Seminario 1- Génetica 2020

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Genética
III Unidad Académica
Ciclo Lectivo 2020 
Seminario N°: 1
EL GENOMA HUMANO
Genoma nuclear y mitocondrial
El tamaño de los
genomas 
se mide en 
pares de bases (pb)
1 pb
Unidades 
derivadas:
1Kb= 1.103 pb
1Mb=1.106 pb
1Gb=1.109pb
Genoma nuclear
 Es diploide
Es decir, existen ‘2 juegos’ completos de información genética 
en cada célula
Características:
Uno es de origen materno...
ovocito
...y el otro es de origen paterno
espermatozoide
Genoma nuclear
Características:
 Se compone de 44 cromosomas somáticos y dos cromosomas sexuales
 Hay 22 pares de cromosomas somáticos y 1 par de cromosomas sexuales
Secuencias Génicas y Secuencias 
Relacionadas con los Genes.20 %
Secuencias repetitivas en tándem 
 Satélites.
Minisatélites.
Microsatélites.
Secuencias Extragénicas.
3 x 109 pares de 
bases por 
genoma 
haploide.
 Copia única
 ADN repetitivo
20%
80%
 Promotor
 Enhancers
 Intrones
 Exones
Secuencias repetitivas intercaladas
 SINEs
 LINEs
Organización del genoma humano
Genes y secuencias relacionadas
¿Qué es un gen?
Es la unidad funcional de la herencia, que transporta la 
información de una característica hereditaria de una 
generación a la próxima
En términos genéticos clásicos…
Genes y secuencias relacionadas
¿Qué es un gen?
Es toda secuencia de ADN que contiende la información para la
producción de una molécula de ARN funcional que incluye
exones, intrones y regiones regulatorias no codificantes (Lodish,
4ªed.).
En términos moleculares…
Genes - Variantes
¿Qué son los alelos?
Son las variantes de un gen 
Ocupan una posición específica en un 
cromosoma específico (locus)
Para cada gen, un individuo posee 2 
alelos, ubicados cada uno en un 
miembro del par homólogo, en el 
mismo locus
Difieren unos de otros en su secuencia 
nucleotídica 
Par de cromosomas homólogos
alelos del 
gen A
alelos del 
gen B
Número de genes anotados 26.383
Número de genes codificantes de proteinas 21.700
Promedio de tamaño de los genes humanos 27 kb
Total de ADN en desiertos génicos 605 Mb
Total de ADN ocupado por exones 1,1%
Total de ADN ocupado por intrones 24,4%
Total de ADN intergénico 74,5%
Datos generales de la secuencia del ADN genómico
Surgen por eventos de duplicación
Estos eventos se generan por errores en la meiosis 
o rearreglos cromosómicos
Familias génicas
La diferencia de afinidad se debe a una diferente composición de 
globinas
α2β2 α2γ2
Hemoglobina del Adulto Hemoglobina Fetal
Familia de Genes de la Globina
Familias génicas
Las globinas α, β y γ están codificadas por genes diferentes.
Sin embargo, esos genes presentan muchas 
similitudes en sus secuencias.
¿Cómo se explica la existencia de genes similares en el genoma?
Familias génicas
Cr.11
Cr.16
Familia génica de las globinas
ARNr de 47 S (45S)
Ejemplo clásico.
(Estudiado en Biología 
Celular)
Genes redundantes
La célula posee 200 copias del gen del ARNr 47S
situadas en la porción fibrilar del nucléolo
Familias génicas
Pseudogenes
Son copias no funcionales de genes
Son vestigios evolutivos
Pseudogenes
Pseudogenes procesados
Según su origen, pueden clasificarse en:
Genes y secuencias relacionadas
Genes y secuencias relacionadas
Los genes duplicados pueden sufrir cambios en su 
secuencia
PARÁLOGOS: genes originidos por duplicación.
ORTÓLOGOS: genes presentes en especies distintas que provienen de un 
ancestro común.
Secuencias Génicas y Secuencias 
Relacionadas con los Genes.20 %
Secuencias Extragénicas.
3 x 109 pares de 
bases por 
genoma 
haploide.
 Copia única
 ADN repetitivo
20%
80%
 Promotor
 Enhancers
 Intrones
 Exones
Organización del genoma humano
Tipo de secuencia Ejemplos
Codificante
De elementos propios ARNt, ARNr, ARNm, ARN 
pequeños y largos no -
codificantes
De elementos accesorios Retroposones
Transposones
No codificante
De función estructural ADN centromérico y 
telomérico
De función regulatoria Promotor, enhancer
De función desconocida ADN intergénico
Clasificación funcional de las secuencias de ADN 
Clasificación de las Secuencias del ADN Genómico Humano
Secuencias
Extragénicas
ADN
Repetitivo
 Satélites.
 Minisatélites.
 Microsatélites.
 Elementos transponibles
En Tandem Intercaladas
Tipo Denominación Ejemplos
De alta repetición ADN satélite Alphoide
De moderada repetición
ADN minisatélte Telómeros
ADN microsatélite En regiones codificantes y 
no codificantes
Familias génicas ARNr, ARNt
Transposones L1Hs
Retroposones LINEs, SINEs
Tipos de secuencias del genoma humano según 
el grado de repetición
Tipo Denominación Ejemplos
De secuencia única Genes de proteinas Copia única
ADN intergénico no repetido Función desconocida
Clasificación de las Secuencias del ADN Genómico Humano
Secuencias
Extragénicas
ADN
Repetitivo
 Satélites.
 Minisatélites.
 Microsatélites.
 Elementos transponibles
En Tandem Intercaladas
ADN repetitivo en tándem Porcentaje del 
genoma (%)
Longitud
Satélite 8-10 Varios 106 de pb
Minisatélite
3
14-500 pb (se extiende 
por miles de pb)
Microsatélite 1-13 pb (extensión 
menor)
ADN repetitivo en tándem
ADN Satélite
ADN satélite
Se llamó a las bandas ‘satélite’ a las 
que se obtenían en un gradiente de 
densidad y se apartaban de la banda 
principal
Ultracentrifugación de ADN 
humano en gradiente de densidad
Banda 
principal
Bandas 
satélite
Esas bandas contienen 
ADN repetitivo de cientos 
de kb de largo
Ejemplos de ADN satélite.
Repeticiones en tandem
ADN satélite
Un ejemplo es el “DNA 
alphoid”, que constituye las 
secuencias centroméricas.
Cada repetición consta de 
171 pb y se extiende a lo 
largo de varias Mb.
Técnica de FISH marcando la 
posición del DNA alphoid
Minisatélite - Telómeros
Telómeros
Telómeros
TTAGGG
Repeticiones en tandem
ADN microsatélite
Suelen tener una longitud menor a las 150 pb, 
con unidades de repetición de hasta 13 pb.
Un ejemplo de microsatélite:
Repeticiones en tandem
La variación en el número de repeticiones de los 
distintos mini y microsatélites es un polimorfismo 
muy frecuente.
Estos polimorfismos se generan por errores durante la 
replicación
Dado que las repeticiones se encuentran en forma diploide: 
Cada uno de nosotros posee dos variantes para una repetición 
determinada.
Clasificación de las Secuencias del ADN Genómico Humano
Secuencias
Extragénicas
ADN
Repetitivo
 Satélites.
 Minisatélites.
 Microsatélites.
En TandemIntercaladas
Elementos Transponibles (TE)
El descubrimiento de los elementos transponibles
Barbara McClintock
Elementos 
Transponibles (TE)
Clase I
Clase II
Clase I
Clase II
Intermediario 
de ARN
ADN durante 
todo el 
proceso de 
transposición
Retroposones
Transposones
Tipos de elementos transponibles
Elementos transponible Longitud % de Genoma
Retroposon SINEs 100-300 pb 13
LINEs 1 kB (4-6 kb) 21
Elementos 
semejante a 
retrovirus
2-10 kb 8
Transposon L1Hs 80-3000 pb 3
Elementos transponibles
Clasificación de las Secuencias del ADN Genómico Humano
Secuencias
Extragénicas
ADN
Repetitivo
 Satélites.
 Minisatélites.
 Microsatélites.
En TandemIntercaladas
Transposones 
Retroposones
Elemento transponible (TE)
Figura 5-69 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Corte e integración de un elemento transponible
Los transposones de DNA pueden flanquear un exón e incluirlo en la 
molécula de ADN intermediario, para finalmente insertar el nuevo 
exón en otro gen
Transposición
Dominios
DDE
DDE
DDE
Contacto 
proteina-proteina
CatalíticoUnión al ADN
Transposasa de MuA
Transposasa de Tn5
Integrasa del RSV
Dominios de las enzimas transposasas e integrasas
Clasificación de las Secuencias del ADN Extragenómico
Secuencias
Extragénicas
ADN
Repetitivo
 Satélites.
 Minisatélites.
 Microsatélites.
En TandemIntercaladas
Transposones 
Retroposones
SINEs (Familia Alu)
LINEs (L1Hs)
RetroposónLTR
No-LTR
SINES
LINES
Tipos de Retrotransposones
Retrotransposones en el genoma humano.
Retrotransposón LTR
Retrotransposón No-LTR
LINE – L1
SINE – Familia Alu
(Tienen aún mobilidad) 
Las secuencias LINE, ubicadas en un intrón, codifican para un ARNm con señal para PoliA.
Mediante la transcripción reversa de este ARNm (ORF2 codificada por LINE) se forma un
DNA intermediario que se inserta en el gen 2, llevando consigo el exón del gen 1.
Las Secuencias Dispersas Repetidas Largas
(LINES)
Secuencias L1Hs
Las Secuencias Dispersas Repetidas Cortas
(SINES)
Pueden mezclar exones al recombinarse
Sitios 5´-AGCT- 3´
Ingeniería Genética
Es la tecnología de la manipulación y transferencia de ADN de
un organismo a otro, que posibilita la creación de nuevas
especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de
numerosos compuestos.
Diversas finalidades.
Plantas
Animales
Humanos: Terapia génica
También se obtienen sustancias útiles para el hombre producidas por bacterias
que se utilizan como fábricas de producción, una vez introducidos en ellas
determinados genes. Así se han obtenido la insulina, la hormona de
crecimiento, el interferón y el factor VIII de la coagulación sanguínea, algunos
tipos de vacunas.
Figura 8-31 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Enzimas de restricción 
(endonucleasas)
Figura 8-32 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Ligasas
Figure 8-39 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Clonado
Figure 8-40 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Transformación bacteriana y amplificación del ADN
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
Geles de Agarosa
GENOMA MITOCONDRIAL
GENOMA MITOCONDRIAL
Contiene varias copias de ADN 
circular.
REPLICACIÓN
TRANSCRIPCIÓN 
TRADUCCIÓN 
Organela Semiautónoma
ADN MITOCONDRIAL 
MORFOLOGÍA: ES SIMILAR AL BACTERIANO (CIRCULAR, ETC.)
CONTENIDO:
El ADN codifica para
13 tipos de ARNm 
2 tipos de ARNr 
22 tipos de ARNt
Región no codificante
Complejo I
Complejo III
Complejo IV
Complejo V
ARN ribosomales
ARN de transferencia
C
o
d
if
ic
an
te
Cadena Pesada H
(Círculo externo)
Cadena Liviana L
(Círculo interno)
HSP – Promotor de cadena H
LSP – Promotor de cadena L
CSB1-2-3: regiones conservadas
OriH: orígen de replicación
de la cadena H
TAS: secuencias asociadas
a la terminación
D-Loop: la cadena naciente 
queda transitoriamente
Unida a la cadena templado,
creando u desplazamiento.
Mapa del ADN mitocondrial
El código genético mitocondrial presenta algunas 
diferencias respecto del código genético nuclear