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TEMA 10

GENOMAS DE
ORGÁNULOS
● Herencia extranuclear.
● Características generales de los orgánulos.
● De endosimbiontes a orgánulos.
● Genoma mitocondrial.
– Estructura y función
– Código genético mitocondrial.
– Características del DNA mitocondrial en
hongos, plantas, animales y protozoos.
– Evolución.
● Genoma cloroplástico: Estructura y función

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 HERENCIA EXTRANUCLEAR
 Las mitocondriasy cloroplastos poseen genomas
propios, que codifican para todas las especies de RNA y
algunas de las proteínas implicadas en las funciones de
los orgánulos.
 Los genes que no residen en el núcleo se denominan
extranucleares.
 La primera evidencia de la presencia de genes fuera del
núcleo fuel el hallazgo de herencia no mendeliana en
plantas, en 1909.
 La forma extrema de herencia nomendeliana es la
herencia uniparental. Generalmente se trata de
herencia materna.
Organismos anisogámicos (células sexuales muy
diferentes): el óvulo aporta mayoritariamente el
citoplasma al cigoto
Ejemplo: herencia del genoma mitocondrial de animales
(metazoos) y plantas.
Las mitocondrias (con algunas excepciones)
son enteramente transmitidas por la madre y
por tanto, los genes mitocondriales derivanexclusivamente de la madre.

 A pesar de su diversidad, los genomas mitocondrial
(mtDNA) y cloroplástico (cpDNA) presentan una serie de
características comunes
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 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS
ORGÁNULOS
1. Tamaño del genoma y contenido génico:
El genoma es siempre pequeño, en comparación con el
genoma nuclear, y el contenido en genes es siempre
modesto.

Los genomas de los orgánulos contienencasi siempre
todos los genes para la síntesis de los RNAs necesarios
para la traducción (rRNAs y tRNAs).

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2. Biogénesis y el funcionamiento de los
orgánulos
Siempre bajo el doble control del genoma nuclear y el
organular.

3. Estructura del genoma:
 Una sola molécula de DNA duplex, generalmente
circular y cerrada covalentemente.
Existen DNAs mitocondriales lineales (ciliados,
protozoos,algas, mohos, hongos, levaduras y varias
especies del philum Cnidaria)

 Suele haber varias copias del genoma en un orgánulo
y múltiples orgánulos por célula, por lo que hay un
gran número de genomas por célula (~100).
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4. Evolución del genoma de los orgánulos:
El DNA organular puede evolucionar a una tasa distinta
a la del nuclear, debido a que las condiciones en el
orgánulo pueden serdiferentes a las del núcleo.

DNA mitocondrial:
– En vertebrados, el mtDNA acumula mutaciones más
rápidamente que el DNA nuclear.
Ha sido ampliamente utilizado para estudiar su
evolución
– En plantas, la acumulación es menor en la
mitocondrial que en el núcleo.
– En insectos es menor que en vertebrados y,
aproximadamente igual que la del núcleo.

DNA cloroplástico
– Los genes cloroplásticos evolucionan 4ó 5 veces
más lentamente que los del núcleo, pero 3 veces
más rápido que los del mtDNA.

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 DE ENDOSIMBIONTES A ORGÁNULOS
Estructural y funcionalmente estos genomas presentan
caracteres procariotas:
 DNA sin histonas
 genoma generalmente circular
 sensibilidad de la síntesis proteica y la
transcripción a los mismos antibióticos que los
procariotas
 la traducción comienza conformilmetionina
 El promotor tiene estructura procariótica, etc.
1981, Lynn Margulis: teoría endosimbiótica
Origen exógeno del DNA extranuclear.
Los ancestros de los
organismos eucarióticos
capturaron procariotas, que
fueron retenidos debido a un
beneficio mutuo.
Con el tiempo, los
endosimbiontes fueron
perdiendo genes y se
estableció una relación
obligada, incapaces de una
existencia independiente
fuera delhospedador.
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Origen de mitocondrias y cloroplastos

Lynn Margulis

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La simbiosis en el árbol de la vida

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Genomas mínimos naturales en endosimbiontes actuales
Hospedador

El caso de los cromatóforos de Paulinella
chromatophora
Organismo

Genoma

Genes

Endosimbionte de
P. chromatophora

1,02 Mb

867

Synechococcus
WH5701

3,04 Mb

3401

Descubierto en 1894, posible caso temprano de la...