Download Genética Microbiana
Document related concepts
Transcript
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) Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. • 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. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. Replicación del DNA • • • • Cromosoma Bacteriano Transposones Plásmidos Bacteriófagos. Replicación del DNA • • • • Cromosoma Bacteriano Transposones Plásmidos Bacteriófagos. Replicación del DNA • 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. Replicación del DNA • El DNA que se copia para formar uno complementario se llama molde. Replicación del DNA • 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. Replicación del DNA Replicación del DNA • • • • 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 Replicación del DNA • • • • 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. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. 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. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. 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 Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. 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. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. 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. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. – Transformación – Conjugación – Transducción. 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. Fin