3.13: Ácidos Nucleicos - Envasado de ADN
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Un eucariota contiene un núcleo bien definido, mientras que en los procariotas el cromosoma se encuentra en el citoplasma en una zona llamada nucleoide. En las células eucariotas, la síntesis de ADN y ARN ocurre en un compartimento separado de la síntesis de proteínas. En las células procariotas, ambos procesos ocurren juntos. ¿Qué ventajas podría tener separar los procesos? ¿Qué ventajas podría haber de que ocurran juntos?
El tamaño del genoma en uno de los procariotas más estudiados, E. coli, es de 4.6 millones de pares de bases (aproximadamente 1.1 mm, si se corta y se estira). Entonces, ¿cómo encaja esto dentro de una pequeña célula bacteriana? El ADN está retorcido por lo que se conoce como superenrollamiento. Superenrollado significa que el ADN está subenrollado (menos de una vuelta de la hélice por 10 pares de bases) o sobre-enrollado (más de 1 vuelta por 10 pares de bases) desde su estado relajado normal. Se sabe que algunas proteínas están involucradas en el superenrollamiento; otras proteínas y enzimas como la ADN girasa ayudan a mantener la estructura superenrollada.
Los eucariotas, cuyos cromosomas consisten cada uno en una molécula de ADN lineal, emplean un tipo diferente de estrategia de empaquetamiento para ajustar su ADN dentro del núcleo. En el nivel más básico, el ADN se envuelve alrededor de proteínas conocidas como histonas para formar estructuras llamadas nucleosomas. Las histonas son proteínas conservadas evolutivamente que son ricas en aminoácidos básicos y forman un octámero. El ADN (que está cargado negativamente debido a los grupos fosfato) se envuelve firmemente alrededor del núcleo de histona. Este nucleosoma se vincula al siguiente con la ayuda de un ADN enlazador. Esto también se conoce como la estructura de “cuentas en una cuerda”. Esta se compacta adicionalmente en una fibra de 30 nm, que es el diámetro de la estructura. En la etapa metafásica los cromosomas son más compactos, aproximadamente 700 nm de ancho, y se encuentran en asociación con proteínas andamios.
En la interfase, los cromosomas eucariotas tienen dos regiones distintas que se pueden distinguir por tinción. La región estrechamente empaquetada se conoce como heterocromatina, y la región menos densa se conoce como eucromatina.
La heterocromatina suele contener genes que no se expresan, y se encuentra en las regiones del centrómero y los telómeros. La eucromatina suele contener genes que se transcriben, con ADN empaquetado alrededor de nucleosomas pero no compactado más.
Puntos Clave
- En las células eucariotas, la síntesis de ADN y ARN ocurre en una ubicación diferente a la síntesis de proteínas; en las células procariotas, ambos procesos ocurren juntos.
- El ADN está “superenrollado” en las células procariotas, lo que significa que el ADN está subenrollado o sobreenrollado desde su estado relajado normal.
- En las células eucariotas, el ADN se envuelve alrededor de proteínas conocidas como histonas para formar estructuras llamadas nucleosomas.
Términos Clave
- nucleosomas: La subunidad fundamental de la cromatina, compuesta por un poco menos de dos vueltas de ADN envueltas alrededor de un conjunto de ocho proteínas llamadas histonas.
- histonas: Los principales componentes proteicos de la cromatina, que actúan como carretes alrededor de los cuales se enrolla el ADN.