ADN LINEAL Y EMPAQUETAMIENTO

 

El núcleo de las células de las plantas y los animales contiene genoma de tipo eucariota: el ADN está ordenado en cromosomas, cada cromosoma es una sola molécula de ADN lineal, empaquetada.

--Cada molécula de ADN se empaqueta en un cromosoma el total de la información genética contenida en los cromosomas de un organismo, constituye su genoma.

--Los cromosomas de una célula, en mitosis o fase M, se encuentran muy condensados y son transcripcionalmente activos.

--En la interfase, están mucho menos condensados y son activos dirigiendo continuamente la    síntesis de RNA.

--Cada molécula de ADN que forma un cromosoma ha de contener un centromero, dos telómeros y varios orígenes de replicación.

--Para que una molécula de ADN forma un cromisoma funcional ha de ser capaz de dirigir la sintesis de ARN y de propagarse, transmitiendose eficasmente de una generación a otra.

--Necesitan un origen de replicación, centrómero que une la molécula de ADN que lo contiene al huso mitótico durante la divición celular telómero eciste uno de ellos encada extremo del cromosoma lineal.

ORGANISMOS EUCARIOTICOS

 

Organismos eucarióticos son aquellos en cuyas células puede diferenciarse un núcleo que contiene el material genético separado de un citoplasma en el que se encuentran diferentes orgánulos celulares.

El término eucariota hace referencia a núcleo verdadero (del griego: 'eu' = buen, 'karyon = núcleo). Los organismos eucariotas incluyen algas, protozoos, hongos, plantas superiores, y animales. Este grupo de organismos posee un aparato mitótico, que son estructuras celulares que participan de un tipo de división nuclear denominada mitosis; tal como imnúmeras organelas responsables de funciones específicas, incluyendo mitocondrias, retículo endoplasmático, y cloroplastos.

La célula eucariota es tipicamente mayor y estructuralmente más compleja que la célula procariota.



CROMOSOMA EUCARIOTICO

El cromosoma eucariótico es

extremadamente complejo.

Los 2 metros de ADN de

una célula humana están

compactados en 46

cromosomas todos ellos

dentro de un núcleo de 6 μm

50.000 veces mas corto

cada cromosoma

eucariotico contiene

una sola molecula de

ADN larga y plegada                                  

TAREA (TRANSPOSICIONES)

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.

A diferencia de los provirus, los transposones se integran en el ADN celular en lugares bien determinados. Su existencia fue propuesta por Barbara McClintock en el maíz, sin embargo, su existencia no se demostró hasta mucho más tarde en bacterias. Por ello fue laureada con el Premio Nobel en 1983.

 CLASIFICACION

Existe una amplia diversidad de elementos genéticos móviles y pueden ser clasificados en base a su contenido y su estrategia y mecanismo de transposición.

 Según contenido

• Transposón simple, secuencia de inserción o elemento de inserción (IS): contienen una secuencia central con información para la transposasa, una enzima necesaria para la transposición, y en los extremos una secuencia repetida en orden inverso. Esta secuencia repetida en orden inverso no es necesariamente idéntica, aunque muy parecida. Cuando un transposón simple se integra en un determinado punto del ADN aparece una repetición directa de la secuencia diana (5-12 pb).

• Transposón compuesto (Tn): contienen un elemento de inserción (IS) en cada extremo en orden directo o inverso y una región central con la transposasa que además suele contener información de otro tipo. Por ejemplo, los factores de transferencia de resistencia (RTF), poseen información en la zona central para resistencia a antibióticos como el cloranfenicol, la kanamicina, la tetraciclina, dándole una ventaja selectiva a las bacterias que lo posean.

 Según estrategia de transposición

• Clase I o retrotransposones: se mueven en el genoma siendo transcritos a ARN y después en ADN por retrotranscriptasa. A su vez, se clasifican en los de origen retroviral (retrotransposones con LTR) y de origen no retroviral (retrotransposones sin LTR).
• Clase II o DNA transposones: se mueven directamente de una posición a otra en el genoma usando una transcriptasa para copiar y pegarse en otro locus del mismo.
• Clase III o MITE, por sus siglas en inglés "Miniature Inverted-repeats Transposable Elements".

Según mecanismo de transposición

• Transposición conservativa: el transposón sale de la sede donadora que queda vacía y se incorpora en una nueva sede (sede receptora). No aumenta el número de copias del transposón en el interior de la célula.

Se expresa la transposasa, y realiza dos cortes de doble cadena a la misma altura en el genoma donante, dejando aislado el transposón. A continuación localiza una secuencia diana (pongamos, ATGCA) en el genoma aceptor, y realiza un corte cohesivo. Tras eso une los extremos a los del transposón aislado, y la ADN Polimerasa de la célula rellena las zonas de cadena sencilla dejadas en la secuencia señal tras el corte cohesivo. Debido a esto, la secuencia señal queda duplicada. Queda, sin embargo, un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara. Realmente, en este caso se habla más de recombinación que de transposición.

Transposición no conservativa: en este caso la transposasa realiza un corte cohesivo no solo en la secuencia diana, sino también en el genoma donante, dejando un corte a cada lado del transposón. A continuación integra todo el genoma donante con el aceptor, mediante un curioso mecanismo que forma un intermediario llamado “estructura entrecruzada”. Esta estructura es resuelta por un segundo enzima, la resolvasa, que según cómo lo resuelva dará lugar a una de las siguientes transposiciones:

• Transposición no replicativa: el genoma donante se libera, dejando el integrón en el genoma receptor. Al igual que en la transposición conservativa, queda un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara.
• Transposición replicativa: se produce una replicación desde los extremos 3’ del genoma aceptor, lo que acaba por duplicar el transposón, y produciendo un genoma mixto llamado “cointegrado”. A continuación la resolvasa rompe el cointegrado mediante una recombinación recíproca, que une los extremos del ADN aceptor original (ahora con una de las copias del integrón) y libera el genoma donante de nuevo con su transposón.

ADN EXTRACROMOSOMICO

Segmentos de ADN que pueden trasladarse• ADN cromosómico: cromosoma bacteriano

• ADN extracromosómico: elemento facultativo (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.

– Adquisición por conjugación, transducción y

posibilidad de perderlos (curación)

PLASMIDOS

• Elementos genéticos circulares

autoreplicativos

• Tipos:

– Conjugativos. Factor F (HFR)

– Factores de resistencia a antimicrobianos.

• Conjugativos (genes r y Hfr) y no conjugativos.

– Plásmidos de virulencia

– Plásmidos productores de antimicrobianos

– Otros plásmidos 

 

TRANSPOSONES

• Facultativo.

• DNA no autónomo (integrado en cromosoma,

plásmido u otro genoma)

• Móvil

– Genes para la propia transposición

– Secuencias de inserción en sus extremos.
Acción biológica:

BACTERIOFAGOS

– Lisis bacteriana

• Fagotipo

– Integración en cromosoma

• Morfología y estructura

– Cabeza, cuello, cola, placa basal

PROTEINAS ASOCIADAS

(A) Estructura tridimensional de un dímero de la proteína HU unida al ADN visto de frente y perfil. (B) Superenrrollamiento del DNA (espiral gris) alrededor de las moléculas de HU (cilindros rojos).

 

 Varios estudios han revelado que muchos de histonas-como componentes, como H-NS, IHF y HU, participan en la organización de corto alcance de la estructura bacteriana nucleoid. Aunque la presencia de largo alcance, limitado en dominios de superenrollamiento del ADN procariótico nucleoid similares a los de las células eucarióticas han sugerido una serie de observaciones, nuestro conocimiento de los cis - y trans -- El mantenimiento de los componentes supramolecular repetida de los dominios de nucleoid ADN bacteriano y de los factores que definen los límites de los dominios es limitada. La estructura de dominio era evidente a principios de microscopio electrónico (EM) de las imágenes en nucleoids perturbado Escherichia coli y más tarde en la microscopía de fuerza atómica (AFM), Es importante señalar que, si bien la naturaleza de los componentes celulares en las bases de los posibles acuerdos de enrollado no se conoce, cada bucle de ADN ha demostrado ser topologically independiente.

                                                

                                                  EJEMPLOS DE PROTEINAS ASOCIADAS:

1.  H-NS
2.      FIS
3.      HU
4.      HIF
5.    LRP

ADN CIRCULAR

La macromolécula de ADN puede adoptar una forma lineal o una forma circular cerrada. Gran parte del ADN de las bacterias y de los virus, el ADN mitocondrial y el de los plásmidos, adoptan formas circulares. Aunque en general se acepta que el ADN nuclear de las células eucariotas (células de los seres superiores con núcleos bien definidos) se halla organizado en largas unidades de cadena abierta o lineal, una importante cantidad de datos experimentales tiende a modificar este concepto. En el núcleo en interfase (período entre dos divisiones celulares) gran parte de la fibrilla de cromatina se halla organizada en forma de múltiples bucles o asas. Los dos extremos de cada una de estas asas se unen a estructuras de la membrana nuclear denominadas complejos de poro nuclear y se comportan, por lo tanto, como una unidad circular cerrada. Dado que cada una de las asas contiene ADN, queda probado que el núcleo de la célula eucariota aloja múltiples unidades de 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 (véase la figura 8).

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 (véase "ADN circular y matemática topológica ").

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.

ORGANISMOS PROCARIOTICOS

LA CÉLULA PROCARIOTA: LAS BACTERIAS Son células sin núcleo, la zona de la célula, donde está el ADN y ARN no está limitado por membrana. Ej. Bacteria.
Actualmente están divididas en dos grupos:
• Eubacterias, que poseen paredes celulares formadas por peptidoglicano o por mureína. Incluye a la mayoría de las bacterias y también a las cianobacterias.
• Arqueobacterias, que utilizan otras sustancias para constituir sus paredes celulares. Son todas aquellas características que habitan en condiciones extremas como manantiales sulfurosos calientes o aguas de salinidad muy elevada.

Célula procariota
Procariota (Pros = Antes, Karion = Núcleo) es una célula sin núcleo celular diferenciado, es decir, su ADN no está confinado en el interior de un núcleo, sino libremente en el citoplasma. Las células con núcleo diferenciado se llaman eucariotas. Procarionte es un organismo formado por células procariotas.
La celula procariota, también procarionte, organismo vivo cuyo núcleo celular no está envuelto por una membrana, en contraposición con los organismos eucariotas, que presentan un núcleo verdadero o rodeado de membrana nuclear. Además, el término procariota hace referencia a los organismos conocidos como móneras que se incluyen en el reino Móneras o Procariotas.
Están metidos en los dominios Bacteria y Archaea.
Entre las características de las células procariotas que las diferencian de las eucariotas, podemos señalar: ADN desnudo y circular; división celular por fisión binaria; carencia de mitocondrias (la membrana citoplasmática ejerce la función que desempeñarían éstas), nucleolos y retículo endoplasmático.
Poseen pared celular, agregados moleculares como el metano, azufre, carbono y sal. Pueden estar sometidas a temperatura y ambiente extremos (salinidad, acidificación o alcalinidad, frío, calor). miden entre 1/10 Mm, posee ADN y ARN, no tienen orgánulos definidos.
Evolución
Está aceptado que las células procariotas del dominio Archaea fueron las primeras células vivas, y se conocen fósiles de hace 3.500 millones de años. Después de su aparición, han sufrido una gran diversificación durante las épocas. Su metabolismo es lo que más diverge, y causa que algunas procariotas sean muy diferentes a otras.
Algunos científicos, que encuentran que los parecidos entre todos los seres vivos son muy grandes, creen que todos los organismos que existen actualmente derivan de esta primitiva célula. A los largo de un lento proceso evolutivo, hace unos 1500 millones de años, las procariotas derivaron en células más complejas, las eucariotas.