DESARROLLO
Organismos procarióticos son aquellos en los que no existe la separación entre núcleo y citoplasma. Dentro de este grupo se incluyen las bacterias, a las que dedicaremos la mayor parte del curso.
Mención aparte merecen los virus, partículas inanimadas de material genético protegido por capas más o menos complejas de proteínas y lípidos. Carecen deactividad metabólica cuando se encuentran libres.
En general, las células procarióticas son más simples que las eucarioticas ya que estas contienen membranas internas que diferencian órganos celulares (aparato de Golgi,retículo endoplásmico, vacuolas, etc.) no presentes en las células procariotas. En estas el citoplasma es continuo y se encuentra lleno de ribosomas encargados de llevar a cabo la traducción del mensaje genético en proteínas.
Las células eucarióticas son el resultado de una simbiosis establecida hace muchos millones de años entre células procarióticas (que han dado lugar a las mitocondrias) y un núcleo eucariótico (el núcleo de nuestras células). A causa de esta simbiosis, ciertos agentes químicos que son activos frente a procariotas pueden resultar tóxicos para eucariotas al actuar sobre sus mitocondrias. Estas simbiosis estables entre organismos de diferentes orígenes son relativamente frecuentes y se dan en organismos patógenos como, por ejemplo, el Plasmodium productor de la malaria o paludismo.
VIRUS
Los virus son partículas inanimadas de material genético protegido por capas más o menos complejas de proteínas y lípidos. Carecen de actividad metabólica y, por consiguiente, no tienen actividad ninguna relacionada con la producción de alimentos. Sin embargo, pueden estar relacionados con la producción de patologías transmitidas a través de productos alimentarios (virus de la hepatitis A, por ejemplo). Sólo nos referiremos a ellos, por consiguiente, en el campo de la patología.
MATERIAL GENÉTICO EN VIRUS
La mayoría de los virus, presenta un sólo cromosoma formado por ADN o ARN que puede ser unicatenario, bicatenario, lineal o circular.
Los fagos de bacterias están rodeados por una cubierta de proteínas e inyectan su cromosoma al interior de la bacteria. El cromosoma del virus puede seguir dos rutas dependiendo del tipo de fago que sea:
FAGO VIRULENTO: siempre sigue la ruta lítica.
FAGO TEMPERADO: pueden seguir la ruta lítica pero normalmente siguen la ruta lisogénica según la cual el fago está en la célula como un profago.
CICLO LÍTICO
1. 1º Un fago se adhiere a la célula hospedadora e inyecta su ácido nucleico en la célula.
2. 2º Con la "maquinaria" de la bacteria, el fago replica su material genético y sintetiza sus proteínas mientras que el cromosoma del huésped se degrada.
3. 3º Los fagos se ensamblan en el interior de la célula huésped.
4. 4º La bacteria se lisa y los fagos quedan libres.
CICLO LISOGÉNICO
1. El fago se adhiere a la célula hospedadora e inyecta su material genético.
2. La célula, tiene, en estos momentos, dos ADN circulares (uno de ellos del fago).
3. El ADN del fago se integra en el cromosoma de la célula huésped.
4. Se produce entonces la lisogenia: la bacteria es portadora del ADN del fago pero es inmune a su acción lítica aunque sí que pueden infectar a otras bacterias no resistentes a estos virus y provocar su lisis.
MATERIAL GENÉTICO EN BACTERIAS.
El cromosoma bacteriano se compacta formando una estructura llamada NUCLEOIDE. Es un cromosoma circular y bicatenario formado por ADN, ARN y proteínas básicas. Se produce una interacción entre el ADN cargado positivamente y las proteínas cargadas negativamente.
Junto al cromosoma se pueden encontrar plásmidos.
DIFERENCIAS ENTRE EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS.
La diferencia fundamental está en la cantidad de ADN que es inferior en procaioras que en procariotas como por ejemplo: en E. coli el ADN mide 1.3 mm y tiene 4.2 Mb mientras que una célula humana tiene 1.8 mm y 6000 Mb pero si hay 10 elevado a 13 células, el ADN humano mide 2 x 10E13 m.
En la siguiente tabla se muestran las diferencias más importantes:
EL CROMOSOMA EUCARIÓTICO.
Los cromosomas se encuentran en el núcleo celular separados del resto de la célula por la membrana nuclear. Un cromosoma tiene tres partes fundamentales: centrómero, telómero y los brazos.
El centrómero (constricción cromosómica primaria) es la estructura a la que se une el huso acromático. La región centromérica aparece normalmente como un y su posición define la relación entre las longitudes de los dos brazos centroméricos que es una característica muy útil. Según la posición del centrómero los cromosomas se clasifican en:
· Telocéntricos con el centrómero en un extremo.
· Acrocéntricos con el centrómero alejado del centro.
· Metacéntricos con el cromosoma en el centro.
Los telómeros son secuencias situadas en los extremos de los cromosomas que les dan estabilidad. Se encuentran sobre todo en los cromosomas eucarióticos lineales.
El número de nucleolos difiere de un organismo a otro, variando entre uno y muchos. Los nucleolos contienen ARN ribosómico, un componente muy importante de los ribosomas. Los nucleolos se encuentran situados en las constricciones secundarias de los cromosomas llamadas organizadores nucleolares, que ocupan lugares específicos en el cromosoma.
En los centrómeros y telómeros se encuentra asociado ADN satélite que son segmentos de ADN altamente repetitivo y moderadamente repetitivo.
3.1.1 ADN CIRCULAR
ADN Circular
Cualquiera de las moléculas de ADN covalentemente cerradas que se encuentran en bacterias, muchos virus, mitocondrias, plástidos, y plásmidos. También se han observado ADNs pequeños, circulares y polidispersos en un número de organismos eucarióticos y se ha sugerido que tienen homología con el ADN cromosómico y en la capacidad de insertarse en él, y escindirse del ADN cromosómico. Es un fragmento de ADN formado por un proceso de formación y de deleción de un asa, que contiene una región constante de la cadena pesada mu y la parte 3 de la región de cambio mu. El adn circular es un producto normal de la reordenación entre los segmentos del gen que codifica las regiones variables de las cadenas ligeras y pesadas de las inmunoglobulinas, así como de los receptores de las células T.
Cualquiera de las moléculas de ADN covalentemente cerradas que se encuentran en bacterias, muchos virus, mitocondrias, plástidos, y plásmidos. También se han observado ADNs pequeños, circulares y polidispersos en un número de organismos eucarióticos y se ha sugerido que tienen homología con el ADN cromosómico y en la capacidad de insertarse en él, y escindirse del ADN cromosómico. Es un fragmento de ADN formado por un proceso de formación y de deleción de un asa, que contiene una región constante de la cadena pesada mu y la parte 3 de la región de cambio mu. El adn circular es un producto normal de la reordenación entre los segmentos del gen que codifica las regiones variables de las cadenas ligeras y pesadas de las inmunoglobulinas, así como de los receptores de las células T.
3.1.2 PROTEINAS ASOCIADAS
Las proteínas asociadas al ADN son las denominadas histonas. Son polipéptidos relativamente cortos cargados positivamente (básicos) y por lo tanto atraídos por cargas negativas del ADN (ácido). Son sintetizadas durante la fase S de síntesis del ciclo celular. Una de las funciones de esas proteínas está relacionada con el empaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma: los 2 metros de ADN de la célula humana son empaquetados en 46 cromosomas de un largo combinado de aproximadamente 200 nm. La célula tiene unas 90 millones de moléculas de histonas siendo la mayoría perteneciente a un tipo conocido como H1. Se conocen cinco tipos de las siguientes histonas (H1, H2A, H2B, H3, y H4 , 8 moléculas en total); con la excepción de la H1 la mayor parte de las histonas de los eucariotas son muy similares.
3.1.3 ADN EXTRACROMOSOMICO
ADN cromosómico: cromosoma bacteriano
• ADN extracromosómico: elemento facultativo (plásmidos,
bacteriófagos atemperados, etc.)
– Libres o unidos al cromosoma (episomas).
– Propiedades importantes pero no esenciales para la
vida bacteriana.
– Replicación independiente del núcleo
– Transferencia a otras células o herencia a células hijas.
– Contienen información para su replicación y proteínas
reguladoras.
– Adquisición por conjugación, transducción y posibilidad de perderlos (curación)
3.1.3.1 PLÁSMIDOS
Plásmidos, pequeños fragmentos circulares de ADN, están presentes practicamente en todas las células bacterianas. Contienen de 2 a 30 genes. Algunos tienen la capacidad para incorporarse o salir del cromosoma bacteriano.
Son elementos extracromosómicos, moléculas pequeñas de ADN que están libres en el citoplasma. Los plásmidos llevan información genética y se replican dando lugar a nuevos plásmidos que se incorporan a las células hijas en la división celular. Algunos de ellos pueden integrarse en el cromosoma. Los plásmidos pueden tener funciones diversas y algunos de ellos son plásmidos R, Col, y el factor F cuando está en estado citoplásmico.
Elementos genéticos circulares
autoreplicativos
• Tipos:
– Conjugativos. Factor F (HFR)
– Factores de resistencia a antimicrobianos.
• Conjugativos (genes r y Hfr) y no conjugativos.
– Plásmidos de virulencia
– Plásmidos productores de antimicrobianos
Acción biológica:
– Lisis bacteriana
• Fagotipo
– Integración en cromosoma
• Morfología y estructura
– Cabeza, cuello, cola, placa basal.
Los virus son partículas virales, son organismos dotados de extraordinaria simplicidad, pertenece a un nivel de organización. De forma completa.
En la cabeza se contiene el ADN
· Se copia el ADN
· Se comienza a copiar la cabeza las patas
· Se asamblea
Tiene genes para que rompa la bacteria.
3.1.3.3 TRANSPOSONES
Los transposones son fragmentos de ADN incorporados en el ADN cromosómico. A diferencia de los episomas y profagos, los transposones contienen un gen que produce una enzima que cataliza la inserción del transposon a un nuevo sitio. También tienen secuencias repetidas de cerca de 20-40 nucleótidos de largo pegadas a cada extremo. Las secuencias de inserción son cortas (60 a 1500 pares de bases de longitud). Los transposones simples no tienen mas genes que los necesarios para la transposición. Los transposones complejos son muchos mas largos y pueden llevar genes adicionales. Los genes incorporados en los transposones complejos se conocen como "genes saltarines" dado que pueden moverse a lo largo del cromosoma y también de cromosoma en cromosoma.
3.2 ORGANISMOS EUCARIOTICOS
El término genoma se usa para referirse a todos los alelos que posee un organismo (o una población, especie, o un gran grupo taxonómico). Si bien la cantidad de ADN de una célula diploide es constante para una especie, existen grandes diferencias entre las mismas. Homo sapiens tiene 3.5 X 109 pares de bases y la Drosophila tiene 1.5 X 108, por genoma haploide. Mucho del ADN de cada célula no tiene función o bien la misma no es conocida. Solo el 10% del ADN eucariota codifica para proteína. Los virus y procariotas aparentemente usan mucho más sus ADN.
Prácticamente la mitad del ADN eucariota corresponde a secuencia nucleotídicas repetidas. Las secuencias que codifican proteínas están interrumpidas por regiones que no codifican. Las secuencias no codificantes se denominan intrones. Las codificantes exones.
La mayor parte de los genes estructurales de los eucariotas contienen intrones. Si bien se transcriben, estos intrones son cortados (solo en apariencia un proceso ineficiente) antes de la síntesis proteica. Es decir el ARN sufre un proceso de edición, que puede resultar en diferentes péptido (para el caso de un mARN). El número de intrones varía para cada gen, pueden encontrarse inclusive en tARN y gene virales!.Generalmente cuanto mas complejo y de reciente evolución el organismo, mas numerosos y grandes los intrones.¿ Que surgió primero? ¿Genes continuos sin intrones o genes interrumpidos por intrones? Se ha propuesto que los intrones promueven la recombinación genética (vía crossing-over), y por lo tanto aumentan la velocidad de evolución .Los exones codifican diferentes regiones funcionales de las proteínas.
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