Tema 17. Organización del ADN PDF

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TEMA 17 – ORGANIZACIÓN DEL ADN ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL ADN: En el siglo XIX los biólogos descubrieron que los rasgos hereditarios y los genes estaban asociados con los cromosomas los cuales eran definidos como “estructuras filamentosas en el núcleo de las células eucariotas que se tornan visibles conforme la célula comienza a dividirse”. Y un análisis bioquímico comprobó que los cromosomas estaban formados por ADN y proteínas donde el ADN tenía la información y las proteínas solo compactaban las moléculas de ADN. En 1940 el ADN se pensaba como un polímero largo compuesto por sólo 4 tipos de subunidades desde el punto de vista química muy semejantes entre sí. Pero en 1950 tras la difracción de rayos X se permitio determinar la estructura atómica tridimensional del ADN como dos cadenas enrolladas en una hélice lo que se denomino ADN bicatenario demostrado por el modelo de Watson y Crick. Esto era causado por el apareamiento entre bases. Después publicaron que el ADN podía ser duplicado. 2 cadenas de polinucleótidos unidas por puentes de H entre las bases enfrentadas.! La estructura de un nucleótido es la pentosa con un grupo fosfato y la base nitrogenada. Entre nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster.!! Si el nucleótido no tuviera fosfato se llamaría nucleósido. GENOMA: Genoma es la información total genética contenida en un ser vivo.!! El genoma humano está formado por 23 pares de cromosomas donde uno es sexual y el resto autosómicos. En los cromosomas el gen es la región del ADN que contiene la información para la síntesis de una o varias proteínas. Existen entre 22.000 y 25.000 genes distintos.! El proyecto Genoma Humano es un proyecto de investigación cuyo objetivo fue determinar la secuencia de ADN del genoma humano y cartografiar los genes desde el punto de vista físico y funcional. CROMATINA: Es el componente más abundante del núcleo que contiene ADN, histonas que son las que se encargan de la condensación y el plegamiento del ADN y las proteínas no histónicas que son las implicadas en la replicación del ADN y la expresión génica.

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NIVELES DE CONDENSACIÓN:! •

Primero: Compactación de la cromatina para formar nucleosoma. Se realiza mediante un enrrollamiento sobre un octámero de histonas dando un complejo formado por 2 moleculas de H2A, H2B, H3 y H4. H1 actua de pieza de cierre y se conserva hasta el final. El ADN enlace o linker es una hebra que garantiza fleibilidad y une nucleosomas. Ademas se le añaden ahí las proteínas no histónicas.!

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Segundo: Se forma una fibra de cromatina. En este nivel interviene la histona H1 donde parece ser que las interacciones entre estas juegan un papel fundamental en la fase de condensación cromatínica que a su vez es esencial para determinar la accesibilidad del ADN para determinar los procesos de replicación y transcripción.

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Tercero: Se condensa la fibra dando bucles que cada vez se enrollen más hasta llegar a formar el cromosoma mitótico.!

REGULACIÓN DE LA ESTRUCTURA CROMOSÓMICA:! Las colas de las histonas cuando forman parte de las fibras de 30 nm o estructuras de orden superior, pueden sufrir modificaciones covalentes! catalizadas por las enzimas residentes del núcleo que están sometidas a una regulación estricta y actúan condensando y descondensado los segmentos de cromatina permitiendo que esta cambie rápidamente en función de las necesidades de la célula. (de momento solo se conocen las de histonas H3). TIPOS DE CROMATINA: EN INTERFASE: Las cromatinas se distinguen según su grado de condensación:! • Eucromatina: Cromatina descondensada y distribuida por todo el núcleo en forma de fibras 30-60 nm y es transcripcionable.! • Heterocromatina o cromatina inactiva: cromatina interfásica más condensada y no expresa genes. (Metilación en LYS 9). Hay dos tipos:! • Heterocromatina constitutiva: secuencias de ADN que se transcriben (centrómeros).! • Heterocromatina facultativa: secuencias de ADN que no se transcriben en esa célula pero sí en otros tipos celulares. CROMOSOMA INTERFASE: La cromatina está organizada en dominios en forma de bucles separados por dominios intercromosómicos donde se cree que ocurre el procesamiento o transporte del ADN. Hay expresión de los genes. CROMOSOMA METAFASICO: Es el cromosoma que ha sido condensado desde nucleosoma pasando por fibra cromatínica, el cromosoma extendido, luego condensado y ya ultracondensado como cromosoma metafásico.! 2  de 3

Las condensinas actúan en estadios tempranos de la mitosis junto con las histonas y son complejos proteicos que contienen dímeros de la proteína SMC (de mantenimiento estructural de la cromatina), resultantes de la unión de dos monómeros rígidos y largas que se unen entre sí por sus extremos dando lugar a una bisagra mientras que por los otros dos extremos se unen o interaccionan con el ADN y colaboran en el plegado y compactación del mismo dando lugar a las dos cromátidas del cromosoma mitótico, proceso que requiere energía en forma de ATP. Su estructura se divide en: • • • • •

2 cromátidas iguales con dos brazos cada uno de longitud variable.! Metacentrico: brazos iguales! Submetacentrico: arriba mas cortos que abajo! Acrocentrico: Muchos mas cortos arriba que abajo! Telocentrico: Sin brazos de arriba.!

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Centrómero que es la región por donde se unen las cromátidas hermanas. Consta de heterocromatina y regula los movimientos cromosómicos. Es la 1º constricción visible al MO! Cinetocoros son proteínas que se unen al centrómero y es el lugar de anclaje de los microtubulos del huso durante la división celular. Es la 2º constricción visible al MO.! Telómeros: Son repeticiones en tándem de nucleótidos de guanina. (en mamíferos es TTAGGG). Están situados en los extremos de los cromosomas y forman unos bucles al final que protegen los extremos de los cromosomas frente a su degradación. Esto garantiza su estabilidad y la viabilidad de las células.

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El papel de las telomerasas en la replicación de los telómeros: Está activa en la medula osea, queratinocitos, epiteliales, riñón e hígado. La telomerasa no llega bien a los extremos produciendo una replicación incompleta provocando un acortamiento progresivo de los telómeros. Los telomeros quedan reducidos a una longitud crítica que genera inestabilidad cromosómica donde las células no se pueden dividir más y entra en envejecimiento.! • • •

La alta actividad de telomerasa produce cáncer y poco envejecimiento.! La alta actividad pero supresión tumoral disminuye todo.! La baja actividad telomerasa produce un envejecimiento pero poco riesgo de cáncer.!

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