GENETICA GENETICA BACTERIANABACTERIANA

GENETICA GENETICA BACTERIANABACTERIANA

Cátedra Microbiología General

FACENA – UNNE2007

CROMOSOMA BACTERIANOCROMOSOMA BACTERIANO

Molécula de ADN bicatenario circularMolécula de ADN bicatenario circular

Contiene 1000 a 9000 kilobases (Kb)Contiene 1000 a 9000 kilobases (Kb)

Es una unidad de Es una unidad de replicación. replicación. Tiene un Tiene un origen de replicación, genes que codifican origen de replicación, genes que codifican las proteínas necesarias para la las proteínas necesarias para la replicaciónreplicación

Replicación del cromosoma Replicación del cromosoma bacterianobacteriano

Replicación del cromosoma Replicación del cromosoma bacterianobacteriano

Es semiconservativa y bidireccional. Es semiconservativa y bidireccional. La pieza central es la La pieza central es la DNA polimerasa. DNA polimerasa. Actúa Actúa por el agregado de desoxirribonucleótidos al por el agregado de desoxirribonucleótidos al extremo 3’OH libre de una molécula cebadora o extremo 3’OH libre de una molécula cebadora o primerprimer. . La DNA polimerasa tiene una función correctora La DNA polimerasa tiene una función correctora de bases mal apareadas. de bases mal apareadas. Durante la iniciación se alivia el Durante la iniciación se alivia el superenrollamiento por acción de la superenrollamiento por acción de la topoisomerasa topoisomerasa y las y las helicasas helicasas que separan las que separan las cadenas complementarias.cadenas complementarias.

Una de las cadenas puede copiarse en Una de las cadenas puede copiarse en forma continua pero la otra debe hacerlo forma continua pero la otra debe hacerlo en fragmentos. en fragmentos.

Los fragmentos son luego unidos por la Los fragmentos son luego unidos por la ligasa. ligasa.

Los cebadores de RNA son removidos y Los cebadores de RNA son removidos y los huecos son rellenados por la los huecos son rellenados por la DNA DNA polimerasa I.polimerasa I.

Replicación del cromosoma Replicación del cromosoma bacterianobacteriano

Enzimas de la ReplicaciónEnzimas de la Replicación

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

Topoisomerasa y Helicasas: alivian el superenrollamiento y separan las cadenas complementarias.

Ligasa: Une los fragmentos de la cadena retrasada

ELEMENTOS ELEMENTOS GENETICOS EXTRACROMOSOMALESGENETICOS EXTRACROMOSOMALES

plásmidosplásmidos

episomasepisomas

PLASMIDOSPLASMIDOS

Moléculas de DNA de doble cadena circular Moléculas de DNA de doble cadena circular covalentemente cerradas covalentemente cerradas Llevan una pequeña parte de la información genética Llevan una pequeña parte de la información genética que que no es esencial para la vida e la bacteriano es esencial para la vida e la bacteria Tienen sus propios orígenes de replicación, se replican Tienen sus propios orígenes de replicación, se replican en forma en forma autónomaautónoma Le confieren a las bacterias Le confieren a las bacterias propiedades especialespropiedades especiales que pueden representar una que pueden representar una ventajaventaja con respecto a las con respecto a las bacterias que no lo poseen. Ej. Resistencia a bacterias que no lo poseen. Ej. Resistencia a antibióticos.antibióticos.No son capaces de integrarse al cromosoma.No son capaces de integrarse al cromosoma.

EPISOMASEPISOMAS

Un Un episoma episoma es un plásmido capaz de existir es un plásmido capaz de existir integrado o no integrado en el cromosoma integrado o no integrado en el cromosoma bacteriano. bacteriano. Pueden replicarse en forma autónoma pero Pueden replicarse en forma autónoma pero también también pueden integrarse al cromosoma pueden integrarse al cromosoma bacterianobacteriano y duplicarse junto con el resto de los y duplicarse junto con el resto de los genes cromosómicos.genes cromosómicos.Un mismo elemento genético puede existir como Un mismo elemento genético puede existir como plásmido en una bacteria y como episoma en plásmido en una bacteria y como episoma en otra.otra.

PlásmidosPlásmidos

Plásmidos conjugativosPlásmidos conjugativos: Se transfieren de una : Se transfieren de una bacteria a otra en forma autónoma.bacteria a otra en forma autónoma.Plásmidos movilizablesPlásmidos movilizables: Son movilizados por : Son movilizados por otro plásmido conjugativo con el cual se otro plásmido conjugativo con el cual se cointegran.cointegran.Plásmidos relajadosPlásmidos relajados: Existen en múltiples : Existen en múltiples copias por célula.copias por célula.Plásmidos restringidosPlásmidos restringidos: Una única copia o : Una única copia o pocas copias por célulapocas copias por célulaPlásmidos incompatiblesPlásmidos incompatibles: Dos plásmidos son : Dos plásmidos son incompatibles cuando no pueden coexistir incompatibles cuando no pueden coexistir establemente en una misma célulaestablemente en una misma célula

Transferencia de Transferencia de plásmidos plásmidos

conjugativos entre conjugativos entre bacteriasbacterias

Resistencia transmisible a drogasResistencia transmisible a drogas

Factor RFactor RLa resistencia a múltiples antibióticos se produce La resistencia a múltiples antibióticos se produce por la adquisición de un elemento por la adquisición de un elemento extracromosómico conocido como extracromosómico conocido como factor de factor de resistencia o Factor R.resistencia o Factor R. Muchos factores de resistencia de bacterias Muchos factores de resistencia de bacterias gram gram negativasnegativas son plásmidos conjugativos. son plásmidos conjugativos. El factor de resistencia tiene dos unidades El factor de resistencia tiene dos unidades funcionales:funcionales:

- Factor sexual o factor de transferencia de la - Factor sexual o factor de transferencia de la resistencia.resistencia.

- Determinante-r: Confiere resistencia.- Determinante-r: Confiere resistencia.

ELEMEMTOS MOVILES o ELEMEMTOS MOVILES o TRANSPONIBLESTRANSPONIBLES

SECUENCIAS DE INSERCION (SI) SECUENCIAS DE INSERCION (SI)

TRANSPOSONES (TN)TRANSPOSONES (TN)

SECUENCIAS DE INSERCIONSECUENCIAS DE INSERCION

Las SI poseen entre 800 y 1400 pb, y son Las SI poseen entre 800 y 1400 pb, y son los elementos transponibles más sencillos.los elementos transponibles más sencillos.

Contienen solo los genes que codifican Contienen solo los genes que codifican las enzimas necesarias para su las enzimas necesarias para su transposicióntransposición. .

Presentan a ambos lados secuencias Presentan a ambos lados secuencias terminales cortas repetidas e invertidas terminales cortas repetidas e invertidas (palindrómicas) de 10 a 40 pb.(palindrómicas) de 10 a 40 pb.

TRANSPOSONESTRANSPOSONES

Los transposones son secuencias de inserción que Los transposones son secuencias de inserción que contienen genes extra. (Ej. Resistencia a antibióticos)contienen genes extra. (Ej. Resistencia a antibióticos)Los llamados Los llamados transposones compuestostransposones compuestos se componen de se componen de una región central que contiene los genes extra, una región central que contiene los genes extra, flanqueados a ambos lados por elementos SI, de flanqueados a ambos lados por elementos SI, de secuencia idéntica o muy similar.secuencia idéntica o muy similar.

Transposición de transposonesTransposición de transposones

Los transposones son fragmentos discretos de DNA que tienen la Los transposones son fragmentos discretos de DNA que tienen la propiedad de “saltar” de una posición a otra dentro del cromosoma propiedad de “saltar” de una posición a otra dentro del cromosoma o del cromosoma a un plásmido o viceversa.o del cromosoma a un plásmido o viceversa. Se trata de un proceso de Se trata de un proceso de transposición replicativa transposición replicativa yy recombinación ilegítimarecombinación ilegítima..

Los TRANSPOSONES son de gran Los TRANSPOSONES son de gran importancia en la diseminación de la importancia en la diseminación de la

resistencia a antibióticosresistencia a antibióticos

Contienen genes de resistencia a antibióticos y Contienen genes de resistencia a antibióticos y desempeñan un papel fundamental en la generación de desempeñan un papel fundamental en la generación de plásmidos R. plásmidos R.

Los plásmidos de múltiple resistencia a fármacos a menudo Los plásmidos de múltiple resistencia a fármacos a menudo se originan por acumulación de transposones en un único se originan por acumulación de transposones en un único plásmido. plásmido.

Dado que los transposones se desplazan entre los Dado que los transposones se desplazan entre los plásmidos y los cromosomas primariosplásmidos y los cromosomas primarios los genes de los genes de resistencia pueden intercambiarse produciendo una mayor resistencia pueden intercambiarse produciendo una mayor diseminación de la resistencia a antibióticos. diseminación de la resistencia a antibióticos.

Los elementos móviles tienen Los elementos móviles tienen efecto mutagénicoefecto mutagénico

Al insertarse en un gen interrumpen la Al insertarse en un gen interrumpen la continuidad del código genético continuidad del código genético

Algunos transposones contienen codones Algunos transposones contienen codones STOP, y pueden bloquear la traducción. STOP, y pueden bloquear la traducción.

Otros pueden contener promotores, por lo Otros pueden contener promotores, por lo que activan genes cercanos al punto de que activan genes cercanos al punto de inserción. inserción.

GENOTIPO Y FENOTIPOGENOTIPO Y FENOTIPO

Genotipo esGenotipo es el conjunto de los caracteres el conjunto de los caracteres genéticos que la bacteria posee capaz de genéticos que la bacteria posee capaz de transmitirse a la descendencia. transmitirse a la descendencia.

FenotipoFenotipo es el conjunto de caracteres es el conjunto de caracteres manifestados por interacción del genotipo manifestados por interacción del genotipo y el medio ambientey el medio ambiente

Variaciones fenotípicasVariaciones fenotípicas

Afectan a la mayoría de la poblaciónAfectan a la mayoría de la población

Son reversiblesSon reversibles

Las variaciones fenotípicas pueden ser:Las variaciones fenotípicas pueden ser:

MorfológicasMorfológicas

CromógenasCromógenas

EnzimáticasEnzimáticas

PatogénicasPatogénicas

OPERON LACTOSAOPERON LACTOSA

Variaciones genotípicasVariaciones genotípicas

MutacionesMutaciones

Transferencia de material genéticoTransferencia de material genético

MUTACIONESMUTACIONES

Son cambios hereditarios. Son cambios hereditarios.

No necesariamente son irreversibles, ya No necesariamente son irreversibles, ya que existen mecanismos de reparación y que existen mecanismos de reparación y reversión. reversión.

Pueden ser espontáneas o inducidas por Pueden ser espontáneas o inducidas por agente mutágenos. agente mutágenos.

Mutación Mutación es cualquier alteración es cualquier alteración permanente en la secuencia de ADN permanente en la secuencia de ADN

(cambio genotípico)(cambio genotípico)

MutacionesTipo Agente causal Consecuencias

Sustitución

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.

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.

Adición

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

MUTACIONESMUTACIONES

Mutagénesis inducidaMutagénesis inducidaAgentes Físicos: Agentes Físicos:

Luz UV Luz UV Radiaciones de alta energíaRadiaciones de alta energía

Agentes Químicos:Agentes Químicos:Agentes que modifican las purinas o pirimidinas de Agentes que modifican las purinas o pirimidinas de manera de provocar errores en el apareamiento de manera de provocar errores en el apareamiento de bases. bases. Ej. Ácido nitroso y agentes alquilantes.Ej. Ácido nitroso y agentes alquilantes.Agentes que interactúan con el DNA y su estructura Agentes que interactúan con el DNA y su estructura secundaria, promoviendo errores en la replicación. secundaria, promoviendo errores en la replicación. Ej. Colorantes de acridina. Ej. Colorantes de acridina. Análogos de bases que son incorporados en el DNA y Análogos de bases que son incorporados en el DNA y provocan errores de incorporación o de duplicación.provocan errores de incorporación o de duplicación.

Reversión de mutacionesReversión de mutaciones

Un organismo mutante puede recuperar su Un organismo mutante puede recuperar su fenotipo salvaje por una segunda mutación fenotipo salvaje por una segunda mutación denominada denominada retromutación.retromutación.Puede ser una segunda mutación en el mismo Puede ser una segunda mutación en el mismo sitio afectado por la mutación primitiva sitio afectado por la mutación primitiva (retromutación verdadera) o en un sitio distinto (retromutación verdadera) o en un sitio distinto dentro del mismo gen o en otro (mutación dentro del mismo gen o en otro (mutación supresora). supresora). Producen un cambio compensatorio que Producen un cambio compensatorio que restaura la actividad del producto génico restaura la actividad del producto génico alterado.alterado.

TRANSFERENCIA DE MATERIAL TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENETICOGENETICO

Las bacterias intercambian material Las bacterias intercambian material genético por tres mecanismos genético por tres mecanismos fundamentales:fundamentales:

TRANSFORMACIONTRANSFORMACION

CONJUGACIONCONJUGACION

TRANSDUCCIONTRANSDUCCION

TRANSFORMACIONTRANSFORMACION

CONJUGACIONCONJUGACION

La transferencia de genes es producida por el La transferencia de genes es producida por el contacto directo de las células dadora y contacto directo de las células dadora y receptora mediado por el receptora mediado por el pili sexual.pili sexual.Ei pili sexual está codificado por el Ei pili sexual está codificado por el factor de factor de fertilidad Ffertilidad F, localizado en un episoma , localizado en un episoma

El factor F puede existir en 3 estados:El factor F puede existir en 3 estados:Como episoma de replicación autónoma Como episoma de replicación autónoma F+F+Como parte integral del cromosoma Como parte integral del cromosoma HfrHfrComo episoma que contiene pequeños Como episoma que contiene pequeños fragmentos del cromosoma fragmentos del cromosoma F’F’

F+ F- F’Hfr F-

F-F+F+ Hfr

F-

F’F’

TRANSDUCCIONTRANSDUCCION

Fenómeno por el que se transfiere un Fenómeno por el que se transfiere un fragmento de ADN de una bacteria a otra fragmento de ADN de una bacteria a otra por medio de un fago (ADN bicatenario).por medio de un fago (ADN bicatenario).

CICLO LITICO Y LISOGENICO DE UN FAGOCICLO LITICO Y LISOGENICO DE UN FAGO

1.TRANSDUCCION GENERALIZADA1.TRANSDUCCION GENERALIZADA

2.TRANSDUCCION RESTRINGIDA O 2.TRANSDUCCION RESTRINGIDA O ESPECIALIZADAESPECIALIZADA

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

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