GENETICA microbiana. IV.ppt

GENETICA MICROBIANA

Genética, define y analiza a la

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herencia, o la constancia y el cambio en la vasta riqueza de funciones fisiológicas que constituyen las propiedades de los organismos. Gen, es la unidad de la herencia, un segmento del DNA que lleva la información en su secuencia de nucleótidos para una propiedad bioquímica o fisiológica específica.

Genética, define y analiza a la

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herencia, o la constancia y el cambio en la vasta riqueza de funciones fisiológicas que constituyen las propiedades de los organismos. Gen, es la unidad de la herencia, un segmento del DNA que lleva la información en su secuencia de nucleótidos para una propiedad bioquímica o fisiológica específica.

El termino g e n o m a  se   se refiere al conjunto completo de elementos genéticos (genes) dentro de la célula.

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El enfoque tradicional dela herencia ha sido identificar a los genes con base a su contribucion al

Fenotipo:  son las cualidades físicas observables en un organismo, incluyendo su morfología, fisiología y conducta a todos los niveles de descripción. L a s p r o p i ed e d a d es es o b s e r v a b l es es d e u n o r g a n i s m o .   es el estado de los factores  G e n o t i p o :  es hereditarios internos de un organismo, sus genes y por extensión su genoma. E l c o n ten id o g ené tic o d e un o rg anis m o . 

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL GENOMA BACTERIANO 

El material genético de las bacterias se encuentra en el citoplasma en la región nuclear y otra parte es de tipo extracromosomico plasmido y bacteriofago .

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Esta compuesto de alrededor de 80% de DNA, 10% de RNA y   

10% de proteínas (RNA polimerasa).

Los procesos genéticos requieren tres tipos de polímeros:

Acido Desoxirribonucleico (DNA).

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Acido Ribonucleico (RNA)

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Proteínas.

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DNA:

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El cromosoma bacteriano único contiene dos tiras complementarias de DNA que están enrolladas alrededor una de la otra en patrón helicoidal, con los extremos unidos para formar una molécula circular.

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Las moléculas de DNA son de doble

cadena con bases complementarias . Esta característica le permite a una de las cadenas proporcionar la información para el copiado de la información en la otra cadena. 

Cada par de bases esta compuesto por una purina y una pirimidina.

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Las purinas de una cadena forman puentes de hidrogeno con las pirimidinas.

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El par A-T con 2 uniones puente de H.

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El par G-C con tres uniones.

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Cada una de las cuatro bases esta unida a una fosfo-2’-dexosirribosa para formar un nucleótido.

La longitud de una molécula de DNA se expresa en miles de pares de bases o en kilobases (kb).

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EJEMPLO: El cromosoma de una bacteria, E. coli, es una molécula circular doble super enrollada doble única que contiene alrededor de

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4,500,000 pares de bases o 4500 kb .

RNA:

1.

2.

3.

Existen 3 diferencias entre la química del DNA y la del RNA: Las macromoléculas del RNA contienen el azúcar ribosa en lugar de desoxirribosa. El RNA tiene la base uracilo en lugar de timina. El RNA no es una molécula de tira doble

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Las bacterias contienen 3 tipos de RNA:

1.

RNAm: (mensajero), su función es copiar el código genético del gen (DNA cromosómico) y llevar este mensaje al sitio de síntesis de proteínas (Ribosomas).

2.

RNAt (transferencia), traducción del mensaje de RNA en una secuencia especifica de aminoácidos.

3.

RNA (ribosomal) síntesis de proteínas.

ENZIMAS 1.

Toposisomerasa II: promueve el superenrollarmiento (DNA girasa)

2.

Toposisomerasa I: controla el desenrrollamiento.

3.

RNA polimerasa: hace que las dos tiras de DNA se desenrollen de modo que se pueda transcribir la información.

4.

DNA ligasa: une los fragmentos sintetizados.

5.

Primasa: inicia la síntesis de un fragmento roto.

RECOMBINACION GENETICA 

Es el proceso por el que los elementos genéticos contenidos en dos genomas separados se juntan en una unidad.

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Trae como consecuencia un cambio.

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Se transfieren genes completos, grupos de genes o cromosomas completos.

FORMAS DE RECOMBINACIÓN 

Transformación: el DNA libre se incorpora a una célula.

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Transducción : La transferencia del DNA donador esta mediada por un virus.

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Conjugación: la transferencia de DNA implica contacto célula  – célula y la presencia de un plasmido y de una estructura llamada pili.

TRANSFORMACION 

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Este descubrimiento fue uno de los hechos mas relevantes, pues condujo a experimentos que probaron que el DNA es el material genético. Fred Grifth (1920). Trabajos con Streptoc occ us pn eumo niae.

No todas las bacterias tienen esta capacidad, sino células competentes que son capaces de tomar una molécula de DNA y lo integran a su cromosoma.

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Intervienen: proteínas especiales que intervienen en el trasporte e incorporación del DNA.

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TRANSFORMACION: ETAPAS 1. Unión del DNA: proteína asociada a la

membrana: autolisina y nucleasas. 2. Incorporacion del DNA: Primero se fija reversiblemente, luego se vuelve irreversible. 3. Integracion del DNA: proteína de unión, en el cromosoma proteína RecA

Cuando una célula es capaz de tomar una molécula o un fragmento de DNA y transformarse se denomina célula competente.

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Solo algunas cepas poseen esta característica, parece ser una propiedad hereditaria.

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EXPERIMENTO DE GRIFFITH  Neumococo vivo liso capsulado. (S)

Ratón muerto Se aíslan cepas lisas

 Neumococo muerto  por calor

Ratón vivo.

 Neumococo vivo rugoso (R) no capsulado

Ratón vivo.

 Neumococo (R) vivo +  Neumococo muerto (S)

Ratón muerto: se aíslan cepas S

TRANSDUCCION El DNA se transfiere de una célula a otra por medio de un virus: bacteriófago.

TRANSDUCCION

TRANSDUCCIÓN 

Cuando un fago infecta a una bacteria, capta fragmentos del genoma de la célula hospedadora.

 Al infectar a otra bacteria el fago transductor  puede transferir sus propios genes y también los de la célula hospedadora de la cual procede.

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TRANSDUCCIÓN Puede ocurrir de 2 formas: 1.

Transducción generalizada: Cualquier porción del genoma bacteriano pasa a formar parte del genoma de la partícula vírica.

TRANSDUCCIÓN 2.

Transduccion especializada: El DNA de una región especifica del cromosoma del hospedador se integra directamente en el genoma del virus.

No todos los fagos pueden transducir, ni todas las bacterias son transducibles.

CONJUGACION 

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Implica el contacto célula  – célula entre bacterias. El material genético transferido puede ser un plasmido (elemento genético que se replica independientemente del cromosoma), o una porción del cromosoma. Una célula donadora trasmite la información genética a otra célula, la receptora. La célula donadora posee el pili o pelo sexual.

CONJUGACION

La capacidad de la células para actuar como donantes se debe a la presencia de factor f o factor

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de fertilidad. Las células que carecen de factor f, son receptoras.

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PLASMIDOS 

Son elementos genéticos que se replican independientemente del cromosoma.

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Se encuentran dentro de la célula.

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Existen varios tipos de plasmidos.

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En E coli  , se han aislado mas de 300

TIPOS DE PLASMIDOS 

P. Conjugativos : codifican pili sexuales y proteínas necesarias para la transferencia de DNA.

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P. Resistencia. Resistencia a los antibióticos, mercurio, etc.

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P. Produccion. Producción de bacteriocinas y antibióticos.

TIPOS DE PLASMIDOS Cont….

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Plasmidos de funciones fisiológicas: Utilización de urea, Fermentación de carbohidratos. Producción de pigmentos.

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Plasmidos de virulencia: producción de toxinas, enzimas, tumores.

Ejemplo: 

E coli, posee un plasmido conjugativo

llamado Factor F: - Capacidad para sintetizar pili. - Movilización del DNA para su transferencia. - Alteración de receptores de la superficie de la célula.

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TRANSPOSONES:

Son elementos genéticos que pueden contener varios kbp de DNA, incluida la información necesaria para su migración de un lugar genético a otro; creando mutaciones por inserción. Tales elementos acarrean solamente genes codificadores de las enzimas necesarias para promover su propia transposición.

Casi todas las bacterias acarrean elementos de inserción, así cada especie alberga y conserva sus propias características.

TERAPIA GENICA

MUTACION

Es un cambio hereditario en la secuencia de bases del acido nucleico que constituye el genoma de un organismo.

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MUTACIONES

Ejemplo: Cepa silvestre (cepa aislada de la naturaleza). 

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Se pueden obtener mutantes de una cepa silvestre o de una derivada de esta.

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Pueden ocurrir cambios perjudiciales, neutros o beneficiosos.

MUTACIONES, TIPOS:

Mutaciones Espontáneas. Ocurren en la naturaleza, sin ser provocadas. 

Ej: Efectos de la radiación natural , que alteran la estructura de las bases de DNA. Errores en el apareamiento de bases. 

Tipos de mutantes: No capsulado, inmóvil, fermentación de azucares.

MUTACION 

Mutaciones inducidas por mutágenos, sustancias que inducen a mutaciones.

Hay: * Mutágenos químicos: reaccionan directamente con el DNA, ocasionando cambios químicos, en las bases. Ejemplo: Acido nitroso, bromuro de etidio ,etc. *Mutágenos físicos: rayos UV, rayos X.

TRANSCRIPCION Y TRADUCCION  La transripcion es la información existente en la memoria genética del ADN se transcribe en una molécula de ARNm para su posterior traducción en proteínas.

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Paso por el que la información se transfiere a una molécula de RNA mensajero (RNA-m) y, mediante el proceso de la traducción  el mensaje transportado por el RNA-m se traduce a proteína.

La transcripción consiste en la síntesis de  ARN tomando como molde ADN y significa el paso de la información contenida en el  ADN hacia el ARN.

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La transferencia de la información del ADN hacia el ARN se realiza siguiendo las reglas de complementaridad de las bases nitrogenadas y es semejante al proceso de transcripción de textos, motivo por el que ha recibido este nombre.

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El ARN producto de la transcripción recibe el nombre de transcrito.

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En las bacterias la transcripción y la traducción tienen lugar en el citoplasma bacteriano y al mismo tiempo, son simultáneas.

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Sin embargo, en eucariontes la transcripción tiene lugar en el núcleo y la traducción en el citoplasma .