CITOPLASMA Y GENÉTICA BACTERIANA.pptx

GENÉTICA BACTERIANA
Es el estudio de la herencia y la
variabilidad genética de
microorganismos procariotas.

Matriz:
Precursores
Fuentes de energía
Productos de
desecho
Orgánelos:
Ribosomas
Membrana
intracitoplásmica
Inclusiones
CITOPLASMA BACTERIANO

 Es un sistema coloidal formado por agua de un 85% a
un 100%, principios inmediatos, minerales y enzimas.
 Contiene los ribosomas, inclusiones, mesosomas, el
nucleoide, los plásmidos, bacteriófagos atemperados.
 No contiene mitocondrias, cloroplastos, aparato de
Golgi, lisosomas ni retículo endoplásmico.
 Su parte periférica es granulosa, debido a la gran
cantidad de ribosomas, la central que contiene el
nucleoide es de aspecto fibrilar

.
- Ribosomas:
 Son estructuras extraordinariamente numerosas, hasta el
punto de que en el momento de la división bacteriana se
pueden detectar mas de 10.000 y conforman del 25 al 30 %
del peso de la bacteria.
 Tiene una constante de sedimentación 70S (S =unidades Svedberg
de sedimentaci6n) y esta compuesto por 2 subunidades 30S y 50S,
a diferencia de los ribosomas de células superiores que son
unidades .
 Suelen encontrarse en cadenas de 3 a 4 ribosomas unidos por un
mARN formando “poliribosomas”

.
- Inclusiones Citoplasmáticas:
 Son elementos, generalmente sin estructura uniforme, que
sirven como mecanismos de regulación ó almacenaje.
 Se presentan dos tipos:
 Vacuolas: Son acumulaciones de liquidos ó gases. Su
función podría ser la de actuar como “osmómetros”.
 Granulaciones: Son inclusiones sólidas, constituidas por
sustancias de reserva que pueden observarse a veces
directamente con el microscopio óptico con colorantes
específicos, ó con microscopía electrónica.

.
Las inclusiones más importantes y que permiten caracterizar a ciertas
bacterias son:
a) Granulos de polifosfatos: Son almacén de energía en
los enlaces del polifosfato. Son metacromáticos.
Característicos de Corynebacterium.
b) Gránulos de glucógeno ó Almidón se presentan en
pequeños gránulos. Se tiñen con Iodo. Son reserva de
Carbono y energía.
c) Gránulos de poli beta Hidroxibutírico. Se tiñen con
colorantes liposolubles. Son reserva de carbono y energía .

 Constituido por 1 sola una molecula circular de doble cadena de
ADN cerrada covalentemente y superenrrollada que se encuentra
en el citosol o citoplasma.
 Existen excepciones como la bacteria Borrelia burgdorfei, cuyo
cromosoma es una cadena lineal. Algunos genomas bacterianos
están formados por varios cromosomas distintos.
 No tiene membrana, carece de nucleolo e histonas.
 se observa especialmente por microscopia electrónica y óptica
empleando tinciones especiales o por contrastes de fases.
 Situado en la parte central de la bacteria, tiene aspecto fibrilar.
 Su tamaño es aproximadamente de 1 mm por lo que se encuentra
super enrollado siendo la causa de su aspecto fibrilar.
 Las enzimas ADN-girasas y topoisomerasas son la causa del
super enrrollamiento.
REGIÓN NUCLEAR

NUCLEOIDE
Un solo Cromosoma largo compuesto de ADN sin proteínas
histonas asociadas
En forma de molécula continua y circular, el cual se organiza
en regiones de información genética
GENES

Cromosoma bacteriano
Características:
o Un cromosoma.
o ADN.
o Circular.
o Bicatenario y antiparalelo.
o Haploides (con algunas excepciones).
12

Características:
 Secuencias de bases nucleotídicas conformando el ácido
desoxirribonucléico (ADN).
 Dos cadenas con bases complementarias (A-T y G-C) unidas por
puentes de hidrógeno (antiparalelas).
 En promedio de 4,000 kpb
14

Características:
o Organizados en genes; principalmente, esenciales para el
crecimiento bacteriano.
o Mapeado en minutos.
o Sin membrana nuclear.
15

Genética bacteriana
16
"Dogma Central de la Biología Molecular"

ADN extracromosómico:
 Las células bacterianas contienen comúnmente
pequeños elementos de ADN que no son
esenciales para las operaciones básicas de la
célula: plásmidos, cósmidos y transposones
Permiten la
variabilidad genética y
son muy usados en
BIOTECNOLOGÍA

Plásmidos
 Moléculas extracromosómicas de DNA,
circulares o lineales, que coexisten con el
genoma de la bacteria. Un mismo plásmido
puede hallarse en distintas bacterias.
 Existencia autónoma del cromosoma bacteriano
(raramente se insertan: en este caso se
denominan episomas).
 Portadores de genes no presentes en el
cromosoma bacteriano: genes de resistencia a
antibióticos, genes que promueven la fusión o
producen toxinas.

Plásmidos
Muchas bacterias potencialmente patógenas para
el hombre, solo son capaces de comportarse como
tales cuando portan un plásmido que contiene
genes que le permiten expresar moléculas de
adhesión a los tejidos del huésped o sintetizar
sustancias tóxicas para éste.
Como ejemplo la toxina tetánica producida por
Clostridium tetani, está codificada plasmí-
dicamente.

Replicación del ADN bacteriano
Las bacterias, a diferencia de las células eucariotas, son
capaces de replicar su ADN a lo largo de todo su ciclo
celular.
Se denomina replicón a cada unidad de replicación del
ADN que contiene todos los elementos requeridos para
regular este proceso.
Los plásmidos, constituyen replicones independientes
del cromosoma, generando una replicación por ciclo
celular que se coordina con la replicación genómica
(plásmidos unicopia) o permitir varias replicaciones por
ciclo (plásmidos multicopia).

El cromosoma bacteriano se replica a partir de un único
origen que se mueve linealmente hasta completar la
duplicación total de la molécula, por lo que constituye un
replicón.
Esto facilita la regulación que está centrada en la etapa de
iniciación; una vez que la replicación del cromosoma se
inicia en su origen, todo el cromosoma será duplicado.
El sitio de ADN
que se está
duplicando, se
llama horquilla
de replicación

Los cromosomas bacterianos tienen replicación
bidireccional, mientras que algunos plásmidos pueden
replicarse unidireccionalmente.
En la replicación unidireccional, una horquilla sale del
origen y progresa a lo largo del ADN.
En la bidireccional, se forman dos horquillas que se
alejan del origen en direcciones opuestas hasta que se
encuentran completando la duplicación. Esto permite a la
bacteria duplicar su ADN mas rápido que si el proceso fuera
unidireccional, pudiendo replicar mas de mil pb por
segundo.

Replicación: Duplicación del material genético.
o Semiconservativa.
o Bidireccional.
o Iniciando en un punto llamado Ori C, “O”, origen o
replicón y tiene dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas
de replicación.
o Replicón tienen la información genética necesaria para
autorreplicarse.
o Semidiscontinua.
24
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm

o Bidireccional: Si observamos las dos horquillas de una cadena;
una hélice será conductora o líder, la otra horquilla tendrá la hélice
retardada o retrasada, en la otra cadena ocurre lo mismo, pero al
contrario.
Replicación:

Replicación:
o Se ha observado cierta interacción del replicón con la membrana
plasmática, participando en la segregación de los cromosomas
durante la formación del tabique (mesosoma) para la división de la
célula procariota.
Original de: http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups

o En dirección: 5'- 3‘
o DNA polimerasas.
o En una horquilla de replicación:
 Una de las hélices se sintetiza de forma continua:
hélice conductora o líder.
 La otra hélice se sintetiza de manera discontinua
en fragmentos cortos (de Okasaki): hélice
retardada o retrasada.
Síntesis del ADN bacteriano:

Original de:
http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups

Replicación:
o En el proceso de replicación
participan varias proteínas como:
o ADN polimerasa
o ARN polimerasa
o Helicasa.
o Topoisomerasa
o Ligasa.
o Primasas
o La proteína SSB
o etc.

“replicación círculo rodante” o “rolling-circle”
En ocasiones, como
en la conjugación
bacteriana o en
algunos plásmidos,
la replicación es
unidireccional.

“replicación circulo rodante”

Interacción de los plásmidos al cromosoma: Se corta, lineariza y se
integra al cromosoma, todo o en parte, mediante ciertos procesos
enzimáticos y de complementariedad del ADN. La estructura
formada se llama “episoma”.
Mecanismos de variabilidad genética
Plásmidos
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm

Recombinación: Puede combinarse
otros plásmidos, mediante
entrecruzamiento, por procesos
enzimáticos y de
complementariedad de ADN.
37
Plásmidos

Clonación: Estas características de los plásmidos ha permitido al humano,
realizar procesos de investigación, insertando genes, duplicarlos, expresar
proteínas, regularlas, etc. para fines de investigación o de producción
biotecnológica. Surgiendo la “Ingeniería genética”.
38
Genética bacteriana Plásmidos
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

Cósmidos: material extracromosómico que algunas bacterias tienen, es una
doble cadena de ADN circular, que puede integrarse al cromosoma y
autorreplicarse, mas pequeño que un plásmido.
39
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

o Transformación
o Transducción
o Conjugación
40
Procesos genéticos que realizan las bacteria como mecanismo de
variación.

http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm
Conjugación
células F+ y F-

o Conjugación
42
Procesos genéticos que realizan las bacteria como mecanismo de variación.

o Conjugación
43

o Trasformación: El material genético (externo o
exógeno) es incorporado por las bacterias
tomándolo del medio donde se encuentra, para
adquirir nuevas características.
44
http://www.higiene.edu.uy/biolcel/genetica.ppt#265,9,Diapositiva 9

La transformación observado por Frederick Griffith
(1928),en infecciones neumococcicas en ratones.
“EL PRINCIPIO TRANSFORMANTE”.
45
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Basemol/base_molecular_de_la_herencia.htm
A)

46
B)

47
C)

48
D)

o Transducción: El material genético pasa de una bacteria a otra
por medio de un bacteriófago que funciona como acarreador.
49

50

51

o Conjugación: Una bacteria donadora se pone en contacto por
medio de un pili con una bacteria receptora para pasar material
genético. Realizado mediante la replicación de círculo rodante
52
http://www.biologia.edu.ar/animaciones/temas/adn_y_sintesis/conjugacion2.html
Conjugación en una cepa de Escherichia coli (M.E 27.700x)
© Dennis Kunkel, usada con permiso.

Son elementos genéticos que contienen varios kpb de
ADN, incluyendo la información necesaria para migrar o
pasa de un locus genético o región génica a otra.
Transposones o elementos transponibles:
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http

Transposones simples: solo llevan regiones de inserción.
Transposones complejos: portan genes para funciones
especializadas y sus secuencias de inserción en los extremos.
o No se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta.
o La especificidad en la secuencia del sitio de inserción es
escasa, debido ha esto, se puede observar un patrón de
inserción aparentemente aleatorio, incluso rompiendo genes,
provocando mutaciones.
54

o Mutación: es un cambio heredable en la secuencia de
bases de los ácidos nucleicos contenidos en el genoma
de un organismo.
55
Tipos de mutaciones
oDuplicaciones
oDelecciones
oInserciones
oInversiones
oTranversiones
oTransiciones

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