Este documento resume la organización del genoma humano. Explica que el genoma nuclear contiene 3,200 millones de pares de bases distribuidos en 24 cromosomas. Aunque se conocen alrededor de 20,500 genes, sólo el 37.5% del genoma tiene función conocida. El genoma mitocondrial contiene 16,569 pares de bases y codifica 13 proteínas y varios ARN. El documento también describe la distribución irregular de los genes y la presencia de grandes cantidades de ADN repetitivo y no codificante en el genoma humano

1. 08-EL
GENOMA
HUMANO
FUNDAMENTOS DE TOXICOLOGÍA
DIEGO LOSADA MUÑOZ
NEIVA, COLOMBIA, MARZO DE 2018

2. TÓPICOS CUBIERTOS.
•Cómo están organizados los genes en el
genoma.
•Contenido de ADN repetitivo en el
genoma humano.
•Genoma mitocondrial humano.

3. 1. ORGANIZACIÓN
GENÉTICA DEL
GENOMA
NUCLEAR
HUMANO.
¿Cómo están organizados los genes
en el ADN del núcleo de nuestras
células?

4. GENOMA NUCLEAR
Hay 3,200 Mb (millones de pares de bases) distribuidas en 24 cromosomas,
cada uno constituido por una sola molécula de ADN. La más corta: 48 Nb; la
más larga: 250 Mb. Se comprenden las funciones del 37,5% del genoma. Al
restante 62.5 % no se le conoce función.
Genoma humano
3,200 Mb
Genes y secuencias relacionadas con los
genes - 1,200 Mb
Exones 48Mb Secuencias relacionadas 1,152 Mb
Seudogenes
Fragmentos de genes
Intrones, regiones promotoras
Sin función clara
2,000 Mb

5. EL GENOMA HUMANO TIENE
MENOS GENES DE LO ESPERADO…
El descubrimiento de que hay un número de genes menor de lo esperado, indica que el
empalme (proceso de ensamble de exones en diferentes combinaciones, de modo que un
gen codifique más de una proteína), puede ser bastante frecuente.
ESPECIES NÚMERO APROX. DE GENES
Schizosaccharomyces pombe (Levadura –
reproducción por fisión)
4,900
Saccharomyces cerevisiae (Levadura –
reproducción por gemación)
6,100
Drosophila melanogaster (Mosca de la fruta) 13,600
Caenorhabditis elegans (Gusano nemátodo) 20,140
Homo sapiens (Ser humano) 20,500
Arabidopsis thaliana (Planta) 25,500
Zea mays (maíz) 32,700
Cuadro comparativo del número de genes de varios eucariotas:

6. Categorización funcional (regulación) de los genes
conocidos en el genoma humano (en porcentaje)
Expresión, replicación y mantenimiento del genoma
Transducción de señales
Funciones bioquímicas generales de la célula
Otras actividades varias
35%
24%
21%
20%
Expresión, replicación y mantenimiento del genoma: Todas las actividades
que involucran al material genético celular.
Transducción de señales: Regulan la expresión del genoma y otras
actividades celulares en respuesta a señales recibidas desde fuera de la célula.
Funciones bioquímicas generales: principalmente enzimas.
Otras actividades, ejemplos: Transporte de compuestos dentro y fuera de la
célula, plegado de proteínas en su estructura tridimensional correcta,
respuesta inmune, síntesis de proteínas estructurales.

7. HAY POCO ARREGLO LÓGICO DE
LOS GENES EN EL GENOMA
Las variaciones en la densidad de
genes en los cromosomas no permite
identificar regiones en las cuales se
pueda encontrar una distribución
“típica” de los genes.
• El tamaño de los genes varía mucho, desde 65
– 75 pares de bases para los que codifican el
ARN hasta 2,400 miles de pares para el gen
de la distrofina (defectuosa en una forma de
distrofia muscular).
• Los genes no se distribuyen de manera
uniforme en los cromosomas, sino que
presentan zonas de concentración, como lo
muestra la figura.
• Algunos genes están espacialmente
agrupados, como la familia que codifica la
hormona de crecimiento.
• Algunos genes están dispersos. El de la
aldolasa está disperso en los cromosomas 9,
16 y 17. El gen para el ARNr está en grupos
muy dispersos en 5 cromosomas.

8. LOS GENES SÓLO SON UNA PARTE
PEQUEÑA DEL GENOMA HUMANO.
La figura muestra que el genoma contiene relativamente poca información biológica y que los genes son
discontinuos, separados por varios intrones. Si se pusieran juntos todos los exones, ocuparían sólo un 9.5% de la
longitud del segmento analizado. Todos los exones del genoma humano ocupan sólo el 1.5% del total.
• La figura superior muestra un segmento de 50,000 pares de bases del cromosoma 12, que contiene 4 genes.
• No hay una relación aparente entre los genes; hay una distribución aparentemente al azar.
• El gen PKP2 codifica la proteína placofilina, involucrada en la síntesis de desmosomas (estructuras que
actúan como puntos de conexión entre células adyacentes en los mamíferos).
• El gen SYB1 especifica una proteína que asegura la correcta fusión de las vesículas en sus membranas
blancos correctas dentro de la célula.
• Al gen FLJ10143 no se la ha identificado la función.
• El gen CD27 codifica un miembro de la superfamilia del receptor del factor de necrosis tumoral, un grupo de
proteínas que regulan las rutas de viaje de las señales en la apoptosis (muerte celular programada) y la
diferenciación celular.
• Hay pequeños segmentos que se repiten en conjunto, como el dinucleótido 5’-CA-3’; a estas secuencias se les
llama microsatélites.

9. CONTENIDO DE ADN REPETITIVO
EN EL GENOMA HUMANO
• El ADN repetitivo se puede dividir en dos categorías:
o Repeticiones dispersas: Unidades repetidas distribuidas en el genoma aparentemente al azar.
o ADN repetido en conjuntos: Las unidades repetidas van una junto a otra de forma ordenada.
o El ADN repetitivo y otras partes del genoma sin función conocida, se suele llamar ADN residual,
aunque no es un nombre muy adecuado, tendiendo en cuenta los sorprendentes resultados que
surgen de la investigación sobre el genoma.
Las repeticiones dispersas incluyen varios tipos de transposiciones de ARN: Las transposiciones incluyen segmentos
relacionados con retro-elementos virales (LTR) correspondientes a retrovirus endógenos degradados. Otros componentes
son elementos nucleares largos dispersos (LINE) y elementos nucleares cortos dispersos (SINE). De las tres familias de LINE,
sólo la LINE-1 es capaz de transponerse; posee dos genes, uno de ellos codifica una poliproteína similar al producto del gen
pol de los retroelementos virales, que incluye una enzima transcriptasa reversa.
Los minisatélites y los microsatélites son tipos especiales de ADN repetido en conjunto: Estas categorías están definidas
por el pequeño tamaño (número de pares de bases) de las secuencias repetidas. El ADN de los minisatélites está asociado con
varios elementos estructurales de los cromosomas, como los minisatélites teloméricos. Excepto por los gemelos
genéticamente idénticos, ningún ser humano comparte la misma combinación de variantes de longitud de los microsatélites,
por lo cual tienen gran valor en la elaboración de perfiles genéticos individuales.
Las repeticiones en conjunto forman bandas satélite en gradientes de densidad: Las largas moléculas cromosómicas se
dividen en fragmentos cuando las células se rompen en una centrífuga. Los diferentes tipos de bandas se diferencian por sus
contenidos de GC (guanina-citosina). El ADN satélite alfoide se encuentra en la región del centrómero de los cromosomas. La
posición en los centrómeros le confiere un rol estructural, posiblemente como sitio de unión para una o más proteínas
especiales del centrómero.

10. EL GENOMA MITOCONDRIAL
A principios de los años 1960 se confirmaron las diferentes líneas de evidencia que señalan la
existencia de genoma mitocondrial independiente del nuclear y que produce patrones
hereditarios particulares.
Genoma mitocondrial humano
• Cada mitocondria humana posee 10 copias idénticas de su genoma, un total de
una 8,000 copias por célula. Este genoma en circular, con longitud de 16,569
pares de bases y posee genes para 13 proteínas, 2 ARN ribosomales y 2 ARN de
transferencia.
• El ADN mitocondrial se transcribe por una ARN polimerasa codificada por un
gen nuclear, que se sintetiza en el citoplasma y luego ingresa a la mitocondria.
Las trascripciones iniciales originan moléculas largas que se dividen en
segmentos y producen ARN m, r y t maduro. Los ARNr se ensamblan y forman
ribosomas que permanecen dentro del organelo y con la ayuda del ARNt
traducen el ARNm en proteínas.
• Hay sólo 22 ARNt, menos del mínimo necesario para leer el código genético.
Esto significa que las normas estándar de emparejamiento codón - anticodón
deben ser complementadas por un "balanceo", que permite que algunos ARNt
reconozcan los cuatro codones de una sola familia. El código genético que se
utiliza es ligeramente diferente del que opera en el resto de la célula.
• El genoma mitocondrial es muy compacto. No hay regiones inter-génicas;
prácticamente toda la secuencia es codificadora.
• Los genes ATP6 y ATP8 codifican las subunidades 6 y 8 de la ATP-asa; los genes
COI, COII y COIII codifican las subunidades I, II y III de la citocromo c oxidasa;
Cytb es el gen del apocitocromo b; ND1-ND6 codifican las subunidades 1 al 6 de
la NADH hidrogenasa. ¿Recuerdan con cuáles procesos están asociados los
genes antes mencionados?

11. RECORDEMOS ESTOS
CONCEPTOS:
• El genoma humano tiene alrededor de 20,500 genes pero codifica 80,000 a 100,000
proteínas. Gracias a combinaciones alternativas, muchos genes codifican más de una
proteína.
• Todos los eucariotas poseen el mismo conjunto básico de genes, pero las especies
más complejas tienen un mayor número de genes para funciones especializadas.
• Los genes no se distribuyen uniformemente en todo el genoma humano. Las regiones
cercanas a los centrómeros y a los extremos de los cromosomas individuales tienen
una densidad de genes menor. Aparte de esto, hay poco orden obvio o lógico para las
ubicaciones de los genes individuales.
• Como regla general, los tipos más complejos de eucariotas tienen genomas menos
compactos, con un mayor número de intrones, regiones intergénicas más largas y una
mayor proporción de ADN repetitivo.
• El ADN repetitivo se puede dividir en dos categorías. El primero es el genoma
completo con repeticiones intercaladas, cuyas unidades repetitivas individuales se
distribuyen alrededor del genoma de una manera aparentemente aleatoria. La
segunda categoría es ADN repetido en tándem, cuyas unidades repetitivas se colocan
una junto a la otra en una matriz.

12. ¡MUCHAS
GRACIAS!