UNIDAD 1




           Jacqueline Soto
14/05/12    Biología            1
En esta unidad conocerás y comprenderás
  La ubicación y naturaleza química del material
     genético
    La relación entre los cromosomas y el cariotipo
    La estructura básica de los cromosomas
    La relación entre el cariotipo y el fenotipo
    La naturaleza y localización de los genes
    La relación entre reproducción celular e información
     genética



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Estructura y función núcleo




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EXPERIMENTO DE JHON GURDON 1960




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LOS CROMOSOMAS Y EL
CARIOTIPO
                                      Son los portadores de
                                      la información en los
                                      eucariontes. Son
                                      estructuras celulares
                                      formadas por DNA y
                                      proteínas, encargadas
                                      de transmitir los
                                      caracteres
                                      hereditarios de una
                                      célula a otra. Constan
                                      de una serie de genes
                                      y se presentan en
                                      pares (homólogos)

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The nucleotide is the basic building block of
                 nucleic acids.

• There are two classes of nitrogen bases called
  purines (double-ringed structures) and
  pyrimidines (single-ringed structures). The four
  bases in DNA's alphabet are:
• adenine (A) - a purine
• cytosine(C) - a pyrimidine
• guanine (G) - a purine
• thymine (T) - a pyrimidine
PUENTES DE HIDROGENO
1. Las cuatro letras
                                      Todo el código
                                      genético se
                                      transcribe con tan
                                      sólo cuatro letras
                                      químicas o bases: la
                                      adenina (A) que hace
                                      par con la timina (T)
                                      y la citosina (C) que
                                      hace par con la
                                      guanina (G). El
                                      genoma humano
                                      está compuesto por
                                      entre 2,8 y 3,5
                                      millones de pares de
                                      bases.

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2. La dóble hélice de
                                      ADN
                                      Los pares de bases A-
                                      T y C-G constituyen
                                      los escalones del
                                      espiral de ADN o ácido
                                      desoxirribonucleico,
                                      elemento básico de
                                      todo ser vivo conocido.
                                      Al recorrer "de arriba
                                      abajo" la doble hélice,
                                      se puede "leer" el
                                      código de la vida. De
                                      ser posible "estirar" el
                                      ADN de una célula
                                      humana, mediría dos
                                      metros.
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3. Genes
                                      Sólo el 3% del total del
                                      genoma humano está
                                      compuesto por genes -
                                      el resto son
                                      "deshechos". Los
                                      genes son secuencias
                                      especiales de cientos o
                                      miles de pares de
                                      bases que constituyen
                                      la matriz para la
                                      fabricación de todas
                                      las proteínas que el
                                      cuerpo necesita
                                      producir y determinan
                                      las características
                                      hereditarias de la
14/05/12   Jacqueline Soto Biología   célula u organismo.18
4. Cromosomas
                                      El número total de
                                      genes que existe en
                                      cada célula humana no
                                      se conoce con
                                      precisión, aunque se
                                      estima que oscile entre
                                      30.000 y 120.000.
                                      Todos ellos,
                                      conjuntamente con el
                                      restante material
                                      genético de deshecho,
                                      se distribuyen en
                                      "cápsulas" llamadas
                                      cromosomas. Cada ser
                                      humano cuenta con 23
                                      pares de cromosomas.
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5. Núcleo y célula


                                      El total de 46
                                      cromosomas humanos
                                      se encuentran en el
                                      núcleo de cada célula
                                      del cuerpo humano
                                      (excepto las células
                                      reproductoras, que
                                      sólo tienen la mitad).
                                      De esta forma, la
                                      mayoría de las células
                                      contienen toda la
                                      "fórmula" para crear un
                                      ser humano.

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6. Cuerpo
                                      Cada una de las
                                      células de nuestro
                                      cuerpo se "especializa"
                                      en realizar
                                      determinada tarea de
                                      acuerdo con las
                                      instrucciones genéticas
                                      incluidas en el
                                      genoma. El resultado:
                                      la formación de
                                      sangre, músculos,
                                      huesos, órganos. El
                                      cuerpo humano está
                                      integrado por un total
                                      de 100 billones
                                      (millones de millones)
14/05/12   Jacqueline Soto Biología   de células.         21
Comparación de algunas secuencias de ADN conocidas
con los tamaños de cromosomas y genomas de
distintos organismos y el hombre
Secuencuias                                   N° de Bases

Cromosoma 3 de la levadura                       350 mil

Genoma de Escherichia coli                       4.6 Millones

El más grande cromosoma de levadura mapeado        5.8 Millones

Genoma de la levadura                             15 Millones

El más pequeño cromosoma humano (Y)                 50 Millones

El más grande cromosoma humano (1)                 250 Millones

Genoma Humano                                       3 Billones
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CARIOTIPO DE UN HOMBRE
CARIOTIPO Y FENOTIPO
 CÉLULAS SOMÁTICAS:
    22 PARES: CROMOSOMAS HOMÓLOGOS.
   IDÉNTICOS EN TAMAÑO Y FORMA.

   1 PAR: CROMOSOMAS SEXUALES.
   SON LOS CROMOSOMAS X e Y

   MUJER: X X         HOMBRE: X Y
                                ( Y factor determinante)
Cromosomas de una célula somática en división de una mujer, fotografiados

después de la replicación y condensación
CARIOTIPO Y FENOTIPO
  Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas
     iguales, denominados autosomas, y un par de cromosomas
     diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas
     sexuales o heterocromosomas

Los cromosomas de cada especie poseen
una serie de características, como la
forma, el tamaño, la posición del
centrómero y las bandas que presentan al
teñirse. Este conjunto de particularidades,
que permite identificar los cromosomas de
las distintas especies, recibe el nombre de
cariotipo, y su representación gráfica,
ordenada por parejas de cromosomas
homólogos, se denomina cariograma.

14/05/12         Jacqueline Soto Biología                     28
CARIOGRAMA




14/05/12   Jacqueline Soto Biología   29
Los cromosomas se clasifican según la longitud relativa de sus
brazos, es decir, según la posición del centrómero, en:
 - METACÉNTRICOS: cuando los dos brazos
   son aproximadamente iguales y el
   centrómero está en el centro.

 - SUBMETACÉNTRICOS: el centrómero está
    ligeramente desplazado hacia un lado dando
    dos brazos algo desiguales

 - TELOCÉNTRICOS: cuando el centrómero
    está más cerca de un extremo, dando dos
    brazos muy desiguales

 - ACROCÉNTRICOS: el centrómero está en un
   extremo, por lo que en realidad sólo existe
   un brazo.
14/05/12         Jacqueline Soto Biología                        31
•Concretamente en el cariotipo humano hay 7 grupos de
cromosomas. Dentro de cada grupo vamos a ordenar y
reconocer los cromosomas con la ayuda de un idiograma:

                                           Un idiograma es la
                                           representación
                                           esquemática del
                                           tamaño, forma y
                                           patrón de bandas de
                                           todo el complemento
                                           cromosómico, los
                                           cromosomas se
                                           sitúan alineados por
                                           el centrómero, y con
                                           el brazo largo
                                           siempre hacia abajo.


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• En el cariotipo
  humano los
  cromosomas se
  ordenan de mayor a
  menor. Hay
  cromosomas
  grandes, medianos
  y pequeños. Al
  ordenar los
  cromosomas se
  constituyen 7
  grupos atendiendo
  no sólo al tamaño
  sino también a la
  forma de las
  parejas
  cromosómicas,
  dentro del cariotipo
  humano podemos
  encontrar
  cromosomas:
  14/05/12        Jacqueline Soto Biología   33
FENOTIPO
  Morfológico visible: ej: lóbulo de la oreja
  Morfológico no visible: grupos de sangre A, B, O, AB(
  Funcional: hemoglobina (estructura), anemia
   calciforme
  Conductual:motivación, comportamiento, tocar un
   instrumento, intereses.




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Los grupos que comprende el cariotipo humano son los
   siguientes:
  - Cromosomas grandes
        Grupo A, (cromosomas 1, 2 y 3), meta y
   submetacéntricos
        Grupo B, (cromosomas 4 y 5), submetacéntricos
  - Cromosomas medianos
       Grupo C, (cromosomas 7, 8, 9, 10, 11, 12 y además los
   cromosomas X), submetacéntricos
       Grupo D, (cromosomas 13, 14 y 15) acrocéntricos
  - Cromosomas pequeños
       Grupo E, (cromosomas 16, 17 y 18) submetacéntricos
       Grupo F, (cromosomas 19 y 20) metacéntricos
       Grupo G, (cromosomas 21 y 22) acrocéntricos
  Por acuerdo los cromosomas sexuales X e Y se separan
   de sus grupos correspondientes y se ponen juntos
   aparte al final del cariotipo.
14/05/12        Jacqueline Soto Biología                   35
 El modelo de la doble hélice de
                      Watson y Crick ha supuesto un hito en
                      la historia de la Biología.
                       Watson y Crick integraron todos los
                      datos disponibles en un intento de
                      desarrollar un modelo de la estructura
                      del ADN.




                Franklin tomó fotomicrografías de difracción
                de rayos X de cristales de ADN, que fueron
                la pieza clave del rompecabezas.
14/05/12   Jacqueline Soto Biología                        36
Los datos que se conocían por ese tiempo eran:
1) que el ADN era una molécula grande también muy larga y
   delgada.
2) los datos de las bases proporcionados por Chargaff
   (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma
   especie).
3) los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y
   Wilkins (King's College de Londres).
4) los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma
   de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién
   sugirió para el ADN una estructura semejante.
 Watson (23 años) y Crick (34 años)
   Laboratorio Cavendish, Cambridge, Inglaterra, 1953)
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Material genetico y division celular

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    UNIDAD 1 Jacqueline Soto 14/05/12 Biología 1
  • 2.
    En esta unidadconocerás y comprenderás  La ubicación y naturaleza química del material genético  La relación entre los cromosomas y el cariotipo  La estructura básica de los cromosomas  La relación entre el cariotipo y el fenotipo  La naturaleza y localización de los genes  La relación entre reproducción celular e información genética 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 2
  • 3.
    14/05/12 Jacqueline Soto Biología 3
  • 4.
    Estructura y funciónnúcleo 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 4
  • 5.
    EXPERIMENTO DE JHONGURDON 1960 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 5
  • 6.
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  • 7.
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  • 8.
    LOS CROMOSOMAS YEL CARIOTIPO Son los portadores de la información en los eucariontes. Son estructuras celulares formadas por DNA y proteínas, encargadas de transmitir los caracteres hereditarios de una célula a otra. Constan de una serie de genes y se presentan en pares (homólogos) 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 8
  • 9.
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  • 11.
    The nucleotide isthe basic building block of nucleic acids. • There are two classes of nitrogen bases called purines (double-ringed structures) and pyrimidines (single-ringed structures). The four bases in DNA's alphabet are: • adenine (A) - a purine • cytosine(C) - a pyrimidine • guanine (G) - a purine • thymine (T) - a pyrimidine
  • 15.
  • 16.
    1. Las cuatroletras Todo el código genético se transcribe con tan sólo cuatro letras químicas o bases: la adenina (A) que hace par con la timina (T) y la citosina (C) que hace par con la guanina (G). El genoma humano está compuesto por entre 2,8 y 3,5 millones de pares de bases. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 16
  • 17.
    2. La dóblehélice de ADN Los pares de bases A- T y C-G constituyen los escalones del espiral de ADN o ácido desoxirribonucleico, elemento básico de todo ser vivo conocido. Al recorrer "de arriba abajo" la doble hélice, se puede "leer" el código de la vida. De ser posible "estirar" el ADN de una célula humana, mediría dos metros. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 17
  • 18.
    3. Genes Sólo el 3% del total del genoma humano está compuesto por genes - el resto son "deshechos". Los genes son secuencias especiales de cientos o miles de pares de bases que constituyen la matriz para la fabricación de todas las proteínas que el cuerpo necesita producir y determinan las características hereditarias de la 14/05/12 Jacqueline Soto Biología célula u organismo.18
  • 19.
    4. Cromosomas El número total de genes que existe en cada célula humana no se conoce con precisión, aunque se estima que oscile entre 30.000 y 120.000. Todos ellos, conjuntamente con el restante material genético de deshecho, se distribuyen en "cápsulas" llamadas cromosomas. Cada ser humano cuenta con 23 pares de cromosomas. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 19
  • 20.
    5. Núcleo ycélula El total de 46 cromosomas humanos se encuentran en el núcleo de cada célula del cuerpo humano (excepto las células reproductoras, que sólo tienen la mitad). De esta forma, la mayoría de las células contienen toda la "fórmula" para crear un ser humano. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 20
  • 21.
    6. Cuerpo Cada una de las células de nuestro cuerpo se "especializa" en realizar determinada tarea de acuerdo con las instrucciones genéticas incluidas en el genoma. El resultado: la formación de sangre, músculos, huesos, órganos. El cuerpo humano está integrado por un total de 100 billones (millones de millones) 14/05/12 Jacqueline Soto Biología de células. 21
  • 22.
    Comparación de algunassecuencias de ADN conocidas con los tamaños de cromosomas y genomas de distintos organismos y el hombre Secuencuias N° de Bases Cromosoma 3 de la levadura 350 mil Genoma de Escherichia coli 4.6 Millones El más grande cromosoma de levadura mapeado 5.8 Millones Genoma de la levadura 15 Millones El más pequeño cromosoma humano (Y) 50 Millones El más grande cromosoma humano (1) 250 Millones Genoma Humano 3 Billones 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 22
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  • 26.
    CARIOTIPO Y FENOTIPO CÉLULAS SOMÁTICAS:  22 PARES: CROMOSOMAS HOMÓLOGOS. IDÉNTICOS EN TAMAÑO Y FORMA. 1 PAR: CROMOSOMAS SEXUALES. SON LOS CROMOSOMAS X e Y MUJER: X X HOMBRE: X Y ( Y factor determinante)
  • 27.
    Cromosomas de unacélula somática en división de una mujer, fotografiados después de la replicación y condensación
  • 28.
    CARIOTIPO Y FENOTIPO  Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas iguales, denominados autosomas, y un par de cromosomas diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas sexuales o heterocromosomas Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición del centrómero y las bandas que presentan al teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 28
  • 29.
    CARIOGRAMA 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 29
  • 31.
    Los cromosomas seclasifican según la longitud relativa de sus brazos, es decir, según la posición del centrómero, en: - METACÉNTRICOS: cuando los dos brazos son aproximadamente iguales y el centrómero está en el centro. - SUBMETACÉNTRICOS: el centrómero está ligeramente desplazado hacia un lado dando dos brazos algo desiguales - TELOCÉNTRICOS: cuando el centrómero está más cerca de un extremo, dando dos brazos muy desiguales - ACROCÉNTRICOS: el centrómero está en un extremo, por lo que en realidad sólo existe un brazo. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 31
  • 32.
    •Concretamente en elcariotipo humano hay 7 grupos de cromosomas. Dentro de cada grupo vamos a ordenar y reconocer los cromosomas con la ayuda de un idiograma: Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón de bandas de todo el complemento cromosómico, los cromosomas se sitúan alineados por el centrómero, y con el brazo largo siempre hacia abajo. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 32
  • 33.
    • En elcariotipo humano los cromosomas se ordenan de mayor a menor. Hay cromosomas grandes, medianos y pequeños. Al ordenar los cromosomas se constituyen 7 grupos atendiendo no sólo al tamaño sino también a la forma de las parejas cromosómicas, dentro del cariotipo humano podemos encontrar cromosomas: 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 33
  • 34.
    FENOTIPO  Morfológicovisible: ej: lóbulo de la oreja  Morfológico no visible: grupos de sangre A, B, O, AB(  Funcional: hemoglobina (estructura), anemia calciforme  Conductual:motivación, comportamiento, tocar un instrumento, intereses. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 34
  • 35.
    Los grupos quecomprende el cariotipo humano son los siguientes:  - Cromosomas grandes Grupo A, (cromosomas 1, 2 y 3), meta y submetacéntricos Grupo B, (cromosomas 4 y 5), submetacéntricos  - Cromosomas medianos Grupo C, (cromosomas 7, 8, 9, 10, 11, 12 y además los cromosomas X), submetacéntricos Grupo D, (cromosomas 13, 14 y 15) acrocéntricos  - Cromosomas pequeños Grupo E, (cromosomas 16, 17 y 18) submetacéntricos Grupo F, (cromosomas 19 y 20) metacéntricos Grupo G, (cromosomas 21 y 22) acrocéntricos  Por acuerdo los cromosomas sexuales X e Y se separan de sus grupos correspondientes y se ponen juntos aparte al final del cariotipo. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 35
  • 36.
     El modelode la doble hélice de Watson y Crick ha supuesto un hito en la historia de la Biología. Watson y Crick integraron todos los datos disponibles en un intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN. Franklin tomó fotomicrografías de difracción de rayos X de cristales de ADN, que fueron la pieza clave del rompecabezas. 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 36
  • 37.
    Los datos quese conocían por ese tiempo eran: 1) que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada. 2) los datos de las bases proporcionados por Chargaff (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie). 3) los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins (King's College de Londres). 4) los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.  Watson (23 años) y Crick (34 años) Laboratorio Cavendish, Cambridge, Inglaterra, 1953) 14/05/12 Jacqueline Soto Biología 37

Notas del editor