genetica bacteriana

1. GENETICA BACTERIANA
 DR. MARTIN SOTO ZEPEDA
 DR. MIGUEL ANGEL REGALADO ZUÑIGA
 DR. ALDO DE JESUS PADILLA CONTRERAS
MICROBIOLOGIA

2. LOS GENES BACTERIANOS Y SU
EXPRESIÓN

3.  El genoma bacteriano es todo el conjunto de
genes que tiene la bacteria, tanto en su
cromosoma como en sus elementos genéticos
extracromosómicos:
 Genes estructurales relacionados a proteinas
(cistrones, que son codificacores)
 Genes del acido ribonucleico (ARN)
 Sitios de reconocimiento y union de otras moleculas
(promotores y operadores).

4.  Las bacterias suelen tener sólo una copia de
sus cromosomas(es decir, son haploides),
mientras que los eucariotas suelen tener dos
copias distintas de cada cromosoma (son,
por consiguiente, diploides).

5.  la estructura del cromosoma bacteriano se
mantiene por las poliaminas, como
espermina y espermidina, más que por las
histonas.
 Las bacterias pueden contener elementos
geneticos extracromosomicos como
plasmidos y bacteriofagos, los cuales son
independientes del comosoma bacteriano y
se pueden transmitir de una cellula a otra

6. TRANSCRIPCION
 La transcripcion es cuando la informacion
existente en la memoria genetica del ADN se
transcribe a una molecula de un ARN
mensajero para su posterror traduccion en
proteinas.

7. PROCESOS DE TRANSCRIPCION
 La transcripcion se lleva en pasos ordenados
los cuales principalmente se necesita de una
sintesis de ARN mensajero:
 La sintesis de ARNm ocurre por medio de una
ARN-POLIMERASA dependiente del ADN.
 1 el proceso comienza cuando el factor sigma
reconoce una secuencia especifica de
nucleotidos en el ADN (el promotor) y se une
firmemente a ella

8.  Los factores sigma o factores σ son
proteínas que se encuentran en procariontes
como subunidades de la ARN polimerasa. Le
permiten reconocer las secuencias
promotoras del ADN para iniciar la
transcripción.

9.  2 los factores sigma se fijan a estos
promotores con el objeto de proporcionar un
punto de acoplamiento a la ARN-
POLIMERASA.
 3 tras la union de la polimerasa a una
secuencia adecuada de ADN, se inicia la
sintesis del ARN mediante la adicion de
ribonucleotidos complementarios.

10.  3 La ARN-polimerasa se disocia del ADN (un
proceso que está mediado por «señales»
existentes en el interior del ADN) cuando se ha
transcrito la totalidad de un gen o un grupo de
ellos (operón).
 A partir del ADN se transcribe el ARN de
transferencia (A RN t), el cual se utiliza en la
síntesis de las proteínas, y el A RN ribosómico
(A RN r), el cual forma parte de los ribosomas.

11.  Los promotores y operadores controlan la
expresión de un gen determinando sobre
que secuencias se transcriben en el ARNm.
 Los operones son grupos de uno o más
genes estructurales expresados a partir de
un promotor y que terminan en un terminador
de la transcripción.
 Los operones con muchos genes
estructurales se llaman policistrónicos

13. TRADUCCION
 La traducción es el proceso por el cual el código
genético en forma de ARNm se convierte (traduce)
en una secuencia de aminoácidos, el producto
proteico
 El lenguaje del código genético para cada
aminoácido vienen condicionados por un conjunto
de tres nucleótidos, que se denomina codón.

14.  Existen 64 combinaciones de codones
distintas, que codifican los 20 aminoácidos.
 Algunos de los aminoácidos se codifican
mediante más de un codón. Este fenómeno
se denomina degeneracion del codigo
genetico.

15.  Cada molécula de ARNt contiene una secuencia de tres
nucleótidos que es com plem entaria de una de las
secuencias del codón. Esta secuencia de ARNt se conoce
como anticodón, y permite el apareamiento de bases
 y la unión al codón presente en el ARNm.

16. PROCESO DE TRADUCCION
 1 el proceso comienza con la fijacion de la
subunidad ribosomica 30s y un ARNt
iniciador especial de la formil-metionina al
codon de iniciacion metionina (AUG) para
formar el llamado complejo de iniciacion
 2 la subunidad ribosómica 50S se fija al
complejo para iniciar así la síntesis del
ARNm.

17.  (el ribosoma contiene dos zonas para la fijación del
ARNt, el lugar A (aminoacilo) y el lugar P (peptidilo) y
algunos autores manejan el sitio E
 3 llega un ARNt con un aminoacido y se posiciona en
el sitio a
 4 se unen los aminoacidos del sitio P (formil metionina)
a los aminoacidos del sitio A formando un puente
peptidico. Esto provoca que el ARNt del sitio P quede
sin carga o sin aminoacidos.

18.  5 al momento que queda sin carga el ARN t
del sitio P este se despalza saliendo del
ribosoma y el ARNt con los aminoacidos del
sitio A se pasa al sitio P
 6 se repite el proceso, es decir llega un ARNt
con un aminoacido y se posiciona en el sitio
A.

19.  7 despues de que se pegan todos los
aminoacidos se reconoce el triplete o codon
de paro
 8 el ARNt con todos los aminoacidos sale del
ribosoma llevando asi la proteina.

21. CONTROL DE LA EXPRESION GENICA
 Las bacterias a lo largo de los años has sido
capases de adaptarse con rapidez y efixancia a
los cambios y estimulos ambientales.
 Se puede conseguir un cambio coordinado en la
expresión de muchos genes, como se necesita
para la esporulación, usando un factor sigma
distinto para la ARN polimerasa. Esto
modificaría la especificidad de la ARN
polimerasa y permitiría la síntesis del ARNm
para los genes necesarios, al
 tiempo que evitaría genes innecesarios.

22.  Las bacterias por sus grandes posibilidades
de adaptacion pueden producir más de seis
factores sigma distintos para conseguir una
regulación global de la respuesta al estrés, el
shock, el ayuno o para coordinar la
producción de estructuras complicadas,
como los flagelos.

23.  La coordinacion en la expresion de un grupo limitado
de genes como los implicados en procesos
metabolicos, o para las enzimas se organizan en un
OPERON.
 Este operon se encuentra bajo control de una
secuencia de ADN promotora o represora, que puede
activar o desactivar la expresión de un gen o grupo
de genes para coordinar la producción de las
enzimas necesarias y permitir a las bacterias
reaccionar frente a los cambios en las
concentraciones de nutrientes.

24.  La transcripcion tambien puede ser regulada
durante el proceso de traduccion, ya que la
ausencia de una membrana nuclear permite
la union del ribosoma al ARNm conforme se
transcribe a partir del ADN.

25. REGULADORES DE LA TRANSCRIPCIÓN
 Existen dos mecanismos de control: positivo
y negativo
Control negativo: los genes sometidos a un
control negativo se expresan a menos que una
proteina represo los desconecte. Esta proteina
impide la expresion del gen, el denominado
OPERADOR.

26.  Control positivo: los genes cuya expresion
son de un control positivo solo se
transcriben en presencia de una proteina
reguladora activa denominada
APOINDUCTOR.
 Los operones pueden ser inducibles o
represibles: que se aumente o disminuya la
expresion de un gen.

27. REPLICACION DEL ADN
 En la replicacion del ADN procariota se
utilizan varias enzimas para llevar acabo
este proceso las cuales son:
 Helicasa: rompe los puedesn de hidrogeno
de la doble helice, lo que permite el avance
de la horquilla de la replicacion

28.  PROTEINA DE UNION AL ADN
MONOCATENARIO SSB: SE UNE A LA
HEBRA DE ADN IMPIDIENDO QUE ESTA
SE UNA CONSIGO MISMA
 ADN POLIMERASA: SINTETIZA LAS
CADENAS COMPLEMENTARIAS DE
FORMA CONTINUA Y DISCONTINUA
RESPECTIVAMENTE PARA CADA HEBRA
DE ADN

29.  ADN PRIMASA: SINTETIZA EL ARN
CEBADOR NECESARIO PARA LA
SINTESIS DE LA CADENA
COMPLEMENTARIA

31. GENÉTICA BACTERIANA

32. MUTACIONES
Una replicación de forma precisa hace que
las bacterias sobrevivan, pero se pueden
producir errores y alteraciones
accidentales del ADN.
Mutación: Cualquier modificación de la
secuencia de bases del ADN.

33. La mayoría de las
mutaciones tienen escaso
efecto sobre las bacterias,
pero algunas pueden
llegar a proporcionar una
ventaja selectiva para la
supervivencia de las
bacterias cuando se ven
amenazadas por el
entorno, el hospedador o
el tratamiento.

34. TIPOS
● Mutaciones por un cambio de una sola
base.

35. ● Mutación Silenciosa
o Una modificación del ADN que no provoca cambios en la
secuencia de aminoácidos de la proteína codificada
● Mutación de Sentido Erróneo (Missense)
o Comporta la inserción de un aminoácido diferente en la
proteína
● Mutación sin Sentido (Nonsense)
o Se sustituye un codón que codifica a un aminoácido por un
codón de interrupción

37. ● Mutación de Desfase de Lectura (frameshift mutation)
o Una pequeña deleción o inserción que no ocurra en múltiplos
de tres, altera el sistema de lectura y habitualmente ocasiona
la aparición de un «péptido absurdo» y la interrupción
prematura de la proteína.
● Mutaciones Nulas
o Destruyen completamente la función del gen, aparecen cuando
se registra una extensa inserción o deleción o una acusada
reorganización de la estructura cromosómica.

38. ● Las mutaciones también pueden ser
consecuencia de distintos agentes.-
o Físicos
 Calor
 Luz UV
 Radiación Ionizante
o Químicos
 Los análogos de nucleótidos
 Los mutágenos de desfase de lectura
 Las sustancias reactivas frente al ADN

39. REPARACIÓN
Con el propósito de minimizar los daños al ADN, las
células bacterianas han desarrollado diversos
mecanismos de reparación.
● La reparación directa del ADN
o Eliminación enzimática del daño
● La reparación por escisión
o Eliminación del segmento de ADN que contiene las lesiones,
seguida de la síntesis de una nueva hebra de ADN

40. ● La Reparación Post Replicación o por
Recombinación
o Recuperación de la información que falta mediante procesos
de recombinación genética (Ambas hebras dañadas)
● Respuesta SOS
o Inducción de numerosos genes tras la aparición de daño al
ADN
● Reparación Propensa a Error
o El último recurso con que cuenta la célula bacteriana antes de
morir. Se utiliza para rellenar los espacios con una secuencia
aleatoria cuando no se dispone de una plantilla de ADN que
pueda orientar.

42. INTERCAMBIO GENÉTICO
Muchas bacterias intercambian numerosas veces su ADN, esto permite
el intercambio de genes y características entre las células, esto
puede generar una ventaja para las bacterias, como cuando el ADN
intercambiado codifica resistencia a los antibióticos.
El ADN transferido puede integrarse en el cromosoma del receptor o
bien mantenerse de manera estable en forma de elemento
extracromosómico (plásmido) o como un virus bacteriano
(bacteriófago).

43. PLÁSMIDOS “REPLICONES”
Son moléculas circulares bicatenarias de ADN cuya
replicación es independiente del cromosoma bacteriano.
● Borrelia Burgdorferi - ADN Lineal
● Plásmido F del E. Colli - Episomas
o (Se pueden integrar en el cromosoma del hospedador)

44. BACTERIÓFAGOS
Son virus bacterianos con un genoma de ADN o de ARN
protegido generalmente por una capa de proteínas.
Los bacteriófagos infectan a las células bacterianas y se
pueden replicar hasta alcanzar un gran número y
condicionar la lisis celular (infección lítica)
En algunos casos, integrarse en el genoma del
hospedador sin destruirlo (estado lisogénico)

46. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA GENÉTICA
ENTRE CÉLULAS
 El intercambio de material genético entre las células
bacterianas se puede dar a través de 3 mecanismos:
 Transformación
 Conjugación
 Transducción

47. TRANSFORMACIÓN
 Primer mecanismo de transferencia genético que se
descubrió en bacterias.
 Se define como el proceso mediante el cual las bacterias
captan fragmentos de ADN desnudo y lo incorporan a sus
genomas.
 Las bacterias Grampositivas y Gramnegativos son capaces
de captar y conservar de forma estable ADN exógeno.

49.  Ciertas especies presentan una capacidad natural de
captación de ADN exógeno por lo que se definen como
competentes.
 Competencia: quiere decir que la bacteria puede incorporar
DNA a través de su membrana plasmática , de forma
natural o artificial.

50. CONJUGACIÓN
 Produce una transferencia unidireccional de ADN desde
una célula donante (o macho) hasta una célula receptora (o
hembre) a través del llamado “Pilus Sexual”.
 Se da en la mayoría de las eubacterias, si no en todas, por
lo general en miembros de la misma especie o de especies
relacionadas, pero tambien se ha demostrado entre
procariotas y células de plantas, animales y hongos.

51.  El tipo de acoplamiento (sexo) de la célula depende de la
presencia (célula macho) o ausencia (célula hembra) de un
plásmido conjugativo , ejemplo el plásmido F de E. coli.
 El plásmido F se define como conjugativo porque contiene
todos los genes necesarios para su propia transferencia, y
dar la capacidad de resistencia a los antibióticos a las
bacterias.

53.  Al transferirse el plásmido F, las células receptoras se
convierten en células macho F+.
 El plásmido son fragmentos de DNA circular con genes y al
ser enviados a la bacteria (hembra) son cortados por un tipo
de enzima de escisión, nombrado punto de origen de la
transferencia (oriT)

55. TRANSDUCCIÓN
 Esta mediada por virus bacterianos
(bacteriófagos) que captan fragmentos de
ADN y los almacenan en el interior de
partículas de bacteriófago.
 El ADN suministrado a las células infectadas
se incorpora luego al genoma bacteriano.
 La transducción puede clasificarse como
especializada si los fagos en cuestión
transfieren genes específicos o generalizada
si la incorporación de las secuencias es
aleatoria debido al almacenamiento accidental
del ADN de la célula hospedadora en el
interior de la cápside del fago.

56.  Por ejemplo, una nucleasa del fago P1 degrada el ADN
cromosómico y algunos fragmentos de ADN son
empaquetados en partículas fágicas.
 El ADN encapsulado, en lugar del ADN fágico, es
inyectado en el interior de una nueva célula hospedadora,
en la que puede re-combinarse con el ADN homólogo de
aquélla.

58. RECOMBINACIÓN
 La incorporación del ADN extracromosómico (extraño) en el
cromosoma.
 Se divide en Homologa (Legitima) y No Homologa (No
legitima).

59.  La recombinación homóloga (legítima) es la que tiene lugar
entre secuencias de ADN estrechamente relacionadas y
habitualmente sustituye una secuencia por otra. El proceso
requiere la presencia de un conjunto de enzimas producidas
por los llamados genes rec (en E. coli).

60.  La recombinación no homóloga (ilegítima) es la que tiene
lugar entre secuencias distintas de ADN y, por regla
general, produce inserciones, deleciones o ambas.
Habitualmente este proceso precisa de la intervención de
enzimas de recombinación especializadas como las
producidas por muchos transposones y bacteriófagos
lisogénicos.