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El genoma bacteriano incluye un cromosoma circular y moléculas pequeñas circulares (plásmidos)

No existe núcleo definido

ADN en “región nucleoide”

Varios dominios de 40-80 Kb superenrrolladosasociado a ARN y proteínas

El nucleoide bacteriano

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Cromatinacomplejo compuesto por ADN y proteínas

Eucromatina zonas menos condensadas. Nivel de condensación varía a través del ciclo celular. Material genético transcripcionalmente activo

Heterocromatina zonas más condensadas, cambia poco el grado de condensación a través del ciclo celular. Material genético transcripcionalmente inactivo. Dos clases de Heterocromatina: Constitutiva (no se expresa nunca, en centrómeros y telómeros) y Facultativa (Cromosomas enteros que son inactivados en una línea celular)

Toda la cromatina se condensa previamente a la división celular

El nucleo interfásico

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El genoma nuclear humano comprende 46 moléculas de ADN lineales

El largo sumado de este ADN es mas de 1.5 metros

El diámetro del núcleo es aprox. 10 nm

10,000 nm

El núcleo eucariota

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Durante la división se visualizan cromosomas individuales

Los cromosomas metafásicos son la forma más condensada de la cromatina

Los cromosomas son herramientas de segregación del material hereditario

Cuáles son los pasos de compactación?

El ciclo celular

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A partir de núcleos aislados se puede aislarse cromatina

Al microscopio electrónico se observan fibras de 30 nm y collar de cuentas de 11 nm

La cromatina: microscopía

A baja concentración salina.

Collar de cuentas de 11 nmde diámetro.

Delgado filamento que conecta estructuras semejantes a perlas denominadas nucleosomas

A concentraciones salinas mas altas

Cromatina como un zigzag de nucleosomas.

Fibra de 30 nm de ancho, Solenoide

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Análisis bioquímico

Cantidades similares de ADN y proteínas

Digestión de ADN con nucleasas:

repetidos de 160-200pb

Proteínas básicas –HISTONAS

La cromatina: bioquímica

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Primer nivel de compactación

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• Proteínas básicas pequeñas• Altamente conservadas• Centro globular y colas ricas en Lys y Arg• Sitios de acetilación de Lys en colas N terminales (+)• Sitios de fosforilación en Ser en colas de H1

Las histonas H2A, H2B, H3 y H4 son las encargadas del primer nivel de empaquetamiento (fibra de 11nm)

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Las histonas H2A y H2B forman un dímero

Dos H3 y dos H4 forman un tetrámero

Dos dímeros H2A-H2B y un tetrámero H3-H4 forman un octámero con forma de disco aplanado

El octámero de histonas

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El nucleosomaUnidad repetitiva básica fundamental de la estructura de la cromatina. Proteínas encargadas: HistonasForman un núcleo o core. El ADN se enrolla su alrededor (aproximadamente 146 pb en 1.75 vueltas de doble hélice de 11 nm de ancho). El núcleo es un octámero que contiene dos dímeros H2A, H2B, y un tetrámero de H3 y H4

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Segundo nivel de compactación

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• No forma parte del octámero

•Organiza el ADN a la entrada y salida del octámero

La histona H1 son las encargadas de empaquetar el ADN en la fibra de 30nm (Solenoide)

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Hélice nucleosomal

6 nucleosomas por vuelta

El solenoide

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•La modificación de histonas es VITAL en la expresión génica•La acetilación y desacetilación de histonas es cíclica

Cuentas 10 nm

• Colas cargadas + Se unen al ADN de nucleosomes adyacentes

• Alto nivel de histona H1

NO es posible la transcripción

Fibra de 30 nm

• Colas acetiladasNO se unen al ADN

• Bajo nivelde histona H1

Existe transcripción génica

Correlación estructura función

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Tercer nivel de compactación

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+ 2M NaCl

histonas

Eliminación de histonas(Tratamiento con detergentes leves o altas concentraciones salinas)

Matriz nuclear proteica y bucles de ADNunidos a la matriz

Matriz nuclear

DNA loops

Proteínas no histonas son las encargadas de formar los bucles de cromatina

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Igual tratamiento en cromosomas metafásicos revela un esqueleto proteico del cromosoma (scaffold) del que salen bucles de ADN de 30 a 100 Kb

La matriz nuclear proteica es el scaffold durante la interfase

El andamiaje (scaffold)

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Existen regiones de ADN que se unen al scaffoldSARs (scaffold attachment regions)MARs (matrix attachment regions)SARs=MARs

Bucles o loops de cromatina

Loops of 30 – 90 kb

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Cada dominio se transcribe independientemente

Figura - se muestra la cromatina empaquetada en una serie de dominios de loops de cromatina, cada uno conteniendo de 20.000 a 100.000 pares de nucleótidos de ADN condensado en la fibra de 30 nm. Los loops que debe ser transcriptos, pueden descondensarse individualmente expandiendo la fibra de 30 nm contenida en loops de cromatina para que su ADN sea accesible a las proteínas necesarias para la replicación o transcripción. Esta descondensación es dirigida por enzimas que directamente modifican la estructura de la cromatina, como las ARN polimerasas que actúan en el desenrollamiento del ADN. La fibra de 30 nm se une al esqueleto cromosómico (scaffold) debido a la presencia de ADN topoisomerasas en la base de los loops de cromatina.

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Nivel superior de compactación

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cromátide

radial loopchrosomosome model

1μm

10 μ

m

cromátide

Cro

mos

oma

mitó

tico

Los bucles de ADN fijados al scaffold se pliegan formando una superhélice

Dominios condensados

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Forma de máxima compactación de la cromatina

Unidad estructural segregacional de la información hereditaria

El cromosoma metafásico

CentrómeroConstricción primariaSitio de unión de proteínas que forman cinetocoro

Brazos Porciones del cromosoma entre el centrómero y el telómero

Constricción secundaria Región organizadora nucleolar con genes ribosomales

TelómerosRegiones terminales de los

cromosomas

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Citogenética: técnicas de estudio de los cromosomas

La CITOGENETICA analiza la cantidad y morfología de los cromosomas

Los cromosomas se pueden describiren base a la posición del centromero.(Metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos).

Cariotipo ordenamiento de loscromosomas segun su tamaño y la posicion del centrómero.

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Cariotipo Humano 46, XY (convencional)

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Bandeo cromosómicoTratamiento desnaturalizante o enzimático del cromosoma y posterior tinción.Cada cromosoma revela un patrón específico de bandas claras y oscuras(bandeo G)

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Aberraciones cromosómicas

Aberraciones numéricas – Alteración en el número de copia de algún cromosoma

Aberraciones estructurales – Alteración en la constitución interna de cada cromosoma

Mediante el cariotipado se pueden analizar anomalías numéricas y estructurales, cosa que sería muy difícil de observar mediante genética mendeliana.

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Idiograma

Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón debandas de todo el complemento cromosómico, los cromosomas se sitúan alineadospor el centrómero, y con el brazo largo siempre hacia abajo

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Revelan diferencias estructurales en la cromatina que constituye cada banda

Tratamiento desnaturalizante o enzimático y tinciónBandas oscuras y claras (1-10 Mb)

•Bandeo G•tratamiento con tripsina

Bandas claras zonas activasreplicación temprana

Bandas oscuras zonas inactivasreplicación tardía

•Bandeo R •patrón opuesto a Bandeo G

•Bandeo C•heterocromatina constitutiva •pericentromérica

Técnicas de bandeo cromosómico

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Cariotipo humanoFórmula cromosómica 46, XX

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Cariotipo Humano: Bandeo G

Fórmula cromosómica 46, XY

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Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XY, +21

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Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XX, +18

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Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 45, X0

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Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 47, XXY

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Cariotipo humano: Bandeo GFórmula cromosómica: 46, XY, t(4;5)