GENÉTICA BACTERIANA

1- Elementos genéticos

2- Variabilidad genética

ELEMENTOS GENÉTICOS

EN LAS BACTERIAS

1. El cromosoma bacteriano

2. Los plásmidos

3. Los bacteriófagos (virus de bacterias)

4. Los transposones

Membrana celular Pared celular (péptidoglicano)

Citoplasma Cromosoma (DNA) Ribosoma

PARED CELULAR

GENOMA

RIBOSOMAS

EL CROMOSOMA BACTERIANO

• ÚNICA MOLÉCULA

• DNA DE DOBLE CADENA

• CIRCULAR

• HAPLOIDE

• 1000-6000 KILOBASES (kb)

BASES

EJE AZÚCAR FOSFATO

EL CICLO CELULAR DE LA CÉLULA PROCARIOTA

REPLICACIÓN DEL DNA

DIVISIÓN CELULAR

LOS PLÁSMIDOS

• Pequeñas moléculas de DNA circular

• Autorreplicativas

• No contienen genes esenciales

• Confieren habilidades útiles en

circunstancias específicas (ej. resistencia a antibióticos)

Mantenimiento de los plásmidosen el ciclo celular

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Replicación Partición

plasmídica

LOS VIRUS

- Entidades biológicas. Parásitos obligados, no pueden multiplicarse por si solos

- Tamaño y forma variables: 0.02-0.3 micras

- RNA ó DNA como material genómico

- Genoma de cadena simple, doble, circular o linear.

- Tamaño del genoma: desde 5000-200.000 pb

Estructura variada:

• Cápsida: estructura proteica.• Capsómero: estructuras proteicas simétricas con n repeticiones • Envuelta lipídica (presente o ausente= virus desnudos)• Nucleocápsida: Acido nucleico más las proteínas que lo empaquetan.

Virus desnudo Virus envuelto

Atendiendo a la célula que infectan:

• Virus vegetales: atacan células vegetales. Cápsidas de forma helicoidal.

• Virus animales: atacan células animales. Cápsidas de forma icosaédrica y envolturas

• Bacteriófagos: atacan bacterias. Cápsidas de forma mixta.

LOS BACTERIÓFAGOS

• Pequeñas moléculas de DNA o RNA

• Se multiplican dentro de las bacterias

• Con cápside proteica en la forma libre

• Sin cápside dentro de las bacterias

1. Adsorción

4. Síntesis proteica

Ciclo lCiclo lííticotico de multiplicación fágica

2. Inyección 3. Replicación

5. Ensamblaje 6. Lisis

Detección de la lisis provocada por un bacteriófago

en un cultivo microbiano

Halos de lisis

1. Adsorción 2. Inyección 3. Circularización

4. IntegraciónBacteria lisogénica

PROFAGO

Ciclo lítico

Escisión

Ciclo Ciclo lisoglisogééniconico de multiplicación fágica

Fagos virulentos:sólo se propagan por ciclo lítico

Fagos temperados:pueden propagarse por ciclo lítico o por ciclo

lisogénico

ELEMENTOS TRANSPONIBLES

• Extremos repetidos invertidos

• Gen que codifica para la transposasa

Segmentos de DNA

De cientos o miles de pb

NUNCA INDEPENDIENTES!

Saltan dentro de la célula

Con muy baja frecuencia

Eligen el sitio al azar

Producen mutaciones

tnp5´ACTG CAGT 3´3´TGAC GTCA 5´

Tipos de transposones

IS SECUENCIAS DE INSERCIÓN. Son los más simples, sólo saltan.

Tn TRANSPOSONES (propiamente dichos). Son más complejos y, además de saltar, portan genes adicionales, ej. genes de resistencia a antibióticos.

tnp

tnptnp

tnp

IS IS

AtR, etc.

IS

Transposón compuesto

Transposón no compuesto

AtR, etc.

Mecanismos de transposición

REPLICATIVA

NO REPLICATIVA

EN RESUMEN, EN BACTERIAS

• Hay una informaciinformacióón genn genéética esencialtica esencial, contenida en el cromosoma bacteriano

• Puede haber informaciinformacióón genn genéética tica adicionaladicional, no esencial, contenida en plásmidos, profagos y transposones

Plásmidos, profagos y transposones, al no ser esenciales, pueden variar mucho y son los responsables de la mayor parte de los cambios cambios gengenééticos en bacterias.ticos en bacterias.

VARIABILIDAD GENÉTICA EN BACTERIAS

1. Recombinación

2. Transferencia horizontal de genes

3. Mutaciones

RECOMBINACIÓNGeneración de nuevas combinaciones entre material genético preexistente:

ES UN EVENTO INTRACELULAR

El intercambio se opera en segmentos extensos de secuencia idéntica o casi idéntica

Recombinación homóloga

El intercambio se opera en segmentos muy cortos de secuencia específica ( ). (Integración en profagos)

Recombinación específica de sitio

Es la transposición. El intercambio se opera por salto a secuencias cualesquiera, al azar

Recombinación ilegítima

RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES EN BACTERIAS

• También llamada sexualidad.• Se da en cualquier momento de la vida de la bacteria.

• Se da con mayor frecuencia entre bacterias muy emparentadas entre sí. Pero no exclusivamente.

• Genes de una bacteria pueden terminar integrando el genoma de otra muy alejada filogenéticamente.

• El concepto de especie no se aplica claramente a las bacterias.

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES

CONJUGACIÓN Transconjugante

TRANSDUCCIÓN Transductante

Donante Receptora Resultante

TRANSFORMACIÓN Transformante

Ej. de transformación en bacteria Gram positiva

TRANSFORMACIÓN

Participa ADN libre

Ampicilinasensible

Ampicilinaresistente

Amp R

Clones ampicilinaresistentes (llevan el plásmido)

Medio de cultivo con ampicilina

TRANSDUCCIÓN mediada por bacteriófagos

1) TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA

2) TRANSDUCCIÓN

ESPECIALIZADA

CONJUGACIÓN

Contacto célula-célula

Plásmido

Formación de cepas Hfr (alta frec. de rec. y movilización del cromosoma)

Célula que puede transferir además grandes zonas del cromosoma

MUTACIONES

• Errores en la replicación

• Transposición

• Reparación con error de lesiones del DNA producidas por agentes químicos o físicos (inventando secuencia)

MUTACIONES

ESPONTÁNEAS

MUTACIONES

INDUCIDAS

Son cambios en la secuencia original de DNA

Se pueden originar por:

VARIABILIDAD GENÉTICA EN BACTERIAS

HERENCIA HORIZONTAL

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE

GENES

HERENCIA VERTICAL

MUTACIÓN