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MECANISMOS DE
TRANSFERENCIA DE
MATERIAL
GENÉTICO
1. CONJUGACIÓN
2. TRANSFORMACIÓN
1.TRANSDUCCIÓN
Genética
Bacteriana
Mecanismos de transferencia de material
genético en bacterias
 Conjugación es el proceso de apareamiento de
bacterias mediante el cual se transfiere información
genética.
Es el proceso mediante el cual se transfiere una hebra
sencilla de DNA desde una bacteria donadora a una
bacteria receptora
Ocurre tanto en bacterias gram negativas (p ej.
Escherichia y Pseudomonas) como en bacterias gram
positivas (p ej. Enterococcus, Streptococcus, Bacillus)
Edward Tatum (1909 – 1975)
Joshua Lederberg (1925 – 2008)
Reciben el Premio Nobel en 1958
Por su aportación en “la
regulación de los procesos
químicos e investigaciones
sobre recombinación genética
en bacterias”
En 1946 Lederberg y Tatum demostraron la recombinación
genética en bacterias utilizando Escherichia coli
CON UN EXPERIMENTO MUY SENCILLO
Cepa A
met- bio- thr+leu+thi+
No hay
colonias
Mezcla
SI hay
colonias!!!
Cepa B
Met+ bio+ thr-leu-thi-
No hay
colonias
El investigador Bernard Davis demostró que para el proceso
de conjugación se requiere de contacto celular
No hubo
crecimiento
en medio
mínimo
No hubo
crecimiento
en medio
mínimo
Caracteristicas generales del proceso de
conjugacion
1. Se requiere contacto célula-célula (pili)
2. La transferencia de DNA ocurre en una sola dirección:
donadora
receptora NO VICEVERSA
3. La célula donadora posee un plásmido particular que le da
la capacidad de la transferencia: plásmido F ó de fertilidad
4. La transferencia de DNA ocurre por un poro (pili, sistema
ITS4 de secreción)
5. La transferencia del DNA reqiere energía de la célula
donadora: principalmente ATP
Plásmido F ó plásmido de Fertilidad
Mápa del plásmido
R388 de Escherichia coli
Componentes del plásmido F
Genes
Función
traA, traL, traE, traB,
traV, traC, traW, traU,
traF, traQ, traH, traG
Síntesis del pili
traS, traT
“Exclusión de la
superficie”
traN, traG
“Estabilizar el
apareamiento”
Tra M, traY
(exonucleasa), traD,
traI (helicasa), traZ
Transferencia del DNA
Fin P, finO, traJ
Regulación
Célula donadora
Celula receptora
Pili
conjugativo
Cromosoma
bacteriano
Plásmido F
Cromosoma
bacteriano
En la actualidad se sigue generando investigación acerca
de los aspectos moleculares y factores de regulación
durante la conjugación.
¿Cómo se inicia la conjugación?
1. Establecer contacto célula-célula
F+
F-
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE DNA
(están codificados por el plásmido F)
2. Transferencia del DNA
El aparato de transferencia se puede dividir en tres
módulos funcionales:
I. Formación de un complejo
multiproteíco: RELAXASOMA
Proteínas de unión a oriT
¿Qué proteínas forman el
RELAXASOMA?
II. Sistema de secreción tipo IV: es
un complejo multiproteíco anclado en
la membrana donde el sustrato es
secretado
Participación de la proteína: T4CP:
proteína conjugativa acopladora
Sistema de
transferencia del
DNA durante la
conjugación
TIPO DE “CRUZAS” DURANTE LA CONJUGACIÓN
F+ X F
-
= ????
Una de las cadenas del DNA F es
cortada y se separa de la otra cadena.
Se transfiere esa cadena a la otra
célula, mientras que se comienza a
replicar el DNA de la cadena que se
quedó en la célula F+
DONADORA
RECEPTORA
La cadena de DNA recién
transferida también se replica.
Las dos células contienen un
plásmido F integro, por lo que
ambas son F+
TRANSCONJUGANTE
El Plásmido F puede integrarse en el
cromosoma bacteriana y generar bacterias Hfr
(high frequency of recombination)
Hfr X F- = ????
Ocurre transferencia de material
genético, sin embargo, no se
transfiere el cromosoma completo
pues las células se separan.
La secuencia total
correspondiente al plásmido F
no se transfiere.
Como se transfirió un
fragmento del DNA
cromosomal, hay homología
con el cromosoma de la célula
receptora y ocurre
recombinación con alta
frecuencia (Hfr)
CONJUGACIÓN F’
En células Hfr ocurre con baja frecuencia que F se
escinda del cromosoma y forme un plásmido circular
nuevamente. Cuando esto ocurre, F acarrea consigo
genes adyacentes del cromosoma que ahora se
encuentran formando parte del plásmido F.
Entonces, a éste se le llama plásmido F’.
CONJUGACIÓN F’
Los plásmidos F’ también pueden
ser transferidos por conjugación
Con esta transferencia se pueden
crear células diploides parciales
(merocigotos).
Ciclo de
conjugación
en E. coli
¿Qué ocurre en las bacterias gram positivas?
Algunas bacterias como E. faecalis excretan unos
péptidos similares a feromonas
El proceso de conjugación es similar al de las
bacterias gram negativas
Transferencia en Streptomyces
Aplicaciones de la conjugacion en la
ingeniería genética
Aplicaciones de la conjugación en la
ingeniería genética
Utilización de
Agrobacterium tumefaciens
Generación de plantas transgénicas mediado por
A. tumefaciens
¿QUÉ VAMOS A HACER PARA COMPROBAR LA
CONJUGACIÓN EN LA PRÁCTICA?
Receptora
Jm1452 StrR
conjugación
Donadora
W3110/KmTn3
Fenotipo???
Fenotipo???
Sembrar en estreptomicina
¿solamente?
2. Transferencia del DNA