Este documento resume las características de la genética bacteriana, incluyendo que los bacterias tienen un cromosoma circular de ADN y material genético extracromosómico como plásmidos y transposones. Describe los procesos de replicación, transcripción, traducción y regulación genética en bacterias, así como mecanismos de variación genética como la conjugación, transformación y transducción.

1. SESIÓN 08: Genética bacteriana http://www.biologia.edu.ar/index.html

2. Genética bacteriana Objetivos: Señalará las características del material genético bacteriano, cromosómico y extracromosómico (Plásmidos y Transposones). Distinguirá las características generales de la replicación, la transcripción, la traducción del DNA bacteriano y los mecanismos de regulación. Definirá los conceptos: conjugación, transformación, transducción y mutación.

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

4. El “ADN” como almacén de información La doble Hélice de ADN

5. Cromosoma bacteriano 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

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

7. Genética bacteriana Material genético extra-cromosómico: Muchas bacterias tienen genes adicionales (información no vital para la bacteria). Algunas veces en varias copias del mismo gen. En estructuras genéticas extracromosómicas, cada uno con características y funciones particulares: Plásmidos Cósmidos Transposones

8. Genética bacteriana "Dogma Central de la Biología Molecular"

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

10. Replicación: Genética bacteriana

11. Genética bacteriana

12. Genética bacteriana

13. Cuando se replica el cromosoma bacteriano se observan los llamados "ojos o burbujas" de replicación. Intermediarios de la replicación del cromosoma bacteriano, se parece a la letra griega θ. Replicación: Genética bacteriana

14. En dirección: 5'- 3‘ DNA polimerasas. 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. Replicación del cromosoma bacteriano: Genética bacteriana

15. Genética bacteriana

16. 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: Genética bacteriana

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

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

19. Replicación: En el proceso de replicación participan varias proteínas como: ADN polimerasa ARN polimerasa H elicasa . Topoisomerasa L igasa . Primasas La proteína SSB etc. Genética bacteriana

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

21. “ replicación circulo rodante” Genética bacteriana

22. Transcripción: Síntesis de ARN mensajero Utiliza como molde la cadena complementaria (-) de ADN de un gen, en el cromosoma bacteriano o plásmido . La cadena de ARNm sintetizada, es idéntica a la cadena codificadora del ADN del gen en un cromosoma o plásmido. http://www.arrakis.es/~lluengo/sintesisarn.html Genética bacteriana

23. Traducción: La síntesis de un polipéptido. (después de las modificaciones postraduccionales se forma una proteína funcional). Ribosomas bacterianos (70s, constituidos por dos subunidades: la mayor 50s y la menor 30s). Se realiza mediante tres etapas: iniciación, elongación y terminación. Se lee por codones (tripletes de nucleótidos). Genética bacteriana

24. Traducción: Genética bacteriana

25. En muchas bacterias, se realizan varias transcripciones y traducciones simultáneas. Complejo Polirribosómico : Cuando a un mismo RNA mensajero se le unen varios ribosomas, cada uno realizando un proceso de traducción Genética bacteriana

26. Organizado en tripletes o codones: Cada aminoácido está determinado por tres nucleótidos. Si existen cuatro ribonucleótidos diferentes (U, C, A y G), hay 4 3 = 64 tripletes distintos. El código genético es degenerado: Un mismo aminoácido puede estar determinado por más de un triplete o codón. Debido a que existen 64 tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes. Características del código genético: Genética bacteriana

27. Es un código sin superposición o sin solapamientos: Dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos de sus tripletes. La lectura del ARN mensajero es continua, sin interrupciones. Cualquier pérdida o ganancia de un solo ribonucleótido produce a partir de ese punto una modificación de la pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos desde el lugar de la alteración. Características del código genético: Genética bacteriana

28. El triplete de iniciación suele ser AUG que codifica para Formil-Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia. Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican para ningún aminoácido: UAA (ocre), UAG (ambar) y UGA . Universalidad: El código genético nuclear es universal coincidiendo en todos los organismo estudiados hasta la fecha. La única excepción a la universalidad del código genético es el Código Genético Mitocondrial. Características del código genético: Genética bacteriana

29. Genética bacteriana SEGUNDA BASE U C A G P R I M E R A B A S E U UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U T E R C E R A B A S E UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C UUA Leu UCA Ser UAA FIN UGA FIN A UUG Leu UCG Ser UAG FIN UGG Trp G C CUU Leu CCU Pro CUA His CGU Arg U CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg A CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G A AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg A AUG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg G G GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gy C GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly A GUG al GCG Ala GAG Glu GGG Gly G

30. Los mecanismos reguladores elementales permite a la bacteria minimizar los requerimientos de energía. Un sistema sólo se activa cuando es necesario Siendo capaz de adaptarse con rapidez a cambios de la concentración de nutrientes en el medio. Evita producir enzimas de una vía metabólica si el sustrato no está presente en el medio o activa la producción de enzimas de una vía para metabolizar un determinado nutriente disponible en el medio. Regulación de la expresión genética Genética bacteriana

31. La realiza activando o desactivando grupos de genes de una misma vía metabólica. Generalmente se encuentran adyacentes. A esta estructuras genética que contiene los genes adyacentes de una misma vía metabólica y regiones de regulación (promotor, terminador de la transcripción, represores, inductores, correpresores, operador, etc.) se le llama operón. Dependiendo del tipo de regulación, serán los componentes presentes en el operón. Regulación de la expresión genética Genética bacteriana

32. Inicial. Control negativo: los genes se expresan a menos que sea inactivada la transcripción por una proteína represora. Control positivo: los genes solo se expresan si es activada la transcripción por un inductor. Terminal. http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm#procariota Tipos de regulación: Genética bacteriana

33. Policistrón (multigénico): Varios genes contiguos que codifican para enzimas de una vía metabólica en particular y que están regulados y son transcritos de modo coordinado como un solo RNA mensajero y serán traducidos en proteínas independientes (enzimas) por los ribosomas. Monocistrón (un solo gen): Son genes transcritos en un RNA mensajero y codificados por un solo polipéptido, una vez modificado, será una proteína funcional. Genética bacteriana

34. Genética bacteriana

35. Circulares, doble cadena de ADN (bicatenarios). Tamaño entre 1.5 y 400 kb. Algunos como los de Borrelia burgdorferi y B. hermsii tienen plásmidos lineales. Se autorreplica Cada plásmido tiene un número de copias por cromosoma, pudiendo existir desde uno hasta varios, incluso cientos. Genética bacteriana Plásmidos: material genético extracromosómico, que no suelen codificar para funciones esenciales, sino para funciones particulares de la bacteria.

36. Se clasifican de acuerdo a su grupo de incompatibilidad. Si son incapaces de coexistir en la misma célula bacteriana son del mismo grupo de incompatibilidad. Funciones de los plásmidos Replicación, reparación, recombinación. Fertilidad. Restricción y modificación. Resistencia a agentes antimicrobianos. Resistencia a metales tóxicos y detergentes. Resistencia a bacteriófagos. Metabolismo de azúcares y compuestos aromáticos. Adhesión celular, virulencia. Genética bacteriana Plásmidos

37. 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”. Genética bacteriana Plásmidos http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm

38. Recombinación: Puede combinarse con otros plásmidos, mediante intercruzamiento, por procesos enzimáticos y de complementariedad de ADN . Genética bacteriana Plásmidos

39. 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”. Genética bacteriana Plásmidos www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

40.    Clonación en bacterias Plásmido Enzima de restricción bacteria ligasa DNA Bacterias transformadas Transformación ADN recombinante Cultivo de bacterias competentes Electroporación Choque térmico Bacterias, algunas de ellas transformadas ADN recombinante 1 2 ºC

41. 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. Genética bacteriana www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

42. Transformación Transducción Conjugación Genética bacteriana Procesos genéticos que realizan las bacteria como mecanismo de variación .

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

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

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

46. Transducción: Ciclo lítico Genética bacteriana http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm

47. Genética bacteriana http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm Transducción: Ciclo lisogénico

48. 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 http://www.biologia.edu.ar/animaciones/temas/adn_y_sintesis/conjugacion2.html Genética bacteriana Conjugación en una cepa de Escherichia coli (M.E 27.700x) © Dennis Kunkel , usada con permiso .

49. Genética bacteriana http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm

50. 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. Genética bacteriana Transposones o elementos transponibles: http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http

51. Transposones simples: solo llevan regiones de inserción. Transposones complejos: portan genes para funciones especializadas y sus secuencias de inserción en los extremos. No se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta. 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. Genética bacteriana

52. Mutación: es un cambio heredable en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos contenidos en el genoma de un organismo. Genética bacteriana Tipos de mutaciones Duplicaciones Delecciones Inserciones Inversiones Tranversiones Transiciones

53. Genética bacteriana FIN