Organizarea materialului genetic

Organizarea materialului geneticStudent:Mangrau Denisa MadalinaSpecializare: BiologieAnul IIUniversitatea din OradeaFacultatea de StiinteSpecializarea BiologieNoiunea de cromosom (cromo=colorat; soma=corp) a fost introdus n anul 1888 de ctre Waldeyer. El a observat c atunci cnd celula se divide, nucleul se mparte ntr-un numr constant de structuri pe care le-a numit cromosomi.nc din 1891, Henking a emis ipoteza existenei determinismului genetic al sexelor, dup ce a observat la insecte prezena a dou tipuri de gamei, care astfel, unii prezentau nite corpusculi necunoscui, numii de el X, iar alii nu prezentau astfel de formaiuni.

Legtura dintre factorii ereditari (genele), cum au fost presupui de Mendel, i cromosomi, ca purttori ai acestor factori, a fost realizat independent de doi geneticieni, i anume, de ctre Sutton (1902) i Boveri (1904).Concomitent, ei au sugerat c factorii ereditari sau genele sunt plasai pe cromosomi. Morgan i colaboratorii si au demonstrat mai trziu aceasta, sintetiznd rezultatele n teoria cromosomial a ereditii. Studiile ulterioare au permis achiziionarea de noi cunotine legate de cromosom, ceea ce a fcut posibil extinderea noiunii i la procariote.Totui, exist diferene ntre cromosomii procariotelor i cei ai eucariotelor. Diferena fundamental const n organizarea lor molecular. De asemenea, o alt diferen major const n cantitatea de ADN, aceasta crescnd n strns dependen de complexitatea organismelor, n special a eucariotelor.Organizarea materialului genetic n cromosomul procariotelor acelulare

Procariotele acelulare sunt reprezentate de virusuri, viroizi i plasmide. La nceput, cnd au aprut primele forme de via, acestea erau acelulare, iar materialul lor genetic era reprezentat de ARN. Odat cu creterea complexitii, s-a trecut la ADN ca material genetic, deoarece era capabil s stocheze mai mult informaie genetic. Aceasta avea capacitate de autoreplicare, autodezvoltare i autoreglare.Procariotele acelulare conin o cantitate redus de material genetic, deoarece cea mai mare parte din activitatea lor se realizeaz pe seama aparatului enzimatic al celulei gazd pe care a infectat-o.Materialul genetic al virusurilor este reprezentat de o macromolecul de ARN sau ADN. Este important de menionat faptul c niciodat cei doi acizi nucleici nu constituie mpreun material genetic, iar atunci cnd se afl amndoi n celul, informaia genetic este reprezentat de ADN.Dimensiunea materialului genetic este diferit, n funcie de complexitatea virusului. n general, la ribovirusuri (cele care au materialul genetic reprezentat de ARN), informaia genetic este prezent sub diferite aspecte de organizare i condensare. Astfel, ARN-ul este monocatenar, cu aspect liniar.Unele virusuri care au dimensiuni mai mici, prezint o macromolecul de ARN monocatenar, dar care devine n unele zone fals bicatenar, avnd un aspect spaial cu mai multe brae.Exist i virusuri (de pild, virusul hepatitei la oarece, encefalomiocarditei la oarece etc.) care au ntotdeauna materialul genetic reprezentat de ARN monocatenar, dar care are form circular.Retrovirusurile sunt o categorie deosebit de ribovirusuri. Acestea mai sunt denumite i virusurile ARN tumorale. Materialul lor genetic este reprezentat de ARN monocatenar i se pot replica prin intermediul ADN-ului celular, determinnd astfel tumori maligne. Un exemplu de retrovirus ARN este cel al imunodeficienei umane dobndite(HIV).

n funcie de genomul lor, virusurile animale, de exemplu, pot fi clasificate n apte grupe diferite:Cu ARN monocatenar de tip + (virusul poliomielitei, hepatitei oarecelui etc), care servete ca matri pentru sinteza ARN;Cu ARN monocatenar de tip - (virusul turbrii, virusul Sendai etc);Cu ARN dublu catenar (retrovirusurile, virusul diareei umane i animale etc);ARN monocatenar de tip + (reovirusurile), care servete drept matri pentru sinteza ADN dublu catenar;Virusuri mici (circa 3kb) cu genom ADN (se replic asemeni retrovirusurilor) care exist n virusul hepatitei B uman, la oarece etc;Cu ADN monocatenar (de exemplu, parvovirusurile felinelor i omului etc);Cu ADN dublu catenar (virusul polioma, SV40, herpesului, variolei etc).

Viroizii sunt forme de via acelulare mult mai mici dect virusurile. Acetia sunt lipsii de capsid, fiind alctuii doar din molecule mici de ARN monocatenar, cu poriuni bicatenare (aa cum este cazul, de pild, a viroidului care provoac la cartof deformarea tuberculilor). Viroizii se afl localizai n nucleul celulelor unde se i replic.Plasmidele au fost descoperite n celula bacterian n anul 1952 de ctre Lederberg. Plasmidele sunt alctuite din ADN bicatenar, organizat n microcromosomi care pot avea form liniar sau circular. Acestea prezint o caracteristic important, i anume, se pot replica independent de cromosomul bacterian din celula gazd i, de asemenea, posed un anumit numr de gene. La eucariote, plasmidele sunt asociate fie cu nucleul celulei (la drojdia de bere), fie cu mitocondriile (aa cum este la porumb). i la eucariote, plasmidele sunt reprezentate de ADN, de regul circular.

Organizarea materialului genetic la procariotele celulare

Bacteriile sunt procariote cu structur celular. Totui, acestea nu prezint nucleu i membran nuclear, materialul lor genetic fiind cuprins (organizat) ntr-un cromosom alctuit din ADN bicatenar de form circular (ntotdeauna).Acesta trebuie s prezinte numeroase rsuciri i mpachetri, deoarece lungimea celulei bacteriene este de circa 1-3, iar lungimea cromosomului este de 1 mm. Exemplul clasic de organizare a cromosomului bacterian a fost furnizat de bacteria Escherichia coli, aceasta fiind cel mai mult studiat (Birge, 1981). Astfel, bacteriile nu au nucleu ori membran nuclear, ele fiind alctuite dintr-o mas citoplasmatic dens. Aceast mas citoplasmatic este nconjurat de membrana plasmatic ce prezint la exterior un perete celular rigid. n citoplasm exist o regiune cu o densitate mai sczut, fiind numit nucleoplasm sau nucleoid.Nucleoidul are o organizare complex, fiind alctuit n afar de macromolecula de ADN, din proteine (care se gsesc totui ntr-un procent mult mai mic dect ADN-ul, adic ADN : proteine = 9 : 1), ARN (n raport ADN : ARN = 10 : 4) i lipide (raport ADN : lipide = 100 : 1). Aceast structur chimic i asigur nucleoidului o mare stabilitate, chiar dac este lipsit de membran nuclear.Pentru a ocupa un spaiu ct mai mic, molecula bicatenar de ADN prezint un numr de 12-80 bucle. Fiecare bucl prezint numeroase superrsuciri, fiecare fiind alctuite din circa 400 de perechi de nucleotide. Buclele sunt meninute ca atare cu ajutorul unor molecule de ARN.

Prin tratarea ADN-ului cu enzime ce produc distrugerea moleculei de ARN (cu ajutorul unor enzime numite ARN-aze), rezult dispariia unor bucle, care i pstreaz ns superrsucirile.Din acest fapt rezult c buclele de ADN sunt unite prin secvene de ARN. n schimb, dac ADN-ul bacterian este tratat cu enzime care distrug sau rup macromolecula de ADN (cu ajutorul unor enzime numite ADN-aze), se rupe o caten de ADN, ceea ce determin desrsucirea ei, iar superrsucirile de pe unele bucle dispar. BibliografieTomulescu I., Genetica, Universitatea din Oradea,