genética microbiana

Genética Microbiana

“Es la ciencia que define y analiza la herencia o la

constancia y cambio de las funciones fisiológicas que

constituyen las propiedades de los organismos”.

Genética microbiana• Introducción.

• Estructura del DNA.

• Replicación del DNA

• Mutación.

• Recombinación.– Transformación– Conjugación – Transducción.

Genética Microbiana• La unidad de la herencia es el

gen, segmento de ADN que contiene en su secuencia de nucleótidos, información para una propiedad bioquímica o fisiológica específica.

• Las dos funciones esenciales del material genético son: La replicación y la expresión.

Genética Microbiana

• Las base química para la variación en el fenotipo es un cambio en el genotipo, o una alteración en la secuencia del ADN dentro de un gen, o en la organización de los genes.

• Mutación: es un cambio permanente en la secuencia de nucleótidos de la molécula de ADN que se transmite a la descendencia.

• La variación fenotípica se ha estudiado basada en la capacidad de un gen para permitir la proliferación en condiciones de selección. ( gen de resistencia a la ampicilina)




• Mutación.


• El cromosoma bacteriano es una molécula circular de ADN que funciona como un elemento genético auto replicable (replicón).

• Algunas cepas bacterianas tienen replicones adicionales (plásmidos y bacteriófagos).

• Transposones.

Estructura del ácido nucleico.

• Los ácidos nucleicos son grandes polímeros constituidos por unidades nucleotídicas que se repiten.

• Cada nucleótido contiene:– Un grupo fosfato– Un azúcar (pentosa o

desoxipentosa).– Un par de bases púricas o

pirimidínicas

Estructura del ácido nucleico

Ribonucleótido

Desoxiribonuleótido

Bases Nitrogenadas

Dogma de la Biología Molecular

Genoma eucariótico.

• Mas de un cromosoma lineal.• Separados por una membrana nuclear del

citoplasma• Diploides.• Tiene mucho ADN no codificante.• ADN: cromosómico, mitocondrias,

cloroplastos.

Genoma procariótico• No tienen membrana nuclear.• Los genes bacterianos son

haploides y presentan un único cromosoma constituido por una molécula circular de ADN de doble cadena.

• Cromosoma E.Coli (1,35mm) Circular

• Muchas bacterias contienen genes adicionales en PLÁSMIDOS.

• TRANSPOSONES: elementos genéticos móviles.




• Mutación.


Replicación del DNA

• Cromosoma Bacteriano• Transposones• Plásmidos• Bacteriófagos.


• Durante la replicación cada banda helicoidal del ADN sirve como un molde para la síntesis de una nueva banda complementaria.

• Cada molécula de doble cadena de ADN hija contiene una banda de poli nucleótido vieja y una banda nueva sintetizada.

• Este tipo de replicación del ADN se denomina semiconservativa.


• El DNA que se copia para formar uno complementario se llama molde.


• La reaplicación del ADN cromosómico en las bacterias comienza en un sitio específico del cromosoma llamado locus ori, una región del DNA unida a la membrana celular.

• La replicación es bidireccional.

ENZIMAS

1) Helicasas.( separa las dos hebras) 2)RNA pol DNA dependiente.(primer) 3)DNA pol. (adicionan nucleótidos).Tipo III 4) DNA pol I ( con actividad exonucleasa). 5) DNA ligasa (une los fragmentos de DNA) 6) Topoisomerasa. Relaja DNA superenrollado.


• Cromosoma Bacteriano• Transposones• Plásmidos• Bacteriofagos.

Transposones

• Son segmentos de DNA que pueden moverse de un sitio a otro en una molécula de DNA.(transposición).

• La inserción de un transposón a menudo interrumpe la secuencia lineal de un gen y lo inactiva.(mutación)

• Principal enz. Transposasa.– Dos tipos:

» Transposición no replicativa» Transposición replicativa


• Cromosoma Bacteriano• Transposones• Plásmidos• Bacteriofagos.

Plásmidos• Los plásmidos son replicones que se mantienen como

elementos genéticos distintos, extracromosómico en las bacterias.

• La mayoría son moléculas doble cadena, circular.• Los plásmidos estrechamente relacionados no pueden

mantenerse de forma estable en la misma bacteria hospedero (incompatibles).

• Los plásmidos conjugativos codifican funciones que promueven la transferencia de plásmido de una bacteria donante a otra receptora.

• Otorgan generalmente propiedades como resistencia a antibióticos, producción de toxinas.

• La replicación es semejante a la replicación cromosómica.

Genetica microbiana• Introducción.



• Mutación.


Mutación• Es un cambio hereditario en la secuencia ADN

que constituye el genoma de un organismo.• Mutante.(ejemplo: His+ o His -)• Las mutaciones espontáneas en las bacterias

son raras, ocurren con una frecuencias de 10-8 a 10-6 .

• Las mutaciones pueden ocurrir por:– sustituciones (en la replicación).– Supresiones– Inserciones (transposones o fagos)– Reordenamiento de bases.– Reversiones.

Mutación

• Sustituciones; • Pueden ser causadas

por apareamiento erróneo entre bases complementarias durante la replicación.

• ¿Toda sustitución produce un cambio en el fenotipo?

Supresiones e inserciones.• Supresiones o deleciones: son mutaciones en

las que se ha eliminado una región del DNA.– Algunas deleciones son tan grandes que pueden

afectar a varios genes.– No son reversibles salvo por recombinación genética.– Puede ser causado por daño al DNA.

• Inserciones: cuando se añaden nuevas bases al DNA. Errores que ocurren en el proceso de recombinación. Son elementos transponibles.

• Pueden ser micro o macro deleciones o inserciones. Dependiendo del número de bases afectadas.

Reversiones

• Las mutaciones puntuales son reversibles.• Un revertiente se define operativamente

como una cepa en la que aparece restaurado el fenotipo silvestre que se perdió en el mutante.

• Dos tipo:– Revertientes de un mismo sitio o verdaderas.– Revertientes de segundo sitio o supresoras.

Mutágenos• Agentes químicos, físicos o

biológicos que pueden inducir mutaciones.– Químicos: Algunos son

análogos de bases que se parecen estructuralmente a las bases púricas y pirimidínicas. Pero muestran propiedades de apareamiento erróneas.

Mutágenos

• Biológicos:– Transposones.– Bacteriófagos

• Físicos:– Radiación:

• No ionizantes: Luz UV 260nm causa dímeros de pirimidina. • Ionizantes. Através de la acción de los radicales libres.

•Mutagénesis dirigida: •No son al azar utilizan la tecnología de DNA recombinante.




• Mutación.


Recombinación genética

• “ Se define por recombinación al proceso en que tenga lugar la formación de un nuevo ADN a partir de moléculas destruidas, de manera que la información genética procedente de cada molécula de ADN original estará presente en las nuevas”.

• Implica un intercambio físico de material genético entre elementos genéticos.

• 1) Ruptura del DNA (enz nucleasa)

• 2) Proteína de unión al DNA (SSB)

• 3) Rec A: se una al fragmento monocatenario y facilita la formación del complejo).Invasión de cadena.

• 4) Formación de un heteroduplex. Cada cadena esta formado por un cromosoma diferente.

• También participan enz: nucleasas, ligasas y polimerasas.

Recombinación genética

• La recombinación genética en procariotas puede observarse a través de 3 procesos diferentes:

• Transformación. (DNA libre)• Transducción. (virus)• Conjugación. (Plásmidos)

Recombinación Genética




• Mutación.


Transformación genética.

• Es un proceso por el que el DNA libre se incorpora en una célula receptora y lleva a cabo un cambio genético.

• De los tres procesos, de recombinación genética, fue el mas importante ya que suministró la primera evidencia de que el ADN es el material genético.(Griffith 1920)

Transformación genética

• Competentes: una célula capaz de tomar una molécula de DNA y ser transformada.

• Solo algunas cepas son competentes y esta capacidad es heredable y regulada por distintas proteínas.

• Hay diferentes formas de incorporar DNA.• Algunas Gram – sólo incorporan DNA doble

cadena (Haemophilus).• Gram +, sólo DNA simple cadena.

(Streptococcus y Bacillus).

• Pasos:• 1) El DNA se una a la

superficie celular por una proteína de unión a DNA.

• 2) Actúa una nucleasa.• 3) Se asocia a proteínas

específicas de competencia.

• 4) Actúa la Rec A.

Transformación genética

• Si las bacterias son transformadas con ADN extraído de un virus bacteriano, este proceso se conoce como transfección.

• Competencia inducida.– Altas concentraciones de iones calcio y luego

se mantiene en frío.– Electroporación.




• Mutación.


Conjugación • Plásmidos:

– Son elementos genéticos que se replican independientemente del cromosoma del hospedador.

– No tienen una forma extracelular.– Mayoría DNA bicatenario.– Se replican de manera similar al

cromosoma.– Pueden estar desde 1 o 3 copias

hasta mas de 100 en una misma célula.

– Los plásmidos relacionados son incompatibles.

– Una de las principales característica es la de otorgar resistencias a distintos tipos de antibióticos.

Conjugación

• Es un proceso de transferencia genética que requiera contacto célula a célula.

• Hay una célula donadora (macho) que contiene el plásmido conjugativo, y una célula receptora (hembra) que carece de el.

• En E.coli el plásmido F codifica para pelos F. • Se conjuga por replicación circulo rodante.• El DNA se replica simple cadena y forma la

segunda cadena en la cepa receptora.

Conjugación con Cepas Hfr.




• Mutación.


Transducción

• En la transducción el DNA se transfiere el DNA de una célula a otra por medio de virus.

• 2 tipos:– Transducción generalizada.– Transducción especializada.

La partícula vírica transductora, en ambas formas, es normalmente defectiva como virus, ya que algunos genes víricos necesarios están reemplazados por otros.

genética microbiana

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