Transcript Genética Microbiana

Genética Microbiana
“Es la ciencia que define y
analiza la herencia o la
constancia y cambio de las
funciones fisiológicas que
constituyen las propiedades de
los organismos”.
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Genética Microbiana
• La unidad de la herencia es el
gen, segmento de ADN que
contiene en su secuencia de
nucleótidos, información para
una propiedad bioquímica o
fisiológica específica.
• Las dos funciones esenciales
del material genético son: La
replicación y la expresión.
Genética Microbiana
• Las base química para la variación en el
fenotipo es un cambio en el genotipo, o una
alteración en la secuencia del ADN dentro de un
gen, o en la organización de los genes.
• Mutación: es un cambio permanente en la
secuencia de nucleótidos de la molécula de
ADN que se transmite a la descendencia.
• La variación fenotípica se ha estudiado basada
en la capacidad de un gen para permitir la
proliferación en condiciones de selección. ( gen
de resistencia a la ampicilina)
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
• El cromosoma bacteriano es una molécula
circular de ADN que funciona como un elemento
genético auto replicable (replicón).
• Algunas cepas bacterianas tienen replicones
adicionales (plásmidos y bacteriófagos).
• Transposones.
Estructura del ácido nucleico.
• Los ácidos nucleicos son
grandes polímeros constituidos
por unidades nucleotídicas que
se repiten.
• Cada nucleótido contiene:
– Un grupo fosfato
– Un azúcar (pentosa o
desoxipentosa).
– Un par de bases púricas o
pirimidínicas
Estructura del ácido nucleico
Ribonucleótido
Desoxiribonuleótido
Bases Nitrogenadas
Dogma de la Biología Molecular
Genoma eucariótico.
• Mas de un cromosoma lineal.
• Separados por una membrana nuclear del
citoplasma
• Diploides.
• Tiene mucho ADN no codificante.
• ADN: cromosómico, mitocondrias,
cloroplastos.
Genoma procariótico
• No tienen membrana nuclear.
• Los genes bacterianos son
haploides y presentan un único
cromosoma constituido por una
molécula circular de ADN de doble
cadena.
• Cromosoma E.Coli (1,35mm)
Circular
• Muchas bacterias contienen genes
adicionales en PLÁSMIDOS.
• TRANSPOSONES: elementos
genéticos móviles.
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Replicación del DNA
•
•
•
•
Cromosoma Bacteriano
Transposones
Plásmidos
Bacteriófagos.
Replicación del DNA
•
•
•
•
Cromosoma Bacteriano
Transposones
Plásmidos
Bacteriófagos.
Replicación del DNA
• Durante la replicación cada banda
helicoidal del ADN sirve como un molde
para la síntesis de una nueva banda
complementaria.
• Cada molécula de doble cadena de ADN
hija contiene una banda de poli nucleótido
vieja y una banda nueva sintetizada.
• Este tipo de replicación del ADN se
denomina semiconservativa.
Replicación del DNA
• El DNA que se copia
para formar uno
complementario se
llama molde.
Replicación del DNA
• La reaplicación del ADN
cromosómico en las
bacterias comienza en un
sitio específico del
cromosoma llamado
locus ori, una región del
DNA unida a la
membrana celular.
• La replicación es
bidireccional.
ENZIMAS
1) Helicasas.( separa las dos hebras)
2)RNA pol DNA dependiente.(primer)
3)DNA pol. (adicionan nucleótidos).Tipo III
4) DNA pol I ( con actividad exonucleasa).
5) DNA ligasa (une los fragmentos de DNA)
6) Topoisomerasa. Relaja DNA superenrollado.
Replicación del DNA
Replicación del DNA
•
•
•
•
Cromosoma Bacteriano
Transposones
Plásmidos
Bacteriofagos.
Transposones
• Son segmentos de DNA que pueden
moverse de un sitio a otro en una
molécula de DNA.(transposición).
• La inserción de un transposón a menudo
interrumpe la secuencia lineal de un gen y
lo inactiva.(mutación)
• Principal enz. Transposasa.
– Dos tipos:
» Transposición no replicativa
» Transposición replicativa
Replicación del DNA
•
•
•
•
Cromosoma Bacteriano
Transposones
Plásmidos
Bacteriofagos.
Plásmidos
• Los plásmidos son replicones que se mantienen como
elementos genéticos distintos, extracromosómico en las
bacterias.
• La mayoría son moléculas doble cadena, circular.
• Los plásmidos estrechamente relacionados no pueden
mantenerse de forma estable en la misma bacteria
hospedero (incompatibles).
• Los plásmidos conjugativos codifican funciones que
promueven la transferencia de plásmido de una bacteria
donante a otra receptora.
• Otorgan generalmente propiedades como resistencia a
antibióticos, producción de toxinas.
• La replicación es semejante a la replicación cromosómica.
Genetica microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Mutación
• Es un cambio hereditario en la secuencia ADN
que constituye el genoma de un organismo.
• Mutante.(ejemplo: His+ o His -)
• Las mutaciones espontáneas en las bacterias
son raras, ocurren con una frecuencias de 10-8
a 10-6 .
• Las mutaciones pueden ocurrir por:
–
–
–
–
–
sustituciones (en la replicación).
Supresiones
Inserciones (transposones o fagos)
Reordenamiento de bases.
Reversiones.
Mutación
• Sustituciones;
• Pueden ser causadas
por apareamiento
erróneo entre bases
complementarias
durante la replicación.
• ¿Toda sustitución
produce un cambio en
el fenotipo?
Supresiones e inserciones.
• Supresiones o deleciones: son mutaciones en
las que se ha eliminado una región del DNA.
– Algunas deleciones son tan grandes que pueden
afectar a varios genes.
– No son reversibles salvo por recombinación genética.
– Puede ser causado por daño al DNA.
• Inserciones: cuando se añaden nuevas bases al
DNA. Errores que ocurren en el proceso de
recombinación. Son elementos transponibles.
• Pueden ser micro o macro deleciones o
inserciones. Dependiendo del número de bases
afectadas.
Reversiones
• Las mutaciones puntuales son reversibles.
• Un revertiente se define operativamente
como una cepa en la que aparece
restaurado el fenotipo silvestre que se
perdió en el mutante.
• Dos tipo:
– Revertientes de un mismo sitio o verdaderas.
– Revertientes de segundo sitio o supresoras.
Mutágenos
• Agentes químicos, físicos o
biológicos que pueden
inducir mutaciones.
– Químicos: Algunos son
análogos de bases que se
parecen estructuralmente a
las bases púricas y
pirimidínicas. Pero muestran
propiedades de
apareamiento erróneas.
Mutágenos
• Biológicos:
– Transposones.
– Bacteriófagos
• Físicos:
– Radiación:
• No ionizantes: Luz UV 260nm causa dímeros de pirimidina.
• Ionizantes. Através de la acción de los radicales libres.
•Mutagénesis dirigida:
•No son al azar utilizan la tecnología de DNA recombinante.
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Recombinación genética
• “ Se define por recombinación al proceso
en que tenga lugar la formación de un
nuevo ADN a partir de moléculas
destruidas, de manera que la información
genética procedente de cada molécula de
ADN original estará presente en las
nuevas”.
• Implica un intercambio físico de material
genético entre elementos genéticos.
• 1) Ruptura del DNA (enz
nucleasa)
• 2) Proteína de unión al DNA
(SSB)
• 3) Rec A: se una al fragmento
monocatenario y facilita la
formación del complejo).Invasión
de cadena.
• 4) Formación de un
heteroduplex. Cada cadena esta
formado por un cromosoma
diferente.
• También participan enz:
nucleasas, ligasas y
polimerasas.
Recombinación genética
• La recombinación genética en procariotas
puede observarse a través de 3 procesos
diferentes:
• Transformación. (DNA libre)
• Transducción. (virus)
• Conjugación. (Plásmidos)
Recombinación Genética
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Transformación genética.
• Es un proceso por el que el DNA libre se
incorpora en una célula receptora y lleva a
cabo un cambio genético.
• De los tres procesos, de recombinación
genética, fue el mas importante ya que
suministró la primera evidencia de que el
ADN es el material genético.(Griffith 1920)
Transformación genética
• Competentes: una célula capaz de tomar una
molécula de DNA y ser transformada.
• Solo algunas cepas son competentes y esta
capacidad es heredable y regulada por distintas
proteínas.
• Hay diferentes formas de incorporar DNA.
• Algunas Gram – sólo incorporan DNA doble
cadena (Haemophilus).
• Gram +, sólo DNA simple
cadena.(Streptococcus y Bacillus).
• Pasos:
• 1) El DNA se una a la
superficie celular por una
proteína de unión a DNA.
• 2) Actúa una nucleasa.
• 3) Se asocia a proteínas
específicas de
competencia.
• 4) Actúa la Rec A.
Transformación genética
• Si las bacterias son transformadas con
ADN extraído de un virus bacteriano, este
proceso se conoce como transfección.
• Competencia inducida.
– Altas concentraciones de iones calcio y luego
se mantiene en frío.
– Electroporación.
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Conjugación
• Plásmidos:
– Son elementos genéticos que se
replican independientemente del
cromosoma del hospedador.
– No tienen una forma extracelular.
– Mayoría DNA bicatenario.
– Se replican de manera similar al
cromosoma.
– Pueden estar desde 1 o 3 copias
hasta mas de 100 en una misma
célula.
– Los plásmidos relacionados son
incompatibles.
– Una de las principales característica
es la de otorgar resistencias a
distintos tipos de antibióticos.
Conjugación
• Es un proceso de transferencia genética que
requiera contacto célula a célula.
• Hay una célula donadora (macho) que contiene
el plásmido conjugativo, y una célula receptora
(hembra) que carece de el.
• En E.coli el plásmido F codifica para pelos F.
• Se conjuga por replicación circulo rodante.
• El DNA se replica simple cadena y forma la
segunda cadena en la cepa receptora.
Conjugación con Cepas Hfr.
Genética microbiana
• Introducción.
• Estructura del DNA.
• Replicación del DNA
• Mutación.
• Recombinación.
– Transformación
– Conjugación
– Transducción.
Transducción
• En la transducción el DNA se transfiere el DNA
de una célula a otra por medio de virus.
• 2 tipos:
– Transducción generalizada.
– Transducción especializada.
La partícula vírica transductora, en ambas formas, es
normalmente defectiva como virus, ya que algunos
genes víricos necesarios están reemplazados por
otros.
Fin