EL GENOMA HUMANO Y LAS BASES CROMOSÓMICAS DE LA HERENCIA

EL GENOMA HUMANO Y LAS BASES CROMOSÓMICAS DE LA HERENCIA

1. Genoma Humano: colección completa de ADN >> la información genética para especificar los aspectos de la embriogénesis, desarrollo, crecimiento y reproducción. Ser humano, organismo funcional.

   • Cada célula del cuerpo contiene su copia del genoma con 20.000-50.000 genes >> codificados en el ADN que está estructurado en cromosomas (núcleo de la célula).
     • Genes: unidades funcionales de información genética. Cromosomas: serie de orgánulos con forma de bastón
     • Locus: lugar preciso que cada gen ocupa al alinearse en los cromosomas.
     • Cariotipo: complemento cromosómico característico de cada especie (número, morfología y contenido de los cromosomas).
     • Mapa génico: mapa de localización genómica de los genes, característico de cada especie y de los individuos de la especie
     • Citogenética: estudio de los cromososmas, su estructura y herencia (1956)
     • Células somáticas: ayudan a la formación de las estructuras corporales. El genoma de su núcleo tienen 46 cromosomas organizados en 23 pares.
       • Autosomas: 22 pares semejantes en hombres y mujeres, numerados del más grande al más pequeño.
       • Par restante: 2 tipos de cromosomas sexuales (X y Y). Hombres=XY. Mujeres=XX
       • Aspecto fundamental GH: cada cromosoma contiene un conjunto diferente de genes dispuestos linealmente a lo largo de su ADN.
         • Cromosomas homólogos: información genética congruente entre sí (mismos genes, en el mismo orden). En un locus específico los cromosomas son idénticos entre sí o varían de secuencia >> alelos.
           • Par de autosomas y los cromosomas sexuales de las mujeres son indistinguibles (XX).
           • En los hombres, los cromosomas sexuales son diferentes. X=madre (hijas). Y=padre (hijos)

2. ESTRUCTURA DEL ADN

   • ADN: macromolécula de ácido nucleico polimérico,con 3 unidades: desoxirribosa (ázucar de 5 C), base con N y grupo fosfato.
     • Bases purinas: adenina (A) y guanina (G)
     • Bases pirimididas: timina (T) y citosina (C)
     • Los nucleótidos se polimerizan en cadenas largas de polinucleótidos, unidas por enlaces 5'-3' fosfodiéster entre las undidades de desoxirribosas >>GH: cadenas forman una doble hélice.
       • La estructura primaria del ADN especifica la secuencia de aá de las cadenas de polipéptidos de las proteínas.
         • Configuración original del ADN (doble hélice) descrita por Watson y Crick.
           • Estructura helicoidal >> cadenas de polinucleótidos siguen direcciones opuestas pero están unidas por enlaces de H entre la paredes de bases (T-A) (C-G)-
           • Complementariedad de las bases (CAGT)
             • Conocimiento de la secuencia de bases de nucleótidos permite la determinación de la secuencia de bases existentes de la otra cadena, 
             • Permite una replicación precisa por la separación de las 2 cadenas >> síntesis de 2 cadenas complementarias 
             • Permite la reparación eficiente y correcta de las moléculas de ADN con alteraciones.

3. ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS HUMANOS

   • Cada cromosoma humano está constituido por una doble hélice de ADN continuo.
     • Genoma nuclear >> 46 moléculas lineales de DNA, suman + de 6.000 millones de pares de nucleótidos.
     • Dentro de cada célula el ADN se dispone formando la cromatina >> complejos con proteínas cromosómicas cargadas positivamente, histonas (5). La cromatina está distribuida en el núcleo, pero en la división celular se condesa y forma los cromosomas
       • Las histonas interactúna con proteínas no histona >>entorno espacial y funcional apropiado para los cromosomas y la expresión genética.
       • 2 copias de cada histona nuclear H2A, H2B, H3 y H4 constituye un octámero, a su alrededor se enrolla un segmento de doble hélice de ADN.
         • 140 pb se asocian con cada octámero (complejo ADN-octámero). Cantidad de ADN asocaido total=200pb.
           •  Partícula núcleo de un nucleosoma + región espaciadora
       • Nucleosoma: complejo de ADN con su núcleo de histonas, unidad estructural básica de la cromatina.
         • Ciclo celular: cromosomas pasan fases ordenadas de condensación y descondensación. En la interfase, el ADN empaquetado en la cromatina se mantiene más empaquetado que en doble hélice.
           • Fibra selenoide: estructura helicoidal secundaria se da por el empaquetamiento de hebras de los nucleosomas. Los selenoides se organizan en bucles y se acoplan (100.00pb) a proteínas no histonas >>matriz nuclear.
             • Niveles de control de la expresión génica depende de la forma de empaquetamiento del ADN, los genes en los cromosomas y sus asociaciones con las histonas.
               • Cromosoma mitocondrial: subconjunto de genes codificados en el GH reside en el citoplasma de la mitocondria.
                 • La molécula de ADN mitocondrial tiene 16kb, codifica solo 37 genes.
                 • Las mitocondiras contiene cada una varias copas de una pqueá molécula de ADN circular.
                 • Mutaciones en genes mitocondriales en trastornos de herencia materna y esporádica.
                 • Se heredan exclusivamente por vía materna.
       • Una quinta histona, H1, se enlaza con el ADN en el margen de cada nucleosoma (región espaciadora internucleosómica)

4. SECUENCIA DEL GENOMA HUMANO

   • Proyecto del Genoma Humano (PGH): consorcio internacional de laboratorios para determinar y ensamblar la secuencia de 3.300 millones de pb de ADN localizadas en los 24 tipos de cromosomas humanos.
     • Los genomas secuenciados venían de diferentes personas >> resultados publicados en el 2003 como "secuencia de referencia" (base de comparaciones posteriores con secuencias de genomas individuales). Acceso público
       • Secuencia de genoma se presenta en dirección 5' a 3' en solo una de las hebras de la doble hélice, se infiere la secuencia de la otra.

5. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA HUMANO

   • Las regiones del genoma con características similares se agrupan y la organización funcional del genoma refleja su organización estructural y su secuencia.
     • Regiones cromosómicas o genes completos tienen elevado contenido en genes (anomalías más graves clínicamente), mientras otras lo tienen bajo.
       • Secuencias de ADN de copia única: constituye la menos la mitad de ADN del genoma. Hay 4 nucleótidos diferentes en el ADN
         • La mayoría de los genes de los 20.000 que codifican proteínas consituyen una pequeña proporción de este.
       • Secuencias de ADN repetitivo: varias clases , con secuencias de nucleótidos repetidas (idénticas o con variaciones)
         • Ayudan a mantener la estructura cromosómica y son fuente de variación entre los individuos. Puede predisponer procesos patológicos.
         • Secuencias agrupadas constituyen un 10 y 15% del genoma, forman conjuntos de varias repeticiones cortas en tandém.
           • ADN satélite: diferentes tipos de repeticiones en tandém; % significativo del contenido en ADN de un cromosoma.
         • Centrómero: estructura clave para la afhesión de los cromosomas a los microtúbulos del huso mitótico en la división celular.
         • Secuencias relacionadas dispersas por el genoma en una o pocas localizaciones
           • Familia Alu (longitud de 300 pb, secuencias parecidas). 10% del ADN humano
           • Familai de elementos nucleares dispersos largos (LINE): hasta 6kb, 850.000 coias por genoma y 20% del mismo.
           • Regiones con alto contenido CG: abundancia de elemtos Alu, escasas secuencias LINE. Sucede lo contrario en regiones con abundancia en AT.

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