CROMOSOMACROMOSOMAYY

CROMATINACROMATINA

CROMOSOMACROMOSOMA

Se le denomina a la molécula de acido Se le denomina a la molécula de acido nucleico que actúa como depositaria de la nucleico que actúa como depositaria de la información genética en una célula eucariota información genética en una célula eucariota y procariotay procariota

El material genético de un organismo El material genético de un organismo constituye su genoma(conjunto único y constituye su genoma(conjunto único y completo de información genética),en los completo de información genética),en los eucariotas este material genético se eucariotas este material genético se encuentra distribuido en los cromosomasencuentra distribuido en los cromosomas

CROMOSOMASCROMOSOMASESTRUCTURAS EN LAS QUE ESTA EMPAQUETADO EL DNA QUE ESTRUCTURAS EN LAS QUE ESTA EMPAQUETADO EL DNA QUE

CONTIENE LOS GENESCONTIENE LOS GENES

Los Los procariotas:procariotas:nucleoidenucleoideEl DNA consiste en una sola molécula El DNA consiste en una sola molécula doble, enlazada y enrollada (bucles)doble, enlazada y enrollada (bucles)El DNA o cromosoma es un circulo cerrado El DNA o cromosoma es un circulo cerrado covalentementecovalentementeConsta de muchas asas mantenidas juntas Consta de muchas asas mantenidas juntas por proteínas( centro proteico)por proteínas( centro proteico)Esta superenrrolado o superretorcidoEsta superenrrolado o superretorcidoSe producen superespirales negativas y Se producen superespirales negativas y produce una forma de DNA mas compactaproduce una forma de DNA mas compactaFormación de isómeros con topología Formación de isómeros con topología diferente: topoisómerosdiferente: topoisómerosCarece de histonasCarece de histonasEl ADN se empaqueta a HU, proteína que El ADN se empaqueta a HU, proteína que facilita el doblamiento y facilita el doblamiento y superenrollamientosuperenrollamientoSales cargadas positivamente, aminas Sales cargadas positivamente, aminas policationicas; espermidina, espermina, policationicas; espermidina, espermina, putrescinaputrescinaCompuesta por 3000 genesCompuesta por 3000 genes

CROMOSOMAS EN LOS CROMOSOMAS EN LOS EUCARIOTASEUCARIOTAS

Las células humanas contienen 600 veces Las células humanas contienen 600 veces Mas DNA que las de E.coli(4,6millones de pares de bases)Mas DNA que las de E.coli(4,6millones de pares de bases)

Genomas extremadamente grandes, su longitud y numero varia Genomas extremadamente grandes, su longitud y numero varia dependiendo de las especies,1.7 por 10 a la 7 nucleosomasdependiendo de las especies,1.7 por 10 a la 7 nucleosomasEl ser humano tiene 23 pares de cromosomas, con un total de El ser humano tiene 23 pares de cromosomas, con un total de aproximadamente 3200 millones de pares de basesaproximadamente 3200 millones de pares de basesCada cromosoma contiene una sola molécula de DNACada cromosoma contiene una sola molécula de DNALos tamaños de los DNA asociados con cada cromosoma humano son Los tamaños de los DNA asociados con cada cromosoma humano son diferentes; el cromosoma 1 contiene la molécula de DNA mas grande diferentes; el cromosoma 1 contiene la molécula de DNA mas grande (250por 10 a la 6pb) y el cromosoma 23 la molécula de DNA mas (250por 10 a la 6pb) y el cromosoma 23 la molécula de DNA mas pequeña(50 por 10 a la 6 pb), el promedio es de 1.3 por 10 a la 8 pequeña(50 por 10 a la 6 pb), el promedio es de 1.3 por 10 a la 8 nucleótidosnucleótidosCada una de las 23 cromatidas del numero de genes humanos se estima Cada una de las 23 cromatidas del numero de genes humanos se estima entre 50,000 y 100,000 entre 50,000 y 100,000 El DNA humano es lineal, superenrolladoEl DNA humano es lineal, superenrolladoEl superenrollamiento del DNA humano se da por las relaciones de los El superenrollamiento del DNA humano se da por las relaciones de los segmentos de DNA con las proteínas de la matriz nuclearsegmentos de DNA con las proteínas de la matriz nuclear

CROMOSOMA HUMANO Y CROMOSOMA HUMANO Y NUCLEOSOMANUCLEOSOMA

La longitud total del La longitud total del DNA de las células que no DNA de las células que no

están en división es de están en división es de aproximado 1 metroaproximado 1 metroLa longitud total del La longitud total del complemento cromosómico complemento cromosómico es cerca de 115 micrases cerca de 115 micrasEl DNA en los cromosomas en El DNA en los cromosomas en metafase debe acortarse 8 a metafase debe acortarse 8 a 10,000 veces10,000 vecesSistema de empaquetamiento Sistema de empaquetamiento muy eficiente, ocurre en muy eficiente, ocurre en unidades discretas, unidades discretas, los los nucleosomas que nucleosomas que contienen DNA e contienen DNA e histonashistonas

NUCLEOSOMASNUCLEOSOMASLa molécula lineal de DNA del La molécula lineal de DNA del cromosoma forma un complejo con cromosoma forma un complejo con histonas para componer las histonas para componer las nucleohistonasnucleohistonas

Las histonas Las histonas son un grupo de son un grupo de proteínas básicas que se encuentran en proteínas básicas que se encuentran en todos los eucariotas, que empaquetan el todos los eucariotas, que empaquetan el DNADNA

Tienen una alta proporción de aminoácidos Tienen una alta proporción de aminoácidos de carga positiva (lisina y arginina) lo que de carga positiva (lisina y arginina) lo que les permite unirse con firmeza a las cargas les permite unirse con firmeza a las cargas negativas de la doble cadenanegativas de la doble cadena

Hay cinco tipos de moléculas de Hay cinco tipos de moléculas de histonas;H1, H2A, H2B, H3 Y H4histonas;H1, H2A, H2B, H3 Y H4

La estructura de las histonas es semejante La estructura de las histonas es semejante con diferencias a modificaciones químicas; con diferencias a modificaciones químicas; fosforilación, acetilacion, fosforilación, acetilacion, metilacion ,ADP,ribosilacionmetilacion ,ADP,ribosilacion

Las modificaciones regulan la accesibilidad Las modificaciones regulan la accesibilidad del DNA a los factores de trascripcióndel DNA a los factores de trascripción

HISTONAS MODIFICADASHISTONAS MODIFICADASPOSIBLES FUNCIONESPOSIBLES FUNCIONES

o Acetilación de histonas H3 y H4 se relaciona con la Acetilación de histonas H3 y H4 se relaciona con la activación o desactivación de la trascripción de genesactivación o desactivación de la trascripción de genes

o La acetilación de las histonas centrales esta vinculada con La acetilación de las histonas centrales esta vinculada con el ensamble cromosómico durante la replicación del DNAel ensamble cromosómico durante la replicación del DNA

o La fosforilación de la H1 se vincula con la condensación de La fosforilación de la H1 se vincula con la condensación de los cromosomas durante el ciclo de replicación los cromosomas durante el ciclo de replicación

o La ADP- ribosilacion de las histonas se relaciona con la La ADP- ribosilacion de las histonas se relaciona con la reparación del DNAreparación del DNA

o La metilación de las histona esta relacionada con la La metilación de las histona esta relacionada con la activación y represión de la trascripción de genesactivación y represión de la trascripción de genes

NUCLEOSOMANUCLEOSOMACONTIENE HISTONAS Y DNACONTIENE HISTONAS Y DNA

Es la unidad de estructural Es la unidad de estructural de la cromatinade la cromatinaSon cuatro las histonas Son cuatro las histonas centrales,las cuales se centrales,las cuales se conservan de una espesie a conservan de una espesie a otraotraEstas cuatro histonas Estas cuatro histonas centrales están sujetas a centrales están sujetas a por lo menos cinco tipos de por lo menos cinco tipos de modificaciones covalentesmodificaciones covalentesLas histonas actúan entre si Las histonas actúan entre si en formas muy especificas, en formas muy especificas, formando; tetrámeros, formando; tetrámeros, dimero u octamerosdimero u octamerosLa histona 1 no es La histona 1 no es necesaria para la necesaria para la reconstitución del reconstitución del nucleosoma nucleosoma

NUCLEOSOMA NUCLEOSOMA El nucleosoma es la El nucleosoma es la subunidad fundamental del subunidad fundamental del DNA e histonas en los DNA e histonas en los cromosomas en interfasecromosomas en interfase

Un nucleosoma presenta Un nucleosoma presenta alrededor de 146 pares de alrededor de 146 pares de bases de DNA enroscados bases de DNA enroscados dos veces alrededor de un dos veces alrededor de un octamero de octamero de histonas,formado por dos histonas,formado por dos moléculas de cada una de moléculas de cada una de las histonas centraleslas histonas centrales

El octamero de histonas El octamero de histonas forma un cilindro de 11 nm forma un cilindro de 11 nm de diámetro y 6 nm de de diámetro y 6 nm de alturaaltura

ASPECTO DE UN ASPECTO DE UN CROMOSOMA CROMOSOMA METAFASICO METAFASICO TIPICOTIPICO CADA CROMOSOMA ESTA CADA CROMOSOMA ESTA FORMADO POR DOS FORMADO POR DOS CROMATIDAS,CONSTITUIDA CADA CROMATIDAS,CONSTITUIDA CADA UNA POR UNA MOLECULA DE DNAUNA POR UNA MOLECULA DE DNA

TRES ELEMENTOS FUNCIONALESTRES ELEMENTOS FUNCIONALES

1.1.ORIGENES DE REPLICACIONORIGENES DE REPLICACION; ; DONDE SE INICIA LA SINTESIS DEL DONDE SE INICIA LA SINTESIS DEL DNA,LOS CROMOSOMAS DNA,LOS CROMOSOMAS EUCARIOTAS TIENEN MULTIPLES EUCARIOTAS TIENEN MULTIPLES ORIGENES DE REPLICACIONORIGENES DE REPLICACION2.2.EL CENTROMEROEL CENTROMERO; ; CONSISTE EN UNA SECUENCIA DE CONSISTE EN UNA SECUENCIA DE DNA QUE ACTUA COMO PUNTO DE DNA QUE ACTUA COMO PUNTO DE UNION DE LAS PROTEINAS QUE UNION DE LAS PROTEINAS QUE FIJAN AL CROMOSAOMA A LOS FIJAN AL CROMOSAOMA A LOS MICROTUBULOS DEL HUSO MICROTUBULOS DEL HUSO MITOTICO DURANTE LA DIVISION MITOTICO DURANTE LA DIVISION CELULARCELULAR3.3.TELOMEROS;TELOMEROS; EN LOS EXTTREMOS EN LOS EXTTREMOS CONSISTEN EN SECUENCIAS CCONSISTEN EN SECUENCIAS C FUNCION ESTABILIZADORAFUNCION ESTABILIZADORA

EL DNA SE ORGANIZA EN EL DNA SE ORGANIZA EN CROMOSOMASCROMOSOMAS

• En la metafase, los cromosomas de los En la metafase, los cromosomas de los mamíferos poseen una simetría doblemamíferos poseen una simetría doble

• Un par de cromatidas hermanas Un par de cromatidas hermanas idénticas conectadas a idénticas conectadas a un un centrómerocentrómero: cuya posición : cuya posición relativa es característica para un relativa es característica para un cromosoma determinado, es una cromosoma determinado, es una región rica en adenina y timina, región rica en adenina y timina, tamaño variable:10 a la 2 y 10 a la6 tamaño variable:10 a la 2 y 10 a la6 pares de bases.- Se asocia a proteínas pares de bases.- Se asocia a proteínas no histonas para formar el cinetocoro no histonas para formar el cinetocoro (sitio de unión para el uso mitotico)(sitio de unión para el uso mitotico)

• El extremo de cada cromosoma El extremo de cada cromosoma contiene estructuras denominadas contiene estructuras denominadas telomerostelomeros;consisten en secuencias ;consisten en secuencias cortas, repetidas, ricas en TG.- la cortas, repetidas, ricas en TG.- la telomerasa; cataliza su síntesis y telomerasa; cataliza su síntesis y longitudlongitud

• Acortamiento del telomero: malignidad Acortamiento del telomero: malignidad y y envejecimiento,telomerasa;quimioteraenvejecimiento,telomerasa;quimioterapia y desarrollo de fármacos.pia y desarrollo de fármacos.

cromosomascromosomas•Los cromosomas se ven Los cromosomas se ven como estructuras separadas como estructuras separadas solo durante la mitosis solo durante la mitosis

•La observación con La observación con microscopio óptico de mil microscopio óptico de mil aumentos permite reconocer aumentos permite reconocer como estructuras como estructuras individuales en forma de individuales en forma de bastónbastón

•Los cromosomas difieren Los cromosomas difieren unos de otros en la longitud, unos de otros en la longitud, el tamaño, y el el tamaño, y el ordenamiento de sus bandas ordenamiento de sus bandas transversales oscuras y transversales oscuras y claras( patrón de bandas), claras( patrón de bandas), así como el punto de fijación así como el punto de fijación del huso( centrómero)del huso( centrómero)

•En el humano no existen los En el humano no existen los cromosomas telocéntricoscromosomas telocéntricos

CROMOSOMASCROMOSOMAS La cromatinaLa cromatina: consiste en moléculas de : consiste en moléculas de

DNA de cadena doble, muy largas y una masa casi DNA de cadena doble, muy largas y una masa casi Igual de proteínas básicas, pequeñas, llamadas Igual de proteínas básicas, pequeñas, llamadas Histonas, una menor cantidad de proteínas no Histonas, una menor cantidad de proteínas no histonas y una pequeña cantidad de RNA.histonas y una pequeña cantidad de RNA.

Proteínas no histonas Proteínas no histonas ; participan En la ; participan En la duplicación del DNA; topoisomerasas, proteinas de duplicación del DNA; topoisomerasas, proteinas de trascripción; RNA polimerasa,helicasa,primasas)trascripción; RNA polimerasa,helicasa,primasas)

En la microscopia electrónica la cromatina tiene En la microscopia electrónica la cromatina tiene aspecto de collar de cuentas, cada una de estas aspecto de collar de cuentas, cada una de estas cuentas es un nucleosomacuentas es un nucleosoma

un segmento de cromatina presenta varios un segmento de cromatina presenta varios nucleosomas conectados por los denominados nucleosomas conectados por los denominados conectores(LINKER) de DNA conectores(LINKER) de DNA

la mayor parte del DNA se repite en una de estas la mayor parte del DNA se repite en una de estas estructuras , da una apariencia de cuerdas en una estructuras , da una apariencia de cuerdas en una cuerda, separación entre nucleosomas de 30 pbcuerda, separación entre nucleosomas de 30 pb

ESTRUCTURA DE CUENTA DE COLLAR DE ESTRUCTURA DE CUENTA DE COLLAR DE LA CROMATINA LA CROMATINA

La fibra de cromatina aparece como una cadena lineal de nucleosomas densamente La fibra de cromatina aparece como una cadena lineal de nucleosomas densamente empaquetados que forman un filamento de 10 a 11 nm de diámetroempaquetados que forman un filamento de 10 a 11 nm de diámetro

La formación de los nucleosomas convierte la molécula de DNA en una hebra de cromatinas La formación de los nucleosomas convierte la molécula de DNA en una hebra de cromatinas de aproximadamente un tercio de su longitud originalde aproximadamente un tercio de su longitud original

Primer nivel de empaquetamiento del DNAPrimer nivel de empaquetamiento del DNA

CROMATINACROMATINA La cromatina aparece en La cromatina aparece en

diferentes formas;diferentes formas;

1.1. La condensada La condensada (plegada con (plegada con firmeza), la mayor parte de la firmeza), la mayor parte de la cromatina aparece como fibras de cromatina aparece como fibras de 30nm de diámetro (300-500 A°)30nm de diámetro (300-500 A°)

2.2. La menos condensada La menos condensada (plegada (plegada de manera parcial);una fibra de 250 de manera parcial);una fibra de 250 A°A°

3.3. La forma extendida o La forma extendida o desplegadadesplegada; perlas en un collar,las ; perlas en un collar,las fibras de cromatina de 100A°, fibras de cromatina de 100A°, nucleosomas separados por una nucleosomas separados por una pequeña distancia( 30 pb de DNA)pequeña distancia( 30 pb de DNA)

La longitud de cada molécula de DNA La longitud de cada molécula de DNA Debe comprimirse unas 8ooo veces paraDebe comprimirse unas 8ooo veces paraGenerar la estructura del cromosomaGenerar la estructura del cromosoma

CROMATINACROMATINALA EXTENCION Y LA EXTENCION Y CONDENSACION CONDENSACION oEn peso la cromatina En peso la cromatina humana tiene humana tiene alrededor de 35% de alrededor de 35% de DNA, 5% de RNA y 6oDNA, 5% de RNA y 6o% de proteinas% de proteinas

oLa condensación y La condensación y extensión completa del extensión completa del DNA lineal en los DNA lineal en los cromosomas ocurre en cromosomas ocurre en cuestión de horas cuestión de horas durante el ciclo normal durante el ciclo normal de duplicación celularde duplicación celular

oAndamiaje nuclear; o Andamiaje nuclear; o matriz de soporte, matriz de soporte, formado por proteínas formado por proteínas a las cuales se une la a las cuales se une la fibra 30 nmfibra 30 nm

NIVEL DE NIVEL DE ORGANIZACIÓN DE ORGANIZACIÓN DE LA CROMATINALA CROMATINAEl nivel mas simple es una El nivel mas simple es una estructura helicoidal formada estructura helicoidal formada por DNA de doble cadenapor DNA de doble cadena

El DNA forma complejos con El DNA forma complejos con las histonas , dando lugar a las histonas , dando lugar a los Nucleosomaslos Nucleosomas

El nucleosoma se pliega y El nucleosoma se pliega y forma el selenoide ,con 6 o 7 forma el selenoide ,con 6 o 7 nucleosomas por vuelta para nucleosomas por vuelta para formar una fibra de 30nmformar una fibra de 30nm

Se forman bucles con Se forman bucles con longitud promedio de 300nmlongitud promedio de 300nm

El enrollamiento denso de las El enrollamiento denso de las fibras de 300nm constituyen fibras de 300nm constituyen la cromatida con un espesor la cromatida con un espesor de 700nmde 700nm

El cromosoma metafasico El cromosoma metafasico esta constituido por dos esta constituido por dos cromatidascromatidas

CROMATINACROMATINAREGIONES ACTIVAS E REGIONES ACTIVAS E

INACTIVASINACTIVASo El DNA de la cromatina activa (eucromatina) El DNA de la cromatina activa (eucromatina)

transcripcionalmente, que contiene genes activos, transcripcionalmente, que contiene genes activos, contiene regiones( cerca de 100,000 pb de largo) contiene regiones( cerca de 100,000 pb de largo) que son sensibles a la digestión de las que son sensibles a la digestión de las nucleasas;DNAsa Inucleasas;DNAsa I

o Dentro de regiones grandes existen segmentos mas Dentro de regiones grandes existen segmentos mas cortos , de 100 a 300 pb , que presentan una cortos , de 100 a 300 pb , que presentan una sensibilidad 10 veces mayor a la DNAsa I (sitios sensibilidad 10 veces mayor a la DNAsa I (sitios hipersensibles),importancia de las proteínas no hipersensibles),importancia de las proteínas no histonas y acceso a la cadena de moldehistonas y acceso a la cadena de molde

o La eucromatina adquiere una tinsion menos densaLa eucromatina adquiere una tinsion menos densa

CROMATINACROMATINAREGIONES ACTIVAS E REGIONES ACTIVAS E

INACTIVASINACTIVAS La cromatina transcripcionalmente inactiva esta La cromatina transcripcionalmente inactiva esta

densamente empacada durante la interfase y se densamente empacada durante la interfase y se conoce como conoce como heterocromatinaheterocromatina, , dos tipos;dos tipos;

o Heterocromatina constitutivaHeterocromatina constitutiva; siempre ; siempre esta condensada, inactiva, se encuentra en las esta condensada, inactiva, se encuentra en las regiones cercanas al centrómero cromosómico y en regiones cercanas al centrómero cromosómico y en los extremos ;telomeroslos extremos ;telomeros

o Heterocromatina facultativaHeterocromatina facultativa; en ocasiones ; en ocasiones esta condensada, pero en otras se transcribe en esta condensada, pero en otras se transcribe en forma activa ( no condensada), se ve como forma activa ( no condensada), se ve como eucromatina eucromatina

EUCROMATINA Y EUCROMATINA Y HETEROCROMATINAHETEROCROMATINA

ESTRUCTURA DE LOS ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMASCROMOSOMAS

Cromosoma:Cromosoma: a la molécula de acido nucleico a la molécula de acido nucleico que actúa como depositaria de laque actúa como depositaria de la información genética en una información genética en una célula eucariota y procariota, un célula eucariota y procariota, un virus o un orgánulovirus o un orgánuloDiploides;Diploides; contienen dos juegos completos de contienen dos juegos completos de cromosomas, agrupados por parejascromosomas, agrupados por parejas

Haploide;Haploide; el numero de cromosomas del conjunto el numero de cromosomas del conjunto genómico(se designa como n )genómico(se designa como n )

CARIOTIPOCARIOTIPO Cariotipo:Cariotipo: se refiere al se refiere al

ordenamiento y numeración de ordenamiento y numeración de los cromosomas en pares los cromosomas en pares homólogos, de acuerdo a una homólogos, de acuerdo a una convención convención

La base del ordenamiento es el La base del ordenamiento es el tamaño de cada cromosoma, la tamaño de cada cromosoma, la posición del centrómero el patrón posición del centrómero el patrón de bandas especificode bandas especifico

El hombre( Homo sapiens) posee El hombre( Homo sapiens) posee 22 pares de 22 pares de cromosomas( autosomas)y en cromosomas( autosomas)y en adición, las mujeres tienen 2 adición, las mujeres tienen 2 cromosomas x y los varones cromosomas x y los varones poseen un cromosoma x y otro y ( poseen un cromosoma x y otro y ( cariotipo 46,XX o 46, XY)cariotipo 46,XX o 46, XY)

Los 22 pares de autosomas se Los 22 pares de autosomas se dividen en 7 grupos (A-G)dividen en 7 grupos (A-G)

PRINCIPALES TIPOS DE PRINCIPALES TIPOS DE BANDAS EN LOS BANDAS EN LOS CROMOSOMASCROMOSOMAS

Preparaciones y Preparaciones y procedimientos de tinción procedimientos de tinción es posible distinguir al es posible distinguir al microscopio óptico las microscopio óptico las bandas claras y oscuras bandas claras y oscuras en metafase y en metafase y prometafaseprometafase

Cada cromosoma y cada Cada cromosoma y cada segmento cromosómico segmento cromosómico tiene un patrón de bandas tiene un patrón de bandas reconociblereconocible

La posibilidad de La posibilidad de identificar cada región de identificar cada región de un cromosoma y muchas un cromosoma y muchas bandas permite establecer bandas permite establecer puntos de separación y puntos de separación y localizar los genes según localizar los genes según la región y el numero de la región y el numero de banda en el que se ubican banda en el que se ubican en el cromosomaen el cromosoma

PATRONES DE BANDAS G Y R PATRONES DE BANDAS G Y R DE LOS CROMOSOMAS EN DE LOS CROMOSOMAS EN

METAFASEMETAFASE

PATRONES DE BANDAS G Y R PATRONES DE BANDAS G Y R EN LOS CROMOSOMAS EN EN LOS CROMOSOMAS EN

METAFASEMETAFASE

DESIGNACION DE LAS DESIGNACION DE LAS ABERRACIONES ABERRACIONES CROMOSOMICASCROMOSOMICAS

Abreviadas de Abreviadas de acuerdo con el acuerdo con el sistema sistema internacional internacional de de nomenclatura nomenclatura de citogenética de citogenética humanahumana