ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS

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1 1 GENÉTICA MOLECULAR ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS, ESTRUCTURA Y REPLICACIÓN DEL ADN, MITOSIS, MEIOSIS, ARN, BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS, ACTIVIDAD GENÉTICA, MANIPULACIONES GENÉTICAS. ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS El cromosoma es una estructura que se produce a partir de la espirilización y condensación de la cromatina celular durante el proceso de división de la célula. No existen en el periodo entre dos divisiones celulares. A nivel de microscopía óptica, los cromosomas tienen diferente aspecto de según el momento del la división celular en que se observen. En profase y metafase tienen dos cromátidas (ADN duplicado), mientras que en anafase sólo tienen una. En ciertos momentos de la división, se aprecia que cada cromátida está formada por un filamento enrollado en espiral, el cromonema. Este cromonema puede sufrir, a su vez, enrollamientos localizados que dan lugar a los cromómeros, cuya disposición y tamaño a lo largo del cromosoma es constante para una especie dada. La tinción con colorantes básicos permite teñir los cromosomas. Aparecen zonas menos teñidas en la constricción primaria y en los telómeros. Ciertas técnicas de tinción permiten obtener un bandeo cromosómico que al reconocimiento de los cromosomas. A nivel de microscopio electrónico, las primeras imágenes que se obtuvieron fueron bastante confusas, ya que se apreciaba una enorme maraña de fibras de unos 10 nm de grosos o mas. Los avances obtenidos posteriormente con la microscopía electrónica, pero sobretodo con la aplicación de técnicas de análisis químico y físico, son las que han permitido resolver la estructura del cromosoma a nivel molecular. Estas técnicas han permitido conoce la composición de la cromatina constituyente del cromosoma: ADN y proteínas básicas llamadas histonas (H1, H2a, H2b, H3, H4). El análisis de difracción de rayos X ayudó a resolver la estructura molecular de la cromatina, determinando la existencia de agrupaciones llamadas nucleosomas: el ADN rodea un octámero de histonas (2 H2a, 2H2b; 2H3, 2H4) quedando íntimamente unido a unos 140 pb. Entre cada nucleosoma existe un ADN espaciador de unos 200 pb. La histona H1 se asocia por fuera de cada

2 2 nucleosoma. Todo ella da lugar a la fibra de cromatina de unos 10 nm de grosor, que constituye la fibra de cromatina unidad. Esta fibra unidad sufre espirilizaciones que dan lugar a un empaquetamiento más compacto, que se visualiza al microscopio electrónico como fibras de 300 nm. Esta fibra se unen a un entramado central de proteínas no histonas formando microconvólvulas. De este modo se consigue aumentar el grado de empaquetamiento. ESTRUCTURA Y REPLICACIÓN DEL ADN

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10 10 Esquema del nucleosoma: mayor detalle. Explica cómo se forma el nucleosoma a base de las diferentes Histonas y como se dispone el ADN (dos bucles) alrededor ARN: ácido ribonucleico.- Difiere del ADN en: Tiene como base Uracilo en vez de Timina. El azúcar es la Ribosa en vez de la Desoxirrinosa Tiene cadena sencilla y más corta que en el ADN. En algunos tramos puede ser doble.

11 11 Estructura del ARN-t.-- REPLICACIÓN DEL ADN.-

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13 Los experimentos de Meselson y Stahl sirvieron para demostrar el modelo de replicación semiconservativo de ADN. 13

14 14 Fases de la replicación.-

15 15 1ª etapa: desenrrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c. Intervienen un grupo de enzimas y proteinas, a cuyo conjunto se denomina replisoma * Primero: intervienen las helicasas que facilitan en desenrrollamiento * Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento. Tercero: Actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse. 2ª etapa. síntesis de dos nuevas hebras de ADN. * Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5-3, ya que la lectura se hace en el sentido 3-5. * Intervienen las ADN polimerass I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III * Actúa la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos. La cadena 3-5 es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas ( cadena conductora). En la cadena 5-3 no puede ser leida directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos (fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5-3 y que más tarde se unen. Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta. La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (primasa). Este cebador es eliminado posteriormente. 3ª etapa: corrección de errores. El enzima principal que actúa como comadrona (R. Shapiro) es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como: * Endonucleasas que cortan el segmento erróneo. * ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco. * ADN ligasas que unen los extremos corregidos

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