El documento describe cómo surgen las bacterias patógenas a través de la modificación, pérdida o ganancia de genes. Las bacterias patógenas han evolucionado principalmente a través de estos tres procesos: la modificación de genes existentes, la pérdida de genes que ya no están bajo selección y la adquisición de genes que confieren una ventaja en su nicho ecológico actual. El documento también proporciona detalles sobre varios experimentos clave que descubrieron el ADN como material genético y su papel en la

1. FACULTAD DE QUÍMICA
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
CURSO BACTERIOLOGÍA
Ulises Hernández Chiñas
Elementos genéticos Involucrados en la Virulencia
Como surgen las bacterias patógenas

2. Como emergen los
patógenos

3. Bacterial pathogens have evolved by
three major processes:
• (i) modification of existing genes,
• (ii) loss of genes no longer under
selection, and
• (iii) gain of genes that confer benefit in
their current ecological niche

4. Tipos de organismos
• Procariontes:
–consisten de una sola célula, su
material genético no está
compartamentalizado, es de tipo
bacteria.
• Eucariontes
–pueden ser uni- o multicelulares, su
material genético está rodeado por
una membrana, pueden ser plantas,
animales, levaduras o humanos.

5. Biología Molecular
• Estudia las moléculas y las
interacciones entre ellas que
median los procesos de la vida,
incluye
–Reproducción
–Metabolismo
–Respuesta a estímulos

6. Tipos de moléculas
importantes para la vida
• Polímeros macromoleculares.
Moléculas lineales hechas de
subunidades repetitivas.
–La estructura de cada polímero es
única debido a su función individual.
–Son DNA, RNA y proteínas
• Moléculas pequeñas.
–Existe una gran cantidad,
monosacáridos, lípidos, nucleótidos,

7. Friedrich Miescher
• Fue el primero en aislar el material
del núcleo de la célula.
• Notó que este material presenta un
carácter acídico y le llamo
nucleína.
• En esa época se creía que el DNA
era un material que daba estructura
y soporte al núcleo.

8. Una serie de experimentos muy elegantes revelaron que el
DNA es el material genético y descifraron su estructura.
La molécula de DNA es una doble helicoidal con rieles de azúcar-fosfato
y pares purina pirimidina como peldaño. La secuencia de bases especifica
es la secuencia de aminoácidos de una proteína particular. El DNA debe
estar altamente enrollado para ajustarse al espacio del núcleo.

9. La palabra gen fue acuñada en 1909 por el botánico danés Wilhelm Ludwig Johannse
a partir de una palabra griega que significa “que origina….", refiriéndose a la unidad fí
funcional de la herencia biológica.
Hacia 1950, se impuso el concepto de gen como la cadena de ADN que dirige la síntesi
una proteína. Éste es un concepto que proporciona una naturaleza molecular o estructu
gen. El gen codifica proteínas y debe tener una estructura definida por el orden lineal de
tripletes o codones

10. Cuando el DNA se replica, las dos hebras parentales se separan
y sobre cada una se construye una hebra complementaria
nueva. Una helicasa empieza el proceso, la RNA polimerasa y la
DNA polimerasa llenan con bases la nueva hebra, y la ligasa une
el esqueleto azúcar-fosfato.

11. Existen tres mecanismo de reparación de errores en la secuencia de bases que se
presentaran durante la replicación del DNA. La reparación anormal o ausente causa
rompimiento de los cromosomas y generalmente incremente el riesgo de mutaciones

12. Frederick Griffith
• 1928
• Experimentos con Streptococcus
pneumoniae
• Causa neumonía en humanos
• Es letal en ratones
• Por aislamiento y repurificación encontró
variantes morfológicas,
– Producen colonia lisas  presentan cápsula de
polisacárido
– Producen colonias rugosas  no presentan
cápsula de polisacárido

13. • Colonias lisas virulentas
• Colonias rugosas NO
virulentas

14. Experimento de Griffith.
Bacterias virulentas
encapsuladas vivas El ratón muere
Bacterias no virulentas
no encapsuladas vivas
El ratón vive
Bacterias virulentas
muertas por calor
Bacterias virulentas
encapsuladas vivas
El ratón vive

15. Exp. de Griffith. 2
Bacterias no virulentas
no encapsuladas vivas
Bacterias virulentas
muertas por el calor y
bact. no virulentas vivas
El ratón muere
Bacterias virulentas muertas por calor

16. Exp. de Oswald Avery, C. M.
MacLeod, and M. McCarty, 1944.
El ratón muere
Bacterias no
virulentas vivas
DNA aislado de bacterias virulentas
muertas por calor
Bacterias virulentas
encapsuladas
Transformación

17. En resumen
L
LR R RRR
Células “R” Vivas
Polisacáridos Lípidos RNA Proteína DNA
Muertas

18. Conjugación

19. ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes de
ADN cromosómico
Los plásmidos poseen información genética importante para las bacterias. Tal es el cas
los genes que codifican para proteínas que participan en la resistencia contra los antibió

20. Conjugación

21. Agrobacterium tumefaciens

22. Una isla de patogenicidad es una fracción del ADN genómico de un microorganism
patógeno que le faculta como virulento. Suele estar contenido en plásmidos y su
es una transferencia horizontal de material genético. Suele albergar las secuencias qu
codifican para adhesinas, factores de evasión de las defensas del hospedador, toxina
enzimas degradativas de componentes celulares.
Islas de Patogenicidad
Genomic islands that are acquired by horizontal gene transfer via
transduction, conjugation and transformation, and provide ‘quantum leaps’ in

23. Figure 2 Evolutional stages of pathogenicity island formation. The vertical line represents the
evolutionary progress; the horizontal line represents a time scale. The thin line represents parts of the
core genome; the double line represents pathogenicity island-specific DNA. The boxes indicate genes,
and the asterisks indicate mutations. Abbreviations: tRNA, transfer RNA genes; int, integrase gene; vir,
virulence-associated gene; mob, mobility gene (e.g. gene encoding transposase).

24. PAIS ranging from 10 kb to more than 100 kb. Some
strains also harbour smaller pieces of DNA (1–10 kb)
that have been termed ‘pathogenicity islets’.

26. National Geographic
Invasión alienígena

27. Experimento de Hershey y Chase, 1952
TRANSDUCCIÓN
1er experimento marcaron con 32P en ADN
2º experimento marcaron 35S los aminoácidos cisteína y metionina

28. Transducción

29. El DNA de los fagos puede constituir 20% del genoma de las bacterias

30. El DNA de algunos fagos contribuye al crecimiento de la bacter

31. El DNA de algunos fagos contribuye a la resistencia
de la bacteria a diferentes antimicrobianos

33. FACTORES QUE CONTRIBUYEN A LA EMERGENCIA
DE UN MICROORGANISMO PATÓGENO

34. Las enfermedades infecciosas emergentes son aquellas recién
descubiertas, las cuales causan serios problemas de salud local
o internacionalmente.
En los últimos 20 años se han descubierto más de 30 nuevos
microorganismos productores de nuevas enfermedades o
síndromes.
Dentro de este grupo de enfermedades se incluyen la infección por el
HIV y la fiebre hemorrágica producida por el virus Ebola,

35. Nuevas formas del cólera, la enfermedad de los legionarios, la
enfermedad de Lyme, el síndrome pulmonar por hantavirus, la
colitis hemorrágica con síndrome hemolítico urémico debido a
E. Coli enterohemorrágica
Borrelia burgdorferi
Escherichia coli O157

36. Se consideran enfermedades reemergentes aquellas supuestamente
controladas, en franco descenso o prácticamente desaparecidas, que
vuelven a constituir una amenaza sanitaria y que reaparecen en
proporciones epidémicas.
La tuberculosis , el cólera en el continente americano, la peste en la
India y Perú; el dengue que se ha expandido en la mayoría de los países
de América Latina.

37. Los microorganismos patógenos emergentes y reemergentes
poseen gran flexibilidad biológica lo que les permite aprovechar
las oportunidades epidemiológicas que se presentan.

38. De los 1 407 microorganismos, 177 (13%) se consideran
emergentes o reemergentes.
77 (37%) virus o priones
54 (10%) bacterias
22 (7%) hongos
14 (25%) protozoos
10 (3%) helmintos.
Como emergen los microorganismos patógenos

39. Los virus patógenos que afectan a seres humanos se distribuyen entre
más de 20 familias.
Los virus emergentes y reemergentes pertenecen a las familias
Bunyaviridae, Flaviviridae, Togaviridae y Reoviridae.
MICROORGANISMOS PATÓGENOS EMERGENTES
Las especies de bacterias patógenas están repartidas entre más
de 60 familias.
Las bacterias emergentes y reemergentes pertenecen
Principalmente a las familias Enterobacteriaceae y Mycobacteriaceae

40. Mutación o Recombinación Genética
STEC O104:H4
¿NUEVO PATÓGENO EMERGENTE?

41. CARACTERIZACIÓN MICROBIOLÓGICA DE
Escherichia coli O104:H4

42. - Shigatoxin 1: - (negative)
- Shigatoxin 2 (vtx2a) : + (positive)
- Intimin (eae) : - (negative)
-Enterohemolysin : - (negative)
EaggEC virulence plasmid
- aatA-PCR: + (positive) (ABC-transporter protein gene)
- aggR-PCR: + (positive) (master regulator gene of Vir-plasmid genes)
- aap-PCR: + (positive) (secreted protein dispersin gene)
- aggA-PCR: + (positive) (AAF/I-fimbral subunit-gene)
- aggC-PCR: + (positive) (AAF/I-fimbral operon-gene)
PROPIEDADES DE VIRULENCIA IDENTIFICADAS EN
Escherichia coli O104:H4

43. Country
HUS EHEC Comments
Cases Deaths Cases Deaths
Austria 1 0 3 0
Canada 0 0 1 0
Czech Republic 0 0 1 0
A tourist from the United States who had
travelled in Germany
Denmark 8 0 12 0
France 0 0 2 0
Germany 786 25 2518 13
Greece 0 0 1 0 A German tourist
Luxembourg 0 0 2 0
Netherlands 4 0 4 0
Norway 0 0 1 0 Contact with a German in Norway
Poland 2 0 1 0
Spain 1 0 1 0
Sweden 17 1 30 0
Switzerland 0 0 5 0
United Kingdom 3 0 3 0
United States of
America
3 0 2 0
3 HUS cases (all confirmed) and 2 EHEC cases
(one confirmed and one suspected)
Total 825 26 2587 13
EAHEC BROTE Información al 15 de junio 2011