Proxima clase traer capitulos 7 y 8 del Brock 12va edición.

Lunes 5 de septiembre 9.30 am: clase teórica en

Aula de Mecánica OESTE (justo debajo del Laboratorio de Biología Molecular) en la FCA.

Bibliografía:

• Cap 10 Brock - Genética bacteriana.• Artículos científicos: McInerney 2008• website: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_1.html

Intercambio de material genético entre procariotas

““Chance favors the prepared mind” -- Louis PasteurChance favors the prepared mind” -- Louis Pasteur

Intercambio de material genético entre procariotas (Transferencia Horizontal de Genes)

Consiste en 2 instancias:

1- Introducción de DNA foráneo en una célula receptora

Transformación

Transducción

Conjugación

Introducción de DNA foráneo

Procesos naturales:

Intercambio de material genético entre procariotas

Consiste de 2 instancias:

1- Introducción de DNA foráneo en una célula receptora

2- Recombinación del DNA foráneo con el nativo

Recombinación homóloga

Video

Transformación

Transducción

Conjugación

Introducción de DNA foráneo

Procesos naturales:

Transformación fue descubierta en 1944 por Griffith. Junto con el descubrimiento que el DNA era el material hereditario

Transformación genética

Streptococcus pneumoniae

Transformación genética

Proceso por el cual DNA libre se incorpora en una

célula receptora. En bacterias y algunas Archaea. No todas las cepas de una misma especie son

transformables y no en todo momento. Célula competente: célula que es capaz de ser

transformada. Contiene proteínas: - prot de membrana de union al DNA, - prot de union a ssDNA - nucleasas- recA media la recombinación homóloga.

• DNA bicatenario 10-15kbp, seq especifica?

• Ingresa como DNA monocatenario.

• Proteína impide la degradación.

• Al acercarse al cromosoma bacteriano: prot

RecA.

• Se integra por recombinación.

Movie 1

En el laboratorio de Biología Molecular:

proceso rutinario.

ciertas cél se convierten en competentes bajo tratamiento con iones,

temperatura o electroporación y pueden recibir plásmidos.

Transformación genética

Transformación

Transducción generalizada y especializada

Conjugación

Introducción de DNA foráneo

Procesos naturales:

Transducción DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus (bacteriofago).

Transducción generalizada: DNA (cualquier fragmento) del donante forma parte del DNA de la partícula madura del virus, en lugar del genoma viral.

• Bacteria/Archaea es infectada por fago.

• Ciclo lítico.

• Partícula transductora defectiva.

• Nueva infección e inyección de DNA

bacteriano.

• Eventual recombinación con DNA

bacteriano del hospedador.

• Empaquetamiento accidental de DNA bacteriano, antes que sea degradado.

Movie 2

Transducción

Transducción especializada: DNA (de región específica) del donante se incorpora al genoma viral, reemplazando genes virales. Virus es defectivo. Baja frecuencia.

• Bacteria es infectada por fago atemperado.

• Ciclo lisogénico (integración en sitio específico).

• Inducción: Ciclo lítico. Escición incorrecta del virus.

• DNA del fago acarrea accidentalmente DNA bacteriano

al escindirse y pierde algunos de sus genes (no todos).

• Partícula transductora defectiva.

• Nueva infección e inyección de DNA bacteriano.

• Ciclo lisogénico.

• Imposibilidad de cumplir ciclo lítico.

DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus.

Video

Transducción

Ocurre en varias especies de:

- Bacteria (Desulfovibrio, Escherichia, Pseudomonas, Rhodococcus, Rhodobacter, Salmonella)

- Archaea (Methanothermobacter)

DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus.

Transformación

Transducción

Conjugación

Introducción de DNA foráneo

Procesos naturales:

Conjugación

Transferencia de un plásmido conjugativo mediante el contacto célula a célula.

Plásmidos:

- molécula de ADN bicatenario, gral. Circular.- tamaño: 1kbp-1 Mbp.- se replican independientemente.- no llevan genes vitales para la bacteria.- llevan genes para su propia replicación

(iniciación).- puede haber cientos en una célula (E.coli con

300 plásmidos naturales).- Se replican de diferentes formas: ej. “círculo

rodante”.- episoma: plásmido con capacidad de integrarse

al cromosoma.- curación: eliminación del plásmido.- algunos confieren habilidad de “conjugación”.

Rolling circle amplification - Replicación por círculo rodante

Movie 6

Fenotipos conferidos por plásmidos

Plásmidos de resistencia o R

Plásmidos con funciones fisiológicas

Plásmidos con genes de virulencia

Plásmidos conjugativos

•Resistencia a antibióticos y otros inhibidores del crecimiento

•Colonizar sitios específicos del huésped, ej intestino delgado•Formación de sustancias dañinas (toxinas, enzimas)

Gran diversidad de funciones particulares:•Degradación de herbicidas, octanos, etc•Producción de pigmentos•Utilización de lactosa, sacarosa•Fijación de nitrógeno y nodulación

Plásmido conjugativo o F (fértil):

- DNA circular de 100.000 bp.- puede funcionar como episoma.- posee genes (región tra) que intervienen

en la transferencia, replicación del

plásmido y en la formación de parejas

conjugativas y pelo sexual.

La conjugación puede ocurrir entre un

amplio rango de bacterias Gram -. Algunos plásmidos también pueden

transferirse de bacterias a especies

filogenéticamente muy distintas: plantas,

hongos, bacterias Gram +. Se conoce la conjugación en arqueas.

• Bacteria donante F+ (con plásmido

sexual o fértil o F) forma pelo sexual.

• Contacta receptor en la bacteria

receptora F-.

Conjugación

No es posibile la conjugación F+ a F+

• Apareamiento específico.

• Fusión de membranas.

• Replicación del plásmido durante la

transferencia: una cadena.

• Síntesis de cadena

complementaria en célula receptora.

• Célula receptora es ahora donante

F+.

Movie 3

El proceso de conjugación dura aproximadamente 5 minutos!

• A veces el plásmido se integra al cromosoma bacteriano y la célula se llama: célula Hfr (high frequency of recombination)• Al transferirse por conjugación puede transferir genes cromosómicos.• Alta recombinación entre donante y receptor.

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Conjugación en células Hfr

Transferencia horizontal de genes: Es posible que el plásmido también acarreé DNA del cromosoma bacteriano y sea así transferido.

movie

Transferencia horizontal de genes (THG) entre procariotas

Los procesos naturales de transformación, conjugación y transducción

pueden contribuir a la transferencia horizontal de genes. Gran implicancia en la evolución de procariotas. Se desdibujan los linajes y se oscurecen las relaciones evolutivas. No existe un árbol dicotómico de procariotas?

Preguntas

Un acoplamiento de una bacteria Hfr con una F-, produce dos células Hfr?

Cómo puede diferenciarse un plásmido grande de un cromosoma pequeño?

La célula bacteriana donadora en una transformación probablemente muere. Explique esta afirmación.

Preguntas:

1. Qué le llamó más la atención del artículo?2. Análisis de tres cepas de E. coli indicaron que había ocurrido una alta

tasa de HGT. Qué evidencias apoyan esta afirmación?3. Cuál fue la bacteria cuyo genoma fue secuenciado por primera vez?4. Cree que existe o no un árbol de la vida? Por qué?5. Cómo ocurre la transferencia horizontal de genes en bacterias y

archaea?6. Debemos continuar utilizando el término “Procariota”?

Los taxónomos feneticistas son los que nombraron al grupo Monera, que hoy reconocemos como polifilético.

Qué tipo de caracteres “confundió” a los taxónomos?

Opciones:

- homologías: apomorfías o plesiomorfías- homoplasias: paralelismo, convergencia evolutiva o reversión.

De ejemplos.

Nucleo ausenteSin organelasSin mitosis ni meiosis, solo fision binaria

Pregunta de repaso

Cronograma 2011

14.30 en CICUNC

Reconocimiento de THG:

Comparación de la

composición nucleotídica del gen

y genoma.

Similitud con BLAST.

Analisis filogenéticos,

asumiendo que existe un árbol.