Clase 6y 7 MB. Genetica bacteriana

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Microbiología

Unidad I. Caracteristicas generales de las bacterias

GENÉTICA BACTERIANA

La información genética está contenida en su unidad funcional: el gen. Este a su vez se localiza en los cromosomas que constituyen el total de la información genética o bien, al genoma de la célula. El principal elemento genético en procariotas es el cromosoma (único). Una bacteria tiene un cromosoma circular de DNA que contiene todos los genes de la célula. El RNA por su parte participa en el proceso de convertir secuencias definidas de aminoácidos en proteínas. El ADN esta compuesto de nucleotidos que contienen bases nitrogenadas (adenina, timina, citocina y guanina). DNA -> RNA -> PROTEÍNA

TRANSFORMACIÓN BACTERIANA

CONJUGACIÓN BACTERIANA

TRANSDUCCIÓN BACTERIANA

plasmidos

plasmidos y episomas

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GENÉTICA BACTERIANA

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El genoma bacteriano es todo el conjunto de genes que tiene la bacteria, tanto en su cromosoma como en sus elementos genéticos extracromosómicos, si existen. Los genes son secuencias de nucleótidos con una función biológica, entre ellos encontramos a los cistriones, que son genes codificadores; los del ácido ribonucleico (ARN) y los sitios de reconocimiento y unión de otras moléculas (promotores y operadores). Los genes pueden ser agrupados en islotes, como los islotes de patogenicidad que comparten funciones. Las bacterias son haploides, es decir, solo tienen una copia de su cromosoma a diferencia de las eucariotas. Los elementos extracromosómicos que pueden tener las bacterias son los plásmido y los bacteriofagos, son elementos independientes del cromosoma bacteriano y casi siempre pueden transmitirse de una bacteria a otra.

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CROMOSOMA BACTERIANO

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El cromosoma bacteriano se compone de una única molécula circular de doble cadena que no está contenida en un núcleo, sino en una zona definida conocida como nucleoide. La célula también puede poseer plásmidos, unas moléculas extracromosómicas circulares más cortas de ADN. Los plásmidos, aunque por regla general no son esenciales para la supervivencia de la célula, le proporcionan a menudo una ventaja selectiva: muchos de ellos confieren resistencia frente a uno o más antibióticos.

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Plásmidos

Algunas bacterias poseen pequeñas moléculas bicatenarias circulares de ADN llamadas plásmidos. Una característica importante de los plásmidos es que llevan su propio origen de replicación, lo cual les permite replicarse autónomamente, de modo que en una bacteria puede haber varias copias de un plásmido.

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El plásmido y episoma

Una característica importante de los plásmidos es que llevan su propio origen de replicación, lo cual les permite replicarse autónomamente, de modo que en una bacteria puede haber varias copias de un plásmido. A veces los plásmidos se integran en el cromosoma bacteriano y se replican con él, denominándose entonces episoma (Fig. 16.2). En general, los plásmidos no poseen genes esenciales para el funcionamiento de las bacterias, pero pueden desempeñar un papel importante el ciclo de vida bacteriano y en el crecimiento dentro de sus hospedadores. Existen varios tipos de plásmidos: F; R; degradativos y de virulencia, entre otros. Los plásmidos o factor F confieren a las bacterias que los portan ,F+ , la propiedad de emitir unos apéndices llamados pili F, por los que se unen a bacterias F- y les transmiten una copia del plásmido, transformándolas en F+.

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TRANSFERENCIA GENÉTICA Y RECOMBINACIÓN

Las bacterias intercambian material genético mediante tres mecanismos distintos, cada uno de los cuales supone transferencia de ADN y recombinación entre el ADN transferido y el bacteriano.

Conjugación- Transducción- Transformación

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CONJUGACIÓN

La conjugación tiene lugar cuando el material genético pasa de forma directa de una bacteria a otra. Un plásmido o parte del cromosoma bacteriano (células Hfr), pasa de una célula dadora a otra receptora. Después de la conjugación, se produce el entrecruzamiento entre las secuencias homólogas de ADN transferido y el cromosoma de la célula receptora. En la conjugación el ADN solo se trasfiere de la célula donante a la receptora.

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CONJUGACIÓN

En la mayoría de las bacterias, la conjugación depende de un factor de fertilidad (F), que está presente en la bacteria dadora (F+ ) y ausente en la receptora (F-). El factor F contiene genes que codifican para los pili sexuales, que son prolongaciones de la membrana celular. Sirven para anclar la bacteria donante a la receptora y como canal de transferencia del material hereditario. La transferencia se inicia cuando una de las cadenas del plásmido F, se corta en el sitio de origen de la transferencia (oriT). Un extremo del ADN fragmentado se separa del círculo y pasa a la bacteria receptora. En la bacteria donante se produce la replicación en la cadena rota alrededor del plásmido, en reemplazo de la cadena transferida. Dado que el plásmido de la célula F+ siempre se abre en oriT, este sitio siempre ingresa primero en la bacteria receptora. Así la transferencia del material genético siempre tiene una dirección definida. Una vez dentro de la bacteria receptora la cadena simple se replica y se produce una copia del plásmido F. Si se transfiere totalmente el plásmido, la célula receptora F- se convierte en F

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TRANSFORMACIÓN

La transformación tiene lugar cuando una bacteria capta el ADN del medio en el cual crece. Después de la transformación puede ocurrir la recombinación entre los genes introducidos y los del cromosoma bacteriano. Se dice que las bacterias que captan el ADN son competentes. La competencia se ve influida por el estadio de crecimiento, la concentración de ADN y la composición del medio. El ADN que capta una bacteria puede ser de cualquier origen, no solamente bacteriano.

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TRANSFORMACIÓN

Para que la transformación tenga lugar, es necesario que los fragmentos de ADN donante tengan un tamaño determinado; ni muy grandes, pues entonces no atravesarían la membrana celular, ni muy pequeños, pues entonces no podría detectarse la recombinación entre los ADN donante y receptor.

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TRANSDUCCIÓN

Un virus en una estructura replicante simple constituida por ácido nucleico rodeado por una cubierta proteica. Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias. Éstos tienen dos ciclos de vida alternativos: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico.

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TRANSDUCCIÓN

La transducción tiene lugar cuando los virus bacterianos (bacteriófagos) transportan el ADN de una bacteria a otra. Una vez en el interior de la bacteria el ADN introducido, puede recombinar con el cromosoma bacteriano. La mayor parte de los bacteriófagos tiene un espectro limitado de hospedadores, por lo que la transducción suele suceder solamente entre bacterias de la misma especie o entre bacterias de especies estrechamente relacionadas.

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TRANSDUCCIÓN

El ciclo lisogénico comienza cuando el fago se adhiere a la pared celular de la bacteria e inyecta su ADN en la bacteria. Una vez dentro de la bacteria el ADN del fago se integra al cromosoma bacteriano, donde permanece como un profago inactivo. Este profago se replica junto con el cromosoma bacteriano, pasando a las siguientes generaciones cuando la bacteria se divide. Ciertos estímulos determinan que el profago se disocie del cromosoma bacteriano y entre en el ciclo lítico, produciendo nuevas partículas de fagos y ocasionando la lisis bacteriana. Los fagos temperados pueden seguir al igual que los fagos virulentos la vía lítica, pero a diferencia de éstos, pueden convivir como profagos dentro de la bacteria. A la bacteria que posee un fago integrado se le denomina bacteria lisógena, y al fago integrado se le denomina profago

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TRANSDUCCIÓN

Durante el ciclo lítico, el fago se adhiere a la pared celular de la bacteria e inyecta su ADN en la bacteria. Una vez dentro, el ADN viral se replica, se transcribe y se traduce, lo que produce más ADN y proteínas del fago. A partir de estos componentes, se ensamblan nuevas partículas virales. Se produce la digestión del ADN bacteriano, el cromosoma bacteriano se rompe en fragmentos al azar. Los fagos producen entonces una enzima que rompe y abre la bacteria, y se liberan los nuevos fagos. Cuando el fago transductor infecta una nueva bacteria, el ADN bacteriano inyectado por el fago puede integrarse al cromosoma bacteriano por un entrecruzamiento doble. Esto ocurre porque el fago con el ADN de la bacteria se comportará como un fago normal, ya que el mecanismo de adsorción de los fagos a las bacterias depende de las proteínas de la cola y no del ADN. Gracias a este proceso, los genes bacterianos pueden moverse de una cepa bacteriana a otra y producir bacterias recombinantes llamadas transductantes.

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REPRODUCCIÓN BACTERIANA

Las bacterias son organismos asexuales que se reproducen principalmente a partir de la fisión binaria, la cual es un proceso de reperoduceción asexual através de la cual se divide una célula en dos células totalmente idénticas llamadas células hijas.

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CRECIMIENTO BACTERIANO

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El crecimiento bacteriano se da de manera exponencial debido a que cada célula da lugar a dos células hijas y así suscesivamenete. Se define como el incremento en el número de células (bacterias) como consecuencia del crecimiento individual de las mismas y su posterior división.

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CURVA DE CRECIMIENTO BACTERIANO

La curva de crecimiento bacteriano es una representación gráfica del aumento total de bacterias y consta de cuatro fases.

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FASE declinación o muerte

FASE ESTACIONARIA

FASE EXPONENCIAL

FASE adaptación O LATENCIA