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GENETICA BACTERIANA
Curso de Microbiología I
Departamento de Microbiología
Dra. Virginia de Corzo
FMVZ
Estructura y función del
genoma bacteriano
• El material genético de las bacterias se
encuentra en el citoplasma, se le
denomina como nucleoide, cuerpo
nuclear, región nuclear.
• Esta compuesto de alrededor de 80% de
DNA, 10% de RNA y 10% de proteínas
(RNA polimerasa).
• En 1963 se logro aislar y extender el
cromosoma de E. coli, determinado que
tiene una longitud de 1 mm. Es una tira
circular doble y que se encuentra super
enrollado.
• El termino genoma se refiere al conjunto
completo de elementos genéticos (genes)
dentro de la célula.
• Los procesos genéticos requieren tres
tipos de polímeros:
• Acido Desoxirribonucleico (DNA).
• Acido Ribonucleico (RNA)
• Proteínas.
• DNA:
El cromosoma bacteriano único contiene
dos tiras complementarias de DNA que
están enrolladas alrededor una de la otra
en patrón helicoidal, con los extremos
unidos para formar una molécula circular.
• Las moléculas de DNA son de doble
cadena con bases complementarias. Esta
característica le permite a una de las
cadenas proporcionar la información para
el copiado de la información en la otra
cadena.
• Cada par de bases esta compuesto por
una purina y una pirimidina.
• Las purinas de una cadena forman
puentes de hidrogeno con las pirimidinas.
• El par A-T con 2 uniones puente de H.
• El par G-C con tres uniones.
• Cada una de las cuatro bases esta unida a
una fosfo-2’-dexosirribosa para formar un
nucleótido.
• La longitud de una melecula de DNA se
expresa en miles de pares de bases o en
kilobases (kb).
• El cromosoma de una bacteria, E. coli, es
una molécula circular única que contiene
alrededor de 4,500,000 pares de bases o
4500 kb. Con una longitud aproximada de
1 mm.
RNA:
Existen 3 diferencias entre la química
del DNA y la del RNA:
1. Las macromoléculas del RNA
contienen el azúcar ribosa en lugar de
desoxirribosa.
2. El RNA tiene la base uracilo en lugar
de timina.
3. El RNA no es una molécula de tira
doble
•
Las bacterias contienen 3 tipos de RNA:
1. RNAm: (mensajero), su función es copiar el
código genético del gen (DNA cromosómico)
y llevar este mensaje al sitio de síntesis de
proteínas (Ribosomas).
2. RNAt (transferencia), traducción del mensaje
de RNA en una secuencia especifica de
aminoácidos.
3. RNA (ribosomal) síntesis de proteínas.
t
ENZIMAS
1. Toposisomerasa II: promueve el
superenrollarmiento (DNA girasa)
2. Toposisomerasa I: controla el
desenrrollamiento.
3. RNA polimerasa: hace que las dos
tiras de DNA se desenrollen de modo
que se pueda transcribir la
información.
4. DNA ligasa: une los fragmentos
sintetizados.
5. Primasa: inicia la síntesis de un
fragmento roto.
RECOMBINACION GENETICA
• Es el proceso por el que los elementos
genéticos contenidos en dos genomas
separados se juntan en una unidad.
• Trae como consecuencia un cambio.
• Se transfieren genes completos, grupos
de genes o cromosomas completos.
Formas de Recombinación
• Transformación: el DNA libre se
incorpora a una célula.
• Transducción: La transferencia del DNA
donador esta mediada por un virus.
• Conjugación: la transferencia de DNA
implica contacto célula – célula y la
presencia de un plasmido y de una
estructura llamada pili.
TRANSFORMACION
• Este descubrimiento fue uno de los
hechos mas relevantes, pues condujo a
experimentos que probaron que el DNA
es el material genético. Fred Grifth
(1920).
• Trabajos con Streptococcus
pneumoniae.
• No todas las bacterias tienen esta
capacidad, sino células competentes que
son capaces de tomar una molécula de
DNA y lo integran a su cromosoma.
• Intervienen: proteínas especiales que
intervienen en el trasporte e incorporación
del DNA.
Transformacion: Etapas
1. Unión del DNA: proteína asociada a la
membrana: autolisina y nucleasas.
2. Incorporacion del DNA:
Primero se fija reversiblemente, luego
se vuelve irreversible.
3. Integracion del DNA: proteína de unión,
en el cromosoma proteína RecA
• Cuando una célula es capaz de tomar una
molécula o un fragmento de DNA y
transformarse se denomina célula
competente.
• Solo algunas cepas poseen esta
característica, parece ser una propiedad
hereditaria.
Experimento de Griffith
Neumococo vivo
capsulado. (S)
Neumococo muerto
por calor
Neumococo vivo
rugoso (R) no
capsulado
Neumococo (R)
vivo +
Neumococo muerto
Ratón muerto
Se aíslan cepas lisas
Ratón vivo.
Ratón vivo.
Ratón muerto: se aíslan
cepas S
TRANSDUCCION
El DNA se transfiere de una célula a otra
por medio de un virus: bacteriófago.
Transduccion
Transducción
• Cuando un fago infecta a una bacteria,
capta fragmentos del genoma de la célula
hospedadora.
• Al infectar a otra bacteria el fago
transductor puede transferir sus propios
genes y también los de la célula
hospedadora de la cual procede.
Transducción
Puede ocurrir de 2 formas:
1. Transducción generalizada:
Cualquier porción del genoma
bacteriano pasa a formar parte del
genoma de la partícula vírica.
Transducción
2. Transduccion especializada:
El DNA de una región especifica del
cromosoma del hospedador se integra
directamente en el genoma del virus.
No todos los fagos pueden transducir, ni
todas las bacterias son transducibles.
Transducción
• El mecanismo de transducción fue
descubierto por Zinder y Lederberg
(1952).
• Estudiando la recombinación genética
entre diferentes cepas de Salmonella
typhimurium.
CONJUGACION
• Implica el contacto célula – célula.
• El material genético transferido puede ser
un plasmido, o una porción del
cromosoma.
• Una célula donadora trasmite la
información genética a otra célula, la
receptora.
• La célula donadora posee el pili o pelo
sexual.
conjugacion
• La capacidad de la células para actuar
como donantes se debe a la presencia de
factor f o factor de fertilidad.
• Las células que carecen de factor f, son
receptoras.
PLASMIDOS
• Son elementos genéticos que se replican
independientemente del cromosoma.
• Se encuentran dentro de la célula.
• Existen varios tipos de plasmidos.
• En E coli, se han aislado mas de 300
Tipos de plasmidos
• P. conjugativos: codifican pili sexuales y
proteínas necesarias para la transferencia
de DNA.
• P. R (resistencia a los antibióticos,
mercurio).
• P. Producción de bacteriocinas y
antibióticos.
Tipos de plasmidos
• Plasmidos de funciones fisiológicas:
Utilización de urea,
Fermentación de carbohidratos.
Producción de pigmentos.
• Plasmidos de virulencia: producción de
toxinas, enzimas, tumores.
• E coli, posee un plasmido conjugativo
llamado Factor F:
- Capacidad para sintetizar pili.
- Movilización del DNA para su
transferencia.
- Alteración de receptores de la superficie
de la célula.
Terapia genica
MUTACION
• Es un cambio hereditario en la secuencia
de bases del acido nucleico que constituye
el genoma de un organismo.
• Fenotipo: las características observables
de un organismo.
• Genotipo: constitución génica precisa de
un organismo. (conjunto de genes)
MUTACIONES
• Cepa silvestre: cepa aislada de la
naturaleza.
• Se pueden obtener mutantes de una cepa
silvestre o de una derivada de esta.
• Pueden ocurrir cambios perjudiciales,
neutros o beneficiosos.
MUTACIONES
• M. Espontáneas.
Ocurren en la naturaleza, sin ser
provocadas.
Ej: efectos de la radiación natural, que
alteran la estructura de las bases de DNA.
Errores en el apareamiento de bases.
• Tipos de mutantes: No capsulado, inmóvil,
fermentación de azucares.
MUTACION
• Mutaciones inducidas por mutágenos,
sustancias que inducen a mutaciones.
• Mutágenos químicos: reaccionan
directamente con el DNA, ocasionando
cambios químicos, en las bases.
• Acido nitroso, bromuro de etidio etc.
• Mutágenos físicos: rayos UV, rayos X.