Genetica Bacteriana
-
Upload
jose-luis-lopez-carrillo -
Category
Documents
-
view
107.966 -
download
8
description
Transcript of Genetica Bacteriana
1
SESIÓN 08: SESIÓN 08: Genética Genética bacterianabacteriana
http://www.biologia.edu.ar/index.html
2
Genética bacterianaGenética bacteriana
Objetivos:Objetivos:o Señalará las características del material Señalará las características del material
genético bacteriano, cromosómico y genético bacteriano, cromosómico y
extracromosómico (Plásmidos y Transposones).extracromosómico (Plásmidos y Transposones).
o Distinguirá las características generales de la Distinguirá las características generales de la
replicación, la transcripción, la traducción del replicación, la transcripción, la traducción del
DNA bacteriano y los mecanismos de DNA bacteriano y los mecanismos de
regulación. regulación.
o Definirá los conceptos: conjugación, Definirá los conceptos: conjugación,
transformación, transducción y mutación.transformación, transducción y mutación.
3
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
CaracterísticasCaracterísticas: :
o Un cromosoma.Un cromosoma.
o ADN. ADN.
o Circular.Circular.
o Bicatenario y Bicatenario y antiparaleloantiparalelo..
o Haploides (con algunas excepciones).Haploides (con algunas excepciones).
4
La doble Hélicede ADN
El “ADN” como almacén de información
5
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
Características:Características:
o Secuencias de bases nucleotídicas Secuencias de bases nucleotídicas
conformando el ácido desoxirribonucléico conformando el ácido desoxirribonucléico
(ADN).(ADN).
o Dos cadenas con bases complementarias (A-T Dos cadenas con bases complementarias (A-T
y G-C) unidas por puentes de hidrógeno y G-C) unidas por puentes de hidrógeno
(antiparalelas).(antiparalelas).
o En promedio de 4,000 kpbEn promedio de 4,000 kpb
6
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
Características: Características:
o Organizados en genes; principalmente, Organizados en genes; principalmente,
esenciales para el crecimiento bacteriano.esenciales para el crecimiento bacteriano.
o Mapeado en minutos.Mapeado en minutos.
o SinSin membranamembrana nuclearnuclear..
7
Genética bacterianaGenética bacteriana
Material genético extra-cromosómico:Material genético extra-cromosómico:
o Muchas bacterias tienen genes adicionales Muchas bacterias tienen genes adicionales
(información no vital para la bacteria).(información no vital para la bacteria).
o Algunas veces en varias copias del mismo gen.Algunas veces en varias copias del mismo gen.
o En estructuras genéticas extracromosómicas, En estructuras genéticas extracromosómicas,
cada uno con características y funciones cada uno con características y funciones
particulares:particulares:
PlásmidosPlásmidos
CósmidosCósmidos
TransposonesTransposones
8
"Dogma Central de la Biología Molecular"
Genética bacterianaGenética bacteriana
9
Replicación: Replicación: Duplicación del material Duplicación del material
genético.genético.
o Semiconservativa.Semiconservativa.
o Bidireccional.Bidireccional.
o Iniciando en un punto llamado Ori C, “O”, Iniciando en un punto llamado Ori C, “O”,
origen o replicónorigen o replicón y tiene dos y tiene dos puntos de puntos de
crecimiento (PC) u horquillas de replicacióncrecimiento (PC) u horquillas de replicación..
o ReplicónReplicón tienen la información genética tienen la información genética
necesaria para necesaria para autorautorreplicarreplicarse.se.
o Semidiscontinua.Semidiscontinua.
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htmhttp://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm
Genética bacterianaGenética bacteriana
10
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana
11
Genética bacterianaGenética bacteriana
12
Genética bacterianaGenética bacteriana
13
o Cuando se replica el cromosoma bacteriano Cuando se replica el cromosoma bacteriano se observan los llamados "ojos o burbujas" de se observan los llamados "ojos o burbujas" de replicación.replicación.
o Intermediarios de la replicación del Intermediarios de la replicación del cromosoma bacteriano, se parece a la letra cromosoma bacteriano, se parece a la letra griega θ. griega θ.
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana
14
o En dirección: 5'- 3‘
o DNA polimerasas.
o En una horquilla de replicación:
Una de las hélices se sintetiza de forma
continua:
hélice conductora o líder.
La otra hélice se sintetiza de manera
discontinua
en fragmentos cortos (de Okasaki): hélice
retardada o retrasada.
Replicación del cromosoma bacteriano:Replicación del cromosoma bacteriano:
Genética bacterianaGenética bacteriana
15
Genética bacterianaGenética bacteriana
16
o Bidireccional: Si observamos las dos horquillas de una cadena; una hélice será conductora o líder, la otra horquilla tendrá la hélice retardada o retrasada, en la otra cadena ocurre lo mismo, pero al contrario.
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana
17
Original de: http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups
Genética bacterianaGenética bacteriana
18
Replicación:Replicación:o Se Se ha observado cierta interacción delha observado cierta interacción del replicón replicón con con la la
membrana membrana plasmática, participando en laplasmática, participando en la segregación segregación dede los cromosomaslos cromosomas durante la durante la formación del tabique formación del tabique (mesosoma)(mesosoma) para la división de la célula para la división de la célula procariota.procariota.
Original de: http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups
Genética bacterianaGenética bacteriana
19
Replicación:Replicación:o En el proceso de replicación En el proceso de replicación
participan varias proteínas participan varias proteínas como: como: o ADN polimerasaADN polimerasao ARN polimerasaARN polimerasao HHelicasaelicasa.. o TopoisomerasaTopoisomerasao LLigasaigasa..o PrimasasPrimasaso La proteína SSBLa proteína SSBo etc. etc.
Genética bacterianaGenética bacteriana
20
““replicación replicación círculo rodante” círculo rodante” o o ““rolling-circlerolling-circle””
En ocasiones, como En ocasiones, como en la conjugación en la conjugación bacteriana o en bacteriana o en algunos plásmidos, la algunos plásmidos, la replicación es replicación es unidireccional.unidireccional.
Genética bacterianaGenética bacteriana
21
““replicación replicación circulo circulo rodante”rodante”
Genética bacterianaGenética bacteriana
22
Transcripción:Transcripción: Síntesis de ARN mensajero Síntesis de ARN mensajero
o Utiliza como molde la cadena complementaria Utiliza como molde la cadena complementaria (-) de ADN de un gen, en el cromosoma (-) de ADN de un gen, en el cromosoma bacteriano o bacteriano o plásmidoplásmido..
o La cadena de ARNm sintetizada, es idéntica a La cadena de ARNm sintetizada, es idéntica a la cadena codificadora del ADN del gen en un la cadena codificadora del ADN del gen en un cromosoma o cromosoma o plásmido.plásmido.
http://www.arrakis.es/~lluengo/sintesisarn.html
Genética bacterianaGenética bacteriana
23
Traducción:Traducción: La síntesis de un polipéptido. La síntesis de un polipéptido.
(después de las modificaciones (después de las modificaciones
postraduccionalespostraduccionales
se forma una proteína funcional).se forma una proteína funcional).
o Ribosomas bacterianos (70s, constituidos por dos Ribosomas bacterianos (70s, constituidos por dos
subunidades: la mayor 50s y la menor 30s). subunidades: la mayor 50s y la menor 30s).
o Se realiza mediante tres etapas: iniciación, Se realiza mediante tres etapas: iniciación,
elongación y terminación. elongación y terminación.
o Se lee por codones (tripletes de nucleótidos).Se lee por codones (tripletes de nucleótidos).
Genética bacterianaGenética bacteriana
24
Genética bacterianaGenética bacteriana
Traducción:Traducción:
25
o En muchas bacterias, se realizan varias
transcripciones y traducciones simultáneas.
o Complejo Polirribosómico: Cuando a un mismo
RNA mensajero se le unen varios ribosomas, cada uno
realizando un proceso de traducción
Genética bacterianaGenética bacteriana
26
Organizado en tripletes o codones: Organizado en tripletes o codones:
o Cada aminoácido está determinado por tres Cada aminoácido está determinado por tres
nucleótidos. Si existen cuatro ribonucleótidos nucleótidos. Si existen cuatro ribonucleótidos
diferentes (U, C, A y G), hay 4diferentes (U, C, A y G), hay 433 = 64 tripletes distintos. = 64 tripletes distintos.
El código genético es degenerado: El código genético es degenerado:
o Un mismo aminoácido puede estar determinado por Un mismo aminoácido puede estar determinado por
más de un triplete o codón. Debido a que existen 64 más de un triplete o codón. Debido a que existen 64
tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos
diferentes. diferentes.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana
27
Es un código sin superposición o sin solapamientos: Es un código sin superposición o sin solapamientos:
o Dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos Dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos
de sus tripletes. de sus tripletes.
La lectura del ARN mensajero es continua, sin La lectura del ARN mensajero es continua, sin
interrupciones.interrupciones.
o Cualquier pérdida o ganancia de un solo ribonucleótido Cualquier pérdida o ganancia de un solo ribonucleótido
produce a partir de ese punto una modificación de la produce a partir de ese punto una modificación de la
pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos
desde el lugar de la alteración.desde el lugar de la alteración.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana
28
o El triplete de iniciación suele ser El triplete de iniciación suele ser AUGAUG que codifica para Formil- que codifica para Formil-
Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación
GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia. GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia.
o Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican
para ningún aminoácido: para ningún aminoácido: UAAUAA (ocre), (ocre), UAGUAG (ambar) y (ambar) y UGAUGA. .
o Universalidad:Universalidad: El código genético nuclear es universal El código genético nuclear es universal
coincidiendo en todos los organismo estudiados hasta la fecha. La coincidiendo en todos los organismo estudiados hasta la fecha. La
única excepción a la universalidad del código genético es el Código única excepción a la universalidad del código genético es el Código
Genético Mitocondrial.Genético Mitocondrial.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana
29
SEGUNDA BASEU C A G
P RIMERA BASE
U
UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U
T ERCERA BASE
UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C
UUA Leu UCA Ser UAA FIN UGA FIN A
UUG Leu UCG Ser UAG FIN UGG Trp G
C
CUU Leu CCU Pro CUA His CGU Arg U
CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C
CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg A
CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G
A
AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U
AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C
AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg A
AUG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg G
G
GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U
GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gy C
GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly A
GUG al GCG Ala GAG Glu GGG Gly G
Genética bacterianaGenética bacteriana
30
o Los mecanismos reguladores elementales permite a la bacteria Los mecanismos reguladores elementales permite a la bacteria minimizar los requerimientos de energía.minimizar los requerimientos de energía.
o Un sistema sólo se activa cuando es necesarioUn sistema sólo se activa cuando es necesarioo Siendo capaz de adaptarse con rapidez a cambios de la Siendo capaz de adaptarse con rapidez a cambios de la
concentración de nutrientes en el medio. concentración de nutrientes en el medio. o Evita producir enzimas de una vía metabólica si el sustrato no Evita producir enzimas de una vía metabólica si el sustrato no
está presente en el medio o activa la producción de enzimas de está presente en el medio o activa la producción de enzimas de una vía para metabolizar un determinado nutriente disponible una vía para metabolizar un determinado nutriente disponible en el medio.en el medio.
Regulación de la expresión genéticaRegulación de la expresión genética
Genética bacterianaGenética bacteriana
31
o La realiza activando o desactivando grupos de genes de una La realiza activando o desactivando grupos de genes de una
misma vía metabólica. Generalmente se encuentran adyacentes. misma vía metabólica. Generalmente se encuentran adyacentes.
o A esta estructuras genética que contiene los genes adyacentes A esta estructuras genética que contiene los genes adyacentes
de una misma vía metabólica y regiones de regulación de una misma vía metabólica y regiones de regulación
(promotor, terminador de la transcripción, represores, (promotor, terminador de la transcripción, represores,
inductores, correpresores, operador, etc.) se le llama operón.inductores, correpresores, operador, etc.) se le llama operón.
o Dependiendo del tipo de regulación, serán los componentes Dependiendo del tipo de regulación, serán los componentes
presentes en el operón.presentes en el operón.
Regulación de la expresión genéticaRegulación de la expresión genética
Genética bacterianaGenética bacteriana
32
o Inicial.Inicial.
o Control negativo: Control negativo: los genes los genes
se expresan a menos que sea se expresan a menos que sea
inactivada la transcripción inactivada la transcripción
por una proteína represora.por una proteína represora.
o Control positivo: Control positivo: los genes los genes
solo se expresan si es solo se expresan si es
activada la transcripción por activada la transcripción por
un inductor.un inductor.
o Terminal. Terminal. http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm#procariota
Tipos de regulación:Tipos de regulación:
Genética bacterianaGenética bacteriana
33
Policistrón (multigénico): Policistrón (multigénico): Varios genes contiguos que codifican Varios genes contiguos que codifican para enzimas de una vía metabólica en particular y que están para enzimas de una vía metabólica en particular y que están regulados y son transcritos de modo coordinado como un solo regulados y son transcritos de modo coordinado como un solo RNA mensajero y serán traducidos en proteínas independientes RNA mensajero y serán traducidos en proteínas independientes (enzimas) por los ribosomas.(enzimas) por los ribosomas.
Monocistrón (un solo gen): Monocistrón (un solo gen): Son genes transcritos en un RNA Son genes transcritos en un RNA mensajero y codificados por un solo polipéptido, una vez mensajero y codificados por un solo polipéptido, una vez modificado, será una proteína funcional.modificado, será una proteína funcional.
Genética bacterianaGenética bacteriana
34
Genética bacterianaGenética bacteriana
35
o Circulares, doble cadena de ADN (bicatenarios).Circulares, doble cadena de ADN (bicatenarios).
o Tamaño entre 1.5 y 400 kb. Tamaño entre 1.5 y 400 kb.
o Algunos como los de Algunos como los de Borrelia burgdorferiBorrelia burgdorferi y y B. hermsiiB. hermsii
tienen plásmidos lineales.tienen plásmidos lineales.
o Se autorreplicaSe autorreplica
o Cada plásmido tiene un número de copias por cromosoma, Cada plásmido tiene un número de copias por cromosoma,
pudiendo existir desde uno hasta varios, incluso cientos. pudiendo existir desde uno hasta varios, incluso cientos.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Plásmidos: Plásmidos: material genético material genético extracromosómico, que no suelen codificar para extracromosómico, que no suelen codificar para funciones esenciales, sino para funciones funciones esenciales, sino para funciones particulares de la bacteria.particulares de la bacteria.
36
Se clasifican de acuerdo a su grupo de incompatibilidad. Si Se clasifican de acuerdo a su grupo de incompatibilidad. Si son incapaces de coexistir en la misma célula son incapaces de coexistir en la misma célula bacteriana son del mismo grupo de incompatibilidad.bacteriana son del mismo grupo de incompatibilidad.
Funciones de los plásmidosFunciones de los plásmidoso Replicación, reparación, recombinación.Replicación, reparación, recombinación.o Fertilidad.Fertilidad.o Restricción y modificación.Restricción y modificación.o Resistencia a agentes antimicrobianos.Resistencia a agentes antimicrobianos.o Resistencia a metales tóxicos y detergentes.Resistencia a metales tóxicos y detergentes.o Resistencia a bacteriófagos.Resistencia a bacteriófagos.o Metabolismo de azúcares y compuestos aromáticos.Metabolismo de azúcares y compuestos aromáticos.o Adhesión celular, virulencia.Adhesión celular, virulencia.
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos
37
Interacción de los plásmidos al cromosoma: Interacción de los plásmidos al cromosoma: Se corta, Se corta,
lineariza y se integra al cromosoma, todo o en parte, mediante lineariza y se integra al cromosoma, todo o en parte, mediante
ciertos procesos enzimáticos y de complementariedad del ADN. ciertos procesos enzimáticos y de complementariedad del ADN.
La estructura formada se llama “episoma”.La estructura formada se llama “episoma”.
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm
38
Recombinación: Recombinación: Puede Puede
combinarse con otros plásmidos, combinarse con otros plásmidos,
mediante intercruzamiento, por mediante intercruzamiento, por
procesos enzimáticos y de procesos enzimáticos y de
complementariedad de ADNcomplementariedad de ADN..
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos
39
Clonación: Clonación: Estas características de los plásmidos ha Estas características de los plásmidos ha permitido al humano, realizar procesos de investigación, permitido al humano, realizar procesos de investigación, insertando genes, duplicarlos, expresar proteínas, insertando genes, duplicarlos, expresar proteínas, regularlas, etc. para fines de investigación o de producción regularlas, etc. para fines de investigación o de producción biotecnológica. Surgiendo la “Ingeniería genética”.biotecnológica. Surgiendo la “Ingeniería genética”.
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif
40
ADN recombinante
Clonación en bacterias
Plásmido
Enzima de restricción
bacteria
ligasa
DNA
Bacterias transformadas
1 2ºC
Transformación
ADN recombinante
Cultivo de bacterias competentes
Electroporación
Choque térmico
Bacterias, algunas de ellas transformadas
41
Cósmidos:Cósmidos: material extracromosómico que algunas material extracromosómico que algunas bacterias tienen, es una doble cadena de ADN bacterias tienen, es una doble cadena de ADN circular, que puede integrarse al cromosoma y circular, que puede integrarse al cromosoma y autorreplicarse, mas pequeño que un plásmido.autorreplicarse, mas pequeño que un plásmido.
Genética bacterianaGenética bacteriana
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif
42
o TransformaciónTransformación
o TransducciónTransducción
o Conjugación Conjugación
Genética bacterianaGenética bacteriana
Procesos genéticos que realizan las bacteria Procesos genéticos que realizan las bacteria como mecanismo de variacióncomo mecanismo de variación..
43
o Trasformación: Trasformación: El material genético (externo o exógeno) es El material genético (externo o exógeno) es
incorporado por las bacterias tomándolo del medio donde se incorporado por las bacterias tomándolo del medio donde se
encuentra, para adquirir nuevas características.encuentra, para adquirir nuevas características.
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.higiene.edu.uy/biolcel/genetica.ppt#265,9,Diapositiva 9
44
La transformación observado por Frederick Griffith La transformación observado por Frederick Griffith (1928),(1928), en infecciones en infecciones neumococcicas en ratones. “neumococcicas en ratones. “EL PRINCIPIO TRANSFORMANTEEL PRINCIPIO TRANSFORMANTE””. .
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Basemol/base_molecular_de_la_herencia.htm
A)
C)
B)
D)
45
o Transducción: Transducción: El material genético pasa de El material genético pasa de
una bacteria a otra por medio de un una bacteria a otra por medio de un
bacteriófago que funciona como acarreador. bacteriófago que funciona como acarreador.
Genética bacterianaGenética bacteriana
46
Transducción:Transducción: Ciclo líticoCiclo lítico
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm
47
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm
Transducción:Transducción: Ciclo lisogénicoCiclo lisogénico
48
o Conjugación: Conjugación: Una bacteria donadora se pone en Una bacteria donadora se pone en contacto por medio de un pili con una bacteria contacto por medio de un pili con una bacteria receptora para pasar material genético. receptora para pasar material genético. Realizado mediante la replicación de círculo Realizado mediante la replicación de círculo rodanterodante
http://www.biologia.edu.ar/animaciones/temas/adn_y_sintesis/conjugacion2.html
Conjugación en una cepa de Escherichia coli (M.E 27.700x)
© Dennis Kunkel, usada con permiso.
Genética bacterianaGenética bacteriana
49
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm
50
Son elementos genéticos que contienen varios kpb de Son elementos genéticos que contienen varios kpb de ADN, incluyendo la información necesaria para migrar ADN, incluyendo la información necesaria para migrar o pasa de un locus genético o región génica a otra.o pasa de un locus genético o región génica a otra.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Transposones o elementos transponibles:Transposones o elementos transponibles:
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http
51
Transposones simples: Transposones simples: solo llevan regiones de inserción.solo llevan regiones de inserción.
Transposones complejos: Transposones complejos: portan genes para funciones portan genes para funciones
especializadas y sus secuencias de inserción en los especializadas y sus secuencias de inserción en los
extremos.extremos.
o No se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta. No se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta.
o La especificidad en la secuencia del sitio de inserción es La especificidad en la secuencia del sitio de inserción es
escasa, debido ha esto, se puede observar un patrón de escasa, debido ha esto, se puede observar un patrón de
inserción aparentemente aleatorio, incluso rompiendo inserción aparentemente aleatorio, incluso rompiendo
genes, provocando mutaciones.genes, provocando mutaciones.
Genética bacterianaGenética bacteriana
52
o Mutación:Mutación: es un cambio heredable en la es un cambio heredable en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos secuencia de bases de los ácidos nucleicos contenidos en el genoma de un organismo.contenidos en el genoma de un organismo.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Tipos de Tipos de mutacionesmutacionesoDuplicacionesDuplicacionesoDeleccionesDeleccionesoInsercionesInsercionesoInversionesInversionesoTranversionesTranversionesoTransicionesTransiciones
53
Genética bacterianaGenética bacteriana
FIN