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Genetica Bacteriana

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Genetica Bacteriana

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

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