pared celular de las procariotas está formada por polímeros de azúcar enlazados con péptidos cortos, que recibe el nombre de peptidoglicano.
Es una estructura fuerte que ha evolucionado para contrarrestar la gran presión osmótica que se genera en el citoplasma por el alto contenido de solutos.
La paredes celulares cumplen varias funciones:
- proporcionan a la célula su forma característica
- la protegen contra el daño mecánico u osmótico
- actúan como intermediarias entre las interacciones célula-célula
- son una barrera primaria para la penetración de sustancias de alto peso molecular
- ayudan en los movimientos celulares y en la división celular
- proporcionan la superficie sobre las cuales los virus bacterianos se unen y el sitio hacia el cual van dirigidos los anticuerpos producidos por el sistema de defensa del huésped.
- proporcionan a la célula su forma característica
- la protegen contra el daño mecánico u osmótico
- actúan como intermediarias entre las interacciones célula-célula
- son una barrera primaria para la penetración de sustancias de alto peso molecular
- ayudan en los movimientos celulares y en la división celular
- proporcionan la superficie sobre las cuales los virus bacterianos se unen y el sitio hacia el cual van dirigidos los anticuerpos producidos por el sistema de defensa del huésped.
Por dentro de la pared celular existe una verdadera membrana celular o plasmática, estructura lipoproteica que constituye una barrera molecular para el medio externo. Esta membrana, controlando la entrada y salida de pequeñas moléculas y iones, contribuye al establecimiento de un medio interno para el protoplasma bacteriano. Es interesante destacar que, en relación con la membrana plasmática, hay enzimas vinculadas con la oxidación de metabolitos que componen la cadena respiratoria (en las células eucariontes dichas enzimas se hallan dentro de organoides citiplasmáticos, las mitocondrias).
Bibliografía:es.wikipedia.org/wiki/Célula_procariota
3.1.1 ADN CIRCULAR
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.
Las dos formas de ADN circular pueden visualizarse en el microscopio electrónico como círculos relajados o superenrollados. Además, pueden identificarse por electroforesis o por centrifugación (separación de partículas en suspensión coma ayuda de un campo eléctrico o de un campo gravitacional respectivamente). En estos casos, la estructura compactada del ADN superenrollado aumenta su migración electroforética y su velocidad de sedimentación, lo cual permite diferenciarlo del ADN circular relajado o del ADN lineal.
Como casi todas las propiedades físicas, químicas y biológicas del ADN se vinculan al ADN circular y a su estado relajado o superenrollado, la clara definición de estas formas es importante para alcanzar una acabada comprensión de dichas propiedades. La matemática resulta, en estas circunstancias, un aliado indispensable.
Dado que el ADN es un polímero con propiedades elásticas,cuando se produce la ruptura de una de las dos cadenas complementarias en una molécula superenrollada, la cadena rota gira sobre la sana hasta que se pierde el superenrollamiento. Por tal motivo, cualquier agente físico (radiaciones ionizantes) o químico (bleomicina, radicales libres, etc.) capaz de romper el ADN tiene la capacidad de relajar la molécula circular. Cuando la ruptura del ADN acontece en la célula viva, ocurre habitualmente un proceso enzimático de reparación que cierra la brecha con rapidez y restituye la integridad del ADN circular. En estas condiciones es factible que se recupere también el superenrollamiento. Las modificaciones del enrollamiento del ADN circular se realizan a través de enzimas denominadas topoisomerasas. La topoisomerasa II tiene la propiedad de transformar un ADN circular relajado en superenrollado. Este proceso implica pasar de una forma sin almacenamiento de energía a una forma con alto contenido energético, y por lo tanto es necesaria la presencia de adenosinatrifosfato (ATP) como donante energético.Por el contrario, la transformación de ADN superenrollado en relajado con subsecuente liberación de energía es catalizada directamente por la topoisomerasa I sin necesidad de ATP.
En organismos eucariontes, las topoisomerasas se ubican selectivamente en la membrana nuclear, punto de inserción de las asas de cromatina que forman los dominios circulares de ADN. Esta localización resulta ideal para que la enzima promueva o corrija cambios de superenrollamiento que afectan a toda el asa cromatínica.
Como se explica detalladamente en "ADN circular y matemática topológica", una modificación estructural en una región limitada de la molécula circular de ADN modifica la topología alolargo de todo el círculo. Estos cambios arquitectónicos son sumamente importantes porque modifican la relación del ADN con proteínas reguladoras y ejercen, por lo tanto,un profundo efecto en el funcionamiento génico.
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.
Las dos formas de ADN circular pueden visualizarse en el microscopio electrónico como círculos relajados o superenrollados. Además, pueden identificarse por electroforesis o por centrifugación (separación de partículas en suspensión coma ayuda de un campo eléctrico o de un campo gravitacional respectivamente). En estos casos, la estructura compactada del ADN superenrollado aumenta su migración electroforética y su velocidad de sedimentación, lo cual permite diferenciarlo del ADN circular relajado o del ADN lineal.
Como casi todas las propiedades físicas, químicas y biológicas del ADN se vinculan al ADN circular y a su estado relajado o superenrollado, la clara definición de estas formas es importante para alcanzar una acabada comprensión de dichas propiedades. La matemática resulta, en estas circunstancias, un aliado indispensable.
Dado que el ADN es un polímero con propiedades elásticas,cuando se produce la ruptura de una de las dos cadenas complementarias en una molécula superenrollada, la cadena rota gira sobre la sana hasta que se pierde el superenrollamiento. Por tal motivo, cualquier agente físico (radiaciones ionizantes) o químico (bleomicina, radicales libres, etc.) capaz de romper el ADN tiene la capacidad de relajar la molécula circular. Cuando la ruptura del ADN acontece en la célula viva, ocurre habitualmente un proceso enzimático de reparación que cierra la brecha con rapidez y restituye la integridad del ADN circular. En estas condiciones es factible que se recupere también el superenrollamiento. Las modificaciones del enrollamiento del ADN circular se realizan a través de enzimas denominadas topoisomerasas. La topoisomerasa II tiene la propiedad de transformar un ADN circular relajado en superenrollado. Este proceso implica pasar de una forma sin almacenamiento de energía a una forma con alto contenido energético, y por lo tanto es necesaria la presencia de adenosinatrifosfato (ATP) como donante energético.Por el contrario, la transformación de ADN superenrollado en relajado con subsecuente liberación de energía es catalizada directamente por la topoisomerasa I sin necesidad de ATP.
En organismos eucariontes, las topoisomerasas se ubican selectivamente en la membrana nuclear, punto de inserción de las asas de cromatina que forman los dominios circulares de ADN. Esta localización resulta ideal para que la enzima promueva o corrija cambios de superenrollamiento que afectan a toda el asa cromatínica.
Como se explica detalladamente en "ADN circular y matemática topológica", una modificación estructural en una región limitada de la molécula circular de ADN modifica la topología alolargo de todo el círculo. Estos cambios arquitectónicos son sumamente importantes porque modifican la relación del ADN con proteínas reguladoras y ejercen, por lo tanto,un profundo efecto en el funcionamiento génico.
3.1.2 PROTEINAS ASOCIADAS
3.1.2 PROTEINAS ASOCIADAS
Las proteínas asociadas al ADN son las denominadas histonas. Son polipéptidos relativamente cortos cargados positivamente (básicos) y por lo tanto atraídos por cargas negativas del ADN (ácido). Son sintetizadas durante la fase S de síntesis del ciclo celular. Una de las funciones de esas proteínas está relacionada con el empaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma: los 2 metros de ADN de la célula humana son empaquetados en 46 cromosomas de un largo combinado de aproximadamente 200 nm. La célula tiene unas 90 millones de moléculas de histonas siendo la mayoría perteneciente a un tipo conocido como H1. Se conocen cinco tipos de las siguientes histonas (H1, H2A, H2B, H3, y H4 , 8 moléculas en total); con la excepción de la H1 la mayor parte de las histonas de los eucariotas son muy similares.
Bibliografía:
3.1.3.1 plasmidos
3.1.3.1 PLASMIDOS
Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras. Su tamaño varía desde 1 a 250 kb. El número de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia hasta algunos cientos por célula. El término plásmido fue presentado por primera vez por el biólogo molecular norteamericano Joshua Lederberg en 1952.
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. Se han encontrado plásmidos en casi todas las bacterias. A diferencia del ADN cromosomal, los plásmidos no tienen proteínas asociadas.
En general, no contienen información esencial, sino que confieren ventajas al hospedador en condiciones de crecimiento determinadas. El ejemplo más común es el de los plásmidos que contienen genes de resistencia a un determinado antibiótico, de manera que el plásmido únicamente supondrá una ventaja en presencia de ese antibiótico.
Hay algunos plásmidos integrativos, es decir, que tienen la capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano. 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.
Los plásmidos se utilizan en ingeniería genética por su capacidad de reproducirse de manera independiente del ADN cromosomal así como también porque es relativamente fácil manipularlos e insertar nuevas secuencias genéticas.
Los plásmidos usados en Ingeniería Genética suelen contener uno o dos genes que les confieren resistencia a antibióticos y permiten seleccionar clones recombinantes. Hay otros métodos de selección además de la resistencia a antibióticos, como los basados en fluorescencia o en proteínas que destruyen las células sin uso de antibióticos. Estos nuevos métodos de selección de plásmidos son de uso frecuente en agrobiotecnología, debido a la fuerte crítica de grupos ecologistas contra la posibilidad de presencia de antibióticos en los organismos modificados genéticamente.
Los plásmidos son moléculas circulares de ADN que se replican de manera independiente al cromosoma de la célula hospedera. De manera natural se encuentran en las bacterias en tamaños que van desde 5,000 hasta 400,000 pb.
Pueden ser introducidos en las células bacterianas por un proceso denominado transformación. Las células y el plasmido se incubas juntos a 0°C en soluciones de cloruro de calcio, posteriormente se da un incremento de temperatura al medio de entre 37 y 43 °C, alternativamente se puede utilizar un choque de corriente eléctrica en una técnica denominada electroporación.
El fenómeno que permite que las células incorporen a los plásmidos por estos métodos, no es claro.
A la fecha se han obtenido muchos plásmidos a partir de los que ocurren de manera natural. Todos los vectores de clonación deben al menos contener:
1.- un origen de replicación para poder tener más de una copia del mismo en la célula infectada.
2.- dos genes que confieran resistencia a diferentes antibióticos, lo que permite la identificación de las células que portan a dicho vector.
Bibliografía:
1. enciclopedia.us.es/index.php/Plásmido
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3.1.3.2 bacteriofagos
3.1.3.2 BACTERIOFAGOS
Al igual que los virus que infectan células eucariotas, los fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside en cuyo interior está contenido su material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena), de 5.000 a 500.000 pares de bases. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nm aproximadamente.
Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas.
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.
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. Uno de los ejemplos más famosos es el de la cepa bacteriana inocua Vibrio cholerae, la cual, por acción de un fago, se transforma en una cepa tremendamente virulenta que es la causante del cólera.
Bibliografía:
es.wikipedia.org/wiki/Bacteriófago
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