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ORGANIZACIN DEL ADN

Y SUS MECANISMOS DE

REPARACIN

GENTICA MOLECULAR

Ingeniera en Biotecnologa

Arely Vicente Jimnez

Asesor: Galdy

Hernndez Zrate

5to cuatrimestre

8 de junio de 2015

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INTRODUCCIN

El ADN es un cido nucleico (cido desoxirribonucleico) que permite codificar la

informacin de los organismos y, gracias a los mecanismos de divisin celular,

posibilita la transmisin de esa informacin de una generacin a otra. El ADN se

organiza en unidades de informacin llamadas genes, que son los fragmentos ms

pequeos de una molcula de ADN, y poseen informacin completa para la sntesis

de una protena determinada. El lugar especfico que ocupa un gen en el

cromosoma se denomina loci o locus. Tcnicas de mapeo permiten determinar la

ubicacin de diferentes genes a lo largo de un cromosoma en distintas especies.

El objetivo de este reporte es dar conocer acerca de la importancia que tiene la

organizacin y el mecanismo de reparacin del ADN, ya que todo el organismo,

desde el ms simple (procariontes) al ms complejo (eucariontes), posee una gran

cantidad de informacin en cada una de sus clulas. Esta informacin se organiza

en un tipo especial de molcula orgnica: el ADN. En las clulas eucariontes el ADN

se ubica en el ncleo.

Los cidos Nucleicos son las biomolculas portadoras de la informacin gentica.

Son biopolmeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades

estructurales o monmeros, denominados Nucletidos. Desde el punto de vista

qumico, los cidos nucleicos son macromolculas formadas por polmeros lineales

de nucletidos, unidos por enlaces ster de fosfato, sin periodicidad aparente.

Los cidos nucleicos estn formados por largas cadenas de nucletidos, enlazados

entre s por el grupo fosfato. El grado de polimerizacin puede llegar a ser altsimo,

siendo las molculas ms grandes que se conocen, con molculas constitudas por

centenares de millones de nucletidos en una sola estructura covalente. De la

misma manera que las protenas son polmeros lineales aperidicos de

aminocidos, los cidos nucleicos lo son de nucletidos.

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III. ORGANIZACIN DEL ADN

CROMOSOMA

El ADN de un ser vivo est formado por un gran nmero de genes que caracterizan

el conjunto del organismo, adems, existen secuencias de ADN sin funcin (al

menos conocida). Esto origina que la cadena de ADN sea muy larga (el ADN que

contiene cada clula del ser humano tiene una longitud total de 2 m), sin embargo,

el dimetro de una clula se mide en micras. Esto significa que el ADN debe

encontrarse compactado dentro de la envoltura celular.

La forma en que se organiza el ADN dentro de la clula (de forma ms o menos

compacta) se denomina cromosoma. En esta organizacin pueden intervenir

protenas para configurar y estabilizar la estructura resultante.

La estructura de un cromosoma debe permitir conservar, transmitir y expresar el

ADN que porte. Esta estructura vara segn el tipo de organismo y la situacin en

que se encuentre la clula:

En organismos ms simples la molcula de ADN es ms pequea (menos

genes) y puede encontrarse menos compactada.

Durante la divisin celular es necesario asegurar un buen reparto y transporte

de cromosomas, una mayor compactacin de la estructura facilita el proceso.

Debido a estos factores la estructura del cromosoma puede ser desde simples

cadenas de ADN "desnudo" (en virus y bacterias) hasta complejos agregados de

ADN asociados a protenas (en eucariotas).

ORGANIZACIN EN EUCARIOTAS

Los cromosomas de las clulas eucariotas se localizan dentro del ncleo. No

obstante, tambin se puede encontrar ADN en el citoplasma, en concreto, en

cloroplastos y mitocondrias (ADN mitocondrial). En estos casos, el ADN adquiere

una estructura igual que en las bacterias: ADN doble circular.

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Niveles de organizacin

En las clulas eucariotas la estructura de los cromosomas vara segn el estado en

que se encuentre la clula. Durante la divisin celular (cromosoma metafsico) la

estructura es ms compacta que durante la interfase (cromosoma en interfase o

cromatina). Esto es lgico si tenemos en cuenta que durante la divisin existe un

reparto y transporte de cromosomas, estos procesos deben hacerse con sumo

cuidado y para ello es necesario tratar con unidades pequeas y compactas. Al

contrario, cuando la clula se halla en reposo no es necesario transportar

cromosomas pero si acceder al contenidos de los genes, para ello es conveniente

una descompactacin que facilite el acceso a las secuencias de nucletidos. Segn

lo comentado podemos distinguir distintos tipos de estructuras. Unas se modifican

en otras segn los procesos que tengan lugar en la clula, para ello se compactan

o se descompactan. De menor a mayor empaquetamiento distinguimos varios

niveles.

Nivel inferior: cromatina

Este nivel es en el que se encuentra los cromosomas en interface. El ADN se

encuentra asociado a un conjunto de protenas denominadas histonas. Las histonas

se agrupan en nmero de ocho formando unas unidades u octmeros (en forma de

moneda). Estas unidades sirven como "base" para enrollar la fibra de ADN

(estructura secundaria), el resultado final es una fibra de 100 A de dimetro llamada

collar de perlas. Esta estructura est constituida por una sucesin de partculas

denominadas nucleosomas. Los nucleosomas estn formado por un octmero

rodeado por dos vueltas de ADN (compuesto por 146 pares de nucletidos). El

filamento de ADN que une un nucleosoma con otro se denomina ADN espaciador y

est compuesto por 54 pares de nucletidos. En los espermatozoides la estructura

de la cromatina es ms empaquetada y ordenada. En este caso el ADN no aparece

asociado a histonas sino que se encuentra ligado estrechamente a otro tipo de

protenas: las protaminas, formando una "estructura cristalina".

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Nivel medio: Solenoide

Esta estructura se consigue por un superenrollamiento de la cromatina dando lugar

a una "superhlice", cada vuelta de esta nueva hlice contiene 6 nucleosomas. La

estabilidad se consigue gracias a una nueva histona, que queda en el eje de esta

hlice. De esta forma la fibra pasa de 100 a 300A.

Nivel superior. Cromosoma en metafase.

Se produce por un nuevo empaquetamiento del nivel medio que hace acortar el

cromosoma del orden de 5.000 a 10.000 veces la longitud de la fibra de ADN. Esta

estructura es la que presenta el cromosoma durante gran parte de la divisin celular.

Tiene forma de bastoncillo con un estrangulamiento central (constriccin primaria o

centrmero) del que parten dos brazos cromosmicos cuya parte terminal recibe el

nombre de telmero.

ORGANIZACIN EN BACTERIAS

El cromosoma est formado por un ADN circular (sin protenas asociadas) con

estructura terciaria en forma de superhelice (la estructura secundaria se halla

retorcida sobre s misma), esta estructura recibe el nombre de ADN superenrollado.

En ocasiones pueden encontrarse una o varias cadenas de ADN acompaantes,

normalmente ms pequeas y que han penetrado desde el exterior. Estas cadenas

se denominan plsmidos. Estn formadas por ADN circular y confieren al organismo

caractersticas adicionales (resistencia a antibiticos, posibilidad de degradar

compuestos, etc..) aunque no llegan a integrarse dentro del cromosoma bacteriano.

Los plsmidos son minicromosomas que se duplican de forma independiente. Si la

bacteria muere pueden quedar libres en el medio y penetrar en otra (proceso

conocido como transformacin). Los plsmidos se utilizan como vectores en

ingeniera gentica.

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Ilustracin 1 Diagrama de los niveles que se llevan a cabo durante la organizacin del ADN o empaquetamiento: tomando en cuenta 1- 5 pasos detallados del proceso.

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IV. MECANISMOS DE SEPARACIN DEL ADN La reparacin del ADN es el conjunto de procesos involucrados en la correccin del

dao en el ADN. Los procesos pueden ser prereplicativos o post-replicativos. Los

procesos de reparacin del ADN se pueden clasificar en:

Reparacin directa. Se reparan roturas del enlace fosfodister entre dos

nucletidos o daos por alquilacin, frecuentemente por metilacin. En la reparacin

de roturas interviene la ADN ligasa. Las alquiltransferasas reparan los daos por

alquilacin, transfiriendo el grupo alquilo, normalmente metilo, del ADN a su propia

cadena polipeptdica. Un ejemplo de este tipo d enzima es la O6-metilguaninaADN

metiltransferasa (MGMT) humana.

Reparacin por escisin de bases. Se elimina el nucletido con la base mutada y

se introduce el nucletido correcto unindolo con los nucletidos adyacentes. Este

proceso repara daos por alquilacin o por radiacin ionizante. Esta reparacin es

compleja y en el proceso intervienen ADN glicosilasas especficas para cada una

de las bases alteradas, AP endonucleasas (APE1 especfica de humanos),

fosfodiesterasas, la ADN polimerasa beta y la ADN ligasa.

Reparacin por escisin de nucletidos modificados. Este proceso repara el ADN

que se encuentra distorsionado espacialmente debido a la presencia de bases

modificadas con grandes grupos qumicos, dmeros de pirimidina o uniones

intracadena. Este tipo de dao suele producirse por agentes qumicos o por

radiacin ultravioleta. En este proceso de reparacin intervienen endonucleasas

que cortan de 24 a 29 nucletidos alrededor del o de los nucletidos mutados.

Previamente se abre la doble cadena. Ocurre normalmente acoplado a la

transcripcin, donde uno de los factores de transcripcin, con actividad helicasa, es

el encargado de separar las dos cadenas. Despus acta una ADN polimerasa y

una ADN ligasa.

Reparacin del mal apareamiento de bases. En este caso las diferencias en la

metilacin de una cadena con respecto a la otra sirven para detectar fallos de

replicacin. Intervienen protenas que cuando detectan cadenas hemimetiladas,

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retiran el nucletido incorrecto e introducen el correcto. Este tipo de proceso de

reparacin del ADN puede ir acoplado a la replicacin del ADN.

Reparacin por recombinacin de roturas de la doble cadena. Entre las causas

de estas roturas estn las radiaciones ionizantes y algunos mutgenos qumicos.

La reparacin de las roturas puede hacerse por unin de extremos no homlogos

(NHEJ: NonHomologous End Joining) o por recombinacin homloga en la que

intervienen las mismas protenas que en la recombinacin gentica. Estos sistemas

no son eficaces al cien por cien, sino que tambin cometen fallos.

Existen enfermedades producidas por fallos en las protenas o en los propios

sistemas de reparacin:

Xeroderma pigmentosum. Existen fallos en la reparacin por escisin de

nucletidos.

Sndrome de Bloom y sndrome de Werner. Hay un fallo en el sistema de

reparacin por NHEJ.

Cncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC: Hereditary Non-Polyposis

Colorectal Cncer). Existen fallos en la reparacin del mal emparejamiento de bases

asociado tambin a fallos en la reparacin acoplada a la transcripcin.

Cncer de ovario y de mama. Existen fallos en la reparacin por escisin de

nucletidos acoplada a la transcripcin.

Adems, los fallos en los sistemas de reparacin se asocian a envejecimiento ya

que producen acumulacin de mutaciones en el ADN conduciendo a apoptosis y

senescencia. Esto ocurre en enfermedades como el sndrome de Bloom, el

sndrome de Werner o el xeroderma pigmentosum que cursan con un

envejecimiento acelerado.

V. BIBLIOGRAFA

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http://mural.uv.es/monavi/disco/primero/biologia/Tema4.pdf