Genetica Microbiana

GENÉTICA BACTERIANA A.- GENOMA BACTERIANO.1. Cromosoma bacteriano.• Único fragmento de ADN circular bicatenario, mide 3000 kpb aprox. • No posee histonas ni intrones • Contiene los genes que regulan las actividades fisiológicas esenciales para la célula bacteriana 2. Plásmido.• Molécula de ADN extra cromosómico, mide entre 5 a 100 kpb • Contiene genes que codifican capacidades especiales (resistencia a antibióticos, metabolismo de metales pesados, síntesis de enzimas específicas, formación de pilli sexual, toxinas y cápsulas) • Puede pasar de una bacteria a otra

GENÉTICA BACTERIANA A.- GENOMA BACTERIANO.-

B.-

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE GENES.1. Conjugación.• Transferencia de plásmidos entre dos bacterias semejantes • Ambas entran en contacto directo mediante un pilli sexual • La bacteria donante es F+ y la receptora F• Cuando el factor F+ (plásmido) se une al cromosoma bacteriano la bacteria se denomina Hfr (alta frecuencia de recombinación) • Este fenómeno se produce en la naturaleza

B.-

MECANISMOS TRANSFERENCIA DE GENES.-

DE

1. Transformación.• Incorporación de ADN exógeno producto de la lisis de una bacteria • La bacteria que incorpora el ADN exógeno se denomina competente • No todas las bacterias tienen esta capacidad, debido a la acción de las endonucleasas de restricción

B.-

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE GENES.1. Transducción.• Transferencia de un fragmento de ADN de una bacteria a otra por medio de un virus (bacteriófago) • El bacteriófago que interviene debe tener ADN bicatenario y puede ser lítico o atemperado • La transducción será generalizada si interviene un fago lítico • La transducción será restringida cuando interviene un fago atemperado (profago)

C.- EXPRESIÓN GENÉTICA.• Las bacterias realizan y regulan sus funciones metabólicas (nutrición, reproducción, locomoción, síntesis de enzimas, de toxinas, de esporas, de cápsulas, etc.) • Esto se hace mediante codificación genética, siguiendo el Dogma central de la Biología molecular:

ADN Transcripción Replicación

ARNr

Proteina Traducción

1.- Replicación del ADN.• Proceso de duplicación de una molécula de ADN • Se obtienen dos hebras idénticas de ADN • El cromosoma bacteriano se replica sólo para la división celular (intervienen los mesosomas) • El plásmido se replica autónomamente • Se usa como molde una hebra matriz de ADN • Intervienen las enzimas helicasa, ADN polimerasa y girasa • Se necesita adenina, timina, guanina y citocina • Es semi conservadora • El sentido de la síntesis es de 5’ a 3’

2.- Transcripción del ADN.• Proceso de formación de una molécula de ARNm • Se lleva a cabo para la síntesis de proteínas • Emplea como molde una molécula de ADN • Se efectúa en el citoplasma • Utiliza las enzimas helicasa, topoisomerasa y ARN polimerasa • Requiere de adenina, uracilo, guanina y citocina • El sentido de la síntesis es de 5’ a 3’

3.- Traducción del ARNm.• • • •

Proceso de síntesis o formación de proteínas Emplea como molde una molécula de ARNm Se realiza en el fragmento P del ribosoma de 70S Necesita de ARNm, ARNt, aminoácidos libres y enzimas peptidil transferasas específicas

3.- Traducción del ARNm.-

3.- Traducción del ARNm.-

D.- REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA.1.- Operón.• • •

Conjunto de genes encargados de regular la expresión de otros genes La regulación se realiza en base al control de su propia síntesis (transcripción) Se emplean diversos tipos de genes: inductores, operadores, promotores y genes estructurales

2.- Operón Lactosa.• • • • • •

Conjunto de genes encargados de regular el metabolismo de la lactosa Su gen inductor codifica una proteína represora con afinidad por el gen operador Los genes promotor y operador intervienen en la transcripción del ADN que contiene tres genes estructurales (Z, Y, A) Contiene tres genes estructurales que transcriben un ARNm policistrónico (codificar simultáneamente para las enzimas ßgalactosidasa, permeasa y transacetilasa) En ausencia de lactosa la proteína represora se une al gen operador, lo cual inhibe la síntesis de ARNm policistrónico En presencia de lactosa, el inductor alolactosa se une a la proteína represora, la cual libera al gen operador; iniciándose la síntesis del ARNm policistrónico

D.- REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA.2.- Operón Lactosa.-

E.- MUTACIONES.• • •

Se producen espontáneamente (al azar), con una frecuencia de 1/106 – 1010 bacterias. Pueden ser inducidas mediante el uso de mutágenos Algunas pueden causar cambios en la expresión fenotípica, otras no.

E.- MUTACIONES.1. Mutágenos.• Agentes físicos o químicos capaces de inducir mutaciones • Alteran cualquier tipo de ácido nucleico (ADN ó ARN) • Generalmente inducen mutaciones irreversibles • En bacteriología se emplean para obtener cambios (mejoras) en la expresión fenotípica • Dentro de los más usados se tiene: • • • • •

Rayos X y rayos gamma (rompen cadenas de ADN) Rayos UV (forman dímeros de timina) Colorantes de acridina (generan inserción o supresión) Ácido nitroso (oxida y desamina a la adenina y citocina) Hidroxilamina (modifica a la citocina, haciendo que se una a la adenina) • 5-bromouracilo (reemplaza el par G-C por el par A-T) • 2-aminopurina (reemplaza a la adenina)

E.- MUTACIONES.1. Tipos de mutaciones.a. Por el número de nucleótidos: • Puntuales.- se compromete un nucleótido (transición, transversión, inversión y supresión) • Delecciones.- afectan a más de un nucleótido b. Por la expresión fenotípica: • Silenciosas.- no se altera el fenotipo • Expresadas.- cambia en fenotipo c. Por la causa que las origina: • Espontáneas.- se presentan con frecuencia de 1/106 a 1/1010 bacterias • Inducidas.- se originan debido al uso de mutágenos