genetica bacteriana
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GENETICA BACTERIANA
MICROBIOLOGIA
MARTHA FLOREZ FLORES
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• • La reproducción bacteriana se realiza asexualmente (fisión binaria) precedida por una duplicación de ADN y una separación de las dos moléculas.
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• Para que se exprese la información es necesario 3 macromoléculas:
>ADN (material genético de la bacteria) >ARN (mensajero, ribosómico y de transferencia).
>Polipéptido ( la proteína- el producto final)
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DNA (transcripción)--->RNA (transducción) ---> Proteína
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Genoma bacteriano
• Conjunto de genes que posee una bacteria tanto en su cromosoma como en sus elementos extracromosómicos (si los posee).
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• El cromosoma bacteriano consta de una sola molécula circular de ADN de doble cadena (5 millones de pares de bases).
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• • Las bacterias pueden contener elementos extracromosómicos como los plásmidos y bacteriófagos siendo estos independientes del cromosoma
• bacteriano y pueden transmitirse de una célula a otra.
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• Los genes esenciales para el crecimiento bacteriano se encuentran en el cromosoma y los plásmidos portan genes vinculados con funciones especializadas.
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• EL ADN se sintetiza por replicación semiconservadora y bidireccional. Las moléculas de ADN que contienen la información genética necesaria para su propia replicación se llaman replicones
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• Plásmido: elemento genético
• extracromosomico, constituido por ADN de doble cadena circular, puede eliminarse de la bacteria sin aparente alteración de sus características biológicas.
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• Los plásmidos codifican 3 grupos de genes.
>Los de autorreplicación>Los responsables de sus caracteres
fenotípicos (resistencia antibiótica, antisépticos, producción de toxinas, etc.)
>Los que intervienen en su transferencia, formación de los pili y proteínas asociadas.
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• Tipos de Plasmidos
• Plásmidos R
– Resistencia a los antibióticos
• Ej. Staphylococcus
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Plásmidos productores de antibióticos
– Ej. Streptomyces
Plásmidos productores de bacteriocinas
– Colicinas
– Ej. Bacterias entéricas
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Plásmidos de virulencia
– Enterotoxina y hemolisina
Ej. Escherichia coli
– Coagulasa, hemolisina y enterotoxina
Ej. Staphylococcus aureus
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Episoma : Plasmidos con capacidad de integrarse en el genoma, quedando bajo su control de replicación.
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REPLICACIÓN DEL ADN BACTERIANO
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• La replicación del ADN bacteriano se inicia en una secuencia especifica del cromosoma denominado OriC.
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• El proceso de replicación exige de muchas enzimas como:
• Helicasa Helicasa (desenrolla el ADN)
• Primasa (sintetiza los cebadores que inician el proceso).
• ADN polimerasas (que copian el ADN en dirección 5’a 3’)
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• Las bacterias tienen 2 tipos de ADN: replicones y no replicones.
Replicón: Segmento de ADN que puede
replicarse de manera autónoma por que
tiene un origen de replicación como el OriC.
El cromosoma, plásmidos y bacteriófagos
son replicones
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• No replicón : segmento de ADN que :
carece de origen de replicación OriC y
solo puede replicarse si se recombina con un replicón.
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• Los operones son grupos de uno o más genes estructurales que codifican genes
enzimas de una vía específica, regulados
de una forma coordinada (Ej. operón lac de Escherichia coli).
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Elementos transponibles (Transposones)
La transposición es el proceso por el que los genes se mueven de un lugar a otro en el genoma.
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• La transposición de genes está ligada a la presencia de elementos genéticos especiales llamados elementos transponibles:
– Secuencias de inserción (SI)
– Transposones complejos
– Transposones asociados a fagos (Bacteriófago µ)
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• Las SI y los transposones llevan genes
que codifican una transposasa transposasa, enzima requerida para la transposición.
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• Las SI son el tipo más simple y no llevan
otra información genética que la requerida para desplazarse a nuevos lugares. Se encuentran tanto en el ADN cromosómico como plasmídico, así como en ciertos bacteriófagos
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• Los transposones complejos (“genes saltarines”) son más largos que las SI y
llevan otros genes, algunos de los cuales
confieren importantes propiedades al organismo que los lleva (Ej. resistencia a
los fármacos).
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• Los transposones tienen genes que les permiten no solo moverse de un sitio a otro del genoma bacteriano sino también
transferirse de una bacteria a otra
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• • El bacteriófago µ es un transposon (Tn3)
• asociado al fago de E.coli, este porta el
gen para la resistencia a la ampicilina.
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• Al parecer Haemophilus influenzae y Neisseria gonorrhoeae desarrollaron resistencia por primera vez a la ampicilina cuando obtuvieron Tn3 de E.coli
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Importancia
Estos genes móviles pueden infectar plásmidos y favorecer la aparición de la resistencia a antimicrobianos en el medio hospitalario
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INTERCAMBIO GENÉTICO EN LAS BACTERIAS
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Mecanismo
• El intercambio unidireccional es decir, tiene una determinada polaridad, existiendo células donadoras y células
receptoras.
• El intercambio del genomio de una célula a otra no suele ser total, sino parcial.
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Parte del material genético, una vez introducido en la célula receptora, sufre inmediatamente un fenómeno de recombinación con el de la receptora.
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• El resto del material de la donadora o no se replica, o se ve destruido.
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• La recombinación genética puede observarse porque se transfieren fragmentos de ADN homólogo desde un cromosoma donador a una célula receptora por uno de estos tres procesos:
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TRANSFORMACIÓN
Captación y asimilación de ADN libre (desnudo), a partir del medio, por parte de una célula receptora.
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• La bacteria capaz de asimilar ese ADN se denomina “transformable”. La capacidad de las bacterias a transformarse se conoce como competencia y depende de la presencia de un factor de competencia (péptido).
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• Existen varios géneros con especies que poseen sistemas naturales de transformación:
• Streptococcus, Bacillus, Haemophilus, Pseudomona.
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Transfección
Es el proceso por el cual las bacterias se pueden transformar con ADN extraído de un bacteriófago o plásmido en vez de ADN cromosómico.
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Importancia
Se puede inducir a las bacterias para que acepten genes eucariotas divididos dentro de plásmidos y como resultado las bacterias transformadas son capaces de sintetizar proteínas humanas.
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CONJUGACIÓN
Transferencia directa de material genético, promovida por un plásmido, desde una célula donadora a otra receptora, por medio de contactos íntimos entre ambas (puentes de unión o conjugados).
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• La conjugación produce la transferencia unidireccional de ADN desde una célula donadora hasta una célula receptora a través del llamado pili sexual (Gram negativas).
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El tipo de acoplamiento depende de la presencia (en la célula donadora) o ausencia (en la célula receptora) de un plásmido conjugado (portador de todos los genes necesarios para su propia transferencia).
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Tipos de conjugación
Que se producen por:
1. Transferencia de genes de plásmidos.
2. Transferencia de genes cromosómicos.
3. Transferencia de genes de plásmidos y cromosómicos.
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Aunque por regla general la conjugación tienen lugar entre miembros de la misma especie, también se ha demostrado que ocurre entre bacterias y células vegetales, animales y hongos.
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Importancia
Es una herramienta útil para la elaboración de mapas genéticos bacterianos. En el curso de la conjugación, los genes son transmitidos en forma consecutiva, a velocidad constante y siempre en el mismo orden relativo.
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TRANSDUCCIÓN
El material genético es transportado desde la célula donadora a la receptora por medio de un virus bacteriano (bacteriófago), que actúa como vector.
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La integración de un fago al genoma bacteriano es en regiones predeterminadas o al azar, en ambos casos hay interrupción de la lectura del ADN bacteriano en el sentido de la transcripción.
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Existen 2 tipos de transducción: generalizada (si los fagos transfieren genes con secuencias aleatorias a causa de un almacenamiento accidental del ADN del huésped) o especializada (si los fagos transfieren genes específicos).
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Existen varios géneros con especies que poseen sistemas naturales de transducción:
Salmonella, E. coli.
![Page 51: genetica bacteriana](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022081508/5571f20049795947648bf2e1/html5/thumbnails/51.jpg)
Importancia
Muchos factores de resistencia se diseminan por transducción (Gram positivos).
Es una herramienta útil para la elaboración de mapas genéticos bacterianos.
![Page 52: genetica bacteriana](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022081508/5571f20049795947648bf2e1/html5/thumbnails/52.jpg)
Bacteriófagos
Son virus bacterianos. Pueden sobrevivir fuera de la célula huésped porque el genoma (ADN o ARN) esta protegido por una capa de proteínas.
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Los fagos se diferencian en base a su modo de propagación en líticos y lisogénicos. Los fagos líticos producen muchas copias de sí mismos conforme destruyen a la célula huésped (Ej. fago T4 de Escherichia coli).
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• El fago β de Corynebacterium diphtheriae codifica la toxina diftérica, por tanto, sólo las bacterias lisogénicas son capaces de producir la difteria.
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APLICACIONES MÉDICAS
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La ingeniería genética (biotecnología de la genética bacteriana) permite arrancar genes (segmentos de ADN) de un tipo de organismo y combinarlos con los genes de un segundo organismo.
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Así de organismos relativamente simples como bacterias o levaduras se puede inducir a fabricar grandes cantidades de proteínas humanas (interferones e interleuquinas.
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Ellos pueden fabricar también proteínas de agentes infecciosos tales como el virus de la hepatitis o el virus del SIDA, para su uso en vacunas.
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APLICACIONES PRACTICASFermentaciones microbianas
– Antibióticos
Vacunas virales
– Hepatitis B
Proteínas
– Insulina
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• Regulación y terapia génica
– Interferón
• Clonación
• Vegetales y animales transgénicos
• Biodegradación de desechos tóxicos