El documento describe la estructura y organización del ADN y el genoma humano. Explica que el ADN está formado por nucleótidos que se unen en cadenas dobles con bases complementarias. El genoma humano contiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases y está organizado en 23 pares de cromosomas. El Proyecto Genoma Humano secuenció el genoma completo para identificar genes y otras secuencias.

1. ADN y Organización genómica
Facultad de Medicina “Alberto Hurtado”
Escuela de Tecnología Médica
PhD. Víctor Neyra
UNIVERSIDAD PERUANA
CAYETANO HEREDIA
1

2. Los ácidos nucleícos
● Son grandes moléculas formadas por la
repetición de una molécula unidad que es el
nucleótido.
Nucleótido: Esta formado por;
* Azúcar ribosa (ARN) ó desoxirribosa (ADN)
* Base nitrogenada (Purinas; A, G)
(Pirimidinas; U, T, C)
* Fosfato (ácido fosfórico)

4. Nomenclatura
4

5. Es la secuencia
de nucleótidos
unidos por enlaces
covalentes
de tipo fosfodiester
Estructura primaria del ADN vs ARN

6. 1. Dos cadenas antiparalelas; fosfatos hacia fuera,
Bases hacia adentro
4. Bases complementarias:
Purina - Pirimidina
Adenina - Timina
Guanina - Citosina
5. Fuerzas estabilizadoras: Puentes de hidrógeno,
Fuerzas hidrofóbicas, Apilamiento de bases
6. Una vuelta completa cada 10 bases
Modelo del ADN de Watson & Crick
(1953)

7. 7
Complementariedad de bases

8. Las dos cadenas
antiparalelas
forman una doble
hélice de giro hacia
la derecha, girando
una vuelta completa
cada 10 pares de
bases.
Estructura secundaria del ADN

9. Conformación del ADN
A-DNA: Se presenta cuando
el DNA se encuentra
deshidratado.
B-DNA: Es la conformación
más común.
Z-DNA: Conformación muy
frecuente en regiones ricas
en G y C, su función es
desconocido.
La conformación del ADN se
deben a propiedades
fisicoquímicos de las
moléculas que la conforman.

10. Niveles del condensación del ADN
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4

11. Nivel 1 Fibra de 10 nm
H2A-H2B
H3-H4
H3-H4
H2A-H2B
Nucleo del
nucleosoma

12. Nivel 2, fibra de 30 nm

13. Nivel 3, “Scaffold structure”

14. Nivel 4

15. Metacéntrico
Cromosoma 9
Sub metacéntrico
(Cromosoma 1)
Acrocéntrico
(Cromosoma 14
Tipos de Cromosomas

16. Propiedades de los ácidos nucleícos
 Denaturación y renaturación (proceso
reversible).
 Presentan absorbancia en el rango UV
(260nm)
 Viscosidad.

17. Denaturación Renaturación
ADN
parcialmente
denaturado
Hebras de ADN separadas (ADN denaturado)
Reasociación por
apareamiento de bases
Separación de
hebras
ADN de doble
cadena
altas
temperaturas
(90-100 oC)

18. Las altas temperaturas
rompen los puentes de
hidrógeno entre las bases,
separando las dos hebras de
DNA
La re asociación de cadenas
se da por
complementariedad de
bases

19. Temperatura “melting” (Tm)
Temperatura a la cual el 50%
de la hebra de ADN se
encuentra denaturado
(separado)
Efecto hipercrómico

20. Tm : Temperatura media de fusión
Para una misma
molécula de ADN, la
Denaturación (rojo)
ocurre en un rango de
temperatura más
angosto que el
proceso de
Reasociación de
cadenas
(Renaturación, curva
azul)

21. El valor de Tm depende del % de GC presente en el DNA

22. Espectro de Absorción de algunos
nucleótidos comunes

23. Organización genómica
•Definición de genes y genomas
•Tipos de secuencias presentes en el
genóma humano, distribución y función
•Aplicaciones del conocimiento
derivado de la estructura genómica
23

24. El genoma
 El genoma es el contenido total de ADN de
una célula.
 Incluye no sólo la porción codificante
(genes) si no también regiones intergénicas
y el ADN repetido.
 Los eucariotas tienen 2 o 3 genomas
◦ Genoma nuclear
◦ Genoma mitocondrial
◦ Genoma plastido
 Generalmente “genoma” se refiere a
genoma nuclear
24

25. Tamaño del genoma
 Valor C= Cantidad de ADN por genoma haploide.
 Paradoja del valor C: Refleja la inconsistencia entre la
complejidad orgánica (fenotípica) vs el tamaño del genoma
(complejidad del genoma).
25
DNA content of the haploid
genome is related to the
morphological complexity
of lower eukaryotes, but
varies extensively among
the higher eukaryotes. The
range of DNA values within
a phylum is indicated by
the shaded area.

26. Complejidad del genoma
26
 La cinética de reasociación del ADN permite analizar
la complejidad de un genoma.
 Se da mediante el apareamiento de las bases
complementarias
Depende de :
1. La concentración del DNA
2. La temperatura de reasociación
3. La concentración de sales.
 La velocidad de renaturalización de secuencias de
DNA en solución depende del encuentro al azar de
las cadenas complementarias.
 La velocidad de reasociación de una secuencia en
particular es proporcional al número de veces que se
encuentra presente

27. Parámetros Cinética de reasociación
27
 Co = concentración de DNA al inicio de la reacción
de reasociación (moles de nucleótido/litro)
 t = tiempo de reasociación (medido en segundos)
 C/Co = cantidad de DNA remanente.
 k = constante de la velocidad de reasociación.

28. Ejem.
28
a) ADN fraccionado en fragmentos de aprox. 450pb
(por sonicación)
b) El ADN se alicuota en tubos con una concentración
determinada de ADN
c) Desnaturalización del ADN
d) Reasociación del ADN a distintos tiempos. (se
colocan los tubos en un baño de agua a una
temperatura adecuada, por ejemplo Tm-25ºC).
e) Calculo del % del ADN remanente para cada valor
de Cot.
f) Se grafica el % de ADN remanente en función del
valor de Cot (logaritmo)

29. Velocidad de reasociación del ADN
 La velocidad de reasociación es inversamente proporcional al
largo del ADN con secuencia diferente
29
Complejidad
cinética

30. Velocidad de reasociación del ADN
30

31. 31
C0t 1/2
El Cot½ es el producto
de la concentración y
el tiempo requerido
para tener la mitad de
las moleculas de ADN
reasociadas
A mayor Cot½ implica
una lenta reacción de
reasociación y por
tanto más
complejidad.

32. Curva C0t ½ para el genoma eucariota
32

33. 33
•The proportions of
different sequence
components vary in
eukaryotic genomes.
•The absolute content
of nonrepetitive DNA
increases with genome
size

34. Mediante el análisis de las Curvas C0t
se puede determinar:
34

35. Proyecto genoma humano (1990-2003)
http://ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml
http://useast.ensembl.org/Homo_sapiens/Info/Index?db=core;r=1

36. Proyecto genoma humano
 Terminado en el año 2003, el Proyecto del Genoma
Humano (PGH) fue un proyecto de 13 años. Durante
los primeros años del HGP, el Wellcome Trust (Reino
Unido) se convirtió en un socio importante;
contribuciones adicionales vinieron de Japón, Francia,
Alemania, China y otros.
Objetivos del proyecto
 Identificar los aproximadamente 20,000-25,000 genes
en el ADN humano,
 Determinar las secuencias de los 3 mil millones de
pares de bases químicas que componen el ADN
humano,
 Almacenar esta información en bases de datos,
 Mejorar las herramientas de análisis de datos,
 Transferencia de tecnologías relacionadas con el sector
privado y abordar los aspectos éticos, legales y
sociales que pueden surgir de este proyecto.

37. The Gene Gateway Workbook
37
Entrada al libro de
trabajo de los genes
Para guiar al usuario y
científicos a estudiar y a
aprender de los
diferentes desordenes
genéticos, genes y
proteínas

38. 38
Resumen Proyecto genoma humano

39. 39
Tabla por cromosoma genoma humano

40. 40
ADN EUCARIOTE
Genes de copia
única, codifican
proteínas
ADN presente en
mas de una copia
ADN espaciador
intergénico
Secuencias
funcionales
Secuencias con
función no conocida
Familia de genes
codantes
(y seudogenes)
Secuencias
funcionales no
codantes
Secuencias
repetidas en
heterocromatina
de centromeros
Secuencias
repetidas en
tandem de
número
variable
Secuencias
transposada
s
Familia
dispersas
de genes
Familia de
genes en
tandem
Transpos
ones
Retrotran
sposones

41. Componentes del genoma humano
41

42. Secuencias codante (genes que
codifican proteínas)
42

43. Componentes de secuencia del genoma
humano
 Una fracción considerable del genoma humano
esta compuesto por secuencias repetitivas
dispersas “Interspersed repetitive sequences”
(IRS) que son en su mayoria copias inactivas de
elementos transponibles “transposable elements”
I. Más de un millon de copias SINEs (short interspersed
DNA elements), elementos de 100-300 pb que
provienen de un pseudogen de RNA estructural
II. Varios de cientos de miles de copias LINEs (long
interspersed DNA elements), elementos de un tamaño
de hasta 7 kb sin repeticiones largas (LTRs-Long
terminal repeats)
III. Más de 100,000 copias de MALRs, elementos de 2-3 kb
con LTRs.
IV. Miles de secuencias retrovirales endogenas.

45. Elementos transponibles
 Transposición se define como el movimiento de
información de un locus a otro y esta información
puede ser movida de un locus progenitor a otro
locus vía ARN o ADN
 La transposición mediada por DNA ha sido descrita
en eucariotes como procariotes. La mediada por
ARN parace restringida a eucariotes
 Retrotransposición (retroposición): La acción de
una transcriptasa reversa y un intermediario ARN.
La información transferida se llama Retroposon.
 Transposición de ADN. Excisión del ADN y
reintegración en el genoma. Transposon

46. 46
Elementos transponibles

47. Retroposones
Retroposons can be divided into the viral superfamilies that are
retrovirus-like or LINES and the nonviral superfamilies that do not have
coding functions.

48. Retroposones con actividad
transcriptasa reversa
Retroposons that are closely related to retroviruses have a similar
organization, but LINES share only the reverse transcriptase activity.

49. Retroposones y transposones
Four types of transposable elements constitute almost half of the
human genome.

50. 50
ADN telomérico

51. 51
ADN Satélite

52. Microsatelite, minisatelites y VNTR
 ADN microsatélite también llamado (SSR o STR) simple
sequence repeat y short tandem repeat) consisten en
repeticiones de (típicamente <10 pb) unidades
extremadamente cortos.
 ADNs Minisatélite consisten en ~ 10 copias de una
secuencia repetitiva corta. la longitud de la unidad de
repetición se mide en 10s pb. El número de repeticiones
varía entre los genomas individuales.
 Regiones VNTR (variable number tandem repeat)
describen secuencias muy cortas repetidas, como
microsatélites y minisatélites.
DNA fingerprinting Análisis de las diferencias de los
fragmentos generados mediante el uso de enzimas de
restricción o por medio de PCR de secuencias cortas
repetidas. Debido a que estos son únicos para cada
individuo, se puede utilizar para definir su herencia común
(por ejemplo, una relación padre-hijo).
52

53. 53
Minisatelite, Microsatelites

54. Panorama general del genoma
humano
54