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MECANISMOS DE VARIABILIDAD GENTICA

Las mutaciones son cambios estables y heredables en el genotipo (secuencia de ADN), que producen cambios en el fenotipo y pueden ocurrir de manera espontanea o inducida por sustancias qumicas o radiacin.

CAMBIOS PEQUEOS: Mutaciones puntuales

CAMBIOS GRANDES: Inserciones, delecciones, inversiones, duplicaciones y translocaciones.

MUTACIONES

MUTACIONES PUNTUALES ESPONTANEAS: Resultan de errores en la replicacin del ADN o de la accin de elementos mviles como los transposones.

Errores en la replicacin: cuando la base nitrogenada de un blanco de replicacin toma su forma tautomerica.

Tautomerismo es la relacin entre dos isomeros estructurales que estn en equilibrio qumico y cambian fcilmente entre s; las bases estn en la forma ceto y cambian a imino o enol.

MUTACIONES

MUTACIONES PUNTUALES ESPONTANEAS:

MUTACIONES

MUTACIONES PUNTUALES ESPONTANEAS:

Errores en la replicacin:

-Adiccin o deleccin de nucletidos. Generalmente donde hay nucletidos repetidos.

-Lesiones en el ADN: Sitios apurinicos o apirimidinicos,

oxidacin de bases como 8-oxi-7,8-dihydrodeoxyguanine, la cual se aparea con A en vez de C.

Ejemplo, H. pylori:

Cambio de a Adenina por Guanina en la posicin 2143 y 2142 del gen DNAr23S (?)

Cambio de Adenina por Citosina en la posicin 4142 del gen DNAr23S (?)

MUTACIONES

Purinas: A y G Pirimidinas: T, U y C

Tranversin

Transicin

MUTACIONES PUNTUALES INDUCIDAS:

Agentes qumicos : Bases anlogas, agentes modificantes del ADN y agentes intercalantes.

MUTACIONES

5Bromouracilo (ceto) anlogo de la timina



MUTACIONES

AGENTE ALQUILANTE



cido nitroso:

Desaminacin oxidativa de A y C

C dioxiUridina empareja con A

A HipoXantina empareja con C

MUTACIONES

AGENTES DESAMINANTES



MUTACIONES


Agentes fsicos : Radiacciones .

MUTACIONES

EFECTOS MUTACIONES PUNTUALES EN GENES QUE CODIFICAN PROTENAS

MUTACIN SILENCIOSA: cuando el codn alterado continua codificando para el mismo aminocido y por lo tanto se sintetiza la misma protena.

Ejemplo: codn de tirosina UAC muta a UAU* tambin de tirosina

MUTACIN CON SENTIDO ERRNEO: cuando el codn alterado codifica para un aminocido diferente que puede alterar las propiedades de la protena, o incluso convertirla en no funcional.

Ejemplo: codn de serina AGU muta a AGA* codn de asparagina.

MUTACIONES

MUTACIN SIN SENTIDO: cuando la sustitucin del nucletido produce un codn de terminacin o de parada. El producto es una protena incompleta que probablemente no es funcional.

Ejemplo: codones UAG, UAA y UGA

MUTACIONES

MUTACIN CAMBIO DEL MARCO DE LECTURA. Cuando por la insercin o deleccin de un nucletido, se cambia el marco de lectura, llevando a un producto completamente diferente.

Las mutaciones puntuales pueden ser reversibles:

Revertiente de un mismo sitio: cuando la mutacin que restaura la actividad ocurre en el mismo sitio donde ocurri la mutacin original.

Revertiente de un segundo sitio: cuando la mutacin que restaura la actividad ocurren en un sitio diferente de donde ocurri la mutacin original.

MUTACIONES

REPARACIN

REPARACIN POR EXCISIN: DE NUCLEOTIDOS DE BASE

REPARACIN

REPARACIN DIRECTA:

REPARACIN

REPARACIN DE MAL APAREAMIENTO:

ELEMENTOS TRANSPONIBLES (TRANSPOSABLES): Fragmentos de DNA que pueden moverse de un lugar a otro del cromosoma, no replicones.

TRANSPOSICIN suceso raro (Frecuencia: 10-5 a 10-7

por generacin) los genes son relativamente estables.

CONSECUENCIAS: Inversiones de segmentos genticos, deleciones Plasticidad gentica Mecanismos evolutivos.

ELEMENTOS MOVILES

1.- Secuencias de insercin (IS): Segmentos de ADN que pueden moverse de una posicin cromosmica a otra del mismo cromosoma o a otro cromosoma diferente.

Tienen entre 700 y 1500 pb y se han encontrado en los dominios Bacteria y Arquea. Tambin son frecuentes en bacterifagos y plsmidos.

ELEMENTOS MOVILES

1.- Secuencias de insercin (IS):

Contienen solo genes que codifican la transposasa y en los extremos tienen secuencias cortas repetidas e invertidas = IR, de 10 a 40 pb.

ELEMENTOS MOVILES


ELEMENTOS MOVILES


Cuando los IS se insertan en medio de los genes, pueden interrumpir la secuencia codificante e inactivar la expresin del gen.

v

v

ELEMENTOS MOVILES

2.- Transposones (Tn): Segmentos de ADN que pueden moverse de una posicin cromosmica a otra del mismo cromosoma o a otro cromosoma diferente, porque llevan el gen de la transposasa; y se diferencian de las IS porque portan genes adicionales por ejemplo resistencia a algn antibitico. Tambin se han descrito Tn conjugativos que pueden transferirse de una bacteria a otra.

ELEMENTOS MOVILES

2.- Transposones (Tn):

Caractersticas comunes entre IS y Tn:

Gen de la transposasa

Pequeas repeticiones terminales invertidas (IR): 40pb hasta > 1000pb que permiten la recombinacin especfica de sitio.

ELEMENTOS MOVILES

2.- Transposones (Tn):

ELEMENTOS MOVILES

2.- Transposones (Tn): Mecanismo de transposicin

NO REPLICATIVO

ELEMENTOS MOVILES

2.- Transposones (Tn): Mecanismo de transposicin

REPLICATIVO

ELEMENTOS MOVILES

PLSMIDOS: Elementos genticos extracromosmicos pequeos, la mayora son circulares dsDNAccc y superenrrollados (Excepto: Borrelia y algunos actinomicetos que son lineales).

Tamao: 1-2Kpb hasta 500Kpb e incluso megaplsmidos de 1600Kpb (Rhizobium).

ELEMENTOS GENTICOS NO CROMOSOMALES

Nmero de copias por clula: Grandes: 1 o 2 copias (Control estricto de replicacin); los pequeos de 10 hasta 100 copias (Control relajado de replicacin).

PLSMIDOS:

No son indispensables para la viabilidad

No determinan productos esenciales para el crecimiento

Ventajas selectivas: resistencia a antibiticos y metales pesados, factores de virulencia.

Plsmidos sin rasgo fenotpico Crpticos

Pueden o no ser transferibles:

Conjugativos: autotransferibles Conjugacin

No conjugativos

Movilizables: por accin de un plsmido conjugativo coexistente.

Curacin: espontnea o inducida


PLSMIDOS

Replicacin de los plsmidos: Theta uni o bidireccional (Gram -) y circulo rodante (Gram+). Replicacin autnoma.


PLSMIDOS

Incompatibilidad (Inc): Una sola bacteria puede contener diferentes tipos de plsmidos (Ejemplo ms de 10). La capacidad de dos plsmidos de replicarse en la misma clula est controlada por genes plasmdicos Inc que controlan la replicacin del DNA. Cuando un plsmido se transfiere a una bacteria que ya tiene otro, el 2 plsmido puede perderse Incompatibilidad o relacionados entre s.


PLSMIDOS

Episoma plasmido que es capaz de existir integrado o no al cromosoma, cuando esta integrado la replicacin est bajo control del cromosoma


o Elementos genticos contenidos en dos genomas separados se juntan en una unidad.

o Intercambio fsico de material gentico entre elementos genticos.

o Recombinacin general u homloga: intercambio gentico entre secuencias homlogas de dos orgenes diferentes (aunque puede ocurrir en el mismo cromosoma).

RECOMBINACIN

TIPOS DE PLSMIDOS Y SU IMPORTANCIA BIOLGICA

Plmidos determinantes de patogenicidad: estos plsmidos aumentan la virulencia de las bacterias.

Factores Col: Bacteriocinas, colicinas, marscesinas, piocinas, pesticinas. protenas letales para otras bacterias del mismo gnero o especies relacionadas.

Plsmidos degradantes: contienen genes que codifican enzimas que catabolizan sustancias muy diversas (tolueno, alcanfor, salicilatos, etc.). Ejemplo: Pseudomonas putida, pseudomonas multivarans.

Otros plsmidos estafilocccicos poseen genes que confieren resistencia a los antimicrobianos, a iones metlicos pesados (Hg+), produccin de enterotoxinas (SAg) y hemolisinas.


PLSMIDOS ARTICIFIALES

VECTORES DE CLONACIN.

Propiedades:

Pequeo tamao, fcil de aislar y manipular

DNA circular

Replicn

Genes adicionales introducidos in vitro

Mltiples copias

Presencia de marcadores de seleccin

Ejemplo: pBR322 replica en E. coli


CONJUGACIN BACTERIANA


Ejemplo Plsmido F: Codifica protenas para el ensamblaje del pili sexual.


Ejemplo Plsmido F. El Factor Sexual o Factor F: Las clulas F- pueden adquirirlo por conjugacin = F+, por lo tanto, F+ x F- = F+.


Ejemplo Plsmido F. El Factor Sexual o Factor F: integrado al cromosoma y generar clulas Hfr.

CONJUGACIN BACTERIANA Ejemplo Plsmido F.

El Factor Sexual o Factor F: Las cepas Hrf no siempre son estables y a veces el factor F se disocia del cromosoma y dan cepas F+, pero ocasionalmente la disociacin es anmala y trae consigo un fragmento del cromosoma y genera el factor F. F x F- se denomina sexduccin.

TRANSFORMACIN BACTERIANA

TRANSFORMACIN BACTERIANA

Dentro de la clula una protena especfica protege el ADN de las nucleasas, hasta que alcanza el cromosoma, donde es sustituida por la protena RecA y el ADN se integra por un proceso de recombinacin.

Replicacin del DNA heterodplex (una molcula de DNA parental y una de DNA recombinante). Las bacterias tambin se pueden transformar con ADN extrado de un virus bacteriano en vez de originarse de otra bacteria, mediante el proceso denominado transduccin.

TRANSDUCCIN BACTERIANA Transferencia de genes realizada por un bacterifago.

TRANSDUCCIN BACTERIANA

Transduccion generalizada se puede transferir cualquier marcador del donador. La transduccin generalizada se produce slo como consecuencia de infecciones lticas. El ADN de la bacteria donadora es introducido en la partcula transductora suele ir sin acompaamiento de ADN del propio fago. Por ello, a esta peculiar partcula consistente en cpside del fago que encierra slo ADN de la bacteria se la denomina pseudovirin.


Transferencia de genes realizada por un bacterifago.

TRANSDUCCIN BACTERIANA Transduccin especializada slo se transfieren marcadores cromosmicos cercanos al sitio de integracin del ADN del fago (profago) en la clula lisognica; se produce nicamente como consecuencia de la induccin de la clula lisognica por escisin del profago y consiguiente entrada a fase ltica, productora de nuevas partculas de fago; el ADN genmico de la bacteria transportado por la partcula transductora va unido a ADN del fago; la clula transductante se suele convertir en lisognica para el fago correspondiente.


Transferencia de genes realizada por un bacterifago.

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