GENETICA BACTERIANA MICROBILOGIA

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La genética , disciplina de avance dinámico y rápido, constituye el uso del acido desorribonucleico (DNA), que es la substancia que contiene la información genética y mediante la cual se explica la herencia de caracteres de un organismo.

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GENETICA BACTERIANA MICROBILOGIA

  1. 1. MICROBIOLOGIA II GENETICA BACTERIANA INTEGRANTES : GABRIELA ALVAREZ RONALD CAJAMARCA YULIO LOOR ISRAEL BERMEO
  2. 2. Genética Bacteriana La genética , disciplina de avance dinámico y rápido, constituye el uso del acido desorribonucleico (DNA), que es la substancia que contiene la información genética y mediante la cual se explica la herencia de caracteres de un organismo. El DNA encontrado en las células esta compuesto de dos hileras complementarias de DNA enrollados helicoidalmente una alrededor de la otra , por lo tanto se conoce con el nombre de doble hélice. Cada hilera de DNA esta constituida por 4 nucleótidos : A (Adenina) , T (Timina), C (Citosina), G (Guanina) ; donde A en una hélice siempre se une con T en la hélice complementaria ; y G se une con C.
  3. 3. La Genética Moderna La genética moderna ha sido capaz de explicar , en algunos casos la manera como el DNA determina las características de un organismo , mantiene y controla los procesos vitales de todas las células . En el primer paso la expresión de DNA es la copia de varios segmentos de nucleótidos a lo largo del DNA en los ácidos ribonucleicos . El RNA es muy similar al DNA , excepto que el RNA contiene 4 nucleótidos : A (Adenina) , U (Uracilo), C (Citosina), G (Guanina) . El RNA que se encuentra en las células se divide en tres clase : • El RNA mensajero • El RNA ribosomal • El RNA de transferencia
  4. 4. El RNA mensajero El RNA mensajero contiene la información para la síntesis de proteínas que funcionan como componentes estructurales o como enzimas de la células .
  5. 5. El RNA ribosomal El RNA ribosomal, es componente estructural de los ribosomas.
  6. 6. El RNA de transferencia El RNA de transferencia , transporta los aminoácidos desde el citoplasma a los ribosomas ,por lo tanto los tres tipos de RNA participan en la síntesis de proteínas . Los RNA y las proteínas producidas son importantes debido a que determinan las características de las células y controlan sus procesos vitales.
  7. 7. Replicación del DNA y su segregación en procariotas • La molécula del DNA en bacterias generalmente se conoce con el nombre de genoma . Es una molécula circular de doble hélice que esta unida a la membrana citoplasmática . • Cuando un genoma bacteriano se replica , cada una de sus hélices es duplicada, cada hélice funciona como un templete o modelo que especifica cual será el hélice complementaria . • Durante la replicación del DNA las enzimas llamadas DNA polimerasas recogen a los nucleótidos que son complementarios al templete de DNA y se colocan en lugares adecuados . • La hélice del DNA que sirve como modelo para la elaboración del DNA complementario , frecuentemente se denomina templete.
  8. 8. En la bacteria , la replicación del DNA se realiza en un sitio especifico del mismo denominado origen . EL genoma se replica en ambas direcciones , de tal manera que la replicación del DNA se encuentra al termino de la mitad de la ruta del genoma circular. Cuando la replicación del DNA es completada , cada genoma hijo consta de una hélice antigua y una nueva . Este tipo de replicación del DNA se conoce como replicación semiconservativa.
  9. 9. • Como los genomas hijos se cree que son segregados de uno a otro en la bacteria . • Las dos hélices originales del genoma aparentemente están unidos a diferentes sitios de la membrana plasmática . • A medida que la membrana crece entre los puntos de unión , los genomas hijos se mueven a los polos de la célula . • Cuando la membrana celular se invagina entre los genomas hijos , se forman las dos nuevas células , que contienen genomas idénticos.
  10. 10. Síntesis en RNA en procariotres Los procariotes y eucariotes sintetizan tres tipos de ácidos ribonucleicos : RNA ribosomal (rRNA) , RNA de transferencia (tRNA) y el RNA mensajero (mRNA) • EL RNA ribosomal es un componente estructural de los ribosomas en las bacterias , los RNA 5s y 23s se localizan en las subunidad ribosomal 50s y contiene 34 proteínas , mientras que el RNA se encuentra en subunidad 30s que comprende 24 proteínas • Existen de uno a seis diferentes tipos de RNA de transferencia para cada uno de los veinte aminoácidos encontrados en las proteínas. • Las moléculas de tRNA se unen mediante enlaces de hidrogeno a tripletes de codones específicos en el mRNA. Estos RNA se forman a partir de un numero diferente de moléculas precursoras , el precursor puede tener muchos tRNA que son separados unos de otros por una ruptura o clivaje enzimático.
  11. 11. Los mRNA determinan el orden en el cual los tRNA cargados (moléculas de tRNA con aminoácidos covalentemente unidos) se unen a un complejo de mRNA ribosomal Los ribosomas catalizan la formación de uniones peptídicas entre aminoácidos adyacentes .
  12. 12. Síntesis de proteínas en procariotes La secuencia de aminoácidos en las proteínas esta determinada por la secuencia de nucleótidos en el mRNA. La secuencia es leída en grupos de tres nucleótidos por el tRNA con anti codones complementarios . Los ribosomas promueven las uniones de hidrogeno codon-anticodon , y catalizan la formación de enlaces covalente entre aminoácidos adyacentes unidos a los tRNA , la polimerización de aminoácidos para formar proteínas es catalizada por los ribosomas 70s , en los procariotes y 80s en los eucariotes La síntesis de proteínas se divide en tres etapas : • Iniciación • Elongación • Terminación
  13. 13. * Iniciación.-Comienza cuando la subunidad ribosómica más pequeña se une a la cadena de RNA más pequeña exponiendo su primer codón. Se coloca en el primer sitio el tRNA. El primer codón siempre es AUG, el primer anti codón siempre es UAC y el primer aminoácido es una metionina Luego la subunidad grande se une a la subunidad pequeña, con el RNA mensajero entre las dos subunidades y el primer tRNA (metionina)
  14. 14. * Elongación.-El segundo tRNA se coloca el segundo sitio A de la subunidad ribosómica grande, el cual une su anti codón con el codón del mRNA para formar un aminoácido llamado valina.
  15. 15. *Terminación.-La unión de aminoácidos mediante los enlaces peptídicos continúan hasta que el ribosoma se encuentra. Alcanza alguno de los tres codones de alto y las dos unidades que forman el ribosoma se separan para que ocurra la síntesis de proteínas.
  16. 16. Bases moleculares para la transmisión de caracteres genéticos y variabilidad observada en las diferentes especies Una característica de todas las formas de vida , desde el punto de vista genético , es la estabilidad general o semejanza en las características de progenitores y descendientes . Las bacterias y otros protistas a pesar de sus pequeñas dimensiones también transmiten características a sus descendientes , el hecho de que se pueda identificar especies y aun cepas bacterianas implica que ellas son capaces de transmitir la información genética de generación en generación con gran exactitud . La información genética debe ser exactamente replicada y pasada intacta a las células hijas para que las especies puedan sobrevivir, si el DNA no es exactamente replicado o si solamente una parte se replica una o ambas de las células hijas pueden morir . La secuencia de nucleótidos en el DNA determina la estructura del rRNA, tRNA,mRNA y la multitud de proteínas requeridas para el mantenimiento y multiplicación de todas las células vivientes
  17. 17. Existe una variabilidad o cambios que se expresan en las especies biológicas, esto se debe a que la molécula de DNA no es estática , en efecto para cualquier gen dado un de cada 10^7 tendrá un forma alterada del gen. Los cambios observados están asociados a dos propiedades fundamentales de las células llamadas : • Genotipo • Fenotipo
  18. 18. El Genotipo se refiere a la constitución genética de la célula y representa las características potenciales capaces de ser heredadas El Fenotipo es la expresión del genotipo en las propiedades observables en la célula u organismo y representa las características expresadas
  19. 19. Es , posible que a veces , ocurran cambios fenotípicos debido a cambios en el medio ya que los genotipos de las bacterias al igual que las células de los organismos superiores llevan mucha información genética , el grado en cual esta información es expresada depende el medio ambiente , por ejemplo : • Una bacteria anaerobia facultativa dará lugar a la formación de diferentes productos finales del metabolismo dependiendo de la presencia o ausencia de oxigeno durante su crecimiento , esto determina el tipo de enzimas que actúan . En efecto , en un medio dado el conocimiento de los factores que regulan la actividad genética constituye un aspecto muy importante para entender el metabolismo celular . Un cambio fenotípico no es heredado , sino que ocurre cuando algunas condiciones del medio cambia , pero cuando las condiciones originales son restablecidas se vuelve a tener el fenotipo original. Existen variaciones permanentes que implican cambios genéticos impredecibles y súbitos , frecuencia no anticipables , pero que afecta solo a algunas células de cultivo .
  20. 20. La variación bacteriana que involucra material genético se explica por dos mecanismos generales : • Mutación • Recombinación bacteriana
  21. 21. Mutación Es cualquier cambio o alteración que sufra la estructura de un gen que da por resultado un fenotipo morfológica o bioquímicamente alterado y que es hereditarios. • Una mutación ocurre cuando una bese es sustituida por otra o cuando es añadida o suprimida una molécula de DNA puede ser alterada no solamente por cambios en sus bases sino también por intercambio y reordenamiento de algunas regiones. • Una gran cantidad de mutaciones son debidas a las inestabilidades de las bases de nucleótidos . • Debido a que la cantidad de energía absorbida por el DNA esta relacionada a la temperatura del medio acuoso , la velocidad de mutación es directamente proporcional a la temperatura .
  22. 22. • Una célula u organismo el cual muestra los efectos de una mutación se denomina MUTANTES los agentes causantes de las mutaciones se las denomina MUTAGENOS. • Algunas mutaciones se presentan como resultado de un daño causado por luz ultravioleta , rayos X , rayos gamma y partículas de alta energía. Las razones de mutaciones pueden ser aumentadas sustancialmente al exponer un cultivo a tales radiaciones.
  23. 23. Efectos mutagenicos de varios químicos Hay dos tipos principales : • El primero consta de compuesto que pueden reaccionar químicamente con el DNA , dentro de estos tenemos el acido nitroso que consigue penetrar en la célula y desaminar las bases , esta desaminación altera la forma en la cual las bases se aparean y consecuentemente introducen mutaciones dentro de la molécula hija de DNA durante la replicación de esta . • El segundo consta de bases análogas que se parecen a los nucleótidos normales de tal manera que son incorporados en el DNA (o RNA), las bases análogas tales como 5-bromouracilo, frecuentemente sufre desplazamiento tautomerico puede inducir mutaciones ya que muchas de las bases análogas unidas por hidrogeno difieren de las bases que ellas reemplazan , frecuentemente son usadas para inducir mutaciones en el DNA.
  24. 24. Algunas bacterias poseen enzimas denominadas endo y exonucleasas que portan un segmento dañado de DNA. DNA polimerasa remueve las distorsiones y reemplaza los nucleótidos suprimidos , eventualmente una DNA ligasa une los fragmentos provenientes de la acción de DNA polimerasa Muchas veces la reparación de DNA a su estado original por DNA polimerasa no es perfecta debido a que produce errores, por tanto existiría un numero permanentemente alto de mutaciones.
  25. 25. Tipo de bacterias mutantes Debido a que todas las propiedades de las células vivientes están controladas por genes , cualquier característica celular puede ser cambiada por mutación , una gran variedad de bacterias mutantes han sido aisladas y estudiadas intensamente. Tipos principales de mutantes:  Los mutantes que exhiben un incremento en la tolerancia a agentes inhibitorios particularmente antibióticos ( mutantes resistentes a drogas )  Los mutantes que demuestran una incapacidad alterada de fermentación o un aumento o disminución en la capacidad de producir algunos productos finales.  Mutantes que son nutricionalmente deficientes , lo que significa que ellos requieren de un medio mas complejo para crecer que los cultivos originales de los cuales provienen .  Mutantes que demuestran un cambio en la estructura superficial y composición de la célula microbiana ( mutantes antigénicos)
  26. 26.  Mutantes que exhiben cambios en las formas coloniales o capacidad para producir pigmentos  Mutante que resisten a la acción de bacteriófagos.  Mutantes que exhiben algunos cambios en las características morfológicas.
  27. 27. Recombinación bacteriana Muchas bacterias han desarrollado mecanismos para crear un mayor variabilidad que la que seria posible solamente a partir de mutaciones espontaneas , estos mecanismos que dan lugar a variaciones permiten desarrollar características beneficiosas para dispersarse a través de una población solamente en horas . La recombinación bacteriana consiste en la formación de un nuevo genotipo entre dos cromosomas diferentes los cuales tienen genes similares en los sitios correspondientes , estos se denominan cromosomas homólogos. La descendencia proveniente de la recombinación posee combinaciones diferentes de genes de aquellos que están presentes en sus progenitores. La recombinación genética resulta a partir de tres mecanismos:  Transformación  Transducción  Conjugación
  28. 28.  Trasformación: Las bacterias se transmiten material genético a través de DNA libre en el medio, elementos episomiales. La bacteria receptora tiene mecanismos para captar el DNA a través de sus envolturas externas e introducirlo en su cromosoma. Los genes intracrosomales se recombinan dando lugar a genes mosaico.
  29. 29.  Transducción: Transferencia de información genética de una célula a otra a través de un virus Estos virus se denominan bacteriófagos o fagos. Penetran las membranas y la pared celular de la bacteria para inyectarle su material genético. Durante la replicación del fago, éste puede llevarse material genético de la bacteria huesped, tanto plásmidos como material cromosómico. Luego salen de la bacteria, e infectan a otras, a las cuales les transmite e integran el DNA que llevan.
  30. 30.  Conjugación: Se produce cuando dos bacterias tienen contacto entre ellas para intercambiar material genético. Así se transmiten plásmidos, y otros elementos. Durante la conjugación las bacterias donadoras poseen una estructura, conocida como '' pili'' en gram negativos, lo cual hace contacto con la célula receptora. Pasa una cadena de los plásmidos a la bacteria receptora quedando una en la bacteria donadora. Los plásmidos pueden adquirir genes de resistencia por conjugación (transposones e integrones)
  31. 31. Caracteristicas atribuibles a los plásmidos: Propiedades físicas .- los plásmidos son moléculas circulares con doble hebra de DNA con su peso molecular de 4,8 a 10^7 su longitud es cercana al 2 % de la longitud del cromosoma de la célula huesped . Autoduplicación.- Ocurre mediante la unión de la membrana a un sitio especifico y la segregación en células hijas diferentes en el momento de la división celular. Autotransferencia.- Solo algunos bacilos gram-negativos pueden llevar a cabo su transferencia por conjugación.
  32. 32. Procesos genéticos de conjugación: Factor R .-Los plásmidos R son círculos de DNA de doble filamento, que codifican caracteres como la resistencia a las drogas y otros; pueden transferir genes propios y genes cromosómicos a otras bacterias. Estos son los que confieren la resistencia a los antibióticos. Su modo de acción esta situado en los caracteres que codifica sus genes. Estos caracteres son las proteínas, producto de la traducción de genes, que dan las características propias de cada célula. No es que codifican a conciencia la resistencia sino que por diferencias genéticas, codifican otras proteínas . Además la naturaleza conjugativa del plásmido R tiene importancia en la rápida diseminación de genes de resistencia a fármacos y antibióticos a través de poblaciones de bacterias patógenas. Hay que tener en cuenta que los genes R no van a cambiar siempre la estructura a favor de la bacteria, pues la alteración de rasgos vitales supone un riesgo muy peligroso para la bacteria, que es la muerte de la misma. Aquí es donde se puede aplicar el concepto de selección natural que supone que si el microorganismo tiene una característica genotípica que hace que no se pueda desarrollar en ese medio, terminará por eliminarse quedando aquellas que su plásmido les permite vivir con la resistencia que adquirieron.
  33. 33. Factor F .-Son similares pero que no codifican genes de resistencia sino que son un factor de fecundación que convierte a la célula que lo posee en donadora, para conjugarse. Este plásmido es muy importante ya que es el que da las características para saber cuál será el donador y que característica tendrá ese donador. Los mismos están relacionados con la reproducción asexual de las bacterias. Las bacterias que tienen este factor F en su citoplasma se consideran donadoras o F+ y esta condición es transferible ya que el factor F puede pasarse en la conjugación convirtiendo a la receptora en donadora. Otro aspecto importante de este plásmidos es que se puede integrar en el cromosoma bacteriano convirtiendo a la cepa en Hfr (alta frecuencia de recombinación) que lo que hace es elevar la frecuencia con la que las bacterias se recombinan.
  34. 34. Bibliografía: • Texto de microbiología/ Universidad Central del Ecuador. Quito. Copias. 1988. 414 p. ilus. ; BRAVO R., BLANCA E , Capitulo 5 Pág. 51 – 79 • http://www.slideshare.net/breid/recombinacin-genticabacteriana#btnPrevious • http://www.curtisbiologia.com/node/1136

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