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Clase 7 organización del genoma humano

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Clase 7 organización del genoma humano

  1. 1. EL GENOMA HUMANO Dra. Estela Tango Docente: Genética
  2. 2. Genoma humanoUn genoma estodo el materialgenético, es eljuego completode instruccioneshereditarias,para laconstrucción ymantenimientodel organismo, ypasar la vida a lasiguienteGeneración.
  3. 3. GENOMA(del griego ge-o: quegenera, y -ma: acción)del Homo sapiens.Está compuesto por 24secuencias cromosó-micas distintas (22autosomas + 2 cromo-somas sexuales: X, Y)con un tamaño totalaprox. 3200 millonesde pares de bases deADN (3200 Mb) quecontienen unos20.000-25.000 genes.
  4. 4. La secuencia deADN que conformael genoma humanocontiene codificadala informaciónnecesaria para laexpresión, alta-mente coordinaday adaptable alambiente, delproteoma humano,es decir, delconjunto deproteínas del serhumano.
  5. 5. ADN
  6. 6. ESTRUCTURA DEL ADNLa doble cadena de DNA seforma por la unión denucleótidos (fosfato, azúcar ybase nitrogenada) que seatraen fuertemente mediantepuentes de H.
  7. 7. ÁCIDOS NUCLEICOS
  8. 8. Replicación del ADN Replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse, de una molécula de ADN única se obtienen dos o más "clones“. Este proceso puede dividirse en 3 fases: *Iniciación: La topoisomerasa desenreda el ADN y la helicasa rompe los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice. Las proteínas SSB estabilizan el ADN impidiendo así que se forme de nuevo la doble hélice.
  9. 9. *Elongación:  Una polimerasa sintetiza la nueva cadena de ADN emparejando los nucleótidos correspondientes del ADN molde.  Una primasa cataliza formación del cebador, esto determinará el punto donde la polimerasa comienza a añadir nucleótidos.  En cada horquilla de replicación se van formando dos copias nuevas a partir del cebador sintetizado (en dos hebras ADN).Debido a unidireccionalidadde la polimerasa (5’ a 3’) , lareplicación es continua en lahebra adelantada(conductora); y discontinuaen la hebra rezagada, dandolugar fragmentos de Okazaki.
  10. 10.  *Terminación: El final de la replicación se produce cuando la polimerasa se encuentra con una secuencia de terminación.
  11. 11. EN RESUMEN: PROTEÍNAS EN LA REPLICACIÓN DEL ADN1. HELICASAS. Se unen a la cadena y provocan la separación de las dos hebras de ADN.2. PROTEÍNAS SSB (single stranded binding). Se unen como un tetrámero a la estructura generada por las helicasa para estabilizar el ADN. La replicación es 100 veces más rápida cuando estas proteínas se unen a las cadenas simples de ADN.3. GIRASAS. Cataliza la formación de superenrrollamientos negativos para ayudar al desenrrollamiento de la cadena.4. ADN-POLIMERASAS. Tres tipos con las funciones vistas anteriormente.5. PRIMASA. Sintetiza cortos fragmentos de ARN denominados cebadores (“primer” en inglés) que son utilizados como inicio para la síntesis de la cadena de ADN. Requiere un extremo 3’-OH libre.6. ADN-LIGASA. Forma enlaces fosfodiéster entre grupos 3’-OH y fosfato para unir fragmentos de ADN que se van sintetizando de modo discontinuo.
  12. 12. Replicación semiconservativa Se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra de el ADN original y de una hebra complementaria nueva. Es decir, el ADN se forma de una hebra vieja y otra nueva, las hebras existentes sirven de molde complementario a nuevas.
  13. 13. LA EXPRESIÓN DE LAINFORMACIÓN GENÉTICA
  14. 14. TRANSCRIPCIÓN Gen: unidad de DNA que contiene información para especificar la síntesis de una única cadena polipeptídica o RNA funcional. Síntesis RNA  El lenguaje de DNA (A,T,G,C) es transcripto a RNA (A,U,G,C)
  15. 15.  Hebra de DNA sirve de molde o patrón y determina el orden de los rNTP (ribonucleótido trifosfato) en el RNA. RNA se sintetiza en dirección 5´3´ Bases del DNA forman pares de bases con los rNTP que luego se polimerizan por RNA polimerasa  Ataque nucleofílico del O 3 ´en la cadena creciente de RNA sobre el fosfato α  enlace fosfodiéster y libera un pirofosfato
  16. 16. ETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓN
  17. 17. ETAPAS EN LA TRANSCRIPCIÓN  Iniciación  RNA polimerasa reconoce y se une al promotor  Factores de transcripción (factores proteícos)  Disocia las hebras de DNA así las bases están disponibles para el apareamiento.  Elongación  RNA polimerasa se mueve a lo largo del DNA molde  RNA polimerasa añade rNTP por el extremo 3´  RNA se sintetiza en dirección 5´3´  14 pares de bases (burbuja de transcripción)  Velocidad de síntesis del RNA se da 1000 nucleótidos por minuto a 37ºC.  Terminación  Transcripto primario se libera de la RNA polimerasa  RNA polimerasa se libera del DNA molde.
  18. 18. TRADUCCIÓN Traducción  Proceso en que se usa la secuencia de nucleótidos de un mRNA para ordenar y unir aa en una cadena polipeptídica.Eucariotas•mRNA  transporta lainformación génica  codones•tRNA  Clave para decifrar loscodones  anticodones.•rRNA  unión con proteínasforman ribosomas
  19. 19.  Codigo genético  triplétes (codones) 64 codones  61  aa específicos  3  codones de terminación Código degenerado  más de un codon un mismo aa Sintesis inicia  aa Metionina (AUG)  GUG  bacterias  CUG  eucariontes UAA-UGA-UAG  Codones de terminación
  20. 20. EL CÓDIGO GENÉTICO
  21. 21. Empaquetamientode los cromosomas ADN eucariota se presenta en 2 formas.1.La Cromatina que es la forma no empaquetada ("uncoiled") y tiene un 50% de proteínas.2. Los Cromosomas que son ADN y proteínas empaquetados("coiled") formados durante primeros estadíos de división celular.•Las proteínas asociadas al ADN se conocen como histonas.•Histonas, sintetizadas en cantidad durante la fase S del ciclo cel.•Una de las funciones de esas proteínas se relaciona conempaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma (2 metrosde ADN de célula humana, empaquetados en 46 cromosomas).•El nucleosoma es la unidad fundamental de "empaquetamiento"del ADN eucariótico.
  22. 22. Replicación del cromosoma de los eucariotas El ADN eucariota tiene muchas horquillas de replicación y también síntesis bidireccional. El ADN eucariota se sintetiza mucho mas lentamente que el procariota, en humanos, a unos 50 nucleótidos por segundo y por horquilla de replicación. Luego de la replicación el nuevo ADN se asocia inmediatamente con histonas
  23. 23. Constitución del Genoma Humano  El término genoma se usa para referirse a todos los alelos que posee un organismo.  Homo sapiens tiene 3.5 X 109 pares de bases.  Mucho del ADN de cada célula no tiene función o no es conocida. Solo 10% del ADN eucariota codifica para prot.  50% ADN eucariota corresponde secuencia nucleotídicas repetidas.  Las secuencias que codifican proteínas (exones) están interrumpidas por regiones que no codifican (intrones)
  24. 24.  La mayor parte de genes estructurales de eucariotas contienen intrones. Si bién se transcriben, estos son cortados antes de la sínteis proteica. El ARN sufre un proceso de edición, en el caso de un mARN. El número de intrones varía para cada gen. Cuanto mas complejo y reciente evolución el organismo, mas numerosos y grandes los intrones. Exones codifican dif. regiones funcionales de proteínas.
  25. 25. Organización del Genoma Humano
  26. 26. Genoma nuclear y mitocondrial  El genoma humano, constituido por un genoma nuclear (más importante) y otro genoma mitocondrial. El genoma nuclear, dispuesto en forma lineal (genoma humano). Constituido por más de 3.000 millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos 80.000 genes. El otro es genoma mitocondrial, ubicado en la matriz mitocondrial. La organización de ambos genomas son radicalmente diferentes. El genoma mitocondrial está constituido por unos 16.600 pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular.
  27. 27. TIPOS DE ADNDE COPIA ÚNICA DNA REPETITIVO 75% genoma Disperso repetitivo Satélite Genes de proteínas 15% genoma Alfa SINEs 171 pb 90-500 pb Minisatélite LINEs 20-70 pb 7000 kb Microsatélite 2,3,4 pb
  28. 28. ADN de copia única Representa entre 50-70% del total de material genético. El DNA de copia única, compuesto en pequeña parte por los genes o secuencias codificantes, y una mayoría de DNA no codificante. Los genes están compuestos por exones e intrones (zona estructural) y una región reguladora. El DNA no codificante incluye los intrones, los cuales son el DNA que entrecorta los fragmentos codificantes de los genes (intrones no codifica proteína).
  29. 29. DNA repetitivo o secuencias repetidas El DNA repetitivo son secuencias de DNA que se repiten muchas veces a lo largo del genoma. Representan entre el 20-50% del total de material genético. DNA repetitivo es DNA codificante y DNA no codificante. El DNA codificante puede estar agrupado en regiones concretas del DNA (codifican proteínas o RNA) o disperso.
  30. 30. ADN no codificante El DNA no codificante también se puede presentar agrupado o disperso. El DNA repetitivo agrupado en tándem es un DNA que aparece desde varios miles de veces, incluso 2,5 millones de veces (DNA altamente repetitivo). Aparecen en regiones heterocromáticas, siempre en repeticiones y es denominado DNA satélite.
  31. 31. Minisatélites Compuesta por una unidad básica de secuencia de 6-25 nucleótidos que se repite en tándem generando secuencias de entre 100 y 20.000 pares de bases, el genoma humano contiene aproximadamente unos 30.000 minisatélites.
  32. 32. Microsátelites•Compuestos porsecuencias básicasde 2-4 nucleótidos,cuya repetición entándem originasecuencias de menos150 nucleótidos. Ej.son dinucleótido CA yel trinucleótido CAG.•Los microsatélitesson tambiénpolimorfismosmultialélicos, STR(acrónimo de ShortTandem Repeats) y ADN. Análisis de microsatélites en distintas muestras biológicas depueden identificarse un mismo animal. Todas las muestras biológicas presentan el mismo perfil de microsatélites, con lo cual se puede certificar la trazabilidadmediante PCR. del animal en toda la cadena de producción de la carne.
  33. 33. ADN repetitivo disperso  Repeticiones dispersas por todo el DNA, son:  SIME (Elementos Nucleares Interpuestos Cortos) y LIME (E. Nucleares Interpuestos Largos).   SIME. Tienen de 100-500 pb.  Mas conocidas son secuencias Alu que tienen diana para rotura con endonucleasas de restricción.   LIME. Tienen varios miles de pb. La característica es la LINE1 cuya función es desconocida.  Estas secuencias regulan la expresión de muchos genes.

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