Estructura de la Cromatina, Universidad Miguel Hernández

Fundamentos de Biología

Curso 2018-2019 Dr. Jorge Juan Prieto Cueto ... Departamento de Histología y Anatomía Universidad Miguel Hernández

Estructura de la cromatina

• Concepto
• Tipos
• Estructura del cromosoma
• Cariotipo humano
• Nucléolo

Concepto

• Es el componente más abundante del núcleo, estando constituida por ADN unido a histonas, y ARN.
• Forma los cromosomas.
• Se tiñe con colorantes básicos. Tinción de Feulgen: aparece teñido en rojo sólo el ADN

Estructura básica del ADN

- Doble helicoide. Cada cadena: - Base: Adenina, Guanina, Timina, Citosina. - Pentosa: desoxirribosa. - Grupo fosfato. - Base + pentosa: DESOXINUCLEÓSIDO (hay 4): - Desoxiadenosina. - Desoxiguanosina. - Desoxitimidina. - Desoxicitidina. - Desoxinucleósido + fosfato: DESOXINUCLEÓTIDO (hay 4): - Desoxiadenosin monofosfato. - Desoxiguanidin monofosfato. - Desoxitimidin monofosfato. - Desoxicitidin monofosfato. Fosfato 0 0-A-O 7 H 0 N 5 5 CH2 0 9 6 N A NI 4 H I 3 N 2 H /H H 3'1 12 OH H Base Azúcar (a) Azúcar fosfato del esqueleto 0 0=2-0 Ó CH2 H. O H H N H N-H A N O H 0= H 0 H H CH2 H 0 C H 1 N H H 11 H O O=2-0 CH3 CH2 0 H- -0 T H N N-H V H = 0 H 0=2-0 CH2 0 H N. H =0 H G N= N-H H N-H (b) H H H H 'N-H 0 H N H H. 8 N-H 4

Estructura básica del ADN: Bases y Genes

- Las bases se disponen enfrentadas: A-T / C-G. - GEN: cada región del ADN que produce un ARN funcional. - Un gen: hasta 100.000 pares de bases. - GENOMA: total de la información genética contenida en la cromatina. 20 À P S S P A c G G C G Fosfato -P T A C G C G 34 À T A - P- G P 3.4 À CS C G 4 A T IS G P Surco mayor Surco menor -P- O G S G C 9 - P -S - P 5-9 - 5-0 -5- p-S=P+5- G c T A A-S-A-S-A-S-A-S-P S-A-S-A-S-A-s-p-0 Azúcar Base A-S-A-S-A-S-A-S-A-S S-S-P-S-A-S-A-S-PEstructura básica del ADN - Las bases se disponen enfrentadas: A-T / C-G. - GEN: cada región del ADN que produce un ARN funcional. - Un gen: hasta 100.000 pares de bases. - GENOMA: total de la información genética contenida en la cromatina.

Genoma

Haemophilus influenzae Mycoplasma E. coli Bacteria Yeast Fungi Arabidopsis Lily Plants Drosophila Insects Toad Salamander Amphibians Chicken Birds Human Mammals 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 Base pairs per haploid genome - El tamaño del genoma se mide en unidades formadas por miles de pares de nucleótidos (llamadas kilobases). - Generalmente el tamaño del genoma aumenta con la complejidad del organismo. - El número de genes suele ser proporcional al tamaño del genoma. - ¡ Hay EXCEPCIONES en el tamaño! debidas a la presencia de ADN repetitivo y de intrones (segmentos de ADN que no contienen información para la codificación de ningún producto).

Tipos de cromatina

- La cromatina en interfase es una masa densa, con una estructura fina difícil de precisar. H RER E HN Nu G M C · Dos tipos de cromatina en interfase - Grumos gruesos: HETEROCROMATINA (cromatina inactiva). · Heterocromatina constitutiva: aparece toda la vida compactada, es ADN permanentemente silenciado · Heterocromatina facultativa: se inactiva dutante ciertes fases de la vida o en cierto tipo de células indiferenciadas. Ejemplo: el X inactivo de hembras (corpúsculo de Barr). - Grumos finos: EUCROMATINA.

Cromatina sexual

de un lactante de sexo femenino No se ve en el varón - Descrita en 1949 por Bertrand y Barr (CORPÚSCULO DE BARR). - Se observa en la interfase de muchas células del cuerpo femenino (neuronas, células epiteliales, fibroblastos, etc.). - Se observa como un corpúsculo de cromatina densa adosada a la membrana nuclear. - Corresponde a heterocromatina de un cromosoma X. Uno de los dos se inactiva en el desarrollo en las mujeres, para que tanto machos como hembras tengan el mismo nº de cromosomas X activos y sinteticen cantidades equivalentes de productos codificados por los genes que están incluidos en el X. - Al inicio de la meiosis se reactiva para que en la oogénesis casa gameto reciba un cromosoma X eucromático.

Cromosoma

· Es cada uno de los dominios en los que se organiza la cromatina. · Tamaño y formas variables según momento del ciclo celular. · Número variable en cada especie. · CARIOTIPO: conjunto ordenado de cromosomas de cada especie. Cromosomas en interfase y en mitosis Nuclear envelope Copies of chromosome 4 Interchromosomal domain Chromosome territories

Cromosoma y Cariotipo

· Es cada uno de los dominios en los que se organiza la cromatina · Tamaño y formas variables según momento del ciclo celular · Número variable en cada especie. · CARIOTIPO: conjunto ordenado de cromosomas de cada especie. Cromosomas en interfase 18 19 1 pm Territorios cromosómicos: Thomas Cremer

Estructura del cromosoma en mitosis

(descrita en mitosis) Partes del cromosoma en mitosis (METAFASE): 2 cromátidas iguales, con dos brazos cada una. 1 centrómero separando las cromátidas. Los brazos no representan una unidad funcional, sino morfológica, que facilita su clasificación. cromosoma centromero cromátida

Estructura del cromosoma: Centrómero y Cinetócoro

Cromátidas Cinetócoro 20-30 nm Constricción secundaria paracentromérica Constricción primaria (centrómero) 40 nm Cinetócoro Microtúbulos Heterocromatina constitutiva Bandas Brazo largo Constricción secundaria (organizador nucleolar) Telómero Microcónvulas Entramado proteico Brazo corto CENTRÓMERO: constricción primaria, observable al microscopio óptico. CINETÓCORO: parte lateral del centrómero, donde conectan los microtúbulos en la división celular.

Estructura del cromosoma: Telómeros

Cromátidas Cinetócoro 20-30 nm Constricción secundaria paracentromérica Constricción primaria (centrómero) Heterocromatina constitutiva 40 nm Cinetócoro Microtúbulos Bandas Brazo largo Constricción secundaria (organizador nucleolar) Telómero Microcónvulas Entramado proteico TELÓMEROS: "puntas" de la molécula de ADN que forma cada cromosoma. Es un tramo de secuencias repetidas (500-5000 veces) de TTAGGG. - Se requieren para la replicación completa. - Protegen a los cromosomas de la acción de las nucleasas. - Impiden que los extremos de los cromosomas se fusiones entre sí. - Necesitan telomerasa para su replicación. Brazo corto

Tipos de cromosomas

Tipos de cromosomas (según tamaño y simetría de los brazos): · Metacéntricos. · Submetacéntricos. · Acrocéntricos. Cromátides Brazo corto (p) Centrómero Brazo largo (q) METACÉNTRICO SUBMETACÉNTRICO ACROCÉNTRICO

Organización del ADN en los cromosomas

Una célula humana promedio contiene 6.000 millones de pares de bases de ADN divididas entre 46 cromosomas. Cada cromosoma contiene una sola molécula de ADN; cuanto mayor sea el cromosoma, más largo es el ADN que contiene. Puesto que cada par de bases ocupa 0.34 nm. de longitud, 6000 millones de pares de bases equivalen a una molécula de ADN de dos metros de largo. Además, el ADN del interior de una célula se enlaza a gran cantidad de agua (casi seis moléculas de agua por par de bases), que expande su volumen aún más. 1. ¿ Cómo es posible colocar dos metros de ADN hidratado en un núcleo de sólo 0,00001 metros (10 u) de diámetro y, más aún, mantener el ADN en estado accesible a enzimas y proteínas reguladoras? 2. De igual importancia, ¿cómo se organiza la única molécula de ADN de cada cromosoma de modo que no se enrede irremediablemente con las moléculas de otros cromosomas? Sección condensada del cromosoma 30 nm Fibra de cromatina de nucleosomas empacados Forma de cromatina de "cuentas de un collar" 11 nm + 2 nm 300 nm 700 nm +1400 nm Cromosoma en metafase Sección extendida del cromosoma Doble hélice de DNA - La doble hélice de ADN está "enrollada" alrededor de Histonas formando los NUCLEOSOMAS. Chromosome

Fibras de cromatina y nucleosomas

Fibras de cromatina Nucleosome core particle DNA - Los nucleosomas están formados por distintas subunidades de Histonas (H1, H2A, H2B, H3, H4). H4 2 molecules each of H2A, H2B, H3, and H4 DNA H1

Cariotipo humano

-CARIOTIPO: ordenación gráfica de los cromosomas de un individuo o especie con criterios de tamaño y tipo cromosómico. - Cada célula somática tiene una dotación cromosómica 2n (diploide). - Las células sexuales tienen número haploide de cromosomas (n). - Cada par de cromosomas homólogos autosómicos (no sexuales) se designa por un número. - Al par de cromosomas sexuales se le designa con letras: X, Y. - Número de cromosomas humanos: 46 (44 + 2). D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 O" C Om L 10 11 12 13 14 15 16 17 18 DUO 19 20 21 22 x Y

Técnica citogenética para cariotipo

Aggiunta di colchicina Aggiunta di ocqua :le cellule si gonfiano Una goccia sul vetrino Fissare con acido acetico e colorare I globuli rossi sedimentano e sono eliminati Globuli bianchi Arresto delle cellule in metafase Centrifugando i globuli bianchi sedimentano - 1 - Cellula in met afase scoppiate Fotografare e ingrandire Ritagliare i singoli cromosomi 88 TÉCNICA CITOGENÉTICA (CARIOTIPO): Obtención de muestra Cultivo Parada de células en metafase (Colcemid) Sacrificio de células Extensión Tinciones. Bandeado Incollare i cromosomi in ordine di grandezza decrescente coni centromenri sullastessa lineae le braccia minoriin alto D

Citogenética y alteraciones cromosómicas

46,XY 11 1 2 3 4 5 A B 6 7 8 9 10 11 12 C 13 14 15 16 17 18 D E 19 20 21 22 XY F G Citogenética: estudio de los cromosomas y sus anomalías. ALTERACIONES CROMOSÓMICAS: · 1/150 RN vivos · 2% embarazos >35 años · Causa principal de RM · 50% de abortos Las técnicas de bandeado permiten observar las cromátidas con bandas claras y oscuras características de cada cromosoma e iguales en ambos homólogos. S 11

Anomalías cromosómicas: Numéricas

Citogenética Convencional: cariotipo (bandeo) 1 N 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y Molecular: FISH sondas 13/21 sondas 18/X/Y Cariotipo: 46,XX PREANOMALIAS CROMOSÓMICAS · Numéricas - Aneuploidías (trisomías, monosomías): Autosomas y cromosomas sexuales. - Poliploidías (triploidía 3n, tetraploidía 4n).

Trisomía 21 (Síndrome de Down)

FISH (sondas 13/21) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 88 19 20 21 22 X Y Cariotipo: 47,XX,+21 SHESíndrome de Klinefelter 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 88 便 品 06 00 19 20 21 22 X Y • Incidencia: 1,5 / 1000. · Cariotipo: 47, XXY. • Talla ligeramente mayor que población general. · Hipogonadismo hipergonadotrófico con o sin ginecomastia (40%). • Distribución femenina de la grasa corporal. · Testículos pequeños. · Azoospermia o muy severa oligozoospermia.