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GENETICA
BACTERIANA
Cátedra Microbiología
General
FACENA – UNNE
2007
CROMOSOMA BACTERIANO
Molécula de ADN bicatenario circular
Contiene 1000 a 9000 kilobases (Kb)
Es una unidad de replicación. Tiene un
origen de replicación, genes que codifican
las proteínas necesarias para la
replicación
Replicación del cromosoma
bacteriano
Replicación del cromosoma
bacteriano
Es semiconservativa y bidireccional.
La pieza central es la DNA polimerasa. Actúa
por el agregado de desoxirribonucleótidos al
extremo 3’OH libre de una molécula cebadora o
primer.
La DNA polimerasa tiene una función correctora
de bases mal apareadas.
Durante la iniciación se alivia el
superenrollamiento por acción de la
topoisomerasa y las helicasas que separan las
cadenas complementarias.
Replicación del cromosoma
bacteriano
Una de las cadenas puede copiarse en
forma continua pero la otra debe hacerlo
en fragmentos.
Los fragmentos son luego unidos por la
ligasa.
Los cebadores de RNA son removidos y
los huecos son rellenados por la DNA
polimerasa I.
Enzimas de la Replicación
Topoisomerasa y Helicasas: alivian el superenrollamiento
y separan las cadenas complementarias.
DNA pol III : Síntesis de nueva cadena de DNA (incluye
actividad correctora)
DNA pol I: Remueve cebadores y rellena los huecos de
la cadena retrasada
Ligasa: Une los fragmentos de la cadena retrasada
ELEMENTOS
GENETICOS EXTRACROMOSOMALES
plásmidos
episomas
PLASMIDOS
Moléculas de DNA de doble cadena circular
covalentemente cerradas
Llevan una pequeña parte de la información genética
que no es esencial para la vida e la bacteria
Tienen sus propios orígenes de replicación, se replican
en forma autónoma
Le confieren a las bacterias propiedades especiales
que pueden representar una ventaja con respecto a las
bacterias que no lo poseen. Ej. Resistencia a
antibióticos.
No son capaces de integrarse al cromosoma.
EPISOMAS
Un episoma es un plásmido capaz de existir
integrado o no integrado en el cromosoma
bacteriano.
Pueden replicarse en forma autónoma pero
también pueden integrarse al cromosoma
bacteriano y duplicarse junto con el resto de los
genes cromosómicos.
Un mismo elemento genético puede existir
como plásmido en una bacteria y como episoma
en otra.
Plásmidos
Plásmidos conjugativos: Se transfieren de una
bacteria a otra en forma autónoma.
Plásmidos movilizables: Son movilizados por
otro plásmido conjugativo con el cual se
cointegran.
Plásmidos relajados: Existen en múltiples
copias por célula.
Plásmidos restringidos: Una única copia o
pocas copias por célula
Plásmidos incompatibles: Dos plásmidos son
incompatibles cuando no pueden coexistir
establemente en una misma célula
Transferencia de
plásmidos
conjugativos entre
bacterias
Resistencia transmisible a drogas
Factor R
La resistencia a múltiples antibióticos se produce
por la adquisición de un elemento
extracromosómico conocido como factor de
resistencia o Factor R.
Muchos factores de resistencia de bacterias gram
negativas son plásmidos conjugativos.
El factor de resistencia tiene dos unidades
funcionales:
- Factor sexual o factor de transferencia de la
resistencia.
- Determinante-r: Confiere resistencia.
ELEMEMTOS MOVILES o
TRANSPONIBLES
SECUENCIAS DE INSERCION (SI)
TRANSPOSONES (TN)
SECUENCIAS DE INSERCION
Las SI poseen entre 800 y 1400 pb, y son
los elementos transponibles más sencillos.
Contienen solo los genes que codifican
las enzimas necesarias para su
transposición.
Presentan a ambos lados secuencias
terminales cortas repetidas e invertidas
(palindrómicas) de 10 a 40 pb.
TRANSPOSONES
Los transposones son secuencias de inserción que
contienen genes extra. (Ej. Resistencia a antibióticos)
Los llamados transposones compuestos se componen de
una región central que contiene los genes extra,
flanqueados a ambos lados por elementos SI, de
secuencia idéntica o muy similar.
Transposición de transposones
Los transposones son fragmentos discretos de DNA que tienen la
propiedad de “saltar” de una posición a otra dentro del cromosoma
o del cromosoma a un plásmido o viceversa.
Se trata de un proceso de transposición replicativa y recombinación
ilegítima.
Los TRANSPOSONES son de gran
importancia en la diseminación de la
resistencia a antibióticos
Contienen genes de resistencia a antibióticos y
desempeñan un papel fundamental en la generación de
plásmidos R.
Los plásmidos de múltiple resistencia a fármacos a menudo
se originan por acumulación de transposones en un único
plásmido.
Dado que los transposones se desplazan entre los
plásmidos y los cromosomas primarios los genes de
resistencia pueden intercambiarse produciendo una mayor
diseminación de la resistencia a antibióticos.
Los elementos móviles tienen
efecto mutagénico
Al insertarse en un gen interrumpen la
continuidad del código genético
Algunos transposones contienen codones
STOP, y pueden bloquear la traducción.
Otros pueden contener promotores, por lo
que activan genes cercanos al punto de
inserción.
GENOTIPO Y FENOTIPO
Genotipo es el conjunto de los caracteres
genéticos que la bacteria posee capaz de
transmitirse a la descendencia.
Fenotipo es el conjunto de caracteres
manifestados por interacción del genotipo
y el medio ambiente
Variaciones fenotípicas
Afectan a la mayoría de la población
Son reversibles
Las variaciones fenotípicas pueden ser:
Morfológicas
Cromógenas
Enzimáticas
Patogénicas
OPERON LACTOSA
Variaciones genotípicas
Mutaciones
Transferencia de material genético
MUTACIONES
Mutación es cualquier alteración
permanente en la secuencia de ADN
(cambio genotípico)
Son cambios hereditarios.
No necesariamente son irreversibles, ya
que existen mecanismos de reparación y
reversión.
Pueden ser espontáneas o inducidas por
agente mutágenos.
Mutaciones
Tipo
Agente causal
Consecuencias
Transición: pirimidina sustituida por
pirimidina o purina sustituida por
purina.
Análogos de bases, radiación UV,
agentes desaminantes,
alquilantes. Espontánea.
Si se forma un codón sin sentido,
péptido trunco.
Si se forma un codón de sentido
erróneo, proteína alterada.
Transversión: purina sustituida por
pirimidina o viceversa.
Espontánea.
Sustitución
Deleción
Macrodeleción: supresión de un segmento
grande de nucleótidos
HNO2, radiación, agentes
alquilantes.
Péptido trunco
Microdeleción o deleción puntual.
Supresión de 1 o dos nucleótidos
HNO2, radiación, agentes
alquilantes.
Corrimiento del marco de lectura,
que casi siempre da lugar a un
codón sin sentido y a un péptido
trunco.
Macroadición: inserción de un segmento
grande de nucleótidos
Transposones o secuencias de
inserción
Gen interrumpido que da lugar a un
producto trunco.
Microadición o adición puntual: Inserción
de 1 o 2 nucleótidos.
Acridina
Corrimiento del marco de lectura,
que casi siempre da lugar a un
codón sin sentido y a un péptido
trunco.
Inversión
Transposones o secuencias de
inserción
Diversos efectos posibles
Adición
MUTACIONES
Mutagénesis inducida
Agentes Físicos:
Luz UV
Radiaciones de alta energía
Agentes Químicos:
Agentes que modifican las purinas o pirimidinas de
manera de provocar errores en el apareamiento de
bases.
Ej. Ácido nitroso y agentes alquilantes.
Agentes que interactúan con el DNA y su estructura
secundaria, promoviendo errores en la replicación.
Ej. Colorantes de acridina.
Análogos de bases que son incorporados en el DNA y
provocan errores de incorporación o de duplicación.
Reversión de mutaciones
Un organismo mutante puede recuperar su
fenotipo salvaje por una segunda mutación
denominada retromutación.
Puede ser una segunda mutación en el mismo
sitio afectado por la mutación primitiva
(retromutación verdadera) o en un sitio distinto
dentro del mismo gen o en otro (mutación
supresora).
Producen un cambio compensatorio que
restaura la actividad del producto génico
alterado.
TRANSFERENCIA DE MATERIAL
GENETICO
Las bacterias intercambian material
genético por tres mecanismos
fundamentales:
TRANSFORMACION
CONJUGACION
TRANSDUCCION
TRANSFORMACION
CONJUGACION
La transferencia de genes es producida por el
contacto directo de las células dadora y
receptora mediado por el pili sexual.
Ei pili sexual está codificado por el factor de
fertilidad F, localizado en un episoma
El factor F puede existir en 3 estados:
Como episoma de replicación autónoma F+
Como parte integral del cromosoma Hfr
Como episoma que contiene pequeños
fragmentos del cromosoma F’
F+
F+
F-
Hfr
F+
Hfr
F-
F-
F’
F’
F-
F’
TRANSDUCCION
Fenómeno por el que se transfiere un
fragmento de ADN de una bacteria a otra
por medio de un fago (ADN bicatenario).
CICLO LITICO Y LISOGENICO DE UN FAGO
1.TRANSDUCCION GENERALIZADA
2.TRANSDUCCION RESTRINGIDA O
ESPECIALIZADA
BIBLIOGRAFIA
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