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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE CIENCIAS
Escuela de BiologíaDepartamento de Biología Celular
Unidad Docente de GenéticaGenética General Código1844
La organización del material genético y la estructura del cromosoma
Célula eucariota
Núcleo: cromatina,nucleoplasma,nucleolo,envoltura nuclear
Célula procariota
Nucleoide compacto,membrana plasmáticaEl material genético existe en una masa compacta organizada, delimitada en el área que ocupa en la célula
¿Cómo es la organización de la molécula de ADN en la célula?
El ADN bacteriano es una doble hebra circular altamente enrollada
El ADN bacteriano forma un nucleoide compacto.El ADN es compactado 1000X
Griffith, J.D. (1976) Visualization of prokaryotic DNA in a regularly condensed chromatin-like fiber. Proc. Nat. Acad. Sci. 73, (2):563-567
Evidencias que sugieren la presencia de dominios definidos en el nucleoide procariota
Microscopía electrónica de células de E. coli lisadas
Fibras de 120 Å en diámetro unidas a la membrana celular,con estructura de cuentas repetidas
Se estiman 400 dominios, son estructuras cerradas
El cromosoma de E. coli bacteriano está organizado en asas o dominios
Curvatura del ADN
ARN polimerasa
ARN
Formas de superenrollamiento
ARN polimerasa
ARN
Superenrollamiento toroidales,restringidos por empaquetamientoalrededor de proteínas
Superenrollamiento plectonémicos,sin restricciones
Curvatura del ADN
Superenrollamiento plectonémico:ADN libre de proteínas
Tipos de superenrollamiento
El superenrollamiento toroidal y el plectonémico coexisten aproximadamente 50 %:50%
Proteínas tipo histonas muy abundantes ¿siempre asociadas con el ADN?
Superenrollamiento toroidal
El problema a considerar sigue siendo la compactación del ADN en la célula ¿Cómo es esa organización que permite las funciones la molécula?
La forma y la conformación espacial de la doble hélice debe dar cuenta de :• Replicación• Transcripción• Recombinación
Se estiman 400 dominios, son estructuras cerradas
El cromosoma de E. coli bacteriano está organizado en asas o dominios
ARN polimerasa
ARN
Superenrollamiento toroidales,restringidos por empaquetamientoalrededor de proteínasSuperenrollamien
to plectonémicos,sin restricciones
Curvatura del ADN
ADN Girasa
Heinrich Wilhelm Gottfried Waldeyer, 1.888
El genoma eucariota se organiza en cromosomas
Estructura del cromosoma Eucariota
3 millones de Kb23 cromosomas c/u una molécula lineal de ANDdc
Cromosoma 182 mm longitud (82x104 um)Metafasa 10 um x 1 um diámetro
Cromatina:ADN+proteínas en un agregado orderado
•Altamente compactado vía asociación con proteínas
•Las moléculas individuales se empaquetan en cromosomas con diferentes niveles de organización del empaquetamiento
•Cada cromosoma representa una molécula lineal de ADN
¿Cómo se ensambla un cromosoma?
Estructura del cromosoma Eucariota
El genoma eucariótico se encuentra altamente empaquetado en sucesivos niveles de organización.
Esta organización es dinámica y su replicación y patrón de expresión genética deben responder eficientemente a los cambios de su entorno.
• La cromatina suelta, vista a través del microscopio electrónico, tiene la apariencia de un “rosario”
• Cada cuenta del “rosario” se denomina nucleosoma, la unidad basica de empaquetamiento del ADN
2 nm
10 nm
¿Cómo se ensambla un cromosoma?
Primer nivel de empaquetamiento
Nucleosome
30 nm
• Los nucleosomas continúan enrollándose hacia otro nivel de empaquetamiento: la fibra de cromatina de 30 nm
¿Cómo se ensambla un cromosoma?
Segundo nivel de empaquetamiento
• La fibra de 30 nm a su vez conforma dominios de lazos de unos 300 nm mediante interacción con proteínas de andamiaje
Protein scaffold300 nm
Tercer nivel de empaquetamiento
¿Cómo se ensambla un cromosoma?
Loops
Scaffold
• En el cromosoma mitótico, los dominios tipo lazo se enrollansobre si mismos para conformar el cromosoma metafásico
700 nm
1,400 nm
Cuarto nivel de empaquetamiento
¿Cómo se ensambla un cromosoma?
Los cromosomas durante la metafase
- “Core DNA” = 146 pb
- “Linker DNA” = 8-114 pb (generalmente 55bp)
- El ADN gira una vuelta y tres cuartos (1 ¾) alrededor del octámero de histonas.
Estructura primaria
Segundo orden de compactación del ADN
Estructura secundaria• La histona H1 juega un papel esencial
para conformar la estructura del solenoide
Tercer orden de compactación del
ADN
El superenrrollamiento del ADN en los tres reinos de la vida:
•Eubacteria superenrrollamiento negativo
•Archaebacteria superenrollamient positivo
•En eucariotas el ADN esta, en promedio, empaquetado alrededor proteinas y no está muy superenrollado
-
+
- /toroidal
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