Varios elementos transponibles encontrados en organismos procariotas y eucariotas

Varios elementos transponibles encontrados en organismos procariotas y eucariotas!

En procariotas, todo el material genético de una célula está presente en un solo cromosoma circular. Pero en los eucariotas se distribuye en varios cromosomas lineales. Además, las bacterias pueden contener uno o más de varios tipos de entidades circulares pequeñas del material genético llamadas plásmidos; estos elementos no son esenciales para la supervivencia de las bacterias en condiciones normales, pero en ciertos entornos confieren un gran valor selectivo a las células en las que residen.

Otro tipo de elementos genéticos, llamados elementos transponibles, se encuentra tanto en procariotas como en eucariotas. Estos y varios otros aspectos, incluida la paradoja del valor C en los eucariotas se consideran brevemente en las siguientes secciones.

La Paradoja del Valor C:

El valor C es la cantidad de ADN presente en el genoma haploide de un organismo y es un valor característico para cada especie viva representada generalmente en pares de bases (pb). En general, hay un aumento en el valor de C con un aumento en la complejidad de los organismos.

Por ejemplo, los eucariotas unicelulares como la levadura tienen solo cinco veces más ADN que la bacteria E. coli, mientras que los primeros organismos verdaderamente multicelulares como el nematodo C. elegans muestran más de 100 veces el contenido de ADN de E. coli. Pero una mirada más cercana a los valores de C dentro y entre los diferentes filos revela las siguientes dos características desconcertantes que juntas constituyen la paradoja del valor de C.

1. En varios casos, es probable que los cambios notables en los valores no estén relacionados con la complejidad de los organismos en cuestión. Por ejemplo, en los anfibios, los genomas más pequeños están justo por debajo de 10 ⁹ pb, mientras que los más grandes tienen casi 10 ¹¹ pb.

De manera similar, algunas especies estrechamente relacionadas, por ejemplo, en anfibios, son morfológicamente muy similares, pero sus contenidos de ADN varían en un factor de 10. Por lo tanto, es difícil explicar tales cambios en el tamaño del genoma solo debido al aumento en el número de genes.

Tabla: El tamaño mínimo del genoma (valor C) de algunos grupos diversos de organismos.

2. En los eucariotas, la cantidad total de ADN en el genoma es muy grande en comparación con la cantidad supuesta que se necesitaría para codificar proteínas. Por ejemplo, el genoma de los mamíferos contendría aproximadamente 300, 000 genes de 10, 000 pb cada uno, si todo el ADN consistiera en genes codificantes de proteínas. Según una estimación, el genoma de los mamíferos podría contener solo de 30, 000 a 40, 000 funciones genéticas.

Por lo tanto, está claro que no todo el ADN de los eucariotas está relacionado con la codificación de proteínas. Esta situación anómala ha sido descrita por algunos trabajadores como una paradoja de valor C.

Plásmidos y Episomas:

Las células bacterianas son haploides porque tienen un solo tipo de cromosoma bacteriano que generalmente está presente en dos a varias copias por célula. Además del cromosoma principal que contiene unos pocos miles de genes, la información genética en las bacterias también está presente en algunos 'minicromosomas' circulares llamados plásmidos. Los plásmidos varían en tamaño desde aquellos que tienen solo tres genes a aquellos que contienen varios cientos de genes. Las células bacterianas pueden albergar de cero a varios plásmidos diferentes.

Un plásmido es un replicón (unidad de ADN capaz de replicación independiente) que se hereda de forma estable en un estado extracromosómico. La mayoría de los plásmidos mueren prescindibles ya que no son esenciales para la supervivencia de las células bacterianas, excepto en ciertas condiciones ambientales. Algunos son capaces de integrarse en el cromosoma bacteriano; se les llama episomas.

Cada plásmido se mantiene en la célula bacteriana como un número de copia característico principalmente debido a su sistema de control de replicación. En este sentido, los plásmidos son de los siguientes dos tipos:

(a) Plásmidos de copia única:

Se mantienen en una copia por celda y su control de replicación es el mismo que el de la célula huésped bacteriana.

(b) Plásmidos multicopia:

Existen en varios, pero un número característico de copias por celda. Su control de replicación permite que ocurran más de una repetición, mientras que el cromosoma de la célula huésped se replica una vez.

Hay varios tipos de plásmidos bacterianos de los cuales los tres siguientes se han estudiado exhaustivamente:

a. Plásmidos F:

Llevan genes para el desarrollo de F pili y son responsables de la conjugación.

segundo. Plásmidos R:

Llevan genes de resistencia a los antibióticos u otros fármacos antibacterianos.

do. Plásmidos col:

Codifican las colicinas que son proteínas que matan a las células sensibles de E. coli.

Los plásmidos pueden ser conjugativos o no conjugativos;

(a) Los plásmidos conjugativos o transmisibles median la transferencia de ADN a través de la conjugación. por ejemplo, todos los plásmidos F, muchos plásmidos R y algunos plásmidos Col.

(b) Los plásmidos no conjugativos o no transmisibles no median la transferencia de ADN a través de la conjugación; Por ejemplo, muchos plásmidos R y Col.

ADNs únicos y repetitivos:

El ADN de los eucariotas es de dos tipos distintos en función del número de copias de las secuencias de ADN encontradas en un genoma: (1) ADN único y (2) ADN repetitivo.

1. El ADN único consiste en aquellas secuencias que están presentes en una sola copia por genoma, que van desde solo el 8% del ADN genómico total en centeno hasta aproximadamente el 70% en seres humanos. El ADN único contiene la mayor parte de la información genética en forma de genes estructurales que controlan rasgos fenotípicos directa o indirectamente.

2. El ADN repetitivo. Consiste en secuencias de nucleótidos o bases de ADN que son de unos pocos a varios cientos de pares de bases (pb) de longitud y están presentes en varias copias de un millón por genoma. La proporción de ADN repetitivo en el genoma varía de una especie a otra; El centeno tiene un 90% de ADN repetitivo, mientras que en el genoma humano constituye aproximadamente el 30% del genoma. Las secuencias de ADN repetitivas se agrupan en las siguientes dos clases, principalmente en función del número de copias presentes por genoma.

(a) ADN altamente repetitivo:

Estas secuencias están presentes en más de 10 ⁵ y hasta varios millones de copias por genoma. Puede constituir hasta el 10% del genoma, y ​​generalmente consiste en secuencias de nucleótidos muy cortas. Los ADN más altamente repetitivos en los eucariotas también se llaman ADN satelitales porque con frecuencia pueden separarse de la mayor parte del ADN mediante centrifugación de equilibrio en cloruro de cesio.

La cantidad de ADN satélite generalmente es del 75% del ADN total y se ha demostrado que las regiones heterocromáticas ubicadas cerca de los centrómeros contienen este ADN en una variedad de organismos. El ADN sat se compone de secuencias cortas repetidas en tándem. Algunas de las funciones probables de tales ADN son la participación en la organización cromosómica; participación en el emparejamiento de cromosomas durante la meiosis, participación en la recombinación y protección de genes importantes, como los de las histonas, el ARN ribosmal, las proteínas ribosómicas, etc.

(b) ADN moderadamente repetitivo:

Estas secuencias están presentes en dos a menos de 10 ⁵ copias por genoma, y ​​generalmente constituyen el 20-80% del genoma. Por ejemplo; en el hombre, la fracción de ADN moderadamente repetitiva es aproximadamente el 13% del genoma. En una gran fracción de ADN moderadamente repetitivo, las copias de las secuencias no son todas idénticas entre sí, sino que comprenden una familia de secuencias estrechamente relacionadas.

La fracción moderadamente repetitiva consiste en un número variable de tales familias; Incluyen genes para histonas, ARN ribosomal y proteínas ribsómicas y varios tipos de elementos transponibles. Esta clase de ADN repetitivo se distribuye por todo el genoma a intervalos variables.

En el genoma humano, hay un promedio de 300 pb de ADN moderadamente repetitivo después de cada 800 a 1200 pb de ADN único. Sin embargo, en Drosophila, la longitud de los segmentos de ADN único (promedio de 13, 000 pb) y moderadamente repetitivo (promedio de 5, 600 pb) es varias veces más larga.