Profs. Patricia Pastor

Carolina Balmaceda

2013-I

Módulo 1.1.1 Núcleo

Cromatina (ADN +Proteínas)

•Las proteínas asociadas se clasifican en histonas y

no histonas.

•La asociación del ADN con las proteínas histonas y

no histonas se denomina cromatina.

•La cromatina es el material del que están formados

los cromosomas.

El ADN en las células eucariontes se asocia a proteínas y se denomina CROMATINA

Compactación de la cromatina.

•Las histonas son responsables del

nivel de compactación más básico, el

nucleosoma.

•Existen 5 tipos de histonas: H1,

H2A,H2B,H3 y H4. Son proteínas

básicas.

HISTONAS

Proteínas básicas Alta proporción de lisinas y argininas (aminoácidos cargados positivamente)

lo que favorece la unión al ADN (cargado negativamente ) 5 clases de histonas H1, Y H2A, H2B, H3 y H4, estas últimas reciben el nombre “histonas

nucleosómicas”. La molécula de ADN se enrolla en torno de ellas para formar los

“nucleosomas”, que constituyen las unidades básicas del enrollamiento cromatínico.

• Nucleosoma + H1= cromatosoma

Proteínas accesorias:

• Proteína N1 ( asocia H3 con H4 )

• Nucleoplasmina (asocia H2A con la H2B)

• Cromatosomas se encuentran separados por tramos de ADN espaciadores

• Cromatosomas se enrollan sobre si mismos y dan lugar a solenoide

CROMATOSOMACROMATOSOMA

146 pares de bases

NUCLEOSOMA Y CROMATOSOMA

HISTONA

HELICE

FORMACION DEL SOLENOIDE

SOLENOIDE: Estructura helicoidal formada por el enrollamiento (sobre si mismos) de los cromatosomas.

CompactaciónRegulaciónProtección

SOLENOIDE

Empaquetamiento del DNAEmpaquetamiento del DNA

6 por vuelta

ASOCIACION DE PROTEINAS NO HISTONICAS

CompactaciónRegulación

Digestión ER

Empaquetamiento del DNAEmpaquetamiento del DNA

Unidad de replicación

Compactación de la cromatina.

50nm

Cada molécula de ADN ha sido empaquetada en un cromosoma mitótico que es 10.000 veces más corto que la hebra extendida.

Collar de cuentas (fibra de 10nm).

Fibra de 30nm

CROMATINA La cromatina constituye toda la porción del núcleo

(excepción del nucleólo) que se colorea y es visible al microscopio.

La cromatina está constituida por ADN y proteínas, que presenta varios grados de condensación, el cual tiene un importante significado biológico.

Heterocromatina: condensada en el núcleo interfasico, Eucromatina: mayoría de la cromatina que se presenta menos compactada

(TRANSCRIPCIONALMENTE MAS ACTIVA)

EUCROMATINA La eucromatina (eu: verdadero) corresponde a la

cromatina menos condensada.

La cromatina menos compacta es la que posee el ADN transcripcionalmente activo, es decir, el ADN que sintetiza moléculas de ARN.

Este ADN abarca alrededor del 10% del genoma.

El estado de condensación de la cromatina

“Importante significado biológico”

CROMATINAHETEROCROMATINA Y EUCROMATINA

EUCROMATINA.

Región menos condensada de la cromatina, formada por zonas de gran actividad génica. Se dispone preferencialmente en la zona central del núcleo. Formado mayoritariamente por secuencias únicas o no repetidas.

CROMATINAHETEROCROMATINA Y EUCROMATINA

HETEROCROMATINA

Región condensada de la cromatina, conformada por secuencias únicas y repetidas de ADN. Principalmente se dispone asociada a la zona interna de la envoltura nuclear.

Existe:1.- Heterocromatina Constitutiva

2.- Heterocromatina Facultativa

HETEROCROMATINA

La condensación propia de la heterocromatina impide que el ADN contenido en ella sea transcrito, en ARN, constituyéndose por lo tanto de porciones transcripcionalmente inactivas de los cromosomas.

Se distinguen dos clases de heterocromatina:

Heterocromatina constitutiva

Heterocromatina facultativa

HETEROCROMATINA FACULTATIVA

La heterocromatina facultativa corresponde a la porción de la heterocromatina que en un mismo organismo se presenta condensada en algunas células y en otras no.

La heterocromatina facultativa NO se transcribe.

La cantidad de esta cromatina difiere mucho en un mismo tipo celular.

Sectores que aparecen como heterocromatina facultativa en un tipo celular o en una etapa de su diferenciación , en otros tipos celulares y etapas se presenta como eucromatina.

La cromatina sexual en la hembra de los mamíferos es un ejemplo de heterocromatina facultativa. La condensación de un de los cromosomas X de las hembras es al azar, en algunas será el de origen materno y en otras el paterno. Este se conoce como cromatina sexual o cuerpo de Barr.

HETEROCROMATINA CONSTITUTIVA

Heterocromatina constitutiva: cromatina altamente condensada presente en manera constante en todos los tipos celulares.

Componente estable del genoma, no convertible a eucromatina.

A esta categoría pertenece cromatina que forma parte de: brazos cortos cromosomas acrocéntricos, de la región del centrómero, brazo largo del cromosoma Y, etc.

La heterocromatina constitutiva está formada por una o más secuencias cortas de ADN altamente repetidas (miles copias).

La heterocromatina consiste en regiones del cromosoma que no desenrollan

ADN EN EUCARIONTES

El ADN al asociarse a proteínas forma la CROMATINA.

La cromatina se condensa en distintos grados durante el ciclo

celular, formando los CROMOSOMAS, en la etapa de mitosis

(mayor grado en la metafase).

ADNADN CROMATINACROMATINA CROMOSOMACROMOSOMA

MetafásicoNucleo interfásico

Crecimiento CelularMetabolismo celular normalDuplicación de organelos

Replicación del ADN Duplicación de cromosomas

Crecimiento CelularPreparación para mitosis

G0

Ciclo celular y su relación con el término: núcleo interfásico y cromosoma metafásico.

Los Cromosomas: ADN + Proteínas

Nucleosoma

ADN 200 pb + Octámero de Histonas (2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4)

Cromosomas.

cromátida

Cromosoma duplicado

centrómero

Propósitos de la compactación de la cromatina

durante la mitosis.

a)Desenredar las hebras de cromatina, para permitir

una fácil separación.

b)Proteger al ADN durante la tracción.

centrómero

Cromosoma simple

ESTRUCTURA DE UNCROMOSOMA METAFASICO

BRAZOS p(brazo corto)

BRAZOS p(brazo corto)

BRAZOS q(brazo largo)

BRAZOS q(brazo largo)

CENTROMEROCENTROMERO

Cromátidas hermanas

Estructura tridimensional de Estructura tridimensional de los cromosomaslos cromosomas

Fuente: Educational Resources (National Human Genome Research Institute 2004)

ADN asociado a proteínas

HISTONICAS

NO HISTONICASCROMATINA

ESTRUCTURAS IMPRESCINDIBLES PARA SU REPLICACION ( duplicación que experimenta la molécula de ADN y sus proteínas asociadas)

Centrómero o constricción primaria: participa en reparto de células hijas de las dos copias que se generan a consecuencia de la replicación del ADN

Telómeros: extremos de los cromosomas.

Orígenes de replicación: lugares específicos dentro del cromosoma dónde comienza la replicación

centrómero

Origen de replicación

Telómero

Cromosomas duplicados en células separadas

Porción del huso mitótico

INTERFASE INTERFASEMITOSIS

Centrómero y telómeroCentrómero y telómero

Centrómero

Elemento de DNA responsable de la segregación en mitosis y meiosis.

Telómero

Elemento de DNA que sella los extremos de los cromosomas y les confiere estabilidad.

ADN satélite

Cromosomas metafásicos poseen morfología

característica

p

q

De acuerdo con la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en 3 grupos:

Metacéntricos: centrómero en posición más o menos central

Submetacéntrico: centrómero alejado del punto central, las cromátidas poseen brazo largo y corto

Acrocéntrico: centrómero en uno de los extremos, brazos cortos son muy pequeños

(*)

(d) Submetacéntrico

solo q p<<q p=q p<q

p

q

Tipos de cromosomas

Grupo A: Se encuentran los pares cromosómicos 1, 2 y 3. Se caracterizan por ser cromosomas muy grandes, casi metacéntricos. En concreto, 1 y 3 metacéntricos; 2 submetacéntrico.

Grupo B: Se encuentran los pares 4 y 5. Cromosomas grandes y submetacéntricos (con dos brazos muy diferentes en tamaño).

Grupo C: Se encuentran los pares 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, X. Son cromosomas medianos submetacéntricos.

Grupo D: Se encuentran los pares 13, 14 y 15. Cromosomas medianos acrocéntricos con satélites.

Grupo E: Se encuentran los pares 16, 17 y 18. Son cromosomas pequeños, metacéntrico el 16 y submetacéntricos 17 y 18.

Grupo F: Se encuentran los pares cromosómicos 19 y 20. Se trata de cromosomas pequeños y metacéntricos.

Grupo G: Se encuentran los pares 21, 22, Y. Se caracterizan por ser cromosomas pequeños y acrocéntricos (21 y 22 con satélites).

Clasificación de los cromosomas

Cariograma y Cariotipo

• Durante el ciclo celular (según la célula este en interfase o en división) los cromosomas pasan de un estado de menor a mayor compactación

• Grado mínimo de enrollamiento = Interfase

• Grado mas alto de enrollamiento = Metafase

• Cariotipo: conjunto de cromosomas ordenados (“Fórmula”)

El Cariotipo Humano presenta 23 pares de cromosomas, de los cuales los 22 primeros pares son los llamados AUTOSOMAS y, el par restante; GONOSOMAS O CROMOSOMAS SEXUALES.

Cromosomas metafásicos

Cariograma realizado en linfocitos de sangre periférica

Parte superior muestra una placa metafásica (bandeo G) y la parte inferior muestra los cromosomas ordenados en pares homólogos

Cariotipo: 46,XY

Cariotipo a la representación ordenada de los cromosomas de un individuo en función de su

número, forma y tamaño.

Cariograma Representación gráfica (fotografía) de un set

completo de cromosomas

Obtención de cariotipo

CARIOGRAMA HUMANO

Cariotipo: 46,XY

Descripción.

NºBrazoRegiónBandaSub-bandaEj. 9p12

Ideograma: representación esquemática de los cromosomas.

Ejemplo de entrega de información: 46 XX 9qh+.

Técnicas de bandeado • Cromosomas sometidos a técnicas de tinción exhiben

bandas claras y oscuras intercaladas a lo largo de sus ejes longitudinales.

• La distribución de sus bandas son constantes en cada cromosoma.

• Las bandas constituyen guía valiosa para diagnosticar trastornos genético: delecciones, duplicaciones, inversiones y translocaciones.

• Bandeado G, Bandeado Q, Bandeado R, Bandeado C

Ideograma humano

cromátida

centrómero

cromosoma

CARIOTIPO HUMANO: Bandas G

Es el cariotipo clásico se suele utilizar una solución de Giemsa

como tinción (específica para los grupos fosfato del ADN) para

colorear las bandas de los cromosomas (Bandas-G),

CARIOTIPO HUMANO: Bandas C

El bandeo C produce la tinción selectiva de la heterocromatina constitutiva. Este material se encuentra

sobre todo en regiones centroméricas y pericentroméricas

CARIOTIPO HUMANO: Bandas R

Produce un patrón de bandas opuesto al patrón de bandeo G

Bandeo G FISH

La FISH es una tecnología que utiliza sondas de DNA marcadas con un fluoróforo para detectar o confirmar

anomalías génicas o cromosómicas

Resumen: características del Resumen: características del material hereditariomaterial hereditario

2.- El ADN almacena la información hereditaria de todas las características biológicas de un organismo. El ADN está compuesto por nucleótidos (Azúcar-fosfato-bases nitrogenadas).

Timina Guanina Adenina Citosina

Esqueleto azúcar-fosfato

Bases nitrogenadas

1.- 1.- Es universal porque determina las características biológicas de todos los organismos vivos.

Fuente: Griffiths et al. 1996

3.-Permite la transmisión de la información hereditaria de una “célula” o de una “generación” a otra mediante un proceso llamado

replicación.

4.- Expresa la información hereditaria mediante los procesos de transcripción y traducción.

© 2004 José Gallardo

Características del material Características del material hereditariohereditario