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Cátedra Microbiología General - FACENA - UNNE
GENETICA BACTERIANA
CROMOSOMA BACTERIANO
El cromosoma bacteriano es una molécula de ADN bicatenario generalmente circular
que contiene 1000 a 9000 kilobases (Kb). La mayoría de los cromosomas bacterianos
existen como moléculas circulares covalentemente cerradas. El cromosoma bacteriano
es una unidad de replicación. Tiene un origen de replicación, genes que codifican las
proteínas que se unen al origen para iniciar la replicación, y el ADN que se replica bajo
su control.
Replicación (breve síntesis)
Es semiconservativa y bidireccional. Se divide en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.
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. Si se incorpora un nucleótido equivocado lo remueve. Para que la cadena
molde se copie la hélice debe estar desenrollada. Durante la iniciación se alivia el
superenrollamiento por acción de la topoisomerasa y las helicasas que separan las cadenas
complementarias.
Figura 1. Replicación del ADN
La DNA polimerasa necesita un extremo 3’OH libre para incorporar dNTPs. 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 también removidos y los huecos son
rellenados por la DNA polimerasa I.
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
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Fidelidad de la replicación
Depende de varios factores:
- Selección de nucleótidos adecuados por la DNA pol III
- Actividad correctora de la polimerasa
- Existe un tercer sistema enzimático “missmatch repair” que opera después de la replicación para
corregir bases mal apareadas que escaparon al sistema corrector de la polimerasa.
El genoma bacteriano no posee secuencias no codificadoras intercaladas entre genes. No tiene
intrones.
ELEMENTOS GENETICOS EXTRACROMOSOMALES


PLASMIDOS
EPISOMAS
PLASMIDOS
Moléculas de DNA de doble cadena circular covalentemente cerradas que llevan una
pequeña parte de la información genética de la célula (10 a 100 veces menor que el
cromosoma). Esta información por lo general no es esencial para la vida e la bacteria
pero suele ser de gran importancia en el fenotipo de la misma. Tienen sus propios
orígenes de replicación, presentan autonomía de replicación y se heredan en forma
estable. Una bacteria puede perder un plásmido (curación) y sobrevivir. Los plásmidos
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.
Ejemplos de funciones mediadas por plásmidos: producción de factores de virulencia
(toxinas, adhesinas); metabolismo de ciertos compuestos orgánicos; producción de
bacteriocinas; resistencia a metales pesados; resistencia a antibióticos.
Los plásmidos se duplican en forma autónoma. Su duplicación es independiente de los
mecanismos que controlan la replicación del cromosoma bacteriano. 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 (por un fenómeno de recombinación entre secuencias
homólogas) y duplicarse junto con el resto de los genes cromosómicos.
Algunos tipos de episomas son capaces de promover la transferencia de genes
cromosomales a células compatibles y por lo tanto conferir fertilidad sexual a las células
que los alojan (Conjugación bacteriana).
Un mismo elemento genético puede existir como plásmido en una bacteria y como
episoma en otra. El factor F (factor de fertilidad) puede ser un plásmido o un episoma.
Algunos plásmidos son conjugativos, poseen genes tra (transferencia) que codifican la
síntesis de pilina y montaje del pili sexual. Otros solo pueden transferirse si son
movilizados por un plásmido conjugativo presente en la célula; estos son plásmidos
movilizables.
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Fig. 2: Transferencia de plásmidos conjugativos entre bacterias
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
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Replicación de plásmidos
Utilizan sistemas codificados por la célula bacteriana e información genética para su
replicación, contenida en su propio ADN.
Regulación: hay una enzima encargada de la iniciación de la replicación y un represor
que inhibe dicha iniciación (reguladores). El equilibrio entre estos dos factores
mantienen a los plásmidos en un número de copias constante.
Incompatibilidad
Si en una misma célula existen dos especies de plásmidos que comparten un mismo
sistema de replicación, los reguladores no discriminan entre ellos y se regulan como si
fuese una especie única. A medida que la bacteria se divide se irá perdiendo una u otra
especie de plásmido hasta que existan dos poblaciones de bacterias: una con una especie
y otra con otra especie.
Partición de plásmidos
Los plásmidos luego de la división celular se transfieren en forma estable a las células
hijas, es decir se heredan. Existen sitios en la membrana donde determinadas especies
de plásmidos se pueden unir antes de la división. Esto asegura que por lo menos una
molécula de plásmido se transmita a cada célula hija. También esto está vinculado a la
incompatibilidad, ya que estos sitios no discriminan entre plásmidos incompatibles.
Resistencia transmisible a drogas
La resistencia a múltiples antibióticos se produce por la adquisición de un elemento
extracromosómico conocido como factor de resistencia. Muchos factores de resistencia
de bacterias gram negativas son plásmidos conjugativos. El factor de resistencia (Factor
R) tiene dos unidades funcionales:
- Factor sexual o factor de transferencia de la resistencia.
- Determinante-r: Confiere resistencia.
Otros factores R no son conjugativos y son movilizados por otros plásmidos
conjugativos presentes en la célula. Otros se transfieren mediante un vector viral
(Transducción).
ELEMEMTOS MOVILES o TRANSPONIBLES
Los cromosomas de bacterias, virus y células eucariotas contienen fragmentos de ADN
que tienen la capacidad de desplazarse por el genoma, movimiento que recibe el nombre
de transposición.


SECUENCIAS DE INSERCION (SI)
TRANSPOSONES (TN)
Las SI y los TN son unidades genéticas discretas que utilizan el mecanismo de
recombinación ilegítima para insertarse en numerosos sitios ya sea de plásmidos o del
cromosoma bacteriano. Su inserción en un gen altera su función.
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,
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entre ellas el gen que codifica para la enzima transposasa. Presentan a ambos lados
secuencias terminales cortas repetidas e invertidas (palindrómicas) de 10 a 40 pb.
Los transposones tienen además un carácter asociado, es decir son secuencias de
inserción que contienen genes extra. (Ej. Resistencia a antibióticos)
Los llamados transposones compuestos a menudo se componen de una región central
que contiene los genes extra, flanqueados a ambos lados por elementos SI, de secuencia
idéntica o muy similar.
Fig. 3. Secuencias de inserción y 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. El proceso de transposición en los procariontes conlleva una serie de
acontecimientos, entre ellos autorreplicación y recombinación. Se trata de un proceso de
transposición replicadora y recombinación ilegítima.
La recombinación ilegítima significa que es específica de sitio solo para la molécula
dadora (SI) pero ocurre al azar en secuencias relativamente no específicas en la
molécula receptora (secuencia blanco). No es necesario que existan regiones de
homología entre la molécula dadora y la secuencia blanco.
La transposición replicadora involucra una duplicación. El transposón no se pierde de
su sitio original, mientras que en el ADN diana se inserta una copia replicada del
mismo.
Fig. 4. Inserción de un transposón en el sitio blanco.
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Los elementos transponibles producen varios efectos importantes. Pueden insertarse en
un gen y producir una mutación o provocar el reordenamiento del ADN, con pérdida de
material genético. Debido a que algunos transposones contienen codones STOP, pueden
bloquear la traducción. Otros pueden contener promotores, por lo que activan genes
cercanos al punto de inserción. También pueden localizarse dentro de plásmidos.
Los transposones contienen genes de resistencia a antibióticos y desempeñan un papel
fundamental en la generación de plásmidos R. Dado que los plásmidos pueden contener
varios sitios diana diferentes, los transposones se desplazan entre ellos; de esta forma,
los plásmidos actúan a la vez de fuente y diana de los transposones con genes de
resistencia. De hecho, los plásmidos de múltiple resistencia a fármacos a menudo se
originan por acumulación de transposones en un único plásmido. Dado que los
transposones también 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 TRANSPOSONES son de gran importancia en la diseminación de la
resistencia a antibióticos
Los transposones confieren multirresistencia, codifican toxinas y enzimas catabólicas.
Existen también transposones que “saltan” sin replicarse de un replicón (cromosoma,
plásmido, etc) para pasar a otro.
Los elementos móviles tienen efecto mutagénico; al insertarse en un gen interrumpen
la continuidad del código genético.
GENOTIPO Y FENOTIPO
El conjunto de los caracteres genéticos que la bacteria posee es el llamado genotipo,
capaz de transmitirse a la descendencia. Sin embargo no todos estos caracteres se
manifiestan sino que el medio ambiente condiciona la aparición o no de ellos.
Fenotipo es el conjunto de caracteres manifestados por interacción del genotipo y el
medio ambiente.
Las modificaciones que pueden aparecer en los caracteres de las poblaciones
bacterianas pueden afectar su fenotipo o genotipo.
En el primer caso se trata de variaciones fenotípicas y adaptaciones que aparecen
ligadas a condiciones ambientales que inducen o reprimen la expresión de genes.
En el segundo caso se trata de variaciones genotípicas que pueden ser mutaciones o
fenómenos de transferencia genética.
Variaciones fenotípicas
Son debidas a cambios ambientales. Las bacterias presentan una serie de propiedades
que son susceptibles de cambio según las modificaciones del medio ambiente.
Se caracterizan por afectar a la mayoría de la población bacteriana y ser reversibles al
desaparecer las circunstancias externas que las indujeron (cambios de presión osmótica,
pH, productos químicos, antibióticos).
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Las variaciones fenotípicas pueden ser:
 Morfológicas: cambio de forma, tamaño, aparición de flagelos, esporas, etc.
 Cromógenas: producción o no de pigmentos.
 Enzimáticas: Ej.: Producción de Beta-galactosidasa en presencia de lactosa.
(Ver Operón lactosa)
 Patogénicas: Producción o no de toxinas.
OPERON LACTOSA
La enzima Beta-galactosidasa necesaria para metabolizar la lactosa es una enzima inducible, se
produce cuando hay lactosa en el medio. La lactosa actúa como inductor de la enzima. La síntesis
de la enzima se regula a nivel de la transcripción. Las proteínas cuya síntesis se regula a nivel de la
transcripción son codificadas por genes organizados en un operón en el DNA cromosómico.
El operón consta de un gen estructural que tiene un sitio “promotor” y otro sitio adyacente
“operador”. Consta además de un gen regulador que puede estar situado en cualquier lugar del
cromosoma.
Fig. 5. Operón lactosa.
Al sitio denominado “operador” se pueden unir moléculas reguladoras (represor) para impedir la
unión de la RNA polimerasa al promotor. El represor se sintetiza en forma constitutiva, es decir
que siempre está presente, y en su forma activa se une al operador impidiendo la transcripción del
gen. Cuando en el medio aparece el inductor (lactosa), éste se une con gran afinidad al represor y
lo inactiva. El represor inactivo ya no puede unirse al operador, por lo cual ocurre la transcripción
del gen y la subsiguiente síntesis de la enzima Beta-galactosidasa.
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MUTACIONES
El desarrollo espontáneo de mutaciones es uno de los principales factores de evolución
de las bacterias. En la naturaleza, las mutaciones ocurren a muy baja frecuencia, del
orden de una mutación por cada millón de células para cualquier gen., pero el gran
tamaño de las poblaciones microbianas y los tiempos cortos de generación, aseguran la
presencia de mutantes, haciendo que ningún cultivo sea genéticamente puro. Cualquier
cambio en el medio puede ser selectivo para un determinado mutante.
Mutación es cualquier alteración permanente en la secuencia de ADN (cambio
genotípico). Son cambios hereditarios. Las mutaciones no necesariamente son
irreversibles, ya que existen mecanismos de reparación y reversión. Si la mutación
persiste puede reflejarse en un cambio en alguna propiedad de la célula: requerimientos
nutricionales, morfología, virulencia, susceptibilidad a antibióticos, luz UV, etc.
(cambio fenotípico).
Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas por agente mutágenos. La
frecuencia de mutaciones espontáneas es baja 10-7 a 10-12 (errores de la DNA
polimerasa que no llegan a ser corregidos).
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.
Diversos efectos posibles
Adición
Inversión
Transposones o secuencias de
inserción
Los mutantes son difíciles de detectar en ausencia de ambientes que les permitan
multiplicarse con preferencia. Ej. Una mutante resistente a un determinado antibiótico
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puede evidenciarse porque desarrolla en presencia del antibiótico, mientras que las
células no mutadas son sensibles y mueren. El ATB es el agente que permite seleccionar
al mutante preexistente pero no es el responsable de la aparición del mismo.
La mayoría de las mutaciones provocan alteración de las proteínas. Las deleciones o
inserciones provocan el corrimiento del marco de lectura. También generan codones sin
sentido, codones STOP, que producen la terminación prematura de la cadena
polipeptídica dando origen a proteínas truncadas
Las transiciones y transversiones también pueden provocar mutaciones sin sentido pero
es mayor la probabilidad de mutaciones con cambio de sentido en los que se altera un
triplete y provoca cambio de un aminoácido.
Las alteraciones varían de la inactivación total a cambios sutiles. Las mutaciones
silenciosas son aquellas que codifican el mismo aminoácido, generalmente afectan a la
tercer base del triplete.
Fig. 6. tipos de mutaciones
Mutagénesis por secuencias de inserción: Un mecanismo que provoca inactivación
génica es la inserción de secuencias de nucleótidos extrañas dentro del gen.
Mutagénesis inducida: Los agentes mutagénicos pueden ser físicos o químicos.
Físicos. Luz UV y radiaciones de alta energía
La luz UV causa la formación de dímeros de pirimidina. Son estables. Se forman sobre
pirimidinas de una misma cadena. Producen distorsión de la cadena que conduce a
transiciones, transversiones y deleciones.
Las radiaciones ionizantes producen radicales libres. Provocan roturas en el DNA
originando deleciones.
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Químicos:
1. Agentes que modifican las purinas o pirimidinas de manera de provocar errores
en el apareamiento de bases. Ej. Ácido nitroso y agentes alquilantes.
2. Agentes que interactúan con el DNA y su estructura secundaria, promoviendo
errores en la replicación. Ej. Colorantes de acridina. Se intercalan entre las bases
y distorsionan la estructura.
3. 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 mutación reversa o retromutación. La recuperación puede deberse a 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.
Expresión fenotípica de las mutaciones
Muchas funciones celulares como la utilización de determinadas fuentes de C, N, S y P,
la síntesis de precursores de macromoléculas y coenzimas, la regulación de la síntesis y
actividad enzimática, etc. no son indispensables en todas las condiciones de cultivo.
Cuando una mutación provoca la inactivación de una enzima de un camino biosintético
no indispensable, la célula se hace dependiente de factores de crecimiento:
auxotrofismo. El estado salvaje se denomina prototrofismo.
Los productos finales de estos caminos son moléculas capaces de entrar en la célula
(aminoácidos, vitaminas). Si una mutación afectara una vía enzimática por la cual la
bacteria obtiene un determinado aminoácido, esa bacteria va a necesitar un aporte
externo de ese aminácido para poder vivir.
Las mutaciones que alteran un gen cuyo producto es indispensable y que no puede ser
aportado por el medio, son mutaciones letales.
TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENETICO
La mutación y la selección son factores importantes en la evolución bacteriana, pero la
evolución procede mucho más rápido de lo que podría esperarse si tan solo operaran
estos procesos. Ocurre que las bacterias intercambian material genético por tres
mecanismos fundamentales:
1- TRANSFORMACION
2- CONJUGACION
3- TRANSDUCCION
1. TRANSFORMACION:
La transformación consiste en la captación por parte de una célula receptora de una
molécula o fragmento de DNA desnudo y la incorporación de esta molécula al
cromosoma del receptor en una forma heredable.
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La mayoría de las bacterias son incapaces de tomar ADN exógeno e integrarlo en el
cromosoma debido a la presencia de enzimas que se denominan endonucleasas de
restricción. La capacidad de captar DNA del entorno se llama competencia.
La competencia es un fenómeno muy complejo y depende de diversas condiciones: La
síntesis de determinadas proteínas (factores de competencia), de que la bacteria se halle
en fase logarítmica de crecimiento y de que haya una disminución de la actividad
endonucleasa dentro de la bacteria.
El ADN se fija a la pared celular. Una cadena es hidrolizada por acción de una
exonucleasa asociada a la envoltura y es dividido en pequeños fragmentos por vía
enzimática, la otra cadena atraviesa unos poros en la pared celular y es transportado a
través de la membrana citoplasmática. Una vez en el interior el DNA se integrará en el
cromosoma en lugar de un segmento homólogo del ADN de la bacteria receptora.
Fig. 7. Transformación bacteriana
2. CONJUGACION
La transferencia de genes es producida por el contacto directo de las células dadora y
receptora mediado por el pili sexual de la bacteria dadora (también llamada macho), el
cual está codificado por el factor de fertilidad F, localizado en un episoma que contiene
los genes involucrados en el montaje del pili sexual.
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’
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Fig. 8: Conjugación bacteriana. (a)F+F-; (b)Hfr F-
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Las células sin F (hembras) se
denominan F-. Las bacterias F+ son
capaces de transferir el factor F a una
bacteria F-, la cual se convierte en F+.
Las bacterias Hfr son capaces de
transferir porciones grandes del
cromosoma a otra bacteria receptora,
con elevada frecuencia.
Mecanismos de conjugación:
a) Conjugación F+FLa cepa F+ contiene un factor F
extracromosómico que transporta los
genes necesarios para la formación del
pili y la transferencia de plásmidos.
Durante la conjugación, el factor F se
replica y una copia se desplaza al
receptor. La conjugación involucra la
formación de muescas en una cadena de
ADN del factor F y el pasaje del ADN
como estructura lineal hacia el receptor.
La cadena única es convertida en ADN
doble cadena en la célula receptora. El
factor F de la bacteria dadora recupera
la forma dúplex, por lo cual la bacteria
F+ sigue siendo F+ luego de la
conjugación, y la F- se convierte en F+.
Fig. 9: Conjugación bacteriana. F’F-
b) Conjugación Hfr
El factor F es un episoma y puede
integrarse en el cromosoma bacteriano
en diferentes localizaciones mediante
recombinación entre secuencias de
inserción homólogas presentes tanto en
el plásmido como en el cromosoma
bacteriano. Cuando se ha integrado, el
operón tra del plásmido F sigue siendo
funcional, y puede dirigir la síntesis de
pili, llevar a cabo la replicación y
transferir material genético a una célula
receptora F-. Las cepas dadoras de este
tipo reciben el nombre de Hfr (del
inglés
high
frequency
of
recombination) porque presentan una
elevada eficiencia de transferencia
génica cromosómica, en comparación
con las F+. La transferencia de ADN
comienza con un corte en el sitio de
origen de la transferencia del factor F
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integrado. A medida que se replica, la secuencia F es seguida por secuencias
cromosómicas contiguas, que se desplazan a través del pili que conecta dador con
receptor. Debido a que inicialmente solo se transfiere parte del factor F, el receptor Fno se convierte en F+, ya que no recibe un factor F completo. Después de que parte del
cromosoma del dador penetra en la célula receptora, puede ser degradado o incorporado
al cromosoma de F- mediante recombinación. La conjugación Hfr es quizás el
mecanismo natural más eficiente de transferencia genética entre bacterias.
c) Conjugación F’
Debido a que el plásmido F es un episoma, puede abandonar el cromosoma bacteriano
en el que está integrado. Durante este proceso, el plásmido F en ocasiones comete un
error en la escisión, de forma que adquiere una porción del material cromosómico y se
convierte en un plásmido F’. No es infrecuente observar la inclusión de uno o más
genes en plásmidos F escindidos. La célula F’ conserva todos sus genes, aunque algunos
de ellos se encuentren también en el plásmido F escindido. Durante la conjugación, los
genes bacterianos del plásmido F’ se transfieren con él, y no necesitan incorporarse al
cromosoma receptor para expresarse. El receptor se convierte en F’. De esta forma,
determinados genes bacterianos pueden diseminarse rápidamente en una población
bacteriana. Este tipo de transferencia recibe a menudo el nombre de sexducción.
3. TRANSDUCCION
Fenómeno por el que se transfiere un fragmento de ADN de una bacteria a otra por
medio de un fago (ADN bicatenario).
Bacteriófago o fago: Son virus parásitos de las bacterias. Se caracterizan por su pequeño tamaño
(20-150nm) y por poseer un solo tipo de ácido nucleico (ADN ó ARN) rodeado por un cápside
proteico. Existen gran variedad de fagos. En general constan de:
- Una cabeza prismática hexagonal que engloba el ácido nucleico en su interior
- Una cola que consta de un canal central rodeado por una vaina contráctil
- La extremidad distal está constituida por una placa terminal sobre la que se fijan 6 espículas.
La cola además de ser el aparato de fijación, representa un mecanismo de inyección de ácido
nucleico.
Fig. 10. Bacteriófago
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Existen dos modalidades de acción de los fagos sobre las bacterias:
1. Ciclo lítico: Los fagos se adsorben a la superficie de la bacteria, inyectan el ácido nucleico, se
multiplican en el citoplasma y liberan nuevos virus por lisis de la bacteria. Consta de las siguientes
fases:
- Adsorción o adherencia: en el proceso de fijación intervienen receptores de la pared
bacteriana de naturaleza lipoproteica, polisacárida o ambas.
- Penetración o inyección: Se crea una microperforación en la pared bacteriana, el canal central
penetra en el citoplasma e inyecta el ácido nucleico
- Multiplicación: Se interrumpen los procesos metabólicos bacterianos por la inducción de
enzimas que van a dirigir la síntesis fágica. El ADN bacteriano es desintegrado. Se sintetiza
nuevo ADN fágico y proteínas de la cabeza y cola.
- Maduración: Aparecen partículas víricas completas en el citoplasma de la bacteria
- Liberación: se produce la lisis de la bacteria y se liberan aproximadamente 200 partículas
fágicas. Si los fagos maduros encuentran nuevas bacterias sensibles, el ciclo comienza de
nuevo.
Condiciones:
Que el fago sea virulento
Que la bacteria tenga receptores
Que la bacteria se encuentre en fase de multiplicación
2. Ciclo lisogénico: El fago se integra en el cromosoma de la bacteria y se replica sincrónicamente
con él. Se denomina profago. El virus queda en estado latente durante generaciones. Estas
bacterias se denominan lisógenas y son susceptibles de ser lisadas espontáneamente o tras un
proceso de inducción.
Etapas: adsorción – penetración – integración
La bacteria lisógena es inmune a la infección por otro fago homólogo. Las funciones implicadas en
el ciclo lítico no son expresadas por el profago. Ambos hechos se deben a que el profago sintetiza
continuamente un represor específico (proteína).
Lisis espontánea: la síntesis de represor es interrumpida y se inicia un ciclo lítico. Sin embargo, en
una cepa lisogénica, todas las bacterias son inmunes al fago: los fagos liberados no pueden
infectarlas. Se produce la lisis de una sola bacteria.
Inducción: determinados agentes físicos y químicos son capaces de inducir la lisis en bacterias
lisogénicas. Ej. Rayos UV, rayos X.
Fig 11. Ciclo lítico y lisogénico de un fago
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La TRANSDUCCION puede ser de dos tipos:
1. GENERALIZADA
Al ingresar el fago a la bacteria susceptible induce una nucleasa que fragmenta el
cromosoma bacteriano al tiempo que se forman ADN vírico y proteínas de envoltura.
Estas rodean ADN vírico, pero algunas partículas virales incluyen fragmentos de ADN
bacteriano y tras la lisis celular portan material genético de la bacteria infectada. Es
decir, algunos fagos empacan ADN bacteriano en sus cápsides, produciendo
pseudoviriones, que son transductores de material genético bacteriano. Al infectar una
nueva bacteria, se introduce el ADN de la bacteria lisada, a una bacteria receptora.
Cualquier gen bacteriano tiene igual probabilidad de translucirse por este proceso, por
lo cual recibe el nombre de transducción generalizada.
Una vez inyectado en la célula huésped, el ADN translucido puede recombinarse con el
cromosoma de la célula receptora por recombinación homóloga. En este caso es una
transducción completa porque el ADN recombinante se transmite a toda la
descendencia. Más frecuentemente ocurre la transducción abortiva en la cual el
fragmento transferido no se integra en el cromosoma y no se replica con él. Pasa solo a
1 de las células hijas en cada división celular.
Fig. 12. Transducción generalizada
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2. RESTRINGIDA O ESPECIALIZADA
Se ha mencionado que en las bacterias lisógenas el fago se encuentra integrado al
cromosoma bajo la forma de profago. Esta integración no ocurre al azar, sino que se
restringe a sitios específicos del cromosoma. Cuando una bacteria lisogénica se induce
para producir viriones, algunas veces la escisión del genoma viral del cromosoma
bacteriano ocurre de manera imprecisa, y el fago puede arrastrar un pequeño fragmento
de ADN bacteriano vecino. El virión resultante puede ser infeccioso (si no le faltan
genes esenciales del fago) o defectivo (cuando carece de uno o más genes esenciales).
En cualquier caso puede ocurrir la adsorción a una célula sensible y la inyección del
ADN y la integración del genoma del fago aberrante al cromosoma de la nueva bacteria
da lugar a la formación de una bacteria lisógena que contienen algunos genes
transducidos como acompañantes del genoma del fago. Solo los genes que colindan con
el sitio de inserción del fago tienen la probabilidad de translucirse por este proceso, que
por este motivo recibe el nombre de especializada o restringida.
Fig. 13. Transducción restringida o especializada.
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Aunque la transducción generalizada y especializada pueden considerarse como el
resultado de errores en la producción de fagos, la transferencia de genes por fagos entre
células bacterianas es un fenómeno relativamente común y ocurre con frecuencia
significativa en la naturaleza.
BIBLIOGRAFIA
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2006.
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