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Tema 12El cromosoma eucariótico
1
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» Quinto nivel
El cromosoma eucariótico
Relación existente entre el DNA, las histonas y la cromatina
Niveles de empaquetamiento del DNA en los cromosomas
Diferencias entre eucromatina y heterocromatina
Bandeos cromosómicos y su relación con la compactación del DNA
Función y estructura de centrómeros y telómeros
El paisaje genómico: la complejidad de las secuencias del DNA eucariótico
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En un principio, el material genético se identifico como una masa densa y granular denominada cromatina: reacción con ciertas tinciones – Material oscuro, coloreado.
La célula eucariota
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La célula eucariota
Durante la división celular la cromatina se compacta en unidades discretas, los cromosomas.
El ciclo celular consta, básicamente, de dos fases:
Interfase
Actividad celular sintéticay
núcleo discreto
Mitosis
Huso acromáticoCada célula hija posee dos copias de
cada cromosoma(homólogos)
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Una de las características comunes de la organización del material genético es su alto grado de compactación: masa compacta que ocupa un espacio bien delimitado.
El genoma humano tiene unas 3.000 megabases (1-2m) y un núcleo ocupa unas 6µm.
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Empaquetamiento del DNA
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Empaquetamiento del DNA
Composición del Cromosoma(Cromatina)
Proteínas : básicas -> histonas
ácidas -> no histonas (~30%)
DNA
RNA (1%)
Tasa de empaquetamiento: 1:50.000-100.000 6
Doble hélice
Nucleosoma (Octámero de Histonas)
Solenoide (Histona H1)
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Empaquetamiento del DNA
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Empaquetamiento del DNA
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Empaquetamiento del DNA
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Existe una matriz proteica que forma el esqueleto del cromosoma.
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Las fibras de DNA se unen al esqueleto en sitios específicos denominados MARs (o SARs)
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El cariotipo humano y de ratón
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Bandas cromosómicas (Bandas G)
Los genes tienden a localizarse en las regiones entre bandas (>%G-C)
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Centrómero y telómero
Centrómero
Elemento de DNA responsable de la segregación en mitosis y meiosis (no distingue entre cromosomas).
Está compuesto de proteínas de unión a los microtúbulos y puede poseer gran cantidad de DNA repetitivo
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Telómero
Elemento de DNA que sella los extremos de los cromosomas y les confiere estabilidad.
Integridad estructural
Asegura la replicación de los extremos del cromosoma
Papel en el apareamiento cromosómico y la arquitectura tridimensional del núcleo
Envejecimiento celular y cáncer
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El Telómero
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El problema de la replicación de los extremos cromosómicos
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El Telómero
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El Telómero
Estructura del tapón telomérico
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El Telómero
Síndrome de Werner
Mutación en el gen WRN, que codifica una helicasa que
participa en la estructura del tapón telomérico
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Genes identificados 19073
Genes secuencia conocida 12527 Descripción fenotípica 374 Otros 6172
17
717
617 429 532 683 508406 427 413 717 601
206 356 328443 664 160 727 277 139 286
641
45
1097
Los números del genoma humano
Total de genes estimado 20.000-25.000
Genes con localización física 11419
Genes mitocondriales 37
13 / 11 / 2008
Gen
es lo
caliz
ados
por
cro
mos
oma
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Características de los genes humanos que codifican proteínas.
Característica Mediana Promedio Tamaño muestra
Tamaño exones 122 bp 145 bp 43.317
Número exones 7 8.8 3.501
Tamaño intrones 1.023 bp 3.365 bp 27.238
3’ UTR 400 bp 770 bp 689 (crom. 22)
5’ UTR 240 300 463 (crom. 22)
Secuencia codificadora 1.100 bp 1.340 bp 1.804
(CDS) 367 aa 447 aa
Extensión genómica 14 kb 27 kb 1.804
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Los genes humanos varían enormementeLos genes humanos varían enormementeen tamaño y cantidad de exonesen tamaño y cantidad de exones
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Región del HLA de tipo III en el cromosoma 6p21.3
Gen de la distrofina en el cromosoma Xp21
La densidad de genes no es homogéneaLa densidad de genes no es homogénea
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6p21.3 Xp21
oscuras
Comparativamente ricas en ATInsensibles a la DNAsaCondensación temprana en el ciclo celularReplicación tardíaBaja densidad génicaRicas en secuencias repetidas
Claras
Comparativamente ricas en GCSensibles a la DNAsaCondensación tardía en el ciclo celularReplicación tempranaAlta densidad génicaPobres en secuencias repetidas
La densidad génica se correlaciona con el bandeo cromosómicoLa densidad génica se correlaciona con el bandeo cromosómico
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BANDAS GBANDAS G
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A) Región del HLA de tipo III en el cromosoma 6p21.3
B) Intrón 26 del gen de la neurofibromatosis tipo 1
Aunque es raro, existen genes solapados y anidados Aunque es raro, existen genes solapados y anidados
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El tamaño de los genomas
No existe una buena correlación entre el tamaño del genoma y complejidad genética
Existe una tamaño mínimo del genoma necesario para incrementar la complejidad
Se detecta una gran variación en el tamaño del genoma dentro de un mismo phylum
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Secuencias de DNA repetitivas
Generalmente, los genes son codificados por secuencias únicas de DNA
Los genomas más grandes dentro de un mismo phylum no contienen necesariamente más genes
Una gran parte del ADN repetitivo puede proceder de los elementos transponibles
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Derivados de elementos transponibles
Pseudogenes procesados
Repeticiones de secuencias sencillas
Duplicaciones segmentales 10-300 kb
Bloques de secuencias repetidas en tándem (centrómeros, telómeros,...)
Derivados de trasposones
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Contenido en repeticiones del genoma humanoContenido en repeticiones del genoma humano
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Elementos H. sapiens D. melanogaster C. elegans A. thaliana
LINE/SINE 33.40% 0.70% 0.40% 0.50%
LTR 8.10% 1.50% 0.00% 4.80%
DNA 2.80% 0.70% 5.30% 5.10%
Total 44.40% 3.10% 6.50% 10.50%
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Contenido en repeticiones del genoma humanoContenido en repeticiones del genoma humano
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» Quinto nivel
ORGANIZACION ORGANIZACION GENERAL DEL GENERAL DEL
GENOMA HUMANOGENOMA HUMANO
GENOMAMITOCONDRIAL
GENOMANUCLEAR
ADN extragénico75%
genes y secuenciasrelacionadas
25%
Moderada o altamenteRepetido
30%
Secs. únicas obajo número de copias
45%
Repetidos dispersos12%
Repetidos en tándem o agrupados
18%
No codificante22.5%
Codificante 2.5%
PseudogenesFragmentos
génicosIntrones, secuencias
no traducidas
35000 genes proteínas
500 RNA funcionales
>500 otros RNA funcionales
>40 tRNA
4 genes rRNA Satélite
Minisatélites
Microsatélite
Cortos (SINEs) Largos (LINEs)
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