Los niveles de organizaci

1
Los niveles de organización estructural del DNA
Estructura Primaria Estructura
Secundaria Estructura Terciaria Estructura
Cuaternaria
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
2
Estructura Terciaria DNA circular y DNA
lineal Superenrollamientos del DNA
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
3
DNA circular y DNA lineal
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
4
Si tomamos un par de cuerdas o cadenas paralelas
y giramos ( retorcemos ) una sobre la otra en
dirección izquierda, el resultado será una doble
cadena dextrógira es decir, una doble cadena en
que cada cadena gira hacia la derecha ( dirección
de las agujas de reloj ) sobre la otra durante el
movimiento de avance.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
5
Si seguimos el movimiento de avance de un punto
imaginario en la cadena, vemos que realiza un
movimiento de giro a la derecha ( giro de las
agujas de reloj ) al sobre el eje de la doble
cadena. (también lo realiza sobre la otra
cadena). Esto es cierto para las dos cadenas en
ambas direcciones
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
6
DNA circular y DNA lineal
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
7
Ejemplos de DNA circular DNA
mitocondrial DNA genómico bacteriano Plásmidos
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
8
DNA mitocondrial humano (16569 bp )
16569 bp

• La mitocondria tuvo en el pasado un interés
  restringido a los estudiosos de la citología, la
  bioquímica metabólica y la bioenergética. Sin
  embargo, desde hace pocos años la mitocondria
  humana se encuentra en un primer plano de la
  actualidad de las ciencias biomédicas. Este
  cambio radical se fundamenta en varios hechos
• El conocimiento de un numeroso grupo de
  enfermedades genéticas metabólicas, entre las
  cuales figuran más de medio centenar debidas a
  mutaciones puntuales consistentes en la
  sustitución de unas bases por otras, afectando a
  distintos genes del genoma mitocondrial. A ello
  hay que añadir los varios cientos de mutaciones
  no puntuales como son reordenaciones genéticas
  del tipo de las delecciones o las inserciones de
  fragmentos de DNA de distinto tamaño. Este
  aspecto de la mitocondria humana ha llamado la
  atención de los científicos interesados en la
  terapia génica.
• 2) La utilidad del DNA mitocondrial como un
  marcador de gran fiabilidad en antropología
  molecular para el estudio de la evolución humana,
  los flujos migratorios, etc. Utilidad que se
  extiende a la ciencia forense, por su valor como
  marcador en la identificación de personas o el
  esclarecimiento de relaciones de parentesco.
• 3) La bioquímica metabólica ha acrecentado los
  conocimientos sobre el papel central de la
  mitocondria en el metabolismo celular. Al mismo
  tiempo se han clarificado definitivamente los
  aspectos bioenergéticos de la mitocondria en
  relación con el transporte de electrones, la
  fosforilación oxidativa y el necesario
  acoplamiento de ambos procesos.

EL DNA MITOCONDRIAL HUMANO Y SU EXPRESIÓN http//
www.lab314.com
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
9
4) Nuevos aspectos que prometen ser decisivos son
su participación en el cáncer y las enfermedades
neurodegenerativas. Su interés creciente en
oncología se debe a su papel central en la
apoptosis o suicidio celular, que impide en
condiciones normales el desarrollo de
tumores. El genoma humano es el conjunto del
DNA humano, conteniendo los genes. Dicho DNA está
organizado en forma de cromosomas. Una célula
somática típica tiene en su núcleo 46 cromosomas.
A este número ( 46 ) se llama número diploide de
la especie humana. Sin embargo, existe un
cromosoma 47 en el genoma humano es el pequeño
cromosoma mitocondrial. En el siguiente esquema
podemos observar como en una célula somática
típica el DNA se encuentra repartido en dos
fracciones Genoma Nuclear y Genoma Mitocondrial
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
10
Genoma Nuclear Genoma nuclear o DNA de los 46
cromosomas nucleares. Los cromosomas son
moléculas lineales de DNA, y entre todos suman un
tamaño total de 6.000 millones de pares de bases
( GC y AT ) constituyendo la fracción del genoma
mayoritaria. De tal forma que el tamaño medio de
los cromosomas humanos es de unos 130 millones de
pares de bases. El genoma humano tiene un número
aproximado de 30.000 genes. Genoma Mitocondrial
Genoma mitocondrial humano. Constituido por un
solo cromosoma, que es una molécula circular de
DNA de un tamaño de 16569 pares de bases ( 8000
veces menor que el cromosoma medio ). Este tamaño
de 16569 bp corresponde al primer DNA que se
secuenció y es el DNA "secuencia Cambridge".
Otras variantes tienen distinto tamaño así el
DNA mitocondrial "secuencia africana" tiene
16559, mientras la "secuencia sueca" tiene 16570
bp. En cuanto a su número, hay que precisar que
la mayoría de las células tienen varios cientos
de mitocondrias. Además cada mitocondria tiene
varias moléculas de DNA, con lo que el número de
copias del cromosoma circular en cada célula es
de varios miles.
En la molécula de DNA circular de mitocondria las
dos cadenas complementarias tienen una proporción
de C y G muy dispar, y por ello tienen un peso
molecular muy distinto. Para distinguirlas
hablamos de cadena H o pesada ( heavy ) y cadena
L o ligera ( light ). Cadena L  Composición en
bases (total bases  16569) 5122 A 5180 C  
2171 G   4096 T Peso molecular  5.060.609
daltons Cadena H Composición en bases (total
bases  16569) 4096 A 2171 C 5180 G 5122
T Peso molecular  5.168.726 daltons
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
11
El DNA genómico bacteriano
Cromosoma
El cromosoma bacteriano es circular.
El Cromosoma de Haemophilus influenzae tiene una
longitud de 1.830.000 bp
El Cromosoma de Escherichia Coli tiene una
longitud de 4.640.000 bp
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
12
El DNA plasmídico
Plásmidos
Cromosoma
Los plásmidos son moléculas de DNA circular
Su tamaño varía desde menos de 1.000 bp hasta
unos 250.000 bp
Son cromosomas con capacidad de replicación
independiente del cromosoma bacteriano
Son portadores de información genética
adicional para la bacteria ( genes de
resistencia a antibióticos, degradación de
metabolitos, etc )
Tienen gran importancia en Biología Molecular e
Ingeniería Genética como vectores
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
13
Mapa de Restricción de pUC18 y pUC19 ( se
diferencian la secuencia de MCS )
Los pUC son vectores típicos de Clonaje. Vemos
que su tamaño es de 2686 bp
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
14
El plásmido precursor de los vectores de clonaje
y expresión
pBR322 se utilizó para la construcción de otros
plásmidos útiles en Biología Molecular e
Ingeniería Genética. Su tamaño es de 4361 bp
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
15
DNA lineal
Los 24 cromosomas nucleares del genoma humano son
moléculas lineales de DNA
Chromosome Genes of Bases
Chromosome 1 2968 279 million bases
Chromosome 2 2288 251 million bases
Chromosome 3 2032 221 million bases
Chromosome 4 1297 197 million bases
Chromosome 5 1643 198 million bases
Chromosome 6 1963 176 million bases
Chromosome 7 1443 163 million bases
Chromosome 8 1127 148 million bases
Chromosome 9 1299 140 million bases
Chromosome 10 1440 143 million bases
Chromosome 11 2093 148 million bases
Chromosome 12 1652 142 million bases
Chromosome 13 748 118 million bases
Chromosome 14 1098 107 million bases
Chromosome 15 1122 100 million bases
Chromosome 16 1098 104 million bases
Chromosome 17 1576 88 million bases
Chromosome 18 766 86 million bases
Chromosome 19 1454 72 million bases
Chromosome 20 927 66 million bases
Chromosome 21 303 45 million bases
Chromosome 22 288 48 million bases
Chromosome X 1184 163 million bases
Chromosome Y 231 51 million bases
16569 bp
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid