Cromosoma
de bacterias
Microbiología
El nucleoide
• El ADN procariota no está rodeado
por membrana
• Contenido en una región discreta del
citoplasma, llamada n...
El cromosoma: composición química y
estructura
Los cromosomas aislados constan de
60% de ADN
30% de ARN
10% de proteínas
N...
Algunas excepciones
• Borrelia: cromosoma lineal con extremos
cerrados formando un bucle de horquilla
• Streptomyces: crom...
Tamaño del cromosoma
Bacterias “típicas”: 3000-5000 kpb
Ej.: Escherichia coli (4700 kpb)
Bacterias pequeñas: 700-1000 kpb
...
Organización del cromosoma
procariota
Doble hélice de ADN tipo Watson-Crick
Superenrollada negativamente, por el equilibri...
Dominios superenrollados en Escherichia
coli
En Escherichia coli existen unos 100 dominios o
bucles superenrollados.
Cada ...
Concepto de número de enlace (Linking number) (L):
número de veces que una hebra pasa sobre la otra
Concepto de número de ...
Proteínas estructurales en la cromatina
de eubacterias
HU: proteína básica que “recuerda” a
las histonas (pero sin homolog...
En una molécula de B-DNA relajada L= T= (nº pb)/10,4.
Una hebra gira sobre la otra cada 10,4 pares de bases y
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Replicación ocurre
bidireccionalmente
Doble hélice
superenrollada
Antiparalela
Tenedor de replicación
Ambas hebras de DNA se replican de forma distinta
Hebra “lagging” o discontinua
Se polimeriza en contra
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Ambas hebras de DNA se replican de forma distinta
Hebra “leading” o continua
DnaG: Primasa o RNA polimerasa coloca un “pri...
Replicación del cromosoma bacteriano
1. DNA es circular (no todos)
2. Uno por célula (no todos)
3. Proteínas similares a h...
Separación de ambas cadenas en el tenedor de replicación
DnaB : helicasa
Mantener ambas cadenas separadas
SSB
Proteínas
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La replicación es un proceso concertado:
http://cmgm.stanford.edu/biochem201/Slides/DNA%20Replication/
http://www.mun.ca/b...
Requerimientos para el Proceso de Replicación
 Molde de DNA preexistente
 – Cadena (o fragmento de cadena) simple
 Ceba...
Replicación de DNA:
Involucra polimerización: unión de nucleótidos en
cadenas largas o hebras usando la secuencia de la ot...
DNA Polimerasas de E. coli
Characterística Polimerasa I Polimerasa II Polimerasa III
Gen polA polB polC
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DNA polimerasa I (polA):
DNA polimerasa I
DNA polimerasa I:
DNA polimerasa III
Productos de los siguientes genes
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1. dnaN – “sliding clamp”
Mecanismos de replicación de DNA en distintos organismos
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  1. 1. Cromosoma de bacterias Microbiología
  2. 2. El nucleoide • El ADN procariota no está rodeado por membrana • Contenido en una región discreta del citoplasma, llamada nucleoide • El genoma está compuesto normalmente por un solo cromosoma • En ocasiones además por plásmidos
  3. 3. El cromosoma: composición química y estructura Los cromosomas aislados constan de 60% de ADN 30% de ARN 10% de proteínas Normalmente, un solo cromosoma circular, cerrado covalentemente (c.c.c.) Haploidía, pero pueden existir varias copias del cromosoma cuando la bacteria crece rápido
  4. 4. Algunas excepciones • Borrelia: cromosoma lineal con extremos cerrados formando un bucle de horquilla • Streptomyces: cromosoma lineal con extremos a base de secuencias repetidas acomplejas con proteínas Bacterias con dos o más cromosomas • Rhodobacter, Vibrio, Leptospira, Brucella: dos cromosoma lineales • Sinorhizobium meliloti: tres cromosomas circulares • Burkholderia cepacia: 2-4 cromosomas • Agrobacterium tumefaciens: 1 lineal y 1 circular
  5. 5. Tamaño del cromosoma Bacterias “típicas”: 3000-5000 kpb Ej.: Escherichia coli (4700 kpb) Bacterias pequeñas: 700-1000 kpb Ej.: Mycoplasma genitalium (700 kpb) Bacterias con ciclos complejos: 12000 kpb Ej.: Actinomicetos, cianobacterias
  6. 6. Organización del cromosoma procariota Doble hélice de ADN tipo Watson-Crick Superenrollada negativamente, por el equilibrio de acción de dos enzimas: ADN girasa (una topoisomerasa-II) que introduce superhélices negativas ADN topoisomerasa-I (relaja la superhelicidad negativa)
  7. 7. Dominios superenrollados en Escherichia coli En Escherichia coli existen unos 100 dominios o bucles superenrollados. Cada dominio está mantenido por proteínas especiales de unión al ADN. Cada dominio está unido a una serie de proteínas estructurales, que al unirse al ADN forman “cromatina”.
  8. 8. Concepto de número de enlace (Linking number) (L): número de veces que una hebra pasa sobre la otra Concepto de número de giro (Twisting number) (T): número de vueltas completas que da un polinucleótido en torno al eje de la hélice En las moléculas de DNA relajadas los valores de L y de T coinciden Concepto de numero de “retorcimiento” (Writhing number) ( W)= número de veces que la doble hélice gira sobre sí misma Relación entre los tres parámetros: L = T + W
  9. 9. Proteínas estructurales en la cromatina de eubacterias HU: proteína básica que “recuerda” a las histonas (pero sin homología con ellas) Se une sin especificidad de secuencia a ADN ligeramente curvado, originando bucles de mayor curvatura Implicada en recombinación, reparación de ADN y expresión génica IHF Se une específicamente a secuencia de 13 pb Provoca grandes curvaturas locales en el ADN Colabora en expresión de ciertos genes y en recombinación específica
  10. 10. En una molécula de B-DNA relajada L= T= (nº pb)/10,4. Una hebra gira sobre la otra cada 10,4 pares de bases y un polinucleótido da una vuelta completa en torno al eje cada 10,4 pb. Si el valor de 10,4 pares de bases por vuelta se altera, la molécula de B-DNA se encuentra sometida a una tensión. Aún así, la estructura se puede forzar para que T sea igual a [(nº pb)/10,4] mediante una variación de W: La doble hélice se “retuerce” (superenrollamiento). En este caso T será distinto de L. (T=L-W) Procesos que conducen a que T sea distinto de [(nº pb)/10,4]. En función de la secuencia de nucleótidos se puede optar por otras alternativas al superenrollamiento para forzar que T sea igual a [(nº pb)/10,4]:
  11. 11. Replicación ocurre bidireccionalmente Doble hélice superenrollada Antiparalela Tenedor de replicación
  12. 12. Ambas hebras de DNA se replican de forma distinta Hebra “lagging” o discontinua Se polimeriza en contra del tenedor de replicación Se forman fragmentos de Okasaki 1. “primer” 10 - 12 nts 2. Ocurre cada 2 kilobases 3. DNA polimerasa 1 (polA) remueve el “primer” de RNA y lo reemplaza por DNA. 4. Los fragmentos de Okasaki son unidos por la DNA ligasa.
  13. 13. Ambas hebras de DNA se replican de forma distinta Hebra “leading” o continua DnaG: Primasa o RNA polimerasa coloca un “primer” de RNA DNA polimerasa III inicia polimerización usando el “primer”
  14. 14. Replicación del cromosoma bacteriano 1. DNA es circular (no todos) 2. Uno por célula (no todos) 3. Proteínas similares a histonas llamadas: HU, HN-S, Fis, IHF I. Origen de replicación (oriC) 5’- TTATCCACA-3’ 5’-GATCTNTTNTTTT-3’ DnaA: proteína iniciadora, primosoma
  15. 15. Separación de ambas cadenas en el tenedor de replicación DnaB : helicasa Mantener ambas cadenas separadas SSB Proteínas desestabilizadoras de DNA
  16. 16. La replicación es un proceso concertado: http://cmgm.stanford.edu/biochem201/Slides/DNA%20Replication/ http://www.mun.ca/biochem/courses/3107/Topics/DNA_polymerases.html
  17. 17. Requerimientos para el Proceso de Replicación  Molde de DNA preexistente  – Cadena (o fragmento de cadena) simple  Cebador (“primer”)  – Pequeño fragmento de RNA (~5 nucleótidos) con el grupo 3’-OH libre, unido al DNA molde (sintetizado por la primasa del primosoma)  Precursores activados – Desoxinucleótidos 5’-trifosfato (dATP, dGTP, dTTP, dCTP)  • DNA-polimerasas – Catalizan la formación de enlaces fosfodiéster dirigida por un molde de DNA (actividad polimerasa 5’ 􀃆 3’) y la corrección de errores (exonucleasa 3’ 􀃆 5’) Requieren Mg2+ y un cebador con su extremo 3’-OH libre Tres tipos:  DNA polimerasa I (Pol I): Elimina el cebador mediante una actividad exonucleasa 5’ 􀃆 3’ y sintetiza DNA en su lugar  DNA polimerasa II (Pol II): Función desconocida (quizá similar a la Pol I)  DNA polimerasa III (Pol III): Síntesis de la nueva cadena de DNA a partir del cebador  • Otras enzimas – Primasa: RNA polimerasa que sintetiza el cebador. Forma parte del primosoma – Helicasa (Dna B): Separa las dos hebras del DNA dúplex. Requiere ATP – Girasa (topoisomerasa II): Genera súper_ enrollamiento negativo. Requiere ATP – Ligasa: Une fragmentos nuevos sintetizados
  18. 18. Replicación de DNA: Involucra polimerización: unión de nucleótidos en cadenas largas o hebras usando la secuencia de la otra hebra como guía Componentes: 1. dNTP’s (dATP, dTTP, dGTP, dCTP) 2. Enzimas que realicen polimerización 3. Hebra guía
  19. 19. DNA Polimerasas de E. coli Characterística Polimerasa I Polimerasa II Polimerasa III Gen polA polB polC Peso Molecular 103,000 90,000 130,000 moléculas/célula 400 100 10 Exonucleasa 3’ Sí Sí Sí Función Biológica Reparación de DNA, excisión de primer de RNA Respuesta SOS reparación DNA (?) replicación Exonucleasa 5’ Sí no no Procesividad 3 - 200 1000 500,000 Sub-unidades 1 ~4 ~10 Razón polimerización 16 - 20 5 - 10 250 - 1000
  20. 20. DNA polimerasa I (polA):
  21. 21. DNA polimerasa I
  22. 22. DNA polimerasa I:
  23. 23. DNA polimerasa III Productos de los siguientes genes de gran importancia para función 1. dnaN – “sliding clamp”
  24. 24. Mecanismos de replicación de DNA en distintos organismos

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