BASES MOLECULARES DE LA HERENCIA

Dr. José Antonio Nastasi Catanese

Los factores mendelianos o genes son segmentos de una de las moléculas mas importante que existen: el ácido doxirribonucleico o ADN.

Los ácidos de deoxirribonucleicos fueron descubiertospor el químico Friedrich Miescher, en la segunda mitaddel siglo XIX

En 1944 Avery y cols determinaron que el ADN era el material hereditario

En 1953 Watson y Crick propusieron su modelo de la estructura molecular del ADN

ESTRUCTURA DE LOS ACIDO NUCLEICOS

Son macromoléculas poliméricas que están constituidas por unidades o monómeros que se repiten miles de veces a lo largo de la molécula; estas unidades se llaman nucleótidos Cada nucleótido es un compuesto orgánico formado por tres componentes: un radical del ácido fosfórico o fosfato, un azúcar y una base nitrogenada

BASES NITROGENADAS

PURINAS PIRIMIDINAS

Están formadas por dos anillos Tienen un solo anillo

Ambas son pentosas y tienen una estructura cíclica por el oxigeno del grupo aldehido que se cierra sobre el carbono 4, el carbono 5 está fuera del anillo. La deoxirribosa carece del OH que posee la ribosa en el segundo carbono

Dos de los carbonos el 3’ y 5’ , por medio de sus oxhidrilos se unen a dos ácidos fosfóricos diferentes del ADN y determinan la polaridad de la cadena

ESTRUCTURA DEL ADN

Los nucleótidos se van colocando en fila y siguen en el espacio un trayecto de hélice derecha, las dos cadenas son hélices derechas

Las dos hélices derechas para ser complementarias deben caminar en sentidos opuestos, son antiparalelas, una desoxirribosa avanza en sentido 5’ y la otra en el 3’

La columna vertebral de cada hélice esta formada por los iones fosfatos que establecen las uniones fosfodiester entre dos pentosas, la ruptura de una unión corta una de las dos cadenas

Las bases nitrogenadas quedan en el centro de la molécula y cabe exactamente un par de bases una grande y otra pequeña

ASPECTOS IMPORTANTES DE LA ESTRUCTURA DEL ADN

Regularidad de la estructura

Capacidad de crecer o alargarse indefinidamente

La molécula está formada por dos hélices diferentes pero exactamente complementarias. En un segmento determinado de ADN que contiene un gen, una de las dos hélices sirve de molde o templado para la trascripción, hélice antisentido; y la otra complementaria se denomina de sentido, pues su secuencia es la misma del RNAm, esta es la que se describe en sentido 5’-3’

La única unión entre las dos hélices está dada entre los puentes de hidrógeno entre las bases de una y otra cadena, lo cual confiere firmeza a la molécula y a la vez permite que en segmentos pequeños se abra y cierre

ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS

En el núcleo el ADN se encuentra empaquetado en una forma organizada llamada cromátida, dos cromátidas hermanas constituyen un cromosoma metafásico. Cada núcleo comprende dos juegos de cromosomas (diploide) uno de origen materno y otro de origen paterno

NUCLEOSOMA

EMPAQUETAMIENTO DEL ADN

El ADN da casi dos vueltas izquierdas, 147 pares de bases alrededor del octamero de histonas y luego continua con un segmento internucleosómico variable

FIBRAS DE CROMATINA (SELENOIDE) 30nm

Las largas cadenas de nucleosomas se compactan en una estructura secundaria helicoidal llamada selenoide y cada giro de el contiene 6 nucleosomas y se observa a microscopio electrónico como una fibra de 30 nm de diámetro

LAZOS DE FIBRAS DE CROMATINA

Las fibras de cromatina describen lazos unidos en intervalos de 10 a 100 kb a un armazón o matriz de proteínas ácidas no histonas, se especula que las asas constituyen unidades funcionales de replicación

AGRUPAMIENTO DE LAZOS Y ENROLLAMIENTO DE CROMATIDES

ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS

ORGANIZACIÓN DEL GENOMA HUMANO

De acuerdo al número de repeticiones pueden ser: de alto grado de repetición, de moderado grado de repetición y secuencias únicas

De acuerdo a la función se clasifican en : codificantes y no codificantes

Las secuencias codificantes se subclasifican en secuencias codificantes de elementos propios del organismo y secuencias de elementos accesorios

Las secuencias no codificantes pueden ser estructurales, reguladoras o de función desconocida

CLASES DE ADN DEL GENOMA HUMANO

CLASES DE ADN DEL GENOMA HUMANO

El genoma humano constituido por 3000 millones de bases posee una estructura compleja y además de las secuencias de bases que codifican genes estructurales de RNA ( RNAr y RNAt) y las que codifican proteínas, poseen otros segmentos que constituyen el 90% del ADN total que tienen otras funciones

Estas secuencias se clasifican de acuerdo al número de repeticiones y según su función

DE ALTA REPETICIÓN ADN SATÉLITES

Las secuencias de ADN altamente repetitivo pueden estar en unos pocos sitios o estar dispersas por todo el genoma entremezcladas con las secuencias de copia única.

Las repeticiones que se agrupan son cortas y con disposición en tandem y cuando se purifica el ADN mediante centrifugación por densidad, aparecen como fracciones satélites del ADN y representan el 15% del genoma

Entre ellas tenemos:Las que se encuentran en las regiones heterocromáticas de los cromosomas 1, 9, 16 y el brazo largo del cromosoma Y, y el alfoide de la región centromérica

DE REPETICIÓN MODERADA

ADN MINISATÉLITE: repeticiones de un monómero entre 15-65 pares de bases que se distribuyen a todo lo largo del cromosoma

ADN MICROSATÉLITE: repeticiones de nucleótidos simples, di, tri o tetranucleótidos

Ambos muy utilizados en el mapeo del genoma, análisis cromosómico, medicina forense y diagnóstico de enfermedades hereditarias

ADN TELOMÉRICO

FAMILIAS DE ADN REPETITIVO DISPERSO

CORTASFamilia de secuencias Alu, denominadas así porque en sus extremos presentan sitios de restricción para la enzima AluI, es una secuencia de 300pb localizadas en las bandas R, regiones cromosòmicas mas ricas en genes activos(G-C), esta secuencia representa el 10% del genoma humano y esta relacionada con la evoluciónLARGASFamilia de secuencias L1Hs tienen 4.9 kb y están repetidas 10.000 veces y se localizan en las bandas

ADN DE FUNCIONES ESTRUCTURALES

ADN CENTROMÉRICO

ADN TELOMERICO

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

ESTRUCTURA DEL GEN

BIOSINTESIS DE PROTEINAS