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Lección 8
Genética bacteriana
CONCEPTOS GENERALES
• En bacterias no hay reproducción sexual pero sí intercambio
de genes, TRANSFERENCIA HORIZONTAL (~17% genoma E.
coli por unos 200 eventos)
• El intercambio NO es por fusión de células, es transferencia
PARCIAL y UNIDIRECCIONAL
• Donante: EXOGENOTE, Receptor: ENDOGENOTE
• El receptor se convierte en diploide parcial o MEROCIGOTO
• Debe haber recombinación para que se integren los genes
recibidos
DNA donante, con
variación genética
Doble sobrecruzamiento
Individuo recombinante
VARIANTES FENOTÍPICAS
• Variantes nutricionales:
• Protótrofos. Pueden crecer en medio mínimo
(fuente de C y sales minerales)
• Auxótrofos. Han perdido la capacidad de
crecer en medio minimo
• Resistencia a agentes inhibitorios (por
ejemplo antibióticos)
.
.
.
IDENTIFICACIÓN DEL FENOTIPO
Auxótrofos o protótrofos
Mezcla de bacterias en
medio sin antibiótico
Resistencia a antibiótico
Medio con
antibiótico
¿CÓMO SE TRANSFIERE EL
DNA ENTRE BACTERIAS?
• Conjugación (a través de plásmidos)
• Transformación (por trozos de DNA en el
medio)
• Transducción (a través de fagos)
CONJUGACIÓN
PUEDEN TRANSFERIRSE
GENES ENTRE BACTERIAS
Bacterias
recombinantes
Lederberg y Tatum (1946)
Más frecuencia (10-7) de la esperable
por retromutación
LA TRANSFERENCIA REQUIERE
CONTACTO FÍSICO
HAY TRANSFERENCIA, NO UNIÓN
Medio mínimo + agente
selectivo CONTRA cepa A
Crecen las células B que hayan
recibido genes de la cepa A
(las células A mueren)
Medio mínimo + agente
selectivo CONTRA cepa B
Nada crece: no hay células A que hayan
recibido genes de la cepa B
(las células B mueren)
Transferencia de material genético de la cepa A a la B,
pero no unión del material genético de ambas cepas
EL FACTOR F
Genoma E. coli:
~ 4700 Kb
EL FACTOR F
F+
F+
F-
F-
EL FACTOR F
F+
F-
F+
~ 2’
FF+
F+
CONJUGACIÓN
Pero así no se transfiere
DNA genómico
de la bacteria
INTEGRACIÓN DE F EN EL
GENOMA
Sólo aparece ocasionalmente
La integración ocurre con baja frecuencia:
hay pocas células F+ con F integrado
EFECTOS DE LA INTEGRACIÓN
Cepas Hfr: células con F integrado
Las células Hfr tienen pili pero ahora
transfieren DNA genómico: son las
responsables de los resultados de
Ledeberg y Tatum (1946)
PROCESO DE TRANSFERENCIA
O
O
a
c
b
3’
c
O
a
b
Hacia la célula F- receptora
3’
c
a
b
5’
5’
PROCESO DE TRANSFERENCIA
Contacto físico
necesario
Origen
F sólo se transfiere al final
Eso requiere mucho tiempo:
(~ 100’)
probables interrupciones
antes
Sin esa recombinación el DNA
que ha entrado se perderá sin
dejar rastro
EFECTOS DE LA INTEGRACIÓN
La célula receptora suele permanecer como Fcuando la donante es Hfr porque es raro
que pueda llegar a recibir el DNA de F.
Pero ha recibido DNA de la otra bacteria:
el DNA va de una cepa (la Hfr) a otra (la F-),
pero no al revés
MAPEO DE GENES Y
CONJUGACIÓN
Hay una relación entre el tiempo que tardan en pasar los genes
y su posición en el genoma respecto al origen O
CONJUGACIÓN INTERRUMPIDA
Resistentes a Str las receptoras,
sensibles las donantes
En estas placa sólo crecen células receptoras
que han recibido genes de las donantes
CONJUGACIÓN INTERRUMPIDA
MAPAS DESDE DISTINTAS
CEPAS Hfr
El genoma de E. coli es circular
MAPAS POR RECOMBINACIÓN
4 unid. mapa
9 unid. mapa
Se seleccionan las que han recibido el último
de los marcadores en estudio: leu+
(han ENTRADO los tres genes y un
sobrecruzamiento a su izquierda)
MAPAS POR RECOMBINACIÓN
Mapas más finos que los de tiempos:
distancias en unidades de mapa
EXCISIÓN DEL FACTOR F
DNA bacteriano
F’ = F +
DNA bacteriano
Transferencia a cepa Fque es lac-
Estado diploide estable
ESTADOS DEL FACTOR F
TRANSFORMACIÓN
TRANSFORMACIÓN
B
C
A
B
Muerte de la
célula
B
a
b
a
B
A
C
A
B
c
c
Cerca de 1 μg de DNA por litro en entornos naturales (por lo general < 1Kb)
COTRANSFORMACIÓN
(genes alejados)
B
C
A
B
Muerte de la
célula
B
a
C
b
a
B
A
C
A
B
c
Frecuencia observada de cotransformación =
producto frecuencias transformación por separado
C
COTRANSFORMACIÓN
(genes cercanos)
B
C
A
A
Muerte de la
célula
B
B
a
b
A
B
A
C
A
B
c
c
COTRANSFORMACIÓN
(genes cercanos)
B
(más probable)
C
A
A
Muerte de la
célula
B
a
B
b
A
B
A
C
A
B
c
Frecuencia observada de cotransformación > producto frecuencias
transformación por separado: los dos genes tienen loci cercanos
c
TRANSDUCCIÓN
TRANSDUCCIÓN
Aparecen recombinantes
a pesar del filtro: no se precisa contacto
físico entre células (no es conjugación)
Sólo aparecen recombinantes
desde una de las cepas.
Filtro con DNAsas no impide
la aparición de recombinantes: no es
DNA desnudo
Filtros suficientemente pequeños SÍ
impiden la aparición de recombinantes
y aparecen viriones en ellos
Viriones
Lederberg y Zinder (1952)
TRANSDUCCIÓN