UNIDAD IV

GENÉTICA BACTERIANA

Caballero Olvera Juan Daniel

Grupo: 2005

1. Características genéticas de las bacterias

Poseen un núcleo bacteriano o nucleoplasma

ADN cromosómico o cromosoma bacteriano ADN

extracromosómico

Las bacterias son haploides y la transmisi6n genética es lineal.

2. Cromosoma bacteriano2.1 Conformación y

función

Se presenta claro al no poseer membrana nuclear que lo delimite

Estructura filamentosa de un único filamento

de ADN, que una vez aislado se observa

de forma circular.

ADN va estar conformado una doble hélice de estructura tridimensional, formada por dos cadenas

de polinucleótidos.

Las bases del ADN bacteriano

son de dos tipos: puricas (adenina, guanina) y pirimidinicas

(timina, citosina).

Funciones

Confiere a la bacteria sus peculiaridades genéticas.

Interviene en los mecanismos de transferencia genética.

Interviene en la división bacteriana inicia con la duplicación e induce una serie de cambios que conducen a la división.

Regula la síntesis proteica.

2.2 Duplicación del cromosoma bacteriano.

2.2.1 Origen

Jacob y Brenner y Cuzin

Estructura circular y porta dos determinantes genéticos específicos

Autoduplicador Iniciador.

Autoduplicador:

Contiene la ADN-polimerasa, señala el punto de inicio de la duplicación.

Iniciador:

El encargado de informar al autoduplicador para

que comience la replicación.

2.2.2- 2.2.3 Dirección y termino

ADN gira en sentido contrario de las manecillas reloj

Cromosoma bacteriano esta unido a la membrana mediante uno 0 varios mesosomas.

ADN polimerasa abre la doble hélice por rotura de los puentes de hidrógeno y la separación de las dos cadenas.

Esto se produce mediante el giro del cromosoma sobre el punto de unión que le suministra el mesosoma en el que se inserta.

El extremo 5' de la tira fragmentada se inserta en otra zona próxima de la membrana citoplásmica, otro mesosoma.

2.2.4 Papel de la membrana y pared celular en la formación del septo.

Posterior a la replicación la bacteria se divide por fisión binaria.

Proteínas FtsZ regulan el crecimiento de la pared celular y la membrana hacia el interior de la célula, formando un septo que divide a la célula en 2 por el proceso de l citocinesis

3. Dogma central de la Biología molecularConcepto que ilustra los mecanismos de transmisión y

expresión de la herencia genética.

Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula.

ADN se  transcribe

ARN mensajero  se traduce 

  Proteína elemento que finalmente realiza la acción celular.

3.1 Estructura básica del DNA

3.1.1 Nucleótidos

Combinación de pentosa, base nitrogenada y un grupo fosfato enlazado al carbono 5 de la pentosa.

3.1.2 Bases púricas y pirimídicas

3.1.3 Enlaces

Puentes de hidrógeno entre bases

A-T 2 puentes

C-G 3 puentes

Enlaces fosfodiéster entre nucleótidos.

3.1.4 Replicación del DNA

La replicación es semiconservativa, en donde cada cadena de nucleótidos sirve de molde para la elaboración de una nueva cadena potencial.

Generalmente procede bidireccionalmente.

3.1.5 Estructura básica del RNA

Polímero lineal de una sola cadena

Constituido por una pentosa (ribosa)

Bases purinas: adenina y guanina y pirimídicas: citocina y uracilo.

Grupo fosfato unido al carbono 5 de la pentosa.

3.2 Nucleótidos

Nucleósido: combinación de una base y una pentosa

Nucleótido: Nucleósido unido a un grupo fosfato enlazado al carbono 5 de la pentosa.

Nucleótidos que contienen ribosa (ribonucleótidos).

Nucleótidos que contienen deoxirribosa (deoxirribonucleótidos).

3.2.2 Tipos de RNA y función

RNA Mensajero (RNAm)Son moldes del código genético usados por los

mecanismos de traducción para determinar el orden de los aminoácidos (codón)

RNA de transferencia (RNAt)Forman enlaces covalentes a cada aminoácido por

separado reconociendo la secuencia contenida en el RNAm, durante la elongación de la cadena polipeptídica (anticodon).

RNA ribosomal (RNAr)Son ensamblados junto con numerosas proteínas

ribosomales para formar los ribosomas.

3.2.3 Transcripción

Mecanismo por el cual cadena de ADN es usada como molde para generar una cadena de RNA

RNA polimerasa se une a una secuencia especial de ADN promotor.

Se une el factor sigma (proteína) impide separación del DNA y abre su doble cadena.

Procede a catalizar la adición de nucleótidos en dirección 5” 3”

Existen regiones específicas del DNA que indican el final de la transcripción.

Se desprende la RNA polimerasa y el RNA formado se denomina transcripto primario

Ocurren modificaciones postranscripcionales.

Encapuchamiento: se adiciona una cubierta de 7-metilguanosina lo que impide ser atacada por fosfatasas o nucleasas.

Adición de una cola de poli-Adenina

Metilación: adición de un grupo metilo a los nucleótidos.

Edición (Splicing): Intrones (secuencias intercaladas) son removidas y se forma el RNA maduro.

3.2.4 Síntesis de proteínas

Iniciación

El ribosoma se disocia en 30S y 50S

30S se une con el ARNm.

El aminoácido que comienzala síntesis, la formilmetionina

(fMet), se une a su ARNtcorrespondiente y forman el

complejo de iniciación.

Posteriormente se acopla el ribosoma 50S y se forma el 70S funcionante.

Elongación

Se compone de una serie de estadios repetitivos, que son el reconocimiento, transferencia y translocación.

Reconocimiento: Se une un nuevo aminoácido

con su ARNt en el lugar A, determinado por el codón del

ARNm.

Transferencia: mediante este proceso, el primer

aminoácido (fMet) se une al segundo y se inicia la cadena

Peptídica.

Translocación: el ribosoma se mueve para leer el mensaje de otro cod6n; en este proceso, la cadena peptídica pasa al lugar P; queda libre el ARNt que vehiculaba la fMet, y el lugar A queda vacante para ser ocupado por otro ARNt con su aminoácido.

Terminación :El proceso termina

cuando el ribosoma llega a un

Tripletes o codón Stop (UAA, UAG, UGA) para los que normalmente no existe un ARNt correspondiente, se libera el polipéptido, el RNAt y las subunidades del ribosoma en 30S y 50S.

4. Control de la expresión genética

En bacterias, los genes están agrupados en operones que son un conjunto de genes que codifican las proteínas necesarias para realizar una función coordinada.

El RNA transcrito de operones procariontes es policistrónico que significa que varias proteínas son codificadas en n solo transcripto.

4.1 Operón, estructura y función.

El modelo del operón fue propuesto por Francois Jacob y Jacques Monod.

Se encuentra conformado por 4 estructuras:

OperadorPromotorReguladorGenes estructurales

Genes estructurales: Llevan información para traducir proteínas.

Promotor: Elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la ARN polimerasa para comenzar la transcripción.

Operador: Elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región promotora y los genes estructurales.

Regulador: Secuencia de ADN que codifica para una proteína represora que se une al operador, obstruyendo al promotor y de este modo la transcripción de los genes estructurales.

Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia/ausencia induce la expresión del resto de los genes que conforman el operón.

Los operones pueden ser tanto inducibles como represores estos son control negativo pues las proteínas represoras apagan la trascripción.

También existen operones de control positivo es decir que existe otra proteína que estimula la transcripción de los genes.

4.2 Operón Lac.

Es un sistema inducible que está bajo control negativo pues necesita de un inductor es la Alolactosa (β-galactosidasa)

4.2 Factores Epigenéticos

Son aquellos factores no genéticos que intervienen en la determinación de la ontogenia (desarrollo de un organismo). Es la regulación heredable de la expresión génica sin cambio en la secuencia de nucleótidos.

4.3 Mutaciones

4.3.1 DeleciónCuando le falta un segmento cromosómico4.3.2 InserciónSe introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya

había

4.3.3 InversiónCuando un segmento cromosómico cambia de

orientación dentro del cromosoma.

4.3.4 Corrida de lectura (“frameshift”)

Es una mutación que inserta o borra un simple nucleótido en una secuencia de ADN. Debido a la naturaleza de la expresión genética, en forma de triplete, la inserción o borrado puede alterar la agrupación de codones, dando como resultado una traducción completamente diferente del original.

4.3.5 TransiciónDada por la sustitución de una base púrica por otra base

púrica (A ⇔ G), o una base pirimidínica por otra base pirimidínica (C ⇔ T). 

4.3.6 Translocación o transversiónDada por el cambio de una base purina por una pirimidínica o

cambio de una pirimidínica por una purina.

5. Mecanismos de transferencia genética

Las bacterias pueden cambiar su mensaje genético no solo por mutaciones, sino por la adquisici6n de ADN de otras bacterias 0 virus. Esa transferencia puede realizarse por distintos mecanismos.

5.1 Plásmidos

Moléculas circulares de DNA independiente del nucleoide o cromosoma bacteriano. Se replican independientemente y dan resistencia a los antibióticos, nuevas capacidades metabólicas, patogénicas.

5.2 Transformación

Aceptación de la bacteria al ADN exógeno e integrarlo al cromosoma propio, siempre y cuando se trate de un cromosoma homólogo al propio.

ADN se fija a la pared, donde se divide en fragmentos por acción de enzimas, y atraviesa a la pared por poros, pasa a la membrana y luego al interior.

Se separan las 2 cadenas y 1 se integra al cromosoma en lugar de un segmento homologo de la bacteria receptora

5.3 Traducción

Es la transferencia de ADN de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago (virus).

Bacteriófago se encuentra en 2 formas

Infecciosa (ciclo lítico) Lisógena(ciclo lisógeno)

Virus se replica en el interior Virus son capaces deDe la bacteria y provoca lisis infectar a bacteriasBacteriana. susceptibles sin provocar lisis bacteriana

Transducción generalizada

Transducción especializada

5.4 Conjugación

Transferencia de material genético entre bacterias mediante un contacto entre la célula donante y receptora. Generalmente el material genético es transferido de los plásmidos.

BibliografíaJosé Liébana Ureña, microbiología oral,

2°edicion ed. McGRAW-HILL

Pumarola A. Rodríguez Torres A. García Rodríguez JA y Priedrola Angulo G. Microbiología y parasitología médica 2 edición Salvat editores 1994.