1-Constricción:
centrómero.
2-Extremos: telómeros.
3-Resto: se trata de una
masa homogénea.
4-En algunas especies hay constricciones
secundarias.
Los centrómeros diferencian a los cromosomas en brazos.
1-Brazo corto: se sitúa en
la parte superior, se denomina como p.
2-Brazo largo: se sitúa en
la parte inferior, se denomina como q.
Los brazos son diferentes a las 2 cromátidas que presenta el
cromosoma.
Cinetocoro:
región en donde se unen las fibras del huso, que en anafase hacen que se
separen las cromátidas.
En la mayoría de los organismos, sus cromosomas sólo tienen
un centrómero, por lo que se denominan cromosomas
monocéntricos.
El tamaño de los brazos se diferencia con el centrómero:
1-Cromosomas metacéntricos:
ambos brazos son más o menos iguales.
2-Cromosomas submetacéntricos:
El brazo corto es un poco más pequeño que el brazo largo.
3-Cromosomas acrocéntricos:
El brazo largo es mucho más grande que el brazo corto.
4-Cromosomas telocéntricos:
el brazo largo es casi todo el cromosoma.
Cromosoma
homocéntrico: es aquel en el que las fibras del huso se unen a lo largo de
todo el cromosoma.
Línea celular: cultivo
de células inmortales en ellas se producen cambios cromosómicos, y algunos
cromosomas presentan 2 ó 3 centrómeros; puede haber problemas al unirse las
fibras del huso, el cromosoma puede romperse. Las células con más de un
centrómero no son viables.
Tras el estudio de varios organismos se descubrió la función
del centrómero.
Centrómero
1-En Saccharomyces
cerevisiae:
Hay que aislar una región de su ADN y secuenciarla.
Se cogen fragmentos centroméricos y se clonan en un vector
(bacterias, levaduras, etc.).
Se utiliza un plásmido que tiene que tener un origen de
replicación.
ARS à
Secuencia de Replicación Autónoma.
Hay que estudiar qué es lo que pasa con los plásmidos en
mitosis y en meiosis, una vez replicado, las fibras del huso se unen a los
plásmidos y se lo llevan a cada célula. Si no tienen la secuencia centromérica
los plásmidos migran al azar.
Cada vez se cortan fragmentos de ADN más pequeños, hasta que
llega un punto en el que el plásmido no pasa a las levaduras por descendencia,
cuando se haya el fragmento mínimo éste ya se puede secuenciar.
En Saccharomyces cerevisiae hay secciones centroméricas
específicas que llevan una enorme cantidad de proteínas necesarias en el
centrómero.
Hay dos segmentos conservados con una región central rica en
A y T.
En las regiones centroméricas hay unas 60 proteínas unidas a
ellas, que permiten la unión a los microtúbulos.
En el resto de
organismos:
La situación de las secuencias no es exactamente la misma.
Presentan secuencias en tándem repetidas, que son poco
conservadas, y existen mecanismos epigenéticos que permiten la unión de los
microtúbulos.
2-En plantas vasculares y metazoos:
A un centrómero se unen muchos microtúbulos.
3-En mamíferos:
Los centrómeros se ven a microscopio electrónico, se aísla
cromatina para observarlos.
Al aislarlos con una fuerza iónica alta, en el centrómero se
ve una estructura trilaminar, cuando se observa al microscopio electrónico:
Esta estructura
consiste en una zona electrondensa pegada al cromosoma, otra zona no
electrondensa, y por último otra zona electrondensa.
Cuando los aislamos en un medio con baja fuerza iónica y los
observamos al microscopio electrónico, desaparecen la estructura trilaminar, y
los microtúbulos se unen directamente a la cromatina.
La estructura trilaminar aparece y desaparece, se forma y
deshace el cinetocoro.
En el centrómero hay secuencias repetidas en tándem, a las
que se unen proteínas específicas del centrómero, que son los nucleosomas.
La histona H3 es una histona especial específica
de la región centromérica y está asociada a proteínas del cinetocoro.
En primates la región centromérica presenta repeticiones de
una secuencia, denominadas α satélites, a las cuales se unen octámeros
de histonas que forman el cinetocoro.
Se estudiaron individuos con enfermedades raras, como es la
escleroderma; se utilizan anticuerpos de estos individuos para descubrir las
histonas especiales:
CENP-A
CENP-B
CENP-C
CENP-I
Algunas de estas proteínas sólo aparecen en determinados
momentos.
Centrómero:
región del cromosoma a donde se unen los microtúbulos.
Cinetocoro:
estructura proteica unida a esta región y que es importante para la unión de
los microtúbulos.
Telómeros
Extremos: al microscopio son iguales que el resto, pero
tienen algo diferente, ya que se si por algún motivo se rompen por el extremo,
los extremos se vuelven inestables, y se unen a otros extremos rotos.
Los telómeros no sufren reparación, evitan la degradación de
los cromosomas.
Se hacen experimentos utilizando plásmidos, con orígenes de
replicación (ARS) y secuencias centroméricas (CEN).
Si nosotros a estos plásmidos los digerimos con enzimas de
restricción y transformamos esta molécula en lineal, se espera que estas
secuencias sigan repartiéndose a los polos, pero los extremos son inestables y
pegajosos y hay problemas de segregación, si a estos extremos se les añade
fragmentos de telómero se segregan, por lo que les confiere estabilidad a los
antiguos plásmidos que hemos linealizado.
Organismo: Tetrahymena thermophila
Se trata de un ciliado con micro y macronúcleo (núcleo con
muchas copias del DNA del micronúcleo).
En el micronúcleo hay 5 pares de cromosomas. En el
macronúcleo hay moléculas lineales de cromosomas no pegajosos, estables, que
presentan muchas secuencias teloméricas. En los extremos se observan secuencias
de pequeño tamaño, repetidas cientos ó miles de veces.
Las secuencias teloméricas son ricas en Guanina, todos los
animales tienen una variación sobre le mismo tema.
La función de estas secuencias es proteger los extremos de
los cromosoma, en los extremos la hebra 5´à3´ siempre en mas larga
que la hebra 3´à5´,
esto se debe a que el último cebador de la cadena se degrada y queda el hueco.
Con este extremo se forman dúplex, triples o cuádruples de
guanina. Después de repetir mucho la secuencia, se forman lazos en los que
intervienen muchas proteínas que impiden que la degradación empiece por ahí.
En un cromosoma eucariótico, en el extremo hay una región de
30 a 20
kilobases donde sale una secuencia de 6 a 12 nucleótidos (TTAGGG) que se repite miles
de veces, después hay una región con secuencias repetidas asociadas al
telómero, y luego viene una zona de secuencias únicas. Se espera encontrar la
señal en los extremos de todos los cromosomas.
Cuando se vendan secuencias de un determinado cromosoma,
hablan de las secuencias subteloméricas únicas del cromosoma.
Hay especies en las que no hay secuencias teloméricas en los
telómeros, éstos presentan secuencias parecidas a los retrotransposones.
Organización espacial de las secuencias de ADN
Las secuencias de ADN no son nada homogéneas, aunque al
microscopio lo parezcan.
Los estudios realizados son de reasociación y aislamiento de
secuencias repetidas.
Se desnaturaliza el ADN, y al bajar la temperatura éste se
reasocia e hibrida.
Estos experimentos nos permitieron observar que al
desnaturalizar el ADN en eucariotas porque lo calentamos, quedan todos los
fragmentos en secuencias únicas y al bajar la temperatura se forman dobles
hélices, pero no se forman todas a la misma velocidad; la velocidad depende de
la probabilidad de encontrar una hebra complementaria. Hay secuencias muy
repetidas, otras poco repetidas, y otras secuencias que son únicas.
Las secuencias altamente repetitivas se separan de las demás
pasándolas por cadenas de hidroxiapatita, que hacen que pase una sola cadena
por lo tanto queda el ADN bicatenario.
Otro método de separación sería la centrifugación en
gradiente de densidad, se diferenciaría el ADN satélite, ya que tendría más o
menos densidad que el resto del ADN.
En eucariotas, la inmensa mayoría del DNA es no codificante.
En E. coli prácticamente todo el DNA es codificante.
En levaduras también la gran parte del DNA es codificante.
En maíz y humanos hay una gran cantidad de ADN no
codificante, y muy poco codificante.
En los genomas grandes, hay regiones más ricas en genes, y
otras menos ricas en genes; no hay una distribución homogénea de los genes en
el genoma.
Las secuencias de ADN se clasifican en:
1-ADN transcribible
Se traduce: exones.
Se transcribe pero no se traduce:
intrones y genes de ARN.
2-ADN no
transcribible
Secuencias reguladoras
Repeticiones centrosómicas,
teloméricas y sueltas.
El genoma mitocondrial y cloroplástico tiene pocas
secuencias que no se transcriben.
En el genoma nucleolar hay como unos 20000 genes; el 20% del
ADN es génico, y el 75% restante no forma parte de genes.
El ADN que codifica proteínas es un 1-2% Dentro de este hay genes de copia única (25-50%) y
genes con copias( de 2 a
1000 copias) (50-75% genes).
Familia génica:
genes más o menos relacionados, con secuencias similares y funciones más o
menos relacionadas (genes que codifican cada una de las cadenas de la
hemoglobina).
Pseudogenes:
genes que debido a cambios y mutaciones han quedado no funcionales.
También hay ADN cifrador repetido en tándem, el número de
copias varía bastante la mayoría son genes que cifran ARNt, ARNr y genes de
histonas, estos están repetidos en tándem.
En Drosophila se repiten las histonas del octámero y la H 1.
En otras espécies se repiten en diferente orden.
Los genes que fijan los ARNt, ARNr ………………………..igual.
El ADN repetitivo constituye la mayor parte del genoma.
Se clasifican en función al tamaño.
1-Secuencia repetida simple
(corta de 1 a
500pb), número de copias variables y agrupadas en regiones concretas, un ejemplo
son las secuencias centroméricas y teloméricas.
2-Secuencias de ADN repetidas
dispersas: Satélites, minisatélites y microsatélites.
3-Secuencias repetidas
intermedias son más grandes de 2-3 kb y tienen muchas copias.
Retrotransposones LTR:
se mueven generando copias
LTR: repeticiones
terminales largas con extremos esenciales para la replicación de retrovirus.
Existen otros retrotransposones LTR, se agrupan en:
1-SINEs: secuencias
cortas, son el 13% del genoma humano.
2-LINEs: secuencias largas
son el 21% del genoma humano.
Pseudogenes
procesados: no tienen función; son genes que se parecen mucho al ARNm, pero
en forma de ADN, no pueden transcribirse y en un extremo tienen una cola poliA.
ADN espaciador:
de longitud variable y no clasificada todavía, constituye el 22%.
Para situar una secuencia concreta en un cromosoma hay que
realizar una hibridación de ácidos nucleicos.
La doble hebra unida por puentes de hidrógeno (son enlaces
débiles), por lo que podemos romper los enlaces de hidrógeno en condiciones
normales el equilibro de la reacción está desplazada hacia las formas enlazadas
por puentes de hidrógeno. Si aumentamos la temperatura movemos, el equilibrio
para que se degraden los puentes de hidrógeno.
Al calentar el ADN bicatenario se desnaturaliza y queda ADN
monocatenario.
Tm: punto
intermedio en el que la mitad del DNA está bicatenario y la otra mitad está
monocatenario.
A mayor proporción guanina-citosina, mayor Tm.
Al bajar la temperatura las moléculas monocatenarias empiezan
a chocar; sólo si hay un fragmento con alta compatibilidad de bases, los dos
fragmentos se van a unir para formar ADN bicatenario.
Cuando la renaturalización se hace con ADN diferente se
habla de hibridación.
Después de la hibridación hay que saber en dónde está la
sonda, para ello hay que marcarla previamente, y así se podrá detectar cuando
hibride con el DNA diana, después tratamos de detectarlo.
En cromosomas y tejidos realizamos una hibridación in situ;
se puede estudiar la expresión génica en diferentes tejidos ó en diferentes
fases de desarrollo.
Se puede hacer el experimento con ADN que migra en un gel, y
luego el ADN se transfiere a una membrana, cuando el ADN está en la membrana,
se hace una hibridación y se observa en donde hibrida.
La sonda de ADN se puede marcar radioactivamente, ó con un
antígeno, y luego detectarlo con un anticuerpo por fluorescencia.
Los genes que cifran el ARNr están repetidos en tándem.
Pueden situarse los diferentes tipos de ARNr juntos ó
separados.
Bandas cromosómicas.
Hasta finales de los años 50 no se sabía el número de
cromosomas.
A finales de los años 60 en Dinamarca se utilizó un
colorante fluorescente para teñir los cromosomas, y se observó que había
regiones que se teñían más que otras.
Se podía diferenciar a los cromosomas por los patrones de
fluorescencia.
A partir de los años 70 se empezó a utilizar la tinción
giemsa, y los patrones de bandas se veían mucho mejor.
Cada cromosoma se puede identificar por un patrón de bandas
característico.
Hay regiones muy características que permiten numerar a los
cromosomas; dentro de cada región se pueden diferenciar más regiones. Ejemplo:
3Q27.3.
En humanos se hacen cultivos celulares, de los que se hacen
preparaciones y se obtiene el cariotipo.
