Composición del genoma nuclear de la planta

Composición del genoma nuclear de la planta

El genoma nuclear de la planta consiste en ADN dividida entre los cromosomas dentro del núcleo de la célula, contiene secuencias codificantes y regulatorias para genes y ADN repetitivo. El análisis del genoma vegetal proporciona información sobre la evolución de los genes, comparación genómico de especies y apoya el estudio filogenético.

Acido Dexosirribonucleicos y genoma vegetal

El genoma nuclear vegetal consta de acidos desoxirribonucleotidos (ADN) y es contenido en el nucleo celular. En la división celular (mitosis), el genoma se condensa en un numero característico de cromosomas en metafase, las membranas nucleares se rompen y el cromosoma se divide, moviéndose a las dos células hijas antes que el nucleo se vuelva a formar. Un numero pequeño de genomas vegetales han sido estudiados en la década de los 90’ y a principios del siglo XXI el ADN de sus genomas ha sido secuenciado. Se han secuenciado mas de 20 especies de importancia en los cultivos por ejemplo el maíz, soya, alfalfa, uva, etc. La células vegetales también contienen mitocondrias y plastidios, cada cual contiene su propio material genético; además la planta puede adoptar genomas foráneos de virus, bacterias y micoplasma (bacterias que carecen de pared celular).

Genoma nuclear y su tamaño

El genoma nuclear de arroz se compone de 450 millones de pares de bases (MBP) de ADN divididas entre los 12 pares de cromosomas, e incluye los genes que codifican  para 38 000proteínas. Junto con sus secuencias de control, estos genes representan menos del 10% de la cantidad total de ADN, y la mitad de todo el ADN se compone de motivos repetitivos que se encuentran miles de veces en el genoma. Otra genoma vegetal secuenciado en su totalidad, Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) tiene un total de 157Mbp con cerca de 31 000 genes de los cinco pares de cromosomas.

Todas las plantas superiores , en el nivel diploide , requieren aproximadamente el mismo número de genes y secuencias reguladoras de ADN para los procesos fisiológicos , como la germinación de semillas , el crecimiento , la floración y la reproducción . Sin embargo , el tamaño del genoma nuclear , medido por el número de pares de bases de ADN , de diferentes especies de plantas variar enormemente entre las especies , aunque cada especie tiene una característica y relativamente constante el tamaño del genoma . La cantidad de ADN nuclear se puede administrar como un peso absoluto del ADN ( en pg , picogramos ) o se convierte en el número de pares de bases representada por ese peso . El número de pares de bases en un genoma haploide sin replicar de las plantas superiores , el tamaño del genoma 1C , se conoce a variar desde algunos 70Mbp en el Genlisea planta carnívora hasta más de 130 000Mbp en el lirio de especies Fritillaria assyriaca , una notable diferencia de casi 2.000 veces . Parte de la variación del tamaño del genoma se debe a la poliploidía , donde hay varias copias de juegos de cromosomas completos , y se cree que el 50 % o más de las angiospermas son poliploides en su origen. Otra variación en el tamaño del genoma se produce debido a las diferencias en la cantidad de ADN repetitivo en el genoma.

Composición química y física de ADN vegetal

Cada molécula de ADN de doble cadena se compone de los cuatro desoxinucleótidos adenina , timina , guanidina y citosina ( A, T , C Gante ) . Los ofAresidues números es igual al número de residuos de T ( andG5C ) a causa de emparejamiento de bases en la doble hélice , pero la relación de ( G + C ) / ( A + T ) , o contenido de GC , es una característica de la composición de un genoma : valores típicos para las plantas son 36 % en Arabidopsis y el 44 % en el arroz . Genes de plantas por lo general tienen un porcentaje más alto contenido de GC pocos en los exones , y los contenidos más bajos en intrones , lo que contrasta con la composición de base en general en las bacterias o micoplasmas donde proporciones varían entre 25 % y 75 % . En las plantas , hasta el 50 % de los residuos de citosina en el ADN son modificados después de la replicación del ADN mediante la adición de un grupo metilo , dando 5 - metilcitosina . Las propiedades físicas del ADN apuntalan técnicas utilizadas diariamente por los biólogos moleculares para la caracterización de plantas , separación, la coloración y la identificación de moléculas de ADN . ADN , una molécula de ácido hidrófilo , es altamente soluble , pero se puede precipitar en soluciones alcohólicas diluidas que dan un precipitado de color blanco o amarillo pálido .  Espectrofotometría, basado en la absorbancia de luz ultravioleta (UV) a 260 nm por el ADN, se utiliza para medir la concentración y pureza del ADN en solución. También es importante la escisión sitespecific (hidrólisis) de moléculas muy grandes de ADN por enzimas, en su mayoría de origen bacteriano, llamado endonucleasas de restricción, que reconocen cortos característicos motivos de secuencia de 4-8 pb y escindir el largo genómico de las plantas de ADN de doble hebra en fragmentos definidos. La electroforesis en un gel se utiliza para separar los fragmentos de ADN cromosómico en función de su carga (y por lo tanto el tamaño), y muchas manipulaciones enzimáticas se basa en la composición local de bases de nucleótidos.

Los métodos clave en la obtención de la comprensión de la organización del genoma de la planta implican la desnaturalización del ADN de doble cadena en moléculas de cadena simple y se controlan la reforma de hélices de doble cadena con las moléculas de sonda marcada (hibridación), obtenidos por factores que alteran tales como la temperatura, concentración de sal o acidez. Este procedimiento en el ADN aislado es separado en las membranas de hibridación de Southern, mientras que la hibridación fluorescente in situ (FISH) se lleva a cabo en preparaciones de cromosomas utilizando sondas detectadas con fluorescencia (Figura 2). Los colorantes utilizados para teñir ADN (Figuras 2 y 3) interactúan con la molécula de varias maneras: intercalando entre las bases, la unión en el surco menor de la doble hélice, o interactuar con los grupos moleculares cargadas.

El empaquetamiento del genoma:

Cromatina y cromosomas en cada núcleo, ADN de la planta se divide entre los cromosomas, con el número exacto de estos elementos característicos para una especie. En las plantas diploides - la mayoría de las plantas con flores - los cromosomas están en pares de homólogos, cada uno con muy similarDNAsequences, uno de cada par de cromosomas procedentes de la madre y otro del padre. El número de cromosomas diploides se conoce como 2n, mientras que el número en un gameto, el número haploide, sería n. Número de cromosomas es característico de cada especie, se sabe que varían de 2n54 (en el daisy especies Haplopappus gracilis y Brachycome lineariloba) hasta aproximadamente 2n51440 en la lengua de la serpiente helecho (Ophioglossum reticulatum). Excepcionalmente, las angiospermas haploides, oraneuploids con la pérdida o ganancia de cromosomas se encuentran y estos pueden ser muy útiles para el análisis genético; en briofitas, la planta haploide o gametofítica es la fase dominante fotosintética del ciclo de vida.

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