Genética Microbiana
Unidad 5.
Genética microbiana p Genoma: conjunto de genes que contiene una
célula. p Gen: segmento de ADN que codifica para una
proteína.
Genética microbiana p Plásmido: ADN circular
extracromosómico. p Enzimas de restricción:
enzimas que reconocen y rompen el ADN en secuencias específicas.
Escherichia coli
• un cromosoma circular
• haploide
• uso de la casi totalidad para codificación (88 %) regulación (10 %)
• operones y ARNm policistrónicos (que tiene muchos genes) (6%)
Características del genoma procariota
Genomas de tamaño pequeño
• secuencias codificadoras y de regulación casi en su totalidad
Procariotas Eucariotas
• 105 - 106 pb
• Haploide
• 1 cromosoma circular Borrelia burgdorferi : 1 lineal, Rhodobacter sphaeroides: 2 circulares
• 107 – 109 pb
• Haploide - diploide
• transcripción-traducción acopladas
• ARN policistrónico
• familias multigénicas y secuencias redundantes
• regulación en etapas de maduración de ARNm
• varios cromosomas lineales Saccharomyces cerevisiae 16, Giardia lamblia 4
• Ausencia de intrones • Presencia de intrones
• Unidades de transcripción simples
Replicación. Se duplica el ADN produciendo dos dobles hélices.
Transcripción. Se transfiere la información al RNA mensajero
Traducción. Cada 3 bases del ARNm codifican para un aminoácido de la proteína.
“splicing”
Purinas y pirimidinas
p Purinas
p Pirimidinas
ADN
ARN
p ARN mensajero p ARN ribosomal
ARN
p ARN de transferencia
genoma
Célula cromosomas
genes los genes contienen instrucciones para hacer proteínas ADN
proteínas
las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares
ADN ADN ARN PROTEÍNAS
BASES MOLECULARES DE LA VIDA
Dogma Central
Replicación
Replicación en bacterias
The topology of bi-directional replication of a circular prokaryotic chromosome. The continuous line is the DNA strand replicated as the leading strand; the dashed line is the DNA strand replicated as the lagging strand; Ori, the origin of replication; Ter, the terminus of replication. Ori and Ter divide the chromosome into two replichores, arbitrarily called left and right. Mackiewicz et al. Genome Biology 2001 2 :interactions1004.1
Transcripción
Transcripción
Traducción
Traducción
Cada codón en el ARNm es reconocido por el anticodón en el ARNt que acarrea un aminoácido especifico.
Ribosoma Los sitios A (aminoacil) y P (peptidil) son cavidades en el ribosoma donde el ARNt cargado con el aa se une durante la síntesis de proteínas. El sitio E se ha postulado como el sitio donde el ARNt descargado se libera del ribosoma (Elongación). Estos sitios se encuentran en o cerca de la interfase entre las subunidades del ribosoma. El sitio de unión del ARNm es cercano al extremo 5’.
Traducción
Código Genético
Cadena de ARN
p Codón de inicio: AUG
p Codones de paro: UAA, UAG, UGA.
Mutaciones p Mutación: cambio hereditario en la secuencia de
bases en el genoma de un microorganismo. p Mutante: organismo cuyo genoma presenta una
mutación. p Genotipo: la secuencia completa del genoma de
una célula. p Fenotipo: expresión física del genotipo. p Mutaciones espontáneas: se dan manera natural
por radiaciones, radicales de oxígeno y por replicación.
p Mutaciones inducidas: son generalmente producidas por mutágenos o agentes físicos.
Mutaciones puntuales p Estas son mutaciones en las cuales un par de bases
remplaza a otro, y se clasifican en: i.- Transiciones, en las cuales la pirimidina (o purina),
es substituida por otra C por T o A por G
ii.- Transversiones, en las cuales una pirimidina es remplazada por una purina o viceversa.
C (T) por A o G o bien A(G) por C o T
Sustitución de pares de bases
Mutación silenciosa
Mutación por cambio de sentido
Mutación sin sentido
Inserción de bases y deleciones
Transformación
Experimento de Griffith
Transformación
Transformación
Conjugación
Conjugación
Mecanismo de conjugación
Cepas Hfr (High frequency of recombination)
Integración del plásmido F para formar la cepa Hfr
Ruptura del cromosoma Hfr en el origen de la transferencia.
Formación de diferentes cepas Hfr
Experimento de Hershey-Chase
Ciclo de vida de un bacteriófago
Transducción generalizada
Transducción especializada
Recombinación genética
Intercambio físico de genes entre elementos genéticos.
• Sitio específica ~ Legítima. Se da en sitios específicos de las moléculas de ADN involucradas, requiere de zonas de homología cortas. ~ Ilegítima. Propiciada por elementos genéticos transponibles, no requiere homologías.
• Homóloga ~ Sólo ocurre en zonas con alta homología ~ Permite reparar cromosomas dañados durante la replicación (mantenimiento de información). ~ Depende de la intervención de un equipo enzimático característico, en el que la proteína RecA (o equivalente) es central en el proceso
Recombinación homologa
PCR
Reacción en cadena de la polimerasa
Ciclo de la PCR
Amplificación en cada ciclo de la PCR
Producto de la PCR
Secuenciación de ADN
PCR tiempo real
Ingeniería Genética
Clonación de genes bacterianos en plantas para el control de plagas
Clonación de genes humanos
Transferencia y clonación del gen de la insulina
Clonación del gen de la insulina
Alimentos transgénicos
Regulación de la expresión genética (operón Lactosa)