Genética Clase 1 – Solemne II

Células EucariontesCiclo células proliferativo Dos etapas Interfase y Etapa M

Interfase: G1: Parte de la generación de una célula por división hasta la fase S S: Duplicación del DNA G2: Parte desde la duplicación del DNA hasta la etapa de división celular

La mayoría de las células sale del ciclo celular en G1 hacia G0 que se conoce como “receso proliferativo” en donde la célula se diferencia y cumple su función en algún tejido. La mayoría de las células nunca regresa al ciclo aunque pueden ser inducidas a regresar a G1 SÓLO en cultivos in vitro. La única célula que no puede regresar es el eritrocito.

Algunos Conceptos “c” Contenido de DNA “n” Número de Cromosomas (2n quiere decir condición diploide) Célula diploide en G1 2n = 46 y 2c Célula diploide en S 2n = 46 y 4c Célula en Anafase 4n = 92 y 4c

Los cromosomas sólo es posible verlos durante la división células, principalmente en Metafase donde observamos cromosomas con dos cromátidas. En esta etapa los cromosomas alcanzan el mayor estado de condensación. Por el contrario, en un núcleo interfásico encontramos cromatina y nucléolo. El transporte a través del núcleo se realiza por un “complejo de poros” que permiten el ingreso de proteínas desde el citosol y que el núcleo envíe RNAs al citosol. En una célula normal existe entre 3000 y 4000 complejos de poros.

NucléoloEl nucléolo sigue siendo cromatina pero se tiñe distinto por la presencia de muchas proteínas ribosomales. En él se encuentran la mayor parte de los genes para rRNA repetidos “en tándem”, es decir, uno al lado del otro repetidos cientos de veces.A partir de un gen Sintetiza Pre – RNA ribosomal Procesa y se corta para dar origen:

rRNA de 28S y 5,8S: subunidad mayor del ribosoma rRNA de 18S: subunidad menor del ribosoma

El único rRNA que no se sintetiza en el nucléolo es el rRNA de 5S. En el nucléolo además, se ensamblan las subunidades mayor y menor del ribosoma que saldrán del núcleo por los complejos de poros. Aquellas células secretoras de proteínas, tienen un nucléolo grande ya que necesitan grandes cantidades de ribosomas para cumplir su función sintetizadora.

Lámina NuclearMalla de subunidades proteicas interconectadas llamadas “lamininas nucleares” compuesta de filamentos intermedios. Da forma y estabilidad a la envoltura nuclear, se uno a los complejos de poro y a las proteínas integrales de la membrana interna. Tambien interactúa directamente con la cromatina

El resto de la cromatina:Heterocromatina: Es cromatina más compacta, más condensada, se tiñe fuertemente y no es transcripcional (no se expresa).

Heterocromatina Constitutiva: Cromatina sin genes y normalmente existe DNA repetido (cromatina que constituye a los centrómeros)

Heterocromatina Facultativa: Se pueden encontrar genes que no se están transcribiendo como por ejemplo los cuerpos de Barr. Estos genes pueden activarse y volver a la cromatina Eucromatina (Corpúsculo de Barr en Meiosis.

Eucromatina: Cromatina más laxa, se tiñe débilmente y es transcripcional (se expresa). En ella se encuentran todos los genes que se transcriben en una célula.

Una célula posee alrededor de 2 metros de DNA que debe estar eficientemente empaquetado y asociado a proteínas para formar la cromatina para que de esta forma pueda introducirse en el núcleo que posee un diámetro de 0,006 mm.

Organización de DNA DNA + Histonas: El DNA se une a un core de Histonas, que corresponde a un octámero, es

decir, 8 histonas, 2 de cada una: “H2A, H2B, H3 y H4”. El DNA da dos vueltas y media a cada core de histonas que corresponden aproximadamente a 146 pares de bases. El core de histonas más el DNA forma Núcleosoma que posee un diámetro de 11 nm.

DNA Linker o de Unión: DNA que va desde un núcleosoma a otro y esta formado aproximadamente de 54 pares de bases. La extensión total entre el núcleosoma y el DNA Linker es de 200 pares de bases.

Histona H1: No forma parte del núcleosoma sino que se asocia al DNA Linker a la salida del núcleosoma y al hacerlo forma una estructura de 6 núcleosomas que se conoce como “Fibra Solenoide o Solenoidal” que posee un diámetro de 30 nm. De esta forma se encuentra la cromatina en núcleos interfásicos.

Modificación Post Traduccionales de Histonas: Pueden ser modificadas por metilación, acetilación y fosforilación, estas modificaciones se relacionan con la existencia de Eu/Heterocromatina. La acetilación promueve la expresión génica, es decir, produce Eucromatina, mientras que la metilación o desacetilación promueven la no expresión génica, es decir, producen heterocromatina.

Célula en División: La fibra solenoide se condensa para formar los cromosomas. Esta condensación es dirigida por proteínas no histónicas que constituyen el “Scaffold o Andamiaje” (Sc1 y Sc2 o condensina). Las regiones del genoma que se unen a estas proteínas son ricas en A/T, flanquean genes y a menudo se asocian con sitios ORI. De esta manera, se forma una fibra de 300 nm de diámetro la cual se vuelve a plegar sobre sí misma para constituir una estructura de 700 nm de diámetro que corresponde a una cromátida de cada cromosoma.

Como en el periodo S, cada cromosoma tendrá dos cromátidas, el ancho promedio de cada cromosoma es de alrededor de 1400 nm.

El número de cromosomas es propio, pero no exclusivo de cada especie. Todos los individuos de una especie poseen el mismo 2n (mismo número cromosómico). Este número no es exclusivo, porque dos o más especies pueden tener el mismo número cromosómico. Lo que sí es exclusivo de cada especie es el “Cariotipo”, el cual considera el 2n, el tamaño y la forma de los cromosomas.

Cromosomas Metafásicos

Siempre se observarán cromosomas con sus cromátidas duplicadas. Éstos, presentan un adelgazamiento del cromosoma denominado “constricción primaria” que es el lugar donde se ubica el centrómero. Algunos cromosomas pueden tener una “constricción secundaria” llamada satélite.El largo de los brazos de cada cromátida es determinado por la posición del centrómero. Por convención el brazo P es el pequeño y se orienta hacia arriba y el Q es el brazo largo que se orienta hacia abajo. Los tipos de cromosomas son:

Metacéntricos: P y Q son del mismo largo Submetacéntricos: El brazo P es un poco más pequeño que Q Acrocéntricos: El brazo P es muy corto con respecto al brazo Q Telocéntricos: El centrómero se ubica en un extremo y no se distingue brazo P

En el cariotipo humano solo encontramos cromosomas metacéntricos, submetacéntricos y acrocéntricos. El en ratón, en cambio, todos sus cromosomas son telocéntricos.

CentrómeroFormado por heterocromatina constitutiva. El DNA de esta zona es altamente repetido y no hay genes. Existe una secuencia de 170 pares de bases que se repite “en tándem” hasta abarcar incluso extensiones de 1 millón de pares de bases dependiendo de la especie. Esta secuencia es rica en A/T.

TelómeroTambién posee una secuencia repetida “en tándem” de 2 a 15 kb (en humanos es TTAGGG). En los ápices de los telómeros se evidencia DNA de hebra simple, con la secuencia repetida que además, se dobla generando apareamientos ilegítimos entre guaninas. Esto genera una especie de sello para que las DNAsas citoplasmáticas no puedan degradar los cromosomas (en la mitosis, cuando no hay núcleo). Los telómeros tienen un rol de protección en el extremo de los brazos cromosómicos.Al ocurrir duplicación del DNA, en el extremo 3’ de la hebra retrasada, no existe acción de la polimerasa ya que requiere de un partidor para comenzar su acción quedando un trozo sin relleno. Dicho trozo puede ser rellenado por la Telomerasa encargadas de sintetizar los telómeros, alargando la cadena de modo que quede menos hebra simple libre en los extremos. Esta enzima es muy poco abundante en las células somáticas pero abundantes en células embrionarias y cancerosas. Cada vez que una célula somática se divide, se acortan los telómeros hasta que se vuelven tan cortos que la célula entra en apoptosis. Por esto se dice que los telómeros tienen que ver con el envejecimiento celular.

Constitución de un Cromátida Telómeros Región Subtelomérica Distal: Se encuentra la TTAGGG repetida varias veces pero

comenzando a degenerar. Región Subtelomérica Proximal: En algunos cromosomas es posible encontrar genes, como

en el caso del brazo P de los cromosomas 13, 15, 21 y 22. Secuencia Única: Se hallan regiones de eucromatina y heterocromatina a lo largo de ambos

brazos. Los genes de ubican en orden lineal y siempre en los mismos cromosomas en un individuo de una especie determinada. Esta secuencia se extiende hasta el centrómero.

Centrómero

Obtención de Cromosomas

Obtención de células de tejidos que se encuentren en constante división (médula ósea). Muchas veces los cromosomas se obtienen desde antes del nacimiento (Diagnóstico Prenatal” a partir de amniocitos (muestra de liquido amniótico a partir de vellosidades coriales) que es muy riesgoso. También se pueden usar linfocitos del cordón umbilical para detectar anormalidades cromosómicas. También se puede realizar un análisis de restos de abortos espontáneos para determinar si fue causado por anomalías cromosómicas.

Cariograma: En seres humanos se hace a partir de linfocitos de sangre periférica que se cultiva in vitro. Se toma una muestra de sangre (5ml), se separan los componentes por centrifugación, se recolectan los linfocitos y se llevan a cultivos que incluyen un componente que les induzca a entrar en división durante 3 días. Este compuesto se denomina Fitohematoaglutina.

Para detener la división de los linfocitos en metafase se agrega colchicina, que impide la polimerización de los microtúbulos con lo que no se forma el huso mitótico, y con ello se evita que la célula pase de metafase.

La colchicina también se usa como anti inflamatorio en enfermedades como la Gota, producida por acumulación de cristales de ácido úrico en las articulaciones, generando inflamación. Este compuesto destruye los microtúbulos de los glóbulos blancos para así impedir que se movilicen y generen inflamación.

Luego la células se coloca en una solución hipotónica, que las “hincha” de agua por osmosis pero evitando que las células revienten.

Las células se fijan para detener los procesos biológicos y evitar la descomposición. Como fijador se usa una mezcla de metanol – ácido acético en proporción 3:1.

Las preparación se extiende sobre un portaobjetos, las células revientan y se utiliza el colorante Giemsa para observar la plata metafásica al microscopio.

De esta forma se puede construir un Cariograma para determinar si existen anomalías estructurales o numéricas en el cariotipo.

Bandeos Cromosómicos Bandeo C: Tiñe esencialmente el centrómero, con lo que se evidencia que el centrómero no

es el mismo en todos los cromosomas sino que esta determinado por el número de repeticiones de la secuencia de 170 kb

Bandeo N: Tiñe la región NOR (región organizadora del nucléolo), en humanos se ubica en los pares 13, 14, 15, 21 y 22 los cuales presentan satélites.

Bandeo G: Permite la identificación de cromosomas homólogos, puesto que otorga un patrón de bandas claras (G/C) y oscuras (A/T) a lo largo del cromosoma. Permite detectar anomalías numéricas. Estos bandeos se realizan mientras la muestra esté en el portaobjetos

Orden en el Cariotipo Grupo A (Cr1 – Cr3): 1 y 3 son metacéntricos y 2 submetacéntrico Grupo B (Cr4 – Cr5): Submetacéntricos Grupo C (Cr6 – Cr12): Existen metacéntricos y submetacéntricos medianos Grupo D (Cr13 – Cr15): Acrocéntricos medianos con satélite. Grupo E (Cr16 – Cr18) Grupo F (Cr19 – Cr20) Grupo G (Cr21 – Cr22): Acrocéntricos pequeños con satélite. Par Sexual: X (Grupo C) e Y (grupo G, pero sin satélite) Hibridación In Situ Fluorescente (FISH): Permite pintar todos los cromosomas a través de

fluoróforos específicos que dan un color distinto. Es carísimo y no muy resolutivo. Permite detectar translocaciones.