Usuario:Adbais/pruebas

Herencia extranuclear

La herencia Extranuclear es la herencia no Mendeliana del material genético que se lleva acabo por genomas no nucleares. Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos celulares autónomos, ambos poseen ADN que es capaz de replicarse, transcribirse y traducirse independientemente del nuclear. El ADN mitocondrial ha sido objeto de estudio en las relaciones evolutivas: la longitud de la molecula de DNA hallada en las mitocondrias es mucho menor que la longitud del DNA de los cromosomas hallados en los núcleos de las células eucariontes. Ademas, el mtDNA es abundante ya que en cada celula contiene numerosas mitocondrias y cada una con varias copias del cromosoma mitocondrial. Por tanto, el mtDNA es mas facil de aislar y de estudiar que el DNA nuclear. El mtDNA de los animales tiende a evolucionar mas rapidamente que el DNA nuclear y por eso es util observar las relaciones entre los organismos estrechamente relacionados. Por ultimo, el mtDNA se hereda de uno solo de los progenitores (habitualmente de la madre) y por consiguiente sus genes no son remodelados en cada generacion mediante recombinación, lo que tiende a oscurecer las relaciones genéticas. Las secuencias de DNA encontradas en mitocondrias y otros orgánulos poseen propiedades peculiares que las tornan utiles en los campos de la biologia de la conservación ,la evolución y la genética medica.

La teoría endosimbiótica

Postula que las mitocondrias y los cloroplastos alguna vez fueron bacterias aerobias de vida libre que poseían las enzimas necesarias para la fosforilación oxidativa. Según esta teoría, una célula eucarionte anaerobia fagocitó una eubacteria aerobia y esta ultima proporcionó a la anaerobia la capacidad de fosforilación oxidativa y mas producción de ATP por cada molécula digerida.

Biologia de las mitocondrias y los coloroplastos

Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos limitados por membranas localizados en el citoplasma de las celulas eucariontes. Las mitocondrias se encuentran en practicamente todas las celulas eucariontes mientras que los cloroplastos se encuentran en las plantas y en protistas. Ambos orgánulos generan ATP, el portador universal de energía de las células.

Estructura y función de las mitocondrias

Las mitocondrias miden de 0,5 a 1 micrómetro de diámetro aproximadamente y se encuentran en casi todas las células eucariontes. Estan rodeadas por dos membranas las cuales encierran la matriz donde encontramos enzimas, ribosomas, RNA y DNA. En las mitocondrias la membrana interna esta muy plegada desarrollandose en su interior la catálisis del transporte de electrones y la fosforilación oxidativa mediante enzimas que se encuentran la matriz.

DNA mitocondrial

El ADN mitocondrial fue descubierto por Chevremont en 1972. El mtDNA es una molecula de doble hélice circular que oscila entre 15 -18KB en animales, y 250 - 2500 KB en plantas. El mtDNA de células animales y de las levaduras es bastante similar en su organización y contenido, pero distinto al de las plantas. los genomas mitocondriales son mas pequeños en comparación con los nucleares. Esta variación de tamaño corresponde a la existencia de secuencias no codificadoras como los intrones y las regiones intergénicas existentes en los mismos. En cada mitocondria se pueden encontrar diversas copias de del genoma mitocondrial y una celula puede contener muchas mitocondrias (de 5000 a 10000 copias). El mtDNA se encuentra carente de histonas asociadas.

Organización del mtDNA y Estructura genética

El genoma mitocondrial solo codifica algunas moléculas de rRNA y tRNA necesaria para la síntesis de proteínas mitocondriales. Los genes de muchas de las proteínas y enzimas estructurales, que se encuentran en las mitocondrias realmente son codificados por el DNA nuclear, siendo traducidos en los ribosomas del citoplasma y transportados a las mitocondrias.

El tamaño del brazo de popeye y la estructura del mtDNA difieren marcadamente entre organismos. El mtDNA humano descubierto por Sanger,consiste en 16 569 pb y muestra una economia extrema ya que contiene mucho DNA codificante. Todo lo contrario ocurre con el genoma mitocondrial de levaduras las cuales contienen muchos nucleotidos no codificantes. El DNA de plantas con flores es el genóma mas grande y complejo que se conoce. Sus genomas mitocondriales varian en tamaño de 186 000 pb a 2 400 000 pb y muchas de las variaciones de tamaño del mtDNA se explica por la presencia de grandes repeticiones directas.

Estructura y función de los cloroplastos

El diámetro de los cloroplastos es de alrededor de 4 a 6 micrómetros. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos, estan rodeados por dos membranas que encierran una región denominada estroma en el que se localiza una tercera membrana, denominada tilacoide, que esta muy plegada y se apila para formar granas. Esta membrana posee los y las enzimas necesarios para la fotofosforilación.

ADN de los cloroplastos

En 1963 se descubrió que los cloroplastos tienen su propio ADN. Entre las diferentes plantas el genoma del cloroplastos varia en tamaño de 80 000 a 600 000 pb, pero la mayoria de los genomas del cloroplasto varian entre 120 000 y 160 000pb. Al igual que el mt ADN,el ADN del cloroplasto, habitualmente esta contenido en una sola molécula de ADN bicatenaria circular, muy enrollada y sin histonas. Además se encuenta en multiples copias en cada cloroplasto y hay numerosos orgánulos en cada célula. Por ende en una célula vegetal típica hay entre varios centenares y varios miles de copias de APL.

Organización del mtDNA y Estructura genética

El cpDNA tiene una organización básicamente eubacteriana. Entre las plantas vasculares los cromosomas del cloroplasto son similares en contenido y orden de los genes. Un genoma de cloroplasto típico codifica 4 genes de rRNA, de 30 a 35 genes de tRNA, algunas proteínas ribosómicas, muchas proteínas que intervienen en la fotosíntesis y algunas proteínas que actuan en procesos diferentes de la fotosíntesis. Una proteína clave en en cpDNA es la RuBisCO que participa en la fijación del carbono durante la fotosíntesis constituyendo aproximadamente el 50% de las proteínas halladas en las plantas verdes y por consiguiente se la considera la proteína mas abundante de la Tierra.

Patrones de herencia

La herencia extranuclear o citoplasmática fue reconocida por Carl Correns como una de las primeras excepciones a los principios de mendel ya que mediante estudios realizados con la planta Mirabilis jalapa determinan la existencia de un patrón de herencia citoplasmática. Un cigoto hereda los genes nuclearesNuclear Gene de ambos progenitores, pero todas sus orgánulos con sus genes citoplasmaticos provienen de uno de sus gametos, generalmente de la hembra. En el caso unos pocos organismos como gimnospermas, los genes citoplasmáticos se heredan del macho o de ambos padres. Una mutación que surja de una molécula de DNA de un orgánulo generará una mezcla de secuencias de DNA mutante y de tipo silvestre dentro de la célula(heteroplasmia). Cuando una célula heteroplásmica se divide los orgánulos se distribuyen al azar segregación replicativaSegregación replicativa y el azar determina la proporción de orgánulos en cada célula. Si por efecto del azar una célula recibe orgánulos con secuencias mutantes solamente o con secuencia silvestre se produce homoplasmia.

Los criterios generales para asignar un carácter a un gen extranuclear son: diferencias entre cruces recíprocos, herencia uniparental(salvo algunas especies isógamas) la mayoria de las veces materna, segregación no mendeliana , imposibilidad de localizar el gen en el cariotipo y transmisión con carácter infeccioso.

En los ultimos años se han identificado diversas enfermedades humanas que se producen por mutaciones en mtDNA como sindrome de Epilepsia mioclónica y enfermedad de las fibras rojas rasgadas, enfermedad neurológica caracterizada por un marcado incremento de la excitabilidad neuronal que induce un número recurrente de convulsiones. La mayoriade ellas ocurren en genes que codifican para componentes de la cadena de trasporte electrónico, la que genera la mayor parte del ATP en la respiración celular aerobica. Una de estas efermedades es la Neuropatía óptica hereditaria de Leber y esta provoca en los pacietes la perdida rapida de la visió en ambos ojos como resultado de la muerte de células del nervio óptico. Esta enfermedad exhibe herencia materna: el rasgo siempre es pasado de la madre al niño.