Genoma Humano

Genoma humano

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El genoma humano es el genoma del Homo sapiens, es decir, la secuencia de ADN contenida en 23 pares de cromosomas en el núcleo de cada célula humana diploide.

De los 23 pares, 22 son cromosomas autosómicos y un par determinante del sexo (dos cromosomas X en mujeres y uno X y uno Y en hombres). El genoma haploide (es decir, con una sola representación de cada par) tiene una longitud total aproximada de 3200 millones de pares de bases de ADN (3200 Mb) que contienen unos 20.000-25.000 genes1 (las estimaciones más recientes apuntan a unos 20.500). De las 3200 Mb unas 2950 Mb corresponden a eucromatina y unas 250 Mb a heterocromatina. El Proyecto Genoma Humano produjo una secuencia de referencia del genoma humano eucromático, usado en todo el mundo en las ciencias biomédicas.

La secuencia de ADN que conforma el genoma humano contiene codificada la información necesaria para la expresión, altamente coordinada y adaptable al ambiente, del proteoma humano, es decir, del conjunto de las proteínas del ser humano. Las proteínas, y no el ADN, son las principales biomoléculas efectoras; poseen funciones estructurales, enzimáticas, metabólicas, reguladoras, señalizadoras..., organizándose en enormes redes funcionales de interacciones. En definitiva, el proteoma fundamenta la particular morfología y funcionalidad de cada célula. Asimismo, la organización estructural y funcional de las distintas células conforma cada tejido y cada órgano, y, finalmente, el organismo vivo en su conjunto. Así, el genoma humano contiene la información básica necesaria para el desarrollo físico de un ser humano completo.

El genoma humano presenta una densidad de genes muy inferior a la que inicialmente se había predicho, con sólo en torno al 1,5%2 de su longitud compuesta por exones codificantes de proteínas. Un 70% está compuesto por ADN extragénico y un 30 % por secuencias relacionadas con genes. Del total de ADN extragénico, aproximadamente un 70% corresponde a repeticiones dispersas, de manera que, más o menos, la mitad del genoma humano corresponde a secuencias repetitivas de ADN. Por su parte, del total de ADN relacionado con genes se estima que el 95% corresponde a ADN no codificante: pseudogenes, fragmentos de genes, intrones o secuencias UTR, entre otros.

En el genoma humano se detectan más de 280.000 elementos reguladores, aproximadamente un total de 7Mb de secuencia, que se originaron por medio de inserciones de elementos móviles. Estas regiones reguladoras se conservan en elementos no exónicos (CNEEs),fueron nombrados como: SINE, LINE, LTR. Se sabe que al menos entre un 11% y un 20% de estas secuencias reguladoras de genes, y que están conservados entre especies, fue formada por elementos móviles.

Contenido en genes y tamaño del genoma de varios organismos3 Especie Tamaño del

genoma (Mb) Número

de genes

Mycoplasma genitalium 0,58 500

Streptococcus pneumoniae 2,2 2300

Escherichia coli 4,6 4.400

Saccharomyces cerevisiae 12 5.800

Caenorhabditis elegans 97 19.000

Arabidopsis thaliana 125 25.500

Drosophila melanogaster (mosca) 180 13.700

Oryza sativa (arroz) 466 45-55.000

Mus musculus (ratón) 2500 29.000

Homo sapiens (ser humano) 2900 27.000

Índice

1 Componentes

1.1 Cromosomas

1.2 ADN intragénico

1.2.1 Genes

1.2.1.1 Genes de ARN

1.2.1.2 Distribución de genes

1.2.1.3 Secuencias reguladoras

1.2.1.4 Elementos ultraconservados

1.2.2 Pseudogenes

1.3 ADN intergénico

1.3.1 ADN repetido en tándem

1.3.1.1 Satélites

1.3.1.2 Minisatélites

1.3.1.3 Microsatélites

1.3.2 ADN repetido disperso

1.3.2.1 SINE

1.3.2.2 LINE

1.3.2.3 HERV

1.3.2.4 Transposones de ADN

2 Variabilidad

2.1 SNPs

2.2 Variación estructural

3 Enfermedades genéticas

3.1 Mutaciones

3.1.1 Trastornos de un sólo gen

3.1.2 Trastornos poligénicos y multifactoriales

3.2 Alteraciones cromosómicas

3.2.1 Numéricas

3.2.2 Estructurales

4 Evolución

4.1 Genómica comparada entre distintas especies

4.2 Genómica comparada entre genomas humanos

5 Genoma mitocondrial

6 Véase también

7 Referencias

8 Enlaces externos

8.1 En español

8.2 En inglés

Componentes

Cromosomas

El genoma humano (como el de cualquier organismo eucariota) está formado por cromosomas, que son largas secuencias continuas de ADN altamente organizadas espacialmente (con ayuda de proteínas histónicas y no histónicas) para adoptar una forma ultracondensada en metafase. Son observables con microscopía óptica convencional o de fluorescencia mediante técnicas de citogenética y se ordenan formando un cariotipo.

El cariotipo humano normal contiene un total de 23 pares de cromosomas distintos: 22 pares de autosomas más 1 par de cromosomas sexuales que determinan el sexo del individuo. Los cromosomas 1-22 fueron numerados en orden decreciente de tamaño en base al cariotipo. Sin embargo, posteriormente pudo comprobarse que el cromosoma 22 es en realidad mayor que el 21.

Representación gráfica del cariotipo humano normal.(Imagen 1).

Las células somáticas de un organismo poseen en su núcleo un total de 46 cromosomas (23 pares): una dotación de 22 autosomas procedentes de cada progenitor y un par de cromosomas sexuales, un cromosoma X de la madre y un X o un Y del padre. (Ver imagen 1). Los gametos -óvulos y espermatozoides- poseen una dotación haploide de 23 cromosomas.

Cromosoma Genes Número de bases Bases secuenciadas4

1 4.220 247.199.719 224.999.719

2 1.491 242.751.149 237.712.649

3 1.550 199.446.827 194.704.827

4 446 191.263.063 187.297.063

5 609 180.837.866 177.702.766

6 2.281 170.896.993 167.273.993

7 2.135 158.821.424 154.952.424

8 1.106 146.274.826 142.612.826

9 1.920 140.442.298 120.312.298

10 1.793 135.374.737 131.624.737

11 379 134.452.384 131.130.853

12 1.430 132.289.534 130.303.534

13 924 114.127.980 95.559.980

14 1.347 106.360.585 88.290.585

15 921 100.338.915 81.341.915

16 909 88.822.254 78.884.754

17 1.672 78.654.742 77.800.220

18 519 76.117.153 74.656.155

19 1.555 63.806.651 55.785.651

20 1.008 62.435.965 59.505.254

21 578 46.944.323 34.171.998

22 1.092 49.528.953 34.893.953

X (cromosoma sexual) 1.846 154.913.754 151.058.754

Y (cromosoma sexual) 454 57.741.652 25.121.652

Total 32.185 3.079.843.747 2.857.698.560

ADN intragénico

Genes

Un gen es la unidad básica de la herencia, y porta la información genética necesaria para la síntesis de una proteína (genes codificantes) o de un ARN no codificante (genes de ARN). Está formado por una secuencia promotora, que regula su expresión, y una secuencia que se transcribe, compuesta a su vez por: secuencias UTR (regiones flanqueantes no traducidas), necesarias para la traducción y la estabilidad del ARNm, exones (codificantes) e intrones, que son secuencias de ADN no traducidas situadas entre dos exones que serán eliminadas en el procesamiento del ARNm (ayuste).

Este diagrama esquemático muestra un gen en relación a su estructura física (doble hélice de ADN) y a un cromosoma (derecha). Los intrones son regiones frecuentemente encontradas en los genes de eucariotas, que se transcriben, pero son eliminadas en el procesamiento del ARN (ayuste) para producir un ARNm formado sólo por exones, encargados de traducir una proteína. Este diagrama es en exceso simplificado ya que muestra un gen compuesto por unos 40 pares de bases cuando en realidad su tamaño medio es de 20.000-30.000 pares de bases).

Actualmente se estima que el genoma humano contiene entre 20.000 y 25.000 genes codificantes de proteínas, estimación muy inferior a las predicciones iniciales que hablaban de unos 100.000 genes o más. Esto implica que el genoma humano tiene menos del doble de genes que organismos eucariotas mucho más simples, como la mosca de la fruta o el nematodo Caenorhabditis elegans. Sin embargo, las células humanas recurren ampliamente al splicing (ayuste) alternativo para producir varias proteínas distintas a partir de un mismo gen, como consecuencia de lo cual el proteoma humano es más amplio que el de otros organismos mucho más simples. En la práctica, el genoma tan sólo porta la información necesaria para una expresión perfectamente coordinada y regulada del conjunto de proteínas que conforman el proteoma, siendo éste el encargado de ejecutar la mayor parte de las funciones celulares.

Con base en los resultados iniciales arrojados por el proyecto ENCODE5 (acrónimo de ENCyclopedia Of DNA Elements), algunos autores han propuesto redefinir el concepto actual de gen. Las observaciones más recientes

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