3.3 ORGANIZACIÓN GENÓMICA VIRAL.

3.3 ORGANIZACIÓN GENÓMICA VIRAL

Los virus son parásitos intracelulares obligados, partículas compuestas de material genético (ADN o ARN, pero no ambos) rodeado por una cubierta proteica protectora. Fuera del huésped son inertes; dentro, entran en una fase dinámica en la que se replican, utilizando las enzimas de la célula huésped, sus ácidos nucleicos, sus aminoácidos y sus mecanismos de reproducción. Así, llevan a cabo lo que no pueden realizar solos. La replicación viral conlleva, a menudo, perjuicios para el hospedador: enfermedades como el herpes, la rabia, la gripe, algunos cánceres, la poliomielitis y la fiebre amarilla, son de origen vírico. Entre los 1.000 a 1.500 virus conocidos, hay unos 250 que causan enfermedades en los seres humanos (unos 100 de los cuales, provocan el resfriado común), y otros 100 infectan a distintos animales. 

Fuera de una célula hospedante, un virus es una partícula inerte. Pero una vez dentro de la célula, el virus se reproduce muchas veces y forma miles de individuos que abandonan la célula para buscar otras a las que parasitar. Los virus patógenos actúan destruyendo o dañando las células cuando abandonan aquéllas en las que se han reproducido.

Un virus es una partícula no viva que solo puede reproducirse a si misma infectando una célula viva y modificando la maquinaria celular de la huésped para general una descendencia de partículas virales. Los virus están formados por una cubierta proteica y un núcleo central que contiene su genoma.

Los genomas virales son muy distintos entre sí, muchos están compuestos de ADN, que cuando están empaquetados puede ser de cadena sencilla y cadena doble. Algunos virus como el HIV (retrovirus) contienen genomas de RNA, algunos de cadena sencilla y otros de cadena doble. Algunos genomas virales contienen DNA y RNA circulares.

Independiente del genoma del virus hay siempre una fase intracelular del ciclo infectivo, en la cual este genoma se convierte en DNA de cadena doble.

En los pequeños genomas de plásmidos, orgánulos y virus, los genes se encuentran cercanos unos  a otros, casi sin espacio intergénico (también en bacterias) y es completamente distinto al genoma de animales y plantas, donde estos espacios son mucho mayor.

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  DOTACIÓN GENÉTICA DE LOS VIRUS

 Los virus pueden tener DNA dúplex, DNA monocatenario, RNA monocatenario o RNA dúplex. En algunas ocasiones, el genoma vírico dispone de la información biológica necesaria para que la maquinaria de la célula a la que parasita trabaje para él, y en otras posee la información para realizar por sí mismo las diferentes funciones para su replicación.

• ESTRUCTURA

El tamaño de los virus está comprendido entre 20 y 300 nm. Ya que la mayoría miden menos de 250 nm, límite de resolución del microscopio óptico, sólo son visibles con ayuda del microscopio electrónico.

Los virus están compuestos de un núcleo central formado por ácido nucleico (DNA o RNA, pero nunca los dos en el mismo virión) rodeado por una proteína que constituye la cápsida. El núcleo central y la cápsida forman conjuntamente la nucleocápsida del virión. Además de las proteínas de la cápsida, muchos virus contienen dentro de la cápsida uno o más enzimas que actúan en la replicación de los ácidos nucleicos del virus, polimerasas. Los retrovirus contienen la transcriptasa inversa que sintetiza una cadena de DNA a partir de RNA viral. Algunos virus contienen además una estructura que rodea a la nucleocápsida denominada envuelta formada por lípidos (mayoritariamente fosfolípidos aunque también existen glicolípidos, ácidos grasos, etc.). Está envuelta puede así mismo tener espículas constituidas por glicoproteínas.

Las características usadas para la clasificación de los virus se basan en:

a.- Tipo de células hospedadoras (animal, vegetal, bacteriana).
b.- Naturaleza química del ácido nucleico (RNA, DNA).
c.- Morfología del virión (helicoidal, icosaédrico, complejo).
d.- Lugar de replicación (núcleo, citoplasma).

• SINOPSIS:

1. Los genomas víricos pueden ser de DNA o RNA y de cadena doble o sencilla.

2. Los genomas de RNA de doble cadena están segmentados (constituidos por distintas moléculas de RNA, cada una de ellas portadora de un determinado gen). Los genomas de RNA de cadena sencilla pueden estar segmentados.

3. Los genomas de DNA de doble cadena pueden ser lineales o circulares.

4. Genes solapados: una misma secuencia puede codificar distintas proteínas funcionales dependiendo del marco de lectura escogido.

5. Los retrovirus poseen un enzima denominado transcriptasa reversa capaz de sintetizar una copia de DNA a partir de una molécula de RNA.

6. En ciertos casos, los virus sintetizan enormes poliproteinas que posteriormente son escindidas enzimáticamente para dar lugar a varias proteínas funcionales.

INFORME BIBLIOGRÁFICA

1.-http://www.cienciaybiologia.com/bgeneral/organizacion-material-genetico.htm

2.-http://infobiol.com/adn-cromosomico-y-su-empaquetamiento/

3.-http://genemol.org/biomolespa/la-molecula-de-adn/molecula-ADN.html

4.-http://atlasgeneticsoncology.org/Educ/CromatinaSpID30017SS.html

5.-http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/estructura%20cromosoma1.html

6. http://en.wikipedia.org/wiki/Solenoid_%28DNA%29

7.-http://www.slideshare.net/guest17bd07/cromosomas-presentation

8.-http://www.ferato.com/wiki/index.php/Cromosoma

9. http://minnie.uab.es/~veteri/masters/Tema%202%20-%20Genoma-proc.pdf

10.-http://www.unf.edu.ar/frn/Documents/MatCatedra/Zootecnia/Biologia

11.-http://minnie.uab.es/~veteri/masters/Tema%202%20-%20Genoma-proc.pdf

12.-http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/18965/Capitulo2.pdf

13.-http://www.biologia.edu.ar/biodiversidad/proca-eucariotas.htm

14.-http://es.scribd.com/abel_t/d/39365342-transposones

15.-http://issuu.com/ayues/docs/biolog_a_molecular_e_ingenier_a_gen_tica__libro_1

16.-http://es.wikipedia.org/wiki/Genoma_mitocondrial

17.-http://www.iqb.es/monografia/fichas/ficha027.htm

18.-http://www.monografias.com/trabajos5/virus/virus.shtml

CONCLUSIÓN

En esta unidad III se identifico la Organización del material genético de organismos eucariontes y procariontes para la caracterización de proteínas, a si como la estructuración de un cromosoma, plásmidos, bacteriófagos, transposones etc. Se investigo la estructura del DNA lineal y circular, así como los 4 tipos de empaquetamientos en que se encuentra compuesto un componente de proteína globular llamada “Histona”, que es una masa muscular que se localiza respectivamente en las células eucariotas y procariotas, lo cual conforman la cromatina del Ácido desoxirribonucleico a través de unas bases llamadas nucleosomas. Con el cual se perfecciona esta unidad realizada a través de subtemas de investigación de cada bloque.

3.2.3 ADN MITOCONDRIAL.

3.2.3 ADN MITOCONDRIAL

ORIGEN FILOGENÉTICO

El genoma mitocondrial de los eucariotas se originó probablemente tras la endocitosis de una eubacteria aeróbica y la subsecuente transferencia sucesiva de muchos genes hacia el genoma nuclear. Esta hipótesis surgió debido a que la organización del genoma mitocondrial es radicalmente diferente del genoma nuclear. Los genomas mitocondriales presentan varias características de los genomas procariotas como:

• Pequeño tamaño.
• Ausencia de intrones.
• Porcentaje muy elevado de ADN codificante.
• Falta generalizada de secuencias repetidas y genes de rARN comparativamente pequeños, parecidos a los de procariotas.

La evolución del código genético mitocondrial es probablemente el resultado de una presión de selección reducida en respuesta a una capacidad codificante muy disminuida.

El genoma mitocondrial (ADN mitocondrial o mtDNA/mDNA, en sus siglas en inglés), es el material genético de las mitocondrias, los orgánulos que generan energía para la célula. El ADN mitocondrial se reproduce por sí mismo semi-autónomamente cuando la célula eucariota se divide. El ADN mitocondrial fue descubierto por Margit M. K. Nass y Sylvan Nass utilizando microscopia electrónica y un marcador sensitivo al ADN mitocondrial. Evolutivamente el ADN mitocondrial desciende de genomas circulares pertenecientes a bacterias, que fueron englobadas por un antiguo ancestro de las células eucarióticas.

 

También llamado cromosoma mitocondrial, es una molécula circular de DNA de un tamaño de 16569 pares de bases (bp) (8000 veces menor que el cromosoma medio). Este tamaño de 16569 bp corresponde al primer ADN secuenciado (secuencia Cambridge) aunque existen otras variantes con un número de pares de bases que oscila entre 16559 y 16570. En cada mitocondria existen varias copias de este ADN, de modo que el número de cromosomas mitocondriales en cada célula puede ser de varios miles. Cuatro o cinco cromosomas mitocondriales se agrupan formando los llamados nucleoides.

 El DNA mitocondrial codifica para 13 proteínas involucradas en la producción de energía celular y procesos de fosforilación oxidativa. Por lo tanto, el entorno que rodea la mitocondria y el DNA mitocondrial está expuesto a el daño oxidativo producido por los radicales libres generados en ese metabolismo. Si a esto se le añade el hecho de que el material genético de las mitocondrias no está protegido por histonas como lo está el DNA nuclear, y que los mecanismos de reparación de daños el DNA son poco eficientes en las mitocondrias, obtenemos como resultado que la tasa de mutación aumenta hasta ser 10 veces mayor que la del genoma nuclear.

Este ADN, al igual que los ADN bacterianos, es una molécula bicatenaria, circular, cerrada, sin extremos (cromosoma mitocondrial). En los seres humanos tiene un tamaño de 16.569 pares de bases, conteniendo un pequeño número de genes, distribuidos entre la cadena H (de heavy, pesada en inglés y la cadena L (de light, ligera), debido a su diferente densidad cuando son centrifugadas en gradiente de CsCl.

El ADN mitocondrial es muy parecido al del los cromosomas bacterianos, estando formado por dos cadenas complementarias, cada una con 16569 pares de bases, pero con un peso molecular diferente: la cadena pesada H (peso molecular, 5.168.726 daltons) contiene muchas más G que la cadena ligera L (peso molecular, 5.060.609 daltons). La mayor parte de la cadena H constituye el molde para la transcripción de la mayor parte de los genes, mientras que la cadena L es la cadena codificadora.

El genoma mitocondrial contiene un total de 37 genes de los cuales 13 genes que codifican para ARNs mensajeros, y por lo tanto para 13 proteínas, 22 genes que codifican para 22 tARNs (ARNs de transferencia, que se representan simbólicamente como hojas de trebol) y 2 genes que codifican para dos rRNAs mitocondriales (RNAs ribosómicos). En la práctica, cuando se secuencia el ADN miocrondrial se unna persona en particular, se observan un cierto número de variaciones que son simplemente polimorfismos no tienen ninguna consecuencia clínica. De hecho, una región del ADN-mitocondrial llamada región de control, es tan polimórfica que se utiliza en medicina forense para identificar al sujeto.

Además de las proteínas que la mitocondria puede sintetizar por si misma, necesita importar algunas otras sintetizadas en el núcleo. De igual forma, los lípidos que forman las membranas externa e interna de la mitocondria son importadas.

Las mutaciones de algunos de los genes mitocondriales ocasionan enfermedades en el hombre. Se conocen las siguientes mutaciones:

• MELAS: (miopatía mitocondrial con encefalopatía, acidosis láctica y episodios similares al ictus). Se debe a una disfunción el complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial debida a un cambio de bases en el par 3243 de la cadena pesada
• MERRF: (epilepsia mioclónica, fibras rojas deshilachadas): se debe sobre todo a una mutación del gen que codifica el t-ARN de la lisina por un cambio de bases en la posición 8344 de la cadena pesada. Este cambio produce una disfunción del complejo V de la cadena respiratoria
• NARP (neuropatía, ataxia, retinitis pigmentaria): se debe a una mutación del gen que codifica el complejo V de la cadena respiratoria (ATP-asa 6)
• LHON (neuropatía hereditaria de Leber): se debe a multiples mutaciones en los genes que codifican el complejo I (NADH-deshidrogenasa).

Adicionalmente se han encontrado estas y otras mutaciones de los genes mitocondriales en muchos otros desórdenes (p. ejemplo, Sordera, Síndrome de Ham, etc).

• USOS

 El ADN mitocondrial puede ser usado para identificar individuos junto con otra evidencia. También es usado por laboratorios forenses para identificar viejas muestras de esqueleto humano. Distinto que el ADN nuclear, el ADN mitocondrial no sirve para identificar individuos, pero si para identificar grupos de individuos, es usado entonces para aceptar o rechazar comparaciones entre personas perdidas y restos no identificados. 

 

*    ADNmt para determinar parentescos

Debido a que la herencia del genoma mitocondrial es exclusivamente a través de vía materna y que hay un fragmento en este genoma de 400pb (pares de bases) que son altamente polimorfico, podemos considerar que este ADN permanece inalterable por esta vía durante muchísimos años. Este ADN se puede obtener de muestras de cualquier tejido, incluso de la sangre y del tejido óseo. Si se puede obtener de huesos; podríamos obtener este genoma de individuos ya muertos desde hace muchos años. El análisis de éste se usa para estudiar las relaciones filogenéticas; y no sólo en humanos sino, también en muchos otros organismos; por lo que se podría utilizar para determinar variabilidad en poblaciones naturales (para ver si hay o no endogamia), utilizándose también en conservación de especies en peligro de extinción.

*    Otras aplicaciones

Hay estudios de investigación que utilizan genes mitocondriales que pueden ocasionar algún tipo de enfermedad. Algunos investigadores defienden que es posible que la tendencia a la obesidad se herede por genes mitocondriales de vía materna. Este descubrimiento supone una vía de actuación contra este problema si se consiguiera regular el ADN mitocondrial con ciertos fármacos. El genoma mitocondrial posee infinidad de ventajas para estudiar relaciones evolutivas: Debido a su menor tamaño, el estudio del ADNmt es más fácil que el del ADN nuclear; además se puede extraer en grandes cantidades, porque cada célula tiene varias mitocondrias. El ADNmt evoluciona más rápido y no se recombina, pasando intacto entre generaciones salvo por las mutaciones; esto facilita la identificación de las relaciones entre organismos muy parecidos.

 

*     Genoma mitocondrial:

3.2.2 COMPLEJIDAD DEL GENOMA

3.2.2 COMPLEJIDAD DEL GENOMA

La naturaleza de los genes.  Los genes se diferencian unos de otros por su función y por su tamaño, pero en la mayoría de ellos puede observarse una serie de rasgos topológicos comunes.



• LAS PRINCIPALES REGIONES DE UN GEN

Un gen es una región de DNA cromosómico que puede trascribirse en una molécula de RNA funcional en el momento y lugar adecuados del proceso de desarrollo de un organismo. Para que esto ocurra un extremo de un gen contiene una región reguladora, es decir un segmento de DNA con una secuencia especifica de nucleótidos que le permita recibir y responder a señales de otras partes del genoma o del ambiente celular. En el otro extremo del gen existe una región encargada de terminar la trascripción.

En resumen:

El hecho de definir con precisión que es un gen puede dificultarse ya que muchos genes eucarísticos contienen segmentos de DNA, llamados intrones, que se encuentran intercalados en la región transcrita del gen. Los intrones no contienen información para la formación del producto génico correspondiente. (p.e proteína). Se transcriben junto con las regiones codificantes (llamadas exones) pero luego son eliminados del transcrito inicial.

La correcta secuencia de nucleótidos de los intrones, de la región reguladora y de la región codificante es necesaria para crear un trascrito del tamaño adecuado, en el momento y lugar adecuado y estas tres partes deben considerarse como una unidad funcional completa, en otras palabras como parte de un gen.

La figura muestra el número de exones observados en muestras de tres organismos eucarióticos, la levadura del pan (Sacharomyces cerevisiae), la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) y mamíferos.

• LOS GENES ESTÁN RODEADOS DE MÁS DNA

Los análisis de secuencia han demostrado que hay DNA entre los genes, de función desconocida la mayor parte. El tamaño y la naturaleza de este DNA dependen del genoma. En hongos, este DNA intergénico es pequeño, pero en mamíferos es muy grande.

Desde un punto de vista conceptual, en algún lugar entre los propios genes y estas regiones intergénico existen secuencias de DNA que pueden estar bastante alejadas de un gen pero que afectan su regulación. Pueden ser considerarse parte de la unidad funcional del gen, incluso aunque estén separados por largos tramos de DNA que no tienen nada que ver con el gen en cuestión.

En muchas eucariotas, el DNA que está entre los genes puede ser de tipo repetitivo, consistente en varios tipos de diferentes de unidades que se repiten a través del genoma. El DNA repetitivo también puede encontrase dentro de los intrones. La cantidad de DNA repetitivo varía entre diferentes especies e incluso existen variaciones del número de repeticiones dentro de una especie. La función del DNA repetitivo es todavía un misterio.

• TAMAÑO DEL GENOMA

Los tamaños de os genomas se miden en unidades formadas por miles de bases de nucleótidos (llamados kilobase, Kb) o millones de pares de nucleótidos (megabases, Mb), observa la tabla siguiente y dese cuenta que el tamaño de genoma aumenta con la complejidad del grupo (aunque hay diferencias dentro de los grupos).

TAREA DE TRANSPOSONES

  TRANSPOSONES

Un transposón o elemento genético transponible es una secuencia de ADN que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de una célula, un fenómeno conocido como transposición. 

En este proceso, se pueden causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN del genoma. Anteriormente fueron conocidos como "genes saltarines" y son ejemplos de elementos genéticos móviles.

El transposón modifica el ADN de sus inmediaciones, ya sea arrastrando un gen codificador de un cromosoma a otro, rompiéndolo por la mitad o haciendo que desaparezca del todo. 

En algunas especies, la mayor parte del ADN basura (hasta un 50% del total del genoma) corresponde a trasposones. A diferencia de los provirus, los trasposones se integran en el ADN celular en lugares bien determinados. Su existencia fue propuesta por Barbará McClintock en el maíz, sin embargo, su existencia no se demostró hasta mucho más tarde en bacterias. Por ello fue laureada con el Premio Nobel en 1983.

CLASIFICACÓN

 

 

 1.-Según contenido:

*     Transposón simple, secuencia de inserción o elemento de inserción (IS): contienen una secuencia central con información para la transposasa, una enzima necesaria para la transposición, y en los extremos una secuencia repetida en orden inverso. Esta secuencia repetida en orden inverso no es necesariamente idéntica, aunque muy parecida. Cuando un transposón simple se integra en un determinado punto del ADN aparece una repetición directa de la secuencia diana (5-12 pb).

*     Transposón compuesto (Tn): contienen un elemento de inserción (IS) en cada extremo en orden directo o inverso y una región central con la transposasa que además suele contener información de otro tipo. Por ejemplo, los factores de transferencia de resistencia (RTF), poseen información en la zona central para resistencia a antibióticos como el cloranfenicol, la kanamicina, la tetraciclina, dándole una ventaja selectiva a las bacterias que lo posean.

2.- Según estrategia de transposición:

*     Clase I o retrotransposones: se mueven en el genoma siendo transcritos a ARN y después en ADN por retrotranscriptasa. A su vez, se clasifican en los de origen retroviral (retrotransposones con LTR) y de origen no retroviral (retrotransposones sin LTR). 

*     Clase II o DNA trasposones: se mueven directamente de una posición a otra en el genoma usando una transcriptasa para copiar y pegarse en otro locusdel mismo.

*     Clase III o MITE, por sus siglas en inglés "Miniature Inverted-repeats Transposable Elements".

3.- Según mecanismo de transposición:

*      Transposición conservativa:

·     Mediante el enzima transposasa, se corta el transposón del genoma original (que queda despojado de él) y se inserta en un nuevo genoma diana, en una secuencia específica reconocida por el enzima. 

 

*      Transposición no conservativa:

A diferencia de la conservativa, inicialmente no se integra solo el transposón, sino que se forma un híbrido con todo el genoma donante. Según el modo de resolución del enzima resolvasa, podrá dar lugar a una transposición replicativa (genoma donante y receptor obtienen una copia del transposón) o no replicativa (solo se la queda el aceptor, y el donante queda sin él).

FUENTE DE INFORMACIÓN

*  http://es.wikipedia.org/wiki/Transpos%C3%B3n