Organización del genoma eucariotico. 1. Complejidad del genoma eucariota

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1 Organización del genoma eucariotico Procariotas: Prácticamente todo el ADN existe en forma de copia única y codifica productos génicos (proteínas y ARNs) Eucariotas: La mayor parte del ADN es NO codificante. PEj. Sólo 100Mb (3 %) del total de 3.000Mb del genoma humano haploide son codificantes. Además, el genoma eucariótico se caracteriza por la repetición de las secuencias 1. Complejidad del genoma eucariota La presencia de ADN repetitivo da lugar al concepto de Complejidad del genoma, el cual se define como la suma de los tamaños (pb) de todas sus secuencias diferentes. Por lo tanto, para un tamaño de genoma dado, a mayor grado de repetición, menor complejidad

2 Para el estudio de la complejidad del genoma, éste puede dividirse en distintas categorías de ADN en función de su repetitividad y su carácter codificante

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4 2. ADN de copia única, simple o no repetitivo Constituye la mayor parte del genoma (100% en procariotas; 80% en eucariotas inferiores; 50-70% en animales superiores) Parte de este ADN ( 5%) constituye las secuencias de genes, que codifican proteínas y ARNs; otra parte ( 5%) es responsables del control de la expresión de esas secuencias, mientras que el resto, mayoritario, es ADN no codificante, cuya función, si existe, apenas se conoce.

5 3. ADN repetitivo La secuencias repetidas, llamadas unidades de repetición o repeticiones, tienen tamaños diversos y cada una se encuentra de forma idéntica o casi indéntica muchas veces en el genoma Su distribución puede ser en forma dispersa por todo el genoma, entremezcladas con las secuencias de copia única o bien en forma agrupada, localizada en regiones concretas del cromosoma El número de copias de las repeticiones varía desde unos cientos o miles (ADN moderadamente repetitivo) hasta cientos de miles (ADN altamente repetitivo) Una parte del ADN repetitivo es codificante (ARN o proteína), sin embargo para gran parte del mismo no se conoce una función clara. Se ha sugerido que contribuyen a mantener la estructura de los cromosomas e incluso que parte del ADN repetitivo sea AND chatarra, un vestigio evolutivo sin función actual.

6 3.1 ADN repetitivo codificante Forma genes que se expresan. Su tamaño varía entre el 10 y el 15% del genoma. Aparece en forma de familias de genes, cuyos miembros se caracterizan por su homología, al haberse originado mediante duplicaciones y variaciones de un gen ancestral

7 ADN repetitivo coficante agrupado

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9 b) Familias multigénicas de genes agrupados

10 Como consecuencia de los procesos evolutivos que dan lugar a familias multigénicas, aparecen en ellas miembros con características diferenciales: Copias de genes (variantes): Codifican productos génicos funcionales pero de características ligeramente distintas Pseudogenes: Son copias ianctivas de un gen, que nunca se expresan o bien, no son funcionales Genes truncados: Son copias incompletas de un gen, por pérdida de una región situada en uno de los extremos (5 o 3 ) Fragmentos de genes: Solo se conserva la porción del interior de la secuencia del gen Sólo las copias idénticas (familias clásicas) y las variantes conducen a productos génicos funcionales, mientras que los pseudogenes, genes truncados y fragmentos de genes parecen seer vestigios evolutivos sin función actual

11 ADN repetitivo codificante disperso c) Familias multigénicas de genes dispersos

12 3.2 ADN repetitivo no codificante Su tamaño puede ser entre un 20 y 40% del ADN genómico total. Se divide en dos categorías: El moderadamente repetitivo, que se ubica en forma dispersa, y el altamente repetitivo, que además es agrupado ADN Minisatélite y Microsatélite: Constituyen entre el 5 y 15% del genoma. A diferencia del ADN satélite se encuentran localizados en forma dispersa en el genoma. La importancia práctica que presentan radica en su gran variabilidad entre individuos lo que permite utilzarlos como marcadores moleculares en medicina forense, pruebas de paternidad y diagnóstico de enfermedades moleculares

13 ADN satélite: Se encuentra en las regiones heterocromáticas, principalmente en torno al centrómero y en los telómeros. Se ha sugerido que ayudan a estabilizar al y tendrían un rol en el control del envejecimiento celular

14 Inicio monofocal o multifocal REPLICACIÓN DEL ADN En el cromosoma circular único de los procariotas la replicación comienza siempre en un punto determinado, denominado orige (ori C ); Se dice que la replicación es monofocal. En consecuencia progresa formando dos horquillas de replicación. En eucariotas la replicación es multifocal, pues en cada uno de los cromosomas existen múltiples orígenes de replicación (cientos miles), que dan lugar a un número doble de horquillas

15 Síntesis simultánea, secuencial y bidireccional Monofocal Multifocal

16 Replicación del ADN en procariotas

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18 Requerimientos de la reacción de síntesis de ADN Cebador: Es un fragmento de hebra iniciador, generalmente de ARN, que aporta un grupo 3 - OH libre. La replicación no es autoiniciadora, sino que sólo elonga moléculas preexistente Sustratos: Cuatros dntps: datp, dgtp, dctp y dttp Cofactores: Mn 2 + Mg 2 + in vitro. Mg 2 + in vivo Molde o plantilla: La incorparción de los DNMPs esta determinada por su complentariedad de bases con la secuencia de cada hebra de ADN que actúa como molde ADN polimerasa La adición de nucleóticos se realiza siempre sobre el extremo 3 -OH libre. La hebra crece por su extremo 3, y se dice que la síntesis transcurre en dirección 5 3.

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22 1) Iniciación Etapas del proceso de replicación

23 Replisoma: Complejo multiproteico que viaja asociado a cada horquilla y realiza la replicación

24 2) Elongación

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27 Maduración de los fragmentos de Okazaki

28 Representación esquemática de la replicación de un cromosoma eucariota El acortamiento de las regiones teloméricas (calculado entre pb por cada división celular) es compensado mediante la acción de la enzima telomerasa que alarga los telómero.

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