TEMA 10. Organización genoma (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Genetica molecular
Año del apunte 2015
Páginas 12
Fecha de subida 15/01/2015
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Apuntes realizados con lo visto en clase y las anotaciones del docente.

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GENÉTICA MOLECULAR Tania Mesa González 2º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 10: ORGANIZACIÓN DEL GENOMA TAMAÑO DEL GENOMA  Se conoce por procesos químicos.
 Permite comparar  Se define como el valor C de las células germinales (hapolides) y como 2C en las células somáticas (diploides).
 Se da tanto en eucariotas como en procariotas.
 No tiene relación con la complejidad  en organismos más simples si podría establecerse dicha relación.
Genes:  El número de genes que codifican para proteínas sí que tiene una relación directa con la evolución, pero tampoco con la complejidad del organismo.
 Esto ocurre porque sabemos que a partir de 1 solo gen pueden darse, mediante múltiples factores y procesos, diversas proteínas.
 La densidad génica es la relación entre el número de genes y la unidad de bases:  Nº genes / Mb  Si que tiene que ver y está relacionado inversamente con la complejidad de los organismos.
 Normalmente en genomas la mayor parte de la secuencias no son codificantes, por ello tienen una densidad génica muy baja.
 Cuando la densidad es baja, el número de secuencias repetidas es muy alta.
 Genomas compactos  en el genoma solo hay genes.
SECUENCIACIÓN DEL GENOMA  Mediantes complejos procesos se consiguen fragmentos de cromosomas que se ordenan para conseguir las secuencias.
 La secuencia en si no aporta información, pero sí permite:  Localizar genes  como se distribuyen  Comparación de genomas  Conocer funciones génicas.
 Tipos de secuencias en eucariotas:  Familias génicas  genes que tienen una relación  Algunas no se conocen  transposones  Tipos de secuencias en el genoma humano:  Genes que codifican para proteínas  1,5 %  Genes de miRNA  muy difícil de concreta  25% intrones  + 50 % secuenctas repetitivas  LTR, SNEx, LINE, etc.
 26 % intrones y 3% exones.
 Secuencias repetidas: a) Moderadamente repetidas  familias génicas + trasnposones b) Altamente repetidas: 1. DNA satélite = centrómero 2. Minisatélites = telómeros 3. Microsatélites 4. Otras.
GENES DE SECUENCIA ÚNICA:  Se encuentran en una sola posición en el genoma (1 individuo = 2 copias).
 Se puede conocer mediante 2 procesos: 1. Análisis bioinformáticos  solo dan una predicción de la zona dónde se encuentra un tipo determinado del gen.
 Dan pautas de lectura:  1 DNA = 6 pautas de lectura  longitud de lectura = des del inicio hasta el STOP.
 Los intrones no se traducen.
2. Análisis experimentales  relizados en laboratorio.
 Pautas de lectura abierta ORF:  Tiene limitaciones con los intrones, ya que estas partes no se traducen.
 Se pueden encontrar codones STOP.
 Por este motivo este estudio es más sencillo para bacterias que para eucariotas.
 Se combinan diferentes regiones leidas para poder obtener un resultado predictivo.
Tamaño de los genes en humanos  Los genes que son muy pequeños (menos de 10 kb)  Los más comunes son los genes intermedios  El gen de la distrofina es el más largo.
 % hace referencia a la cantidad que son exones. Los genes grandes tienen pocos exones en comparación con los intrones.
 La estructura con respecto al tamaño (intrones y exones) de los genes es muy diverso.
Densidad génica dentro del genoma  El genoma principalmente son genes, hay muy pocas secuencias que no codifican.
 La compactación de los genes también es muy variable.
 Cuando hay una gran densidad génica es muy fácil encontrar genes solapados  regiones compartidas por más de un gen, compartiendo parte de la secuencia.
 Sin embargo codifican para dos proteínas diferentes (cadenas diferentes), dejando claro que no son genes homólogos.
 Hay genes que se encuentran dentro de otros genes.
 Por ejemplo en un intrón encontramos a más de un gen.
 Solo el 1% del genoma es específico para la especie humana.
SECUENCIAS MODERADAMENTE REPETIDAS  Familias génicas  Transposones Familias génicas:  Grupos de genes que están relacionados, se les podría considerar genes homologos. Tienen un origen común o presentan similitudes de presencia.
 Si hablamos dentro de la misma especie les llamamos paralogos.
 Si hablamos de los que se encuentran entre especies, les llamamos ortólogos.
 Los miembros de la familia génica, provienen de un gen común que ha evolucionado mediante duplicaciones génicas.
 Un ejemplo son los genes de las globinas, que después de la duplicación, una copia deriva en un tipo de gen y la otra copia a otro tipo, presentando por tanto funciones diferentes.
 Las familias génicas tienen diferentes estructuras, formados por genes homologos o genes repetidos, pero se dividen en : a) Genes repetidos en tándem  requeridos en grandes cantidades.
 Genes de rRNA  organización nucleolar. Están localizados en los brazos cortos de los cromosomas 13, 14, 15, 21, 22. Contienen más de 800 copias del gen rRNA.
 Genes que codifican para el tRNA  Genes que codifican para las histonas. La unidad de repetición son todos los genes, que forman bloques que se repiten a lo largo de una región del cromosoma.
b) Genes agrupados  dentro del gen existen pseudogenes, que no son funcionales. El pseudogen es un gen inactivo, que no se expresa, o si lo hace da lugar a un producto no funcional. Su origen se da mediante la duplicación génica.
c) Genes dispersos se encuentra los genes en distintos cromosomas.
 Tanto en los genes agrupados como en los dispersos, los genes homologos pueden tener funciones diferentes y algunos pierden su función  pseudogenes.
SECUENCIAS ALTAMENTE REPETIDAS  a) DNA satélite c) Microsatélites b) Minisatélites d) Secuencias Alu (humanos) Son realmente importantes para la organización. No sabemos bien bien su función, pero si son muy útiles para hacer comparaciones genómicas o en la identificación de un genoma, ya que son secuencias muy variantes.
 No son elementos transponibles en sí.
 Su origen se encuentran en transposones, que no se pueden movilizar, por distintos motivos.
 DNA satélite  estructura compleja que forma estructuras repetidas, que se encuentran en un punto concreto del cromosoma.
 Los centromeros son las secuencias más difíciles de secuenciar de los genomas, es más probablemente aún no estén secuenciadas.
 Minisatélites  los encontramos en los telomeros y también en secuencias hipervariables, que tienen repeticiones más largas.
 Microsatélites  se encuentran por todo el cromosoma, y por tanto en distintas regiones del genoma.
 Mecanismo de variación en la replicación  desplazamiento de la RNA polimerasa o Slippage.
 Al ser secuencias repetidas, tienen utilidad.
 Los mini y microsatélites  son secuencias muy polimórfiocas (variables). Son tan variables porque se encuentra en centros de sitios. Es muy variable en cuanto a secuencia y en función de sus repeticiones.
 Cada individuo tiene un alelo diferente, una característica única para esta secuencia.
 Forman las huellas del DNA = fingerprint DNA.
Minisatélites  la variabilidad proviene en el proceso de la meiosis durante la recombinación homologa.
 Durante la recombinación los cromosomas se aparean, y el apareamiento puede sufrir un desplazamiento.
 Este apareamiento desigual genera un cromosoma con X números de repeticiones, generando dos cromosomas con diferentes repeticiones (uno más largo y otro más corto) Microsatélites  la variabilidad proviene de la replicación del DNA, antes de la división celular.
 Durante la replicación puede darse el deslizamiento de la DNA polimerasa de una cadena o la otra.
 Al deslizarse añade o quita nucleótidos que modifica.
DNA fingerprint  Los minisatélites (VNTR)  hay 3 individuos distintos, cada uno con un fingerprint diferente y característico.
 Si alnalizamos el genoma, utilizamos un sistema que nos permite analizar las regiones en tamaño de alelo (es en lo único en que se diferencian), que es el Southern blot.
 Como son diferentes los tres patrones que salen son distintos entre ellos, y a la vez característicos.
 El finger print se obtiene haciendo un analaisis de Southern blot:  Coger todo el DNA de un individuo y lo fragmentamos con una enzima de restrinción.
 En un gen de agarosa separamos los fragmentos por tamaño.
 Donde no hay un fragmento concreto de DNA es porque en esa región hay miles de fragmentos con muy pocas diferencias entre ellas, haciendo que no se vean bandas nítidas.
 Para ver las bandas, se transfiere el gel a una membrana donde se hibrida con una sonda marcada de tal forma que la sonda corresponderá a una región complementaria homologa de un fragmento especifica del gen, la cual queremos analizar.
 Cuando se revela, ahora sí se pueden distinguir las bandas limpias, que corresponden a las regiones complementarias de la sonda y por lo tanto podemos saber de qué se trata.
 Son analizados en los casos de estudios de parternidad.
 Lo analizamos mediante un locus.
 Si analizamos los de los padres, con los de los hijos, vemos que hay una descendencia mendeliana  También se puede aplicar en casos en que es necesario identificar a una persona.
  Se utiliza para los crímenes.
 En análisis del fingerprint del DNA del los microsatelites, lo haremos por PCR.
APLICACIONES DEL GENOMA  Base de datos del genoma humano.
 En la actualidad de hacen análisis masivos de la trascripción del genoma.
 El transcriptoma se hace analizando el RNA, pudiendo comparar los de diferentes tejidos, para saber que proteínas hay en cada tejido, o como afectan diferentes factores sobre la expresión génica, etc.
 El gran reto es estudiar el proteoma, ya que hay una mayor complejidad de estructuras.
VARIACIÓN GENÉTICA HUMANA  Los individuos son diferentes a nivel de microsatelites y microsatelites, así como fenotípicamente.
 A la vez hay más variabiliad en el genoma, que hace referencia a la variabilidad que hay en una determinada posición de una determinada base, es lo que llamamos SNP.
 Las diferentes formas de un gen no son más que los alelos  polimorfismos.
 Polimorfismo  locus con más de un alelo y la frecuencia del alelo minoritario en la población.
 La diferencia de mutación y polimorfismos.
 Si es polimorfismo está representado en la población en un menor de un 1 %. En el caso contrario es considerado mutación.
 Una mutación, si se va pasando de generación en generación se puede acabar conviertiendo en polimorfismo.
 SNPs  la variabilidad se da en el locus de una sola base, es decir, solo se cambia una base por otra.
 Este hecho puede hacer cambiar el genotipo con una intensidad u otra en función de a lo que afecte esta modificación.
DETERMINACIÓN DE LA FUNCIÓN GÉNICA  La influencia de un gen en un determinado fenotipo de hace mediante aproximaciones inversas: del gen al fenotipo.
 En el análisis bioinformático de homologías aporta información.
 En el análisis experimental se hace una alteración del gen a estudiar y se estudia el fenotipo.
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