Download 1) Introducción. 2) El material hereditario. - Mi portal

Lección 1
Introducción
EVOLUCIÓN EN EL VIRUS HIV
Frecuencia de mutaciones en individuos no tratados y tratados con Ritonavir.
*: cambios importantes para la resistencia
Lección 2
Localización, estructura y
organización del material
hereditario
CROMOSOMAS Y MATERIAL
HEREDITARIO
• Mismo número y estructura dentro de una
especie. Diferentes entre especies.
• Reparto equitativo en MITOSIS.
• Reducción del número en MEIOSIS, vuelta al
original tras fecundación.
• Relación entre el carácter sexo y ciertas
combinaciones cromosómicas en algunas
especies
LOS CROMOSOMAS Y EL
MATERIAL HEREDITARIO
Componentes: proteínas y ácidos nucleicos
¿DNA O PROTEÍNA?
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SON
POLÍMEROS DE NUCLEÓTIDOS
Uracilo (U)
Azucar ribosa
OH
Uridin 5’-fosfato (UMP)
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS SON
POLÍMEROS DE NUCLEÓTIDOS
ESTRUCTURA PRIMARIA
EL DNA COMO MATERIAL
HEREDITARIO
EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE
IIIS vivas
IIR vivas
IIIS muertas
IIR vivas
IIIS muertas
Ratón con
células IIIS
Griffith, 1920s
Streptococcus pneumoniae
EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE
AVERY, MacLEOD Y McCARTY
Colonias tipo S
Cultivo de
células R vivas
Anti-R para eliminar
células R
Extracto desde
células S muertas
EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE
AVERY, MacLEOD Y McCARTY
Colonias tipo S
Cultivo de
células R vivas
Anti-R para eliminar
células R
Proteínas
H.C.
DNA
Lípidos
Extracto desde
células S muertas
EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE,
AVERY, MacLEOD Y McCARTY
Sin colonias
Cultivo de
células R vivas
Anti-R para eliminar
células R
Proteasas RNAsas
DNAsas
Lípasas
Extracto desde
células S muertas
EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE,
AVERY, MacLEOD Y McCARTY
EL DNA PUEDE SER EL
MATERIAL HEREDITARIO
EL DNA ES EL MATERIAL
HEREDITARIO DE LOS FAGOS
¿Qué pasa al interior, DNA o proteína?
EL RNA COMO MATERIAL
HEREDITARIO
EL RNA ES EL MATERIAL
HEREDITARIO DE TMV
EL RNA ES EL MATERIAL
HEREDITARIO DE TMV
El RNA sí es infectivo
ESTRUCTURA SECUNDARIA
DESNATURALIZACIÓN Y
CONTENIDO G-C
RENATURALIZACIÓN
ESTRUCTURA SECUNDARIA
SURCO MENOR
SURCO MAYOR
OTRAS POSIBLES
ESTRUCTURAS SECUNDARIAS
B-DNA
A-DNA
Z-DNA
CONSECUENCIAS DEL MODELO
•
•
•
•
Sistema sencillo de copia
Cualquier secuencia es posible
Fácil salida de la información
Información guardada de forma redundante
ORGANIZACIÓN DEL
GENOMA
• Procariotas: cromosoma circular. Plásmidos.
• Mitocondrias y cloroplastos: circular.
– Típicamente varias copias por orgánulo.
– Mitocondrias de plantas: mucha variación de
tamaño (secuencias no codificantes) y varias
variantes por orgánulo.
• Eucariotas: varios cromosomas lineales
– Células diploides y haploides. Números n y 2n.
• Virus: DNA/RNA, lineal/circular, una/varias
moléculas, dúplex/monohebra
GENES Y CROMOSOMAS
Cromosomas
homólogos
Homo sapiens (2n=46)
Gen de copia única (CMP-Neu5AC hidroxilasa)
en el brazo corto del cromosoma 6
GENES Y CROMOSOMAS
Homo sapiens (2n=46)
Cromosoma Y sólo se transmite de padres a hijos
Mitocondrias paternas no se heredan
TAMAÑO DEL GENOMA
RANGO DE VALORES “C”
Escherichia coli 4.2x106
Virus herpes humano 2.2x105
Mimivirus de amebas 1.2x106
Triticum aestivum 1.6x1010
Drosophila 1.8x107
Amoeba dubia 6.7x1011
Homo sapiens 3.3x109
LA DENSIDAD GÉNICA VARÍA
Tamaño genoma
(Mb)
% Codificante
Nº aprox. genes
Estima densidad
génica (Kb/gen)
E. coli
4.64
88
4300
0.95
Levadura
12.5
70
6000
2.1
Pez fugu
365
15
30000
10
A. thaliana
115
29
25000
4.5
3289
1.3
30000
127
Especies
Hombre
LA DENSIDAD GÉNICA VARÍA
TIPOS DE SECUENCIAS EN EL
GENOMA HUMANO
18,75%
15,9%
2,8%
62,5%
LINES
640 Mb (20%)
SINES
420 Mb (13,1%)
43,75%
Elementos LTR
250 Mb (7,8%)
Transposones DNA
90 Mb (2,8%)
36%
(Genoma
haploide)
37,5%
1,5%
REGIONES NO CODIFICANTES
EN LOS GENES
Promotor
Gen de la distrofina en humanos: región codificante del gen de 2,4.106 pb. Sólo
el 0.5% acaba en el RNAm, el resto en 79 intrones
POLIPLOIDÍAS
Individuo 2n: 2 copias del genoma.
Poliploide: con más de 2 copias del genoma. Triploide (3n), Tetraploide (4n) …
Muy frecuente en plantas (50-70% entre las angiospermas, cerca del 80% en cultivadas)
Ejemplos: abedules 12n; trigo panadero 6n (tres genomios, cada uno de una especie);
plátanos 3n (problemas en meiosis: estériles)
Más raro en animales, pero en la evolución de los vertebrados parecen haberse dado
dos duplicaciones (cuatro copias de la familia de genes Hox en mamíferos)
Las nuevas copias de los genes pueden expresarse de diferente forma, tomar nuevas
funciones o bien pueden degenerar: pseudogenes.
FAMILIAS DE GENES
Aquí las duplicaciones son de zonas del genoma, no del genoma entero.
Las nuevas copias pueden expresarse de diferente forma, tomar nuevas funciones
o bien pueden degenerar: pseudogenes
β-GLOBINAS EN DISTINTOS
VERTEBRADOS
α- y β-globinas
aún juntas
CAMBIOS EN EL NÚMERO DE
COPIAS DE UN GEN
No todas las personas tienen el mismo número de copias del gen AMY1
para la alfa-amilasa salival y eso está relacionado con diferencias en la
cantidad del enzima
CAMBIOS EN EL NÚMERO DE
COPIAS DE UN GEN
14 copias (10 y 4)
6 copias (3 y 3)
Gen AMY1
2 copias (1 y 1)
CAMBIOS EN EL NÚMERO DE
COPIAS DE UN GEN
Tiende a haber mayor número de copias del gen AMY1
en poblaciones con dietas ricas en almidón
DNA SATÉLITE
Regiones del DNA con repeticiones de cortas secuencias
DNA SATÉLITE EN
CENTRÓMEROS
Minisatellite Marker (D1S80)
Flanking regions
Repeat region
GAGGACCACCAGGAAG
16 bp repeat unit
STR Marker (TH01)
Flanking regions
(microsatélites)
Repeat region
TCAT
4 bp repeat unit
Figure 5.1, J.M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press
Locus A
Allele 1
Allele 2
4
Homologous pair of
chromosomes
5
Allele 2
Allele 1
3
Homologous pair of
chromosomes
6
Locus B
Figure 2.6, J.M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press
VENTAJAS DE LOS STRs PARA
IDENTIFICACIÓN
• Abundantes a lo largo del genoma (más de 20.000 de
4 nt se han detectado en el genoma humano y en
total pueden ser alrededor del 3%, con un STR cada
cerca de 10.000nt)
• Muy variables (se ha llegado a estimar que más de
un millón de alelos en total)
• Pueden detectarse por PCR: poco DNA necesario
• Su pequeño tamaño hace que se puedan detectar
con DNA algo degradado
Remove a
portion of
the mixed
stain
SDS, EDTA and
proteinase K
(cell lysis buffer)
Incubate
at 37 oC
Centrifuge
Perpetrator’s sperm
mixed with victim’s
epithelial cells
sperm
pellet
SDS, EDTA and
proteinase K + DTT
“Male Fraction”
REMOVE
supernatant
DTT
lyses
sperm
heads
sperm
pellet
“Female Fraction”
Figure 3.2, J.M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2nd Edition © 2005 Elsevier Academic Press
El sospechoso
A
no puede ser
descartado.
El B sí
TIPOS DE TRANSPOSONES
Longitud
Transposones RNA
(Datos del genoma humano)
Nº copias
% genoma
TRANSPOSONES DNA
(800-2000 pb)
Huella
TRANSPOSONES RNA
Retrotransposón
Transcripción
Retrotranscripción
RNA
Integración
DNA
Retrotransposón
Nueva copia del
Retrotransposón
TRANSPOSONES RNA
(Copia, Ty1 …)
Retrovirus
(250-600pb)
(Autónomos)
(No autónomos)
CONSECUENCIAS DE LA
EXISTENCIA DE TRANSPOSONES
No hay un gen funcional para el enzima CMPNeu5AC hidroxilasa en humanos:
falta una forma de ácido siálico, el ácido
N-glicolil neuramínico (Neu5Gc)
En algunas células se ha
inactivado un gen importante para
el color de la flor por haber
saltado encima un transposón
EMPAQUETAMIENTO DEL DNA
EN EUCARIOTAS
DNA
“linker”
(20-60pb)
6 nm
(~200pb)
CORE del
nucleosoma
(146pb)
Empaquetamiento:
doble hélice 200pb= 0.34 x 20 = 68 nm
6/68= ~10
EMPAQUETAMIENTO DEL DNA
EN EUCARIOTAS
Unos 6 nucleosomas
por vuelta
EMPAQUETAMIENTO DEL DNA
EN EUCARIOTAS
(DNA
desnudo)
Genoma haploide humano: 3.3x109 pb
LOCALIZACIÓN DE LAS REGIONES DE
CROMATINA CONDENSADA Y ABIERTA
Cromatina condensada
Heterocromatina
constitutiva
Telómeros
Centrómeros
Heterocromatina
facultativa
Otras regiones de cromatina
condensada en zonas
ricas en genes silenciosos
Uno de los cromosomas
X en hembras: cuerpo de Barr
Cromatina abierta
eucromatina
Rica en
genes activos