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9.3: Genes a lo largo de los cromosomas

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    Los genomas se dividen típicamente en cromosomas, que son moléculas de ADN distintas junto con todas las demás moléculas que se asocian con ellos en la célula. Estas moléculas asociadas, principalmente proteínas, están involucradas en organizar el ADN, reconocer genes e iniciar o inhibir su expresión. Un organismo puede tener uno o muchos cromosomas. Cada cromosoma tiene una secuencia única y los genes específicos se organizan en el mismo orden a lo largo de un cromosoma particular. Por ejemplo, tu cromosoma 4 tendrá los mismos genes en la misma secuencia a lo largo de su longitud que los de todas (o al menos la gran mayoría) de las personas que alguna vez conociste. La diferencia es que es probable que tengas diferentes versiones de esos genes, diferentes alelos. En esta luz, la mayoría de los organismos macroscópicos (incluidos los humanos) son diploides y por lo tanto tienen dos copias de cada cromosoma, con la excepción de los cromosomas que determinan el sexo, los cromosomas X e Y en humanos. Por lo que puede tener dos alelos diferentes para cualquier gen en particular. La mayoría de estas diferencias de secuencia no tendrán absolutamente ningún efecto discernible en sus procesos moleculares, fisiológicos o conductuales. Sin embargo, algunos tendrán un efecto, y estos forman la base de las diferencias genéticas entre organismos. Dicho esto, sus efectos estarán influenciados por el resto de tu genoma, por lo que para la mayoría de los rasgos no existe un vínculo simple entre genotipo y fenotipo.

    En humanos, solo ~ 5% del ADN genómico total está involucrado en la codificación de polipéptidos. La cantidad de ADN utilizada para regular la expresión génica es más difícil de estimar, pero es claro que gran parte del genoma (incluyendo el 50% que incluye transposones muertos) no es directamente funcional. Dicho esto, la organización génica puede ser bastante compleja. Podemos ver un ejemplo de esta complejidad al observar organismos con genomas más “aerodinámicos”. Mientras que los humanos tienen un estimado de ~25,000 genes en ~3.2 x 10 9 pares de bases de ADN (aproximadamente 1 gen por 128.000 pares de bases de ADN), el cromosoma circular único de la bacteria E. coli (cepa K-12) contiene 4.377 genes en 4.639.221 pares de bases de ADN, de los cuales 4.290 codifican polipéptidos y el resto RNAs 261. Eso es aproximadamente un gen por cada 1000 pares de bases de ADN.

    En procariotas y eucariotas, los genes pueden localizarse en cualquiera de las cadenas de la molécula de ADN, típicamente referidas (arbitrariamente) como las hebras “+” y “—” de la molécula. Dado que las hebras son antiparalelas, un gen en la cadena “+” corre en dirección opuesta a un gen en la hebra “—”. Podemos ilustrar esta situación utilizando la euryarchaea Picrophilus torridus. Este organismo arqueado puede crecer en condiciones extremas, alrededor de pH 0 y hasta ~65°C, su genoma es de 1,545,900 pares de bases de ADN de longitud y codifica 1,535 polipéptidos (marcos de lectura abiertos), distribuidos de manera bastante equitativa en las hebras + y — 262.

    Si bien la mayoría de los genes procariotas se encuentran dentro de un solo cromosoma circular principal, la situación se complica por la presencia de moléculas de ADN circulares separadas y más pequeñas conocidas como plásmidos. A diferencia del cromosoma del organismo, los plásmidos pueden (generalmente) ganarse o perderse. Dicho esto, debido a que los plásmidos contienen genes es posible que un organismo se vuelva dependiente o adicto a un plásmido. Por ejemplo, un plásmido puede portar un gen que hace que su huésped sea resistente a ciertos antibióticos. Dado que la mayoría de los antibióticos tienen su origen como moléculas hechas por un organismo para matar o inhibir el crecimiento de otros, si un organismo está viviendo en presencia de un antibiótico, perder un plásmido que contenga el gen de resistencia a antibióticos apropiado será letal. Alternativamente, los plásmidos pueden actuar egoístamente. Por ejemplo, supongamos que un plásmido porta los genes que codifican un “módulo de adicción” (que discutimos anteriormente). Cuando el plásmido está presente se elaboran tanto toxina como antitoxina. Sin embargo, si el plásmido se pierde, cesa la síntesis de la antitoxina inestable, mientras que la toxina estable persiste, se vuelve activa (desinhibida) y mata al huésped. Como se puede empezar a sospechar, las complejidades ecológicas de los plásmidos y sus huéspedes no son simples.

    Al igual que el cromosoma huésped, los plásmidos tienen su propia secuencia de “origen de replicación” requerida para el inicio de la síntesis de ADN; esto les permite replicarse independientemente del cromosoma principal. Los plásmidos se pueden transferir de célula a célula ya sea cuando la célula se divide (transmisión vertical) o entre células “no relacionadas” a través de lo que se conoce como transmisión horizontal. Si piensas en los experimentos de Griffith sobre la neumonía, la capacidad del ADN de bacterias muertas tipo S para transformar bacterias de tipo R (y hacerlas patógenas) es un ejemplo de transmisión horizontal.

    Colaboradores y Atribuciones


    This page titled 9.3: Genes a lo largo de los cromosomas is shared under a not declared license and was authored, remixed, and/or curated by Michael W. Klymkowsky and Melanie M. Cooper.