GENTICA BACTERIANA

Gentica microbiana: qu son los genes cmo se replican cmo se transmite la informacin a generaciones posteriores o entre microorganismos cmo la expresin de sus informacindetermina las caractersticas particulares de un organismo.

La informacin gentica contenida en una clula procariota: La informacin gentica contenida en una clula procariota: genoma. genoma. que incluye el que incluye el cromosoma y los plsmidoscromosoma y los plsmidos

Los genes: Los genes: son segmentos de DNA que codifican productos son segmentos de DNA que codifican productos funcionales y que estn contenidos en los cromosomasfuncionales y que estn contenidos en los cromosomas

Cromosoma procaritico:Cromosoma procaritico:

nica hebra de DNA bicatenario nica hebra de DNA bicatenario HaploidesHaploidesCircular y covalentemente cerradoCircular y covalentemente cerradoSuperenrollamiento negativoSuperenrollamiento negativoTransporta toda la informacin gentica Transporta toda la informacin gentica necesaria para todas las estructuras y necesaria para todas las estructuras y funciones de la clulafunciones de la clulaE. coliE. coli: casi 5000 kpb de DNA : casi 5000 kpb de DNA No posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclear

Cromosoma eucaritico:Cromosoma eucaritico:

DNA bicatenario linealDNA bicatenario linealMltiples cromosoma (Mltiples cromosoma (S. cereviseaeS. cereviseae: 8 p): 8 p)Poseen histonas (nucleosoma)Poseen histonas (nucleosoma)Ncleo con envoltura nuclearNcleo con envoltura nuclearDiploides Diploides

Tomado de Brock. Microbiologa de los microorganismos. 12Tomado de Brock. Microbiologa de los microorganismos. 12 edicinedicin

Gen: unidad de la herencia, segmento de DNA que especifica una protena, a travs del RNAm, un tRNA, un rRNA, o cualquier otro RNA

no codificante. Es responsable de:

- las caractersticas estructurales y metablicas de un organismo- la transmisin de estas caractersticas de una generacin a otra.

Genoma: conjunto de genes contenidos en una clula en un virus

Genotipo: constitucin gnica precisa de una clula.Fenotipo: caractersticas observables tanto morfolgicas como

fisiolgicas

Gen: DNA: acido desoxirribonucleico Secuencias de bases:

Purinas: adenina y guaninaPirimidinas: timina y citosina

Solo se transcribe una de las dos cadenas

RNAm: codifica para uno mas protenas

tRNA y rRNA: actan en la sntesis de protenas, no codifican

informacin gentica para la informacin gentica para la fabricacin de stas.

Cada grupo de tres bases de una molcula de RNAm codifica un solo

aminocido, este triplete: codn

El cdigo gentico se traduce por el sistema de sntesis de protenas: ribosomas (protenas y rRNA),

tRNA y factores de transduccin

casi totalmente secuencias casi totalmente secuencias

ProcariotasProcariotas EucariotasEucariotas

101055 -- 101066 pbpb

Haploide Haploide

1 cromosoma circular1 cromosoma circularBorrelia burgdorferiBorrelia burgdorferi : 1 lineal, : 1 lineal, Rhodobacter sphaeroides:Rhodobacter sphaeroides: 2 circulares2 circulares

101077 101099 pbpb

Haploide Haploide -- diploidediploide

familias multignicas y familias multignicas y

varios cromosomas linealesvarios cromosomas linealesSaccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae 16, 16, Giardia lamblia Giardia lamblia 44

casi totalmente secuencias casi totalmente secuencias codificadoras y de regulacincodificadoras y de regulacin

transcripcintranscripcin--traduccin traduccin acopladasacopladas

Algunos genes organizados en Algunos genes organizados en operones:operones: ARN policistrnicoARN policistrnico

familias multignicas y familias multignicas y secuencias redundantessecuencias redundantes

regulacin en etapas de regulacin en etapas de maduracin de ARNmmaduracin de ARNm

Ausencia de intronesAusencia de intrones Presencia de intronesPresencia de intrones

Unidades de transcripcin simplesUnidades de transcripcin simples

En procariotasEn procariotas. transcripcin. transcripcin--traduccin traduccin

acopladasacopladas. ausencia de intrones. ausencia de intrones

Expresin gnica se regula Expresin gnica se regula principalmente en la principalmente en la

transcripcin.transcripcin.transcripcin.transcripcin.

En procariotas: a partir de una En procariotas: a partir de una molcula de DNA se transcriben molcula de DNA se transcriben

muchas molculas de RNAm muchas molculas de RNAm diferentes. Un solo RNAm lleva diferentes. Un solo RNAm lleva la informacin de varios genes, la informacin de varios genes, mas de una regin codificadoramas de una regin codificadora

Estructura del ADN

Estructura del ADN

Tamao de una molcula de DNA: E. coli:4.640.000 pb 4.640 kpb 4,64 Mpb

(1000pb 1kpb kb)

Estructura secundaria, repeticiones invertidas y estructuras tallo bucle:

Es habitual en el DNA y RNA

Las repeticiones invertidas en el ADN son sitios de unin

frecuentes para protenas frecuentes para protenas especificas de unin al ADN que regulan la transcripcin.

Superenrollamiento del DNA:El DNA de doble cadena es retorcido an

ms.

Topoisomerasas clase I: cortan una sola hebra de DNA, elimina el

superenrollamiento adicional en el DNA, lo relaja

Topoisomerasas clase II: cortan ambas hebra de DNA e introduce

superenrrollamiento negativo en el DNA.

Superenrollamiento: para empaquetar el DNA en el interior de la clula

Relajacin: es necesaria para la replicacin y la transcripcin.

Para evitar que todo el cromosoma bacteriano se relaje cada vez que se realiza una muesca, se organiza en dominios de superenrollamiento,

estabilizado por protenas de unin especificas.

En bacterias: DNA girasa (topoisomerasas clase II) : introduce superenrollamiento negativo en el DNA.

Algunos antibiticos inhiben la topoisomerasas clase II

Principios

B

Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA

Cadena parentalCadena parentalCadena parentalCadena parentalBaciso

Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena complementariacomplementariacomplementariacomplementaria

Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena complementariacomplementariacomplementariacomplementaria

Replicacin semiconservativaReplicacin semiconservativaReplicacin semiconservativaReplicacin semiconservativa

-La adicin de un nucletido requiere de un grupo hidroxilo libre en el extremo 3.

-El 5-trifosfato de desoxinuclesido se incorpora al 3- hidroxilo de nucletido anterior

-Replicacin procede siempre del extremo fosfato 5 al extremo con el hidroxilo 3.

-DNA polimerasas sintetizan DNA en -DNA polimerasas sintetizan DNA en direccin 5 3 y aaden nucletidos a un grupo 3 ya existente.

-Cebador: molcula de ac. nucleico a la cual la enzima pueda aadir un nucletido. Fragmento corto de RNA, sintetizado por la primasa.

Horquilla de replicacin: zona de DNA desenrrollado por la DNA helicasa Protena de unin a cadena sencilla: estabiliza el DNA monocatenario.

En procariotas existe un solo punto donde puede iniciarse, origen de la replicacin, secuencia especifica de DNA de 250 bases reconocida por protenas especificas de iniciacin:- Dna A, Dna B (helicasa), DnaC - Dna A, Dna B (helicasa), DnaC (protena cargadora de la helicasa).Se cargan dos helicasa, cada una en direcciones opuestas, dos primasas y dos DNA polimerasas. La replicacin se inicia en las dos cadenas sencillas. Cadena avanzadaCadena retrasada: no hay 3OH libre. Mltiples cebadores de RNA. Fragmentos de Okasaki.

DNA pol III Dna E: aade desoxirribonucletidos hasta alcanzar el DNA sintetizado

previamente.

DNA pol I: sintetiza DNA, es exonucleasa 5----3, que elimina el exonucleasa 5----3, que elimina el

cebador.

DNA ligasa: sella la muesca entre un 5 PO4 y 3OH.

El mtodo (theta): dos puntos de crecimiento

Parada de replicacin: las dos horquillas de replicacin chocan cuando los dos crculos de DNA estn completos. Secuencias Ter reconocidas por protenas llamada Tus que bloquean el avance,Topoisomerasa IV; separa las dos molculas de DNA entrelazadas para que se divida en cada clula hija (Protena Fts)

Modelo actual de la replicacin en Modelo actual de la replicacin en E. coli E. coli (Replisoma)(Replisoma)

LasLas topoisomerasastopoisomerasas reducereduce lala tensintensinproducidaproducida enen elel desenrollamientodesenrollamiento dede lalahlicehlice (DNA(DNA girasagirasa TopoiTopoi II)II)

LaLa helicasahelicasa abreabre yy lala primasaprimasa cebaceba(primosoma)(primosoma)

LasLas protenasprotenas dede uninunin aa ADNADNmantienenmantienen lala estabilidadestabilidad deldel ADNADNsimplesimple hebrahebra

HoloenzimaHoloenzima:: dosdos DNADNA PolPol IIIIII

conectadasconectadas porpor unun dmerodmeroconectadasconectadas porpor unun dmerodmero

LaLa polimerasapolimerasa enen lala hebrahebra conductoraconductorasintetizasintetiza unauna hebrahebra continuacontinua

LaLa polimerasapolimerasa enen lala hebrahebra retrasadaretrasada sesemuevemueve enen lala direccindireccin opuestaopuesta:: sintetizasintetizaelel ADNADN enen fragmentosfragmentos dede OkazakiOkazaki

AlAl completarcompletar cadacada fragmentofragmento sese disociadisociadeldel ADNADN peropero sese mantienemantiene elel complejocomplejoenzimticoenzimtico parapara hacerhacer lala sntesissntesis dede ununnuevonuevo fragmentofragmento..

Correccin de errores en la replicacin del DNA:

Pol I y Pol III: poseen actividad exonucleasa 3----------5 que elimina un nuclesido equivocado.

Pol I : poseen actividad exonucleasa 5---------- 3 que elimina e cebador.

RNA: contiene ribosa y uracilo. Monocatenario

Otras clases de RNA: implicados en regulacin

RNA polimerasa no necesita de cebadores. Holoenzima RNA pol: cinco subunidades Nucleo: sintetiza RNAFactor sigma : reconoce el sitio en el DNA para el comienzo de la sntesis de RNA.

Dentro de la secuencia del promotor existen secuencias

mas cortas y altamente conservadas que son

reconocidas por el mismo factor Sigma : Secuencias factor Sigma : Secuencias

consenso. Estas se sitan antes del inicio de la transcripcin:Regin -10: caja Pribnow

Regin -35.La cadena que se transcribe es la de abajo (verde claro)

Alternativos

Las repeticiones invertidas en el DNA transcripto forman una

estructura tallo bucle que termina la transcripcin cuando va

seguida de una serie de uracilos

Unidad de transcripcin: unidades que comienzan en el sitiode inicio y de

terminacin enlazadas en el cromosoma. Algunas poseen un solo gen, pero otras dos mas genes que

se cotranscriben.

La mayora de los genes codifican para protenas, pero otros codifican RNA que no se transcibe: rRNA y tRNA. Los procariotas tienen rRNA 16S,

rRNA 23S y rRNA 5S.

Existen agrupaciones que contienen un Existen agrupaciones que contienen un gen para cada rRNA y se

cotrancriben.

En procariotas, los mRNA son degradados rpidamente por

ribonucleasas, mientras que los rRNA y tRNA no por su estructura altamente plegada, REGULACION.

El ensamblaje en un opern de genes relacionados permite su regulacin de forma coordinada por una regin

especifica anterior al opern. Operador o centro de unin del

activador

Un grupo de genes relacionados entre si y que se cotranscriben a la vez a partir

de un solo promotor para generar un slo mRNA

policistrnico: OPERON

Cdigo gentico: correspondencia de cada triplete de tres bases del mRNA, codn, codifica un aminocido especifico.

Cdigo degenerado: muchos aminocidos estn codificados por mas de un codn.

43: 64

Un codn del mRNA es reconocido por el apareamiento especfico de sus bases con una secuencia complementaria de tres bases llamada anticodn en los

tRNA.

Transduccin: Codones de parada o codones sin sentido: no codifican

ningn aa, indican el final de la traduccin: UAA,UAG yUGA

Codon de inicio: AUG. Fundamental comenzar en el

nucletido correcto o pauta 0.

La fidelidad del la pauta de lectura correcta depende de las

Transduccin:

correcta depende de las interacciones entre mRNA y rRNA, y del ribosoma que reconoce un

AUG especfico en el mRNA como codn de inicio con la ayuda de

una secuencia situada antes en el mRNA: Secuencia de Shine-

Dalgarno

tRNA: es especifico tanto para el codn como para su aa correspondiente y son puestos en contacto por enzimas especificas: aminoacil-tRNA-sintetasas

Cadena sencilla y estructura secundaria. 73 y 93 nucletidos de extensin

Regiones doble cadena y bases inusuales

Parte variable: anticodon

Transduccin:

Otras partes interaccionan con: rRNA, componentes proteicos del ribosoma, protenas de transduccin no ribosmicas y con la aminoacil-tRNA-sintetasas

En el extremo 3 o brazo aceptor tienen tres nucletidos desapareados: CCA aadidos por la nucleotidil- transferasa terminal. El aa se une covalentemente a la adenosina e incorporado a la cadena polipeptdica.

Reconocimiento de los t RNA:Contactos entre sec. nucleotdicas especficas en el brazo aceptor y bucle D del tRNA y aa especficos de la sintetasa. Adems el anticodon con su sec. especifica

Activacin y carga:AA + ATP------------- aminoacil-AMP+P-P Permanece unido a la sintetasa hasta que choca con el tRNA

Transduccin:

aminoacil-AMP + tRNA ---------aminoacil-tRNA + AMP

P-P es escindido por una pirofosfatasa

Como se utiliza un ATP y se forma un AMP se necesitan un total de dos enlaces fosfatos para cargar un tRNA con un aa.

El aminoacil-tRNA abandona la sintetasa y viaja a ribosoma donde se sintetiza el polipptido.

Formados por rRNA, protenas ribosomales y protenas no ribosmicas. 70S

Iniciacin: Se forma el complejo de iniciacin: 30S, mRNA, tRNA de formilmetionina y prot. de iniciacin: IF1,2 y 3. GTP. Luego 50S. 70 S funcionalSec. De Shine Dalgarno: sec de 3 a 9 nucleti. antes del codn de inicio del mRNA que ayuda a unirlo al ribosoma. Se encuentra en el 5mRNA y es complementario con el 3 del rRNA 16S, lo que permite la transduccin de mRNA policistrnico, por reconocimiento de cada codn de iniciacin. Unin de un formilmetionil-tRNA iniciador al codn de inicio AUG.Elongacin, traslocacin y terminacin:mRNA se desliza unido al 30S.La 50S interacciona con el Trna.

Transduccin:

La 50S interacciona con el Trna.Sitio A (SA): aceptor, se une el nuevo tRNA cargado por factores de elongacin proteicos (EF-Tu)Sitio P (SP): pptido, el tRNA sujeta al pptido en crecimiento.Prot. no ribosmicas factores de elongacin: EF-Tu y EFTs.GTP.Formacin del enlace pptidico. El tRNA que sujeta al pptido se trasloca del SA al SP, dejando el SA (EF-G y GTP). El ribosoma avanza tres nucletidos y expone un nuevo codn, empujando el tRNA ahora vaco al Sitio E.Finalizacin: cuando se alcanza el codn de parada por medio de factores de liberacin.

La traduccin de varios ribosomas y un solo mRNA: Polisoma.Aumenta la velocidad y eficiencia de la transduccin