Mecanismos que conducen a la evolución de los genomas bacterianos:

1. Mutación y selección

2. Transferencia lateral de genes: Transformación, Transducción, Conjugación.

3. Re-arreglos internos del ADN (Recombinación)

4. Transposición de elementos genéticos móviles (IS, Tn)

Genética bacteriana

Mutaciones

Microlesiones: mutaciones puntuales Macrolesiones. Generadas por recombinación

homóloga

Mutación: Cambio heredable en la secuencia de ADN. Pueden causar alteraciones en el

fenotipo.

Espontáneas: originadas por infidelidad en replicación, inestabilidad química de bases.

Inducidas: generadas por mutágenos químicos, radiaciones.

a. M. silenciosas. No cambia el aa

b. M. erróneas (missense). Cambia el aa

c. M. sin sentido (nonsense) .Cambia a

un codón de terminación de traducción

Mutaciones polares

Afectan genes río abajo. Ocurren en los operones (bacterias o arqueas).

Mutaciones

por inserción

(Tn)

Mutaciones condicionales. El producto codificado es activo a la

temperatura permisiva e inactivo a la temperatura restrictiva

Mutaciones

supresoras

Reversión de las mutaciones al

fenotipo wt:

Revertantes verdaderas

Pseudorevertantes

Los fenotipos mutantes pueden ser restablecidos por reversión o supresión

Replicación de templados circulares

Modo bidireccional (θ): cromosoma, plásmidos

Gram - (oriC, oriV, ColE1)

Replicón: Unidad de replicación autónoma. Contiene ori y funciones que actúan sobre el ori. Ej.

cromosoma, plásmidos, fagos.

Replicación de templado circular: bidireccional (θ) y círculo rodante (σ)

Iniciación

tipo oriC

Modo Replicación en círculo rodante (σ): fagos (M13), plásmidos Gram +,

plásmido F.

Puede generar concatenados que contienen

varias unidades del genoma. Estos son

posteriormente procesados (fago lambda)

Mapa del plásmido

de resistencia R100

Plásmidos

Funciones para la replicación (Ori V)

Genes de resistencia a Ab

Genes para la transferencia (tra) y oriT

Elementos móviles (Tn, IS)

Son replicones.

Tamaño variable (1-200 kbp)

Generalmente circulares. Algunos lineales.

Una copia/célula o varias copias/célula. Por recombinación generan dímeros,

multímeros o monómeros

Modos de replicación: σ o θ

Controlan su replicación y número de copia mediante control negativo del inicio de

la replicación

Elementos de un plásmido:

- Módulo básico: un orígen de replicación vegetativo (oriV), genes para la

replicación.

- Sistemas de partición (segregación a las células hijas)

- Secuencias de inserción (IS) y/o transposones (Tn)

- Genes de resistencia a antibióticos u otras funciones bioquímicas (degradación,

virulencia, bacteriocinas, etc)

- Funciones de transferencia (plásmidos conjugativos)

Características de los Plásmidos

Mantenimiento de los plásmidos

1. Plásmidos de alto número de copia particionan al azar.

2. Plásmidos de bajo número de copia (1-2/cel). Deben contener sistemas de

partición

Partición de plásmidos

de alto número de copia

Sistemas de Partición verdaderos:

Aseguran que dos plásmidos generados luego de la división celular sean

segregados a las células hijas.

Poseen funciones codificadas en cis y trans necesarias para la partición (parA,

parB, parS)

Sistemas de adicción: La bacteria sólo sobrevive mientras lleve el plásmido.

Antídoto y veneno son producidos por el

plásmido.

El veneno es estable, el antídolo (bloquea

la acción del veneno) es inestable.

En plásmido F, antídoto y veneno son

proteínas.

En pR1, el antídoto es un mRNA antisentido

que bloquea el mRNA de la toxina

Dos plásmidos son incompatibles si sus orígenes no pueden ser distinguidos

durante algún proceso necesario para su mantenimiento (iniciación de la

replicación y/o segregación).

Compatibilidad

Mecanismos de intercambio genético en microorganismos:

Transferencia horizontal génica (THG)

Transformación

Conjugación

Transducción

El material genético adquirido por

THG puede ser incorporado en el

cromosoma de la célula receptora

reemplazando una porción del

mismo

Transformación: Incorporación de ADN libre del ambiente

Natural. Ej. B. subtilis, S. pneumoniae

Competencia genética: Capacidad de una bacteria para ser transformada

Modelo de transformación natural en B. subtilis

Artificial. Ej. E. coli, Pseudomonas.

Métodos para la transformación artificial: Cloruro de Calcio, electroporación,

formación de protoplastos+PEG (arqueas).

S. pneumoniae

Conjugación

Un plásmido o cromosoma es transferido de una bacteria a otra por contacto

entre células

Mapa genético del plásmido F de E.coli.

oriV: origen de replicación vegetativo; Rep; funciones para la replicación; IS, Tn: elementos

móviles

oriT: origen de transferencia; genes tra: funciones para la conjugación.

Modelo de la transferencia de plásmidos

durante la conjugación entre bacterias Gram

negativas

Modelo de replicación en círculo

rodante para la transferencia de ADN

Células F+: dador

Células F-: aceptor

Células Hfr: alta frecuencia de recombinación de F en cromosoma

Episoma: plásmido que se replica autónomamente o se integra al cromosoma

F´o R´: plásmido derivado de cepa Hfr que lleva genes cromosomales.

Plásmidos autotransmisibles: (conjugativos): Poseen funciones completas para

la conjugación (oriT y genes tra)

Plásmidos no-autotransmisibles (movilizables): Poseen oriT y funciones

incompletas para la conjugación (genes mob, codifican funciones necesarias para el

inicio de su propia transferencia ). Para ser transferidos requieren de un plásmido

helper conjugativo que aporte las funciones que le faltan.

Integración del plásmido F al cromosoma en cepas Hfr

Control del número de copia. El ori ColE1 es controlado por un RNA

regulador