Genética de procariontes. Marco Antonio Carballo

1. GENÉTICA DE
PROCARIONTES

3. Introducción
• La recombinación genética en PROCARIONTES, bacterias y virus, es una
transferencia de una vía, de uno o más genes de una célula DONADORA
a una RECEPTORA. Es decir, se da la sustitución de uno o más genes de
una cepa a otra genéticamente diferentes.
• Estos procesos son semejantes a la reproducción sexual (EUCARIONTES)
y se les denomina sistemas parasexuales. De esta manera se cumple la
misma función: recombinación entre los genes homólogos y su posterior
segregación.
• Tres sistemas parasexuales conocidos: Transformación, Transducción y
Conjugación.

4. Conceptos Importantes
 Medio mínimo: medio en el cual las bacterias son capaces de sintetizar todos los componentes
orgánicos que requieren.
 Bacterias silvestres o prototróficas (+): bacterias capaces de crecer en medio mínimo.
 Bacterias auxotróficas (-): bacterias incapaces de crecer en medio mínimo.
 Bacterias resistentes (r): bacterias capaces de soportar la acción de antibióticos.
 Bacterias susceptibles (s): bacterias incapaces de soportar la acción de antibióticos.
Además…
debido a que los procariontes son haploides
el genotipo corresponde al fenotipo!!!

5. Transformación:
Sistema parasexual en donde un fragmento de DNA donador
ingresa a una célula receptoraS y se recombina.
S: también conocida como célula competente.

6. Transformación
 Experimento de Frederick Griffith y colaboradores con Diplococcus pneumoneae (1928).
Imagen tomada de Scitable (sitio web), 2013.

7. Transformación
 Experimento de Avery, MacLead y McCarty (1944).
Imagen tomada de biology.kenyon.edu (sitio web), 2013.

8. Transducción:
Transferencia de genes de una bacteria a otra mediada por virus
que funcionan como vectoresS.
S: Es decir, vehículos.

9. Transducción
 Participación de Bacteriófagos o fagos capaces de transportar genes de una bacteria a
otra.
Bacteriófago
: Virus que infectan exclusivamente bacterias. Imágenes tomadas y modificadas de Campbell, 2003; Russell, 2010.

10. Transducción
• La transferencia de DNA entre células bacterianas por medio de un fago es un proceso parasexual
descrito por Norton Zinder y Joshua Lederberg (1952) en Salmonella typhimurium con el fago P22 y
se denominaron como transducción.
TIPOS DE TRANSDUCCIÓN
 Transducción generalizada: transferencia de cualquier gen bacteriano por parte de un fago (éste
último puede insertarse en cualquier parte del genoma).
 Transducción especializada: transferencia exclusiva de los genes que flanquean el lugar donde se
inserta un fago (éste último sólo se inserta en sitios específicos del genoma).
Imágenes tomadas y modificadas de Russell, 2010.

11. Conjugación:
Proceso de reproducción parasexual en el cual dos células
bacterianas establecen contacto y se transfieren material genético
de una a otra.

12. Conjugación
 Experimento de Joshua Lederberg y Edward Tatum (1946) con Escherichia coli.
¿recombinación
o transformación?
met: metionina
bio: biotina
thr: treonina
thi: tiamina
leu: leucina
Medio mínimo
Russell, 2010.

13. Conjugación
 Comprobación: Experimento del tubo en “U” (Bernard Davis, 1950).
No hay presencia de bacterias
prototróficas. Por lo tanto, es
necesario el contacto entre
células.
Bacterias auxotróficas Bacterias auxotróficas
Russell, 2010.

14. William Hayes William Hayes &
1953 Luca Cavalli-Sforza
1953
Factor de Fertilidad Recombinación de
F+ F-
(F+) Alta frecuencia
(Hfr)
F+ en episoma Hfr F- F+ en el cromosoma
bacteriano
F+ se pasa de F+ no se pasa de
completamente forma completa
Hfr F-
F+ F+ Russell, 2010.

15. MAPEO GENÉTICO
EN PROCARIONTES
Es posible realizarlo a través de los sistemas parasexuales:
TRANSFORMACIÓN
TRANSDUCCIÓN
CONJUGACIÓN

16. Conjugación Interrumpida
F. Jacob & E. Wollman,
finales de los 1950s.
Russell, 2010.

17. Mapeo Genético
El genoma completo tarda en
pasar 100 minutos, 1 minuto
corresponde a 20 unidades de
mapa. Por lo tanto, el genoma
contiene 2,000 unidades de
mapa.
Mapa Genético de Escherichia coli Snyder y Champness, 2007

18. Ejercicio
• Una cepa Hfr, porta los marcadores prototróficos w+ y+ z+, es mezclada con una
cepa F-, la cual porta los alelos auxotróficos w y z. La conjugación entre dichas
cepas es interrumpida en intervalos de 5 minutos y las bacterias sembradas en
medio para revelar la presencia de recombinantes. Lo que se observó fue lo
siguiente:
Tiempo (minutos) Recombinantes detectados
5 w y+ z
10 w y+ z+
15 w+ y+ z+
Obtener el orden de los genes de acuerdo a los resultados de la siembra.

19. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
EN PROCARIONTES

20. Ácidos Nucleicos
Wikimedia Commons, 2013.

21. Bases Nitrogenadas
3’ 5’
5’ 3’
APSnet (sitio web), 2013.

22. Código Genético
Griffiths et al., 2004.

23. Dogma Central
de la Biología Molecular
Wikipedia, 2013.

24. Genoma Bacteriano
CARACTERÍSTICAS
• Constituido por una sola molécula
de DNA, en forma circular.
• Esta molécula se encuentra en el
citoplasma de la bacteria (NO HAY
NÚCLEO).
• Genotípicamente son haploides.
• Los genomas bacterianos no
presentan intrones (en particular los
genes) ni “ADN basura”.
• Los genes están organizados en
policistrones y son controlados por
secuencias reguladoras (Operones).
Applied Molecular Genetics (sitio web), 2013.

25. Esquema de un Operón
Promotor Operador Genes estructurales
1 2 3
Gen
regulador
Proteína F. Jacob y J. Monod (1961)
represora
• Gen regulador: secuencia que codifica para una proteína que se une al operador.
• Promotor: secuencia a la que se une la RNA polimerasa (río arriba del sitio de inicio de la
transcripción).
• Operador: secuencia que controla la activación/desactivación del promotor (“interruptor génico”).
• Proteína represora: molécula que se une a la secuencia del operador e impide el avance de la RNA
polimerasa.
• Genes estructurales: genes que se expresan en policistrones cuando el promotor está activado. Genes
cuya expresión está regulada.

26. Operón lac (lactosa)

27. Operón lac (lactosa)

28. Operón trp (triptófano)

29. Operón trp (triptófano)