GENETICA BACTERIANA Ctedra Microbiologa General FACENA UNNE 2007

GENETICA BACTERIANA Cátedra Microbiología General FACENA – UNNE 2007

CROMOSOMA BACTERIANO Molécula de ADN bicatenario circular Contiene 1000 a 9000 kilobases (Kb) Es una unidad de replicación. Tiene un origen de replicación, genes que codifican las proteínas necesarias para la replicación

Replicación del cromosoma bacteriano

Replicación del cromosoma bacteriano Es semiconservativa y bidireccional. La pieza central es la DNA polimerasa. Actúa por el agregado de desoxirribonucleótidos al extremo 3’OH libre de una molécula cebadora o primer. La DNA polimerasa tiene una función correctora de bases mal apareadas. Durante la iniciación se alivia el superenrollamiento por acción de la topoisomerasa y las helicasas que separan las cadenas complementarias.

Replicación del cromosoma bacteriano Una de las cadenas puede copiarse en forma continua pero la otra debe hacerlo en fragmentos. Los fragmentos son luego unidos por la ligasa. Los cebadores de RNA son removidos y los huecos son rellenados por la DNA polimerasa I.

Enzimas de la Replicación Topoisomerasa y Helicasas: alivian el superenrollamiento y separan las cadenas complementarias. DNA pol III : Síntesis de nueva cadena de DNA (incluye actividad correctora) DNA pol I: Remueve cebadores y rellena los huecos de la cadena retrasada Ligasa: Une los fragmentos de la cadena retrasada

ELEMENTOS GENETICOS EXTRACROMOSOMALES plásmidos episomas

PLASMIDOS Moléculas de DNA de doble cadena circular covalentemente cerradas Llevan una pequeña parte de la información genética que no es esencial para la vida e la bacteria Tienen sus propios orígenes de replicación, se replican en forma autónoma Le confieren a las bacterias propiedades especiales que pueden representar una ventaja con respecto a las bacterias que no lo poseen. Ej. Resistencia a antibióticos. No son capaces de integrarse al cromosoma.

EPISOMAS Un episoma es un plásmido capaz de existir integrado o no integrado en el cromosoma bacteriano. Pueden replicarse en forma autónoma pero también pueden integrarse al cromosoma bacteriano y duplicarse junto con el resto de los genes cromosómicos. Un mismo elemento genético puede existir como plásmido en una bacteria y como episoma en otra.

Plásmidos conjugativos: Se transfieren de una bacteria a otra en forma autónoma. Plásmidos movilizables: Son movilizados por otro plásmido conjugativo con el cual se cointegran. Plásmidos relajados: Existen en múltiples copias por célula. Plásmidos restringidos: Una única copia o pocas copias por célula Plásmidos incompatibles: Dos plásmidos son incompatibles cuando no pueden coexistir establemente en una misma célula

Transferencia de plásmidos conjugativos entre bacterias

Resistencia transmisible a drogas Factor R La resistencia a múltiples antibióticos se produce por la adquisición de un elemento extracromosómico conocido como factor de resistencia o Factor R. Muchos factores de resistencia de bacterias gram negativas son plásmidos conjugativos. El factor de resistencia tiene dos unidades funcionales: - Factor sexual o factor de transferencia de la resistencia. - Determinante-r: Confiere resistencia.

ELEMEMTOS MOVILES o TRANSPONIBLES SECUENCIAS DE INSERCION (SI) TRANSPOSONES (TN)

SECUENCIAS DE INSERCION Las SI poseen entre 800 y 1400 pb, y son los elementos transponibles más sencillos. Contienen solo los genes que codifican las enzimas necesarias para su transposición. Presentan a ambos lados secuencias terminales cortas repetidas e invertidas (palindrómicas) de 10 a 40 pb.

TRANSPOSONES Los transposones son secuencias de inserción que contienen genes extra. (Ej. Resistencia a antibióticos) Los llamados transposones compuestos se componen de una región central que contiene los genes extra, flanqueados a ambos lados por elementos SI, de secuencia idéntica o muy similar.

Transposición de transposones Los transposones son fragmentos discretos de DNA que tienen la propiedad de “saltar” de una posición a otra dentro del cromosoma a un plásmido o viceversa. Se trata de un proceso de transposición replicativa y recombinación ilegítima.

Los TRANSPOSONES son de gran importancia en la diseminación de la resistencia a antibióticos Contienen genes de resistencia a antibióticos y desempeñan un papel fundamental en la generación de plásmidos R. Los plásmidos de múltiple resistencia a fármacos a menudo se originan por acumulación de transposones en un único plásmido. Dado que los transposones se desplazan entre los plásmidos y los cromosomas primarios los genes de resistencia pueden intercambiarse produciendo una mayor diseminación de la resistencia a antibióticos.

Los elementos móviles tienen efecto mutagénico Al insertarse en un gen interrumpen la continuidad del código genético Algunos transposones contienen codones STOP, y pueden bloquear la traducción. Otros pueden contener promotores, por lo que activan genes cercanos al punto de inserción.

GENOTIPO Y FENOTIPO Genotipo es el conjunto de los caracteres genéticos que la bacteria posee capaz de transmitirse a la descendencia. Fenotipo es el conjunto de caracteres manifestados por interacción del genotipo y el medio ambiente

Variaciones fenotípicas Afectan a la mayoría de la población Son reversibles Las variaciones fenotípicas pueden ser: Morfológicas Cromógenas Enzimáticas Patogénicas

OPERON LACTOSA

Variaciones genotípicas Mutaciones Transferencia de material genético

MUTACIONES Mutación es cualquier alteración permanente en la secuencia de ADN (cambio genotípico) Son cambios hereditarios. No necesariamente son irreversibles, ya que existen mecanismos de reparación y reversión. Pueden ser espontáneas o inducidas por agente mutágenos.

Mutaciones Tipo Agente causal Consecuencias Transición: pirimidina sustituida por pirimidina o purina sustituida por purina. Análogos de bases, radiación UV, agentes desaminantes, alquilantes. Espontánea. Si se forma un codón sin sentido, péptido trunco. Si se forma un codón de sentido erróneo, proteína alterada. Transversión: purina sustituida por pirimidina o viceversa. Espontánea. Sustitución Deleción Macrodeleción: supresión de un segmento grande de nucleótidos HNO 2, radiación, agentes alquilantes. Péptido trunco Microdeleción o deleción puntual. Supresión de 1 o dos nucleótidos HNO 2, radiación, agentes alquilantes. Corrimiento del marco de lectura, que casi siempre da lugar a un codón sin sentido y a un péptido trunco. Macroadición: inserción de un segmento grande de nucleótidos Transposones o secuencias de inserción Gen interrumpido que da lugar a un producto trunco. Microadición o adición puntual: Inserción de 1 o 2 nucleótidos. Acridina Corrimiento del marco de lectura, que casi siempre da lugar a un codón sin sentido y a un péptido trunco. Inversión Transposones o secuencias de inserción Diversos efectos posibles Adición

MUTACIONES

Mutagénesis inducida Agentes Físicos: Luz UV Radiaciones de alta energía Agentes Químicos: Agentes que modifican las purinas o pirimidinas de manera de provocar errores en el apareamiento de bases. Ej. Ácido nitroso y agentes alquilantes. Agentes que interactúan con el DNA y su estructura secundaria, promoviendo errores en la replicación. Ej. Colorantes de acridina. Análogos de bases que son incorporados en el DNA y provocan errores de incorporación o de duplicación.

Reversión de mutaciones Un organismo mutante puede recuperar su fenotipo salvaje por una segunda mutación denominada retromutación. Puede ser una segunda mutación en el mismo sitio afectado por la mutación primitiva (retromutación verdadera) o en un sitio distinto dentro del mismo gen otro (mutación supresora). Producen un cambio compensatorio que restaura la actividad del producto génico alterado.

TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENETICO Las bacterias intercambian material genético por tres mecanismos fundamentales: TRANSFORMACION CONJUGACION TRANSDUCCION

TRANSFORMACION

CONJUGACION La transferencia de genes es producida por el contacto directo de las células dadora y receptora mediado por el pili sexual. Ei pili sexual está codificado por el factor de fertilidad F, localizado en un episoma El factor F puede existir en 3 estados: Como episoma de replicación autónoma F+ Como parte integral del cromosoma Hfr Como episoma que contiene pequeños fragmentos del cromosoma F’

F+ F+ F- Hfr F+ Hfr F- F- F’ F’ F- F’

TRANSDUCCION Fenómeno por el que se transfiere un fragmento de ADN de una bacteria a otra por medio de un fago (ADN bicatenario).

CICLO LITICO Y LISOGENICO DE UN FAGO

1. TRANSDUCCION GENERALIZADA

2. TRANSDUCCION RESTRINGIDA O ESPECIALIZADA

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