Genética microbiana

Sergio Abate, Vet., Mag. Dr.

Profesor Adjunto Microbiología –

Universidad Nacional de Rio Negro - Sede Atlántica

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¿Por que razón los microorganismos han sido los principales modelos

para el estudio de la genética?

Se asume como una población derivada de una única célula, y por ello dicha

población posee idéntico genotipo

Genética microbiana

Estudia la transmisión de los caracteres (genes) y la regulación de la herencia

Unidad de herencia

Es el capital genético de una célula

Es el conjunto de características genéticas que se ponen de manifiesto.

Genética:

Gen:

Genotipo:

Fenotipo:

Genoma: Es la suma de genes que posee una célula

Replicón: Es la secuencia de nucleótidos donde comienza la replicación + todo el ADN

bajo su control

Para un taxón determinado, el replicón es fijo y heredable.

En bacterias, el cromosoma, los plásmidos y los fagos son replicones únicos

Clon o cepa:

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Esquema que muestra de que manera el cromosoma bacteriano funciona como un único replicón, con un único sitio ORI

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Promotor-

Operador: Secuencias de ADN que no codifican para una característica en especial, sino

que tienen como función regular las secuencias de ADN que serán transcriptas

Operon: Grupos de genes cuya expresión se encuentra controlada por un único operador.

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Promotor-

Operador:

Secuencias de ADN que no codifican para una característica en especial,

sino que tienen como función regular las secuencias de ADN que serán

transcriptas

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Plásmido: ADN circular bicatenario, que constituyen replicones únicos. Suelen

acarrear genes vinculados a funciones especializadas como FV

(toxinas, adhesinas, etc.). Pueden ser uni o multicopia (50). Pueden

ser conjugativos (factor F) o no conjugativos (colicinas); ademas se

pueden transmitir por transducción o transformación

Elementos génicos movibles (tn). El tn mínimo codifica la secuencia IS: un solo

gen para transposasa + 2 secuencias de reconocimiento (15 a 40 pb) en los

extremos. Pueden acarrear información entre sus extremos

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Episomas: Plásmidos capaces de integrar el cromosoma (Ej factor de fertilidad de E. coli)

Transposon:

Los genes de los hongos:

* Siguen el patrón de células eucariotas de seres superiores

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Los genes bactrianos cromosómicos:

* Se encuentran en una única molécula de ADN (cromosoma) , doble cadena,

generalmente circular , con cierto grado de plegamiento

Los genes bacterianos (extracromosómicos):

*Plásmidos: transferibles a través de pili sexual mediante conjugación, acarrean información estructural y funcional. Se pueden replicar independientemente del cromosoma bacteriano (son replicones independientes del cromosoma bacteriano)

*Transposones: Genes saltarines

Los genes virales:

*ADN ó ARN, simple o doble, única cadena o fraccionado

* Aquellos virus con genes fraccionados tienen mayor posibilidad de recombinación y variación genética (el ejemplo emblemático es el virus Influenza)

Estructura del ADN:

*Modelo de doble hélice

*Cadenas complementaras y antiparalelas

*Polímero de nucleótidos unidos por enlaces donde participa el fósforo

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Estructura del ADN:

Nucleótido: Base nitrogenada (púrica o pirimidínica) + fosfo 2´ desoxirribosa en carbono nº 5 del HdC

Bases puricas: Adenina y guanina / Bases pirimidínicas: Citosina y Timina

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¿Qué utilidad tendrá, tanto

para animales superiores

como para microorganismos,

contar con mecanismos

generadores de variaciones

fenotípicas en una población?

¿Para qué? ¿Qué ejemplos

actuales podemos citar?

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A veces, las variaciones genéticas se traducen en cambios fenotípicos desfavorables.

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Muchas veces, variaciones genéticas se traducen en mejoras competitivas

en ambientes que ejercen fuerzas de selección.

Un ejemplo lo constituyen variantes genéticas de bacterias de importancia clínica, gracias a las cuales pueden sobrevivir al efecto deletéreo de antibióticos y desinfectantes. Esta situación constituye un motivo de preocupación global

Esquema que indica la selección de cepas resistentes a los antimicrobianos, mediante un ambiente con presión de selección (uso frecuente de antimicrobianos de uso médico, en animales de producción, o por contaminación ambiental)

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Evolución de cepas bacterianas de importancia médica, con capacidad de resistencia a antimicrobianos

•Si la expresión fenotípica depende del genotipo, y el ADN de bacterias y virus se copia

de forma conservativa (carecen de reproducción sexual): ¿Como hace entonces una

bacteria o un virus para obtener variantes genéticas que permitan adaptarse a cambios

ambientales?

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Si la reproducción es de tipo conservativa (no hay recombinación): se puede generar variación? Como?

Bases de la modificación fenotípica bacteriana:

*Con modificación genética:

Cromosómica: -Mutación (por inserción, deleción o cambio)

Estos procesos pueden deberse a la acción imperfecta de la ADN polimerasa, a la acción de agentes mutágenos externos, o a fracciones genéticas móviles (transposones)

Extra-cromosómica: -Conjugación

-Transformación

-Transducción

*Sin modificacón genética:

Regulación

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Conjugación:

1) Apareamiento celular (Pili sexual)

2) Transferencia unidireccional de ADN

3) Recombinación entre el fragmento donador y el ADN de la célula receptora

4) Expresión de un nuevo carácter fenotípico

Factor F: ADN bicatenario que posee información para:

1) todo el proceso de su propia transferencia

2) síntesis del pili sexual

Puede estar como plásmido autonomo o integrando un cromosoma

Se transmite a si mismo convirtiendo a la célula receptora (F-) en F+

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Conjugación:

1) Pili sexual establece puente entre célula F+ y F-

2) Retracción de pili

3) Comienza la replicación del plásmido (factor F)

Corte por una topoisomerasa

Desplazamiento de la cadena hija a la célula F-

Copia de la cadena complementaria en ambas células

Circulización del ADN en ambas células

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Transducción:

No requiere contacto célula- célula

La capacidad de transducción no es inhibida por ADN asas

Dependen de receptores específicos en células receptoras para el virus

La neutralización viral con Ac específicos impide la transducción

Un profago, al pasar de ciclo lisogénico a ciclolítico, puede llevar fragmentos del cromosoma bacteriano sumados al propio genoma viral, incrementando así su carga genética como la de la proxima bacteria a la cual infecte y le incorpore su genoma

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Transformación:

Demostrada mediante el experimento de Griffith

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En síntesis:

a) la genética estudia

la heredabilidad

b) No siempre sobreviven

los mas aptos

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