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8/18/2019 word seminario genética bacteriana.doc

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1GENÉTICA BACTERIANA

DÍAS DE COORDINACIÓN DEL SEMINARIO

ALUMNOS CÓDIGO JUEVES

26/02/15

VIERNES

27/02/15

SÁBADO

28/02/15

Aguilar MaldonadoJean Carlos

201112013

Aguirre Adrianzèn

María Altagracia 201111136

Arias EspinozaSheyla a!alyt 201"100#$

%usta!anteSoto &osa 200$203'2

Ca!posCu(as Claudia

Eliza(eth201"100##

I.- INTRODUCCION:

Las bacterias son microorganismos con una capacidad extraordinaria deadaptación a diferentes condiciones ambientales.


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Para comprender la esencia de esta capacidad es importante conocer susbases genéticas, es decir cómo está organizada la información genética, comorealizan y regulan su expresión y que mecanismos de ariación génica poseen.

La capacidad infecciosa de las bacterias patógenas radica en que poseen lainformación génica necesaria para colonizar los te!idos del "uésped, inadirlosy#o producir sustancias tóxicas que causarán la enfermedad.

Por otro lado, el conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias,sumado al "ec"o de que son de fácil mane!o en el laboratorio y que tienencrecimiento rápido, "a permitido usarlas para sintetizar productos $tiles a lamedicina, tanto para el diagnóstico como para la preención y tratamiento dealgunas enfermedades. %stas posibilidades se "an isto incrementadas con eldesarrollo de la ingenier&a genética y la disponibilidad de técnicas de biolog&amolecular.

'oda la información genética esencial para la ida de la bacteria está contenidaen una $nica molécula de ácido desoxirribonucleico ()*+ de doble cadena ycircular, cerrado por enlace coalente. *ic"a molécula se denominacromosoma bacteriano.

-uc"as bacterias poseen además )*+ extra cromosómico, también circular ycerrado, denominado )*+ plasm&dico por estar contenido en los plásmidos.stos, portan información génica para muc"as funciones que no son esencialespara la célula en condiciones normales de crecimiento.

)unque las bacterias se reproducen por un proceso asexual (/sión binaria,poseen mecanismos para lograr la ariabilidad genética que necesitan paraadaptarse a un entorno cambiante.

%n general existen dos formas de cambiar la dotación genética de unabacteria, las mutaciones y la transferencia de fragmentos de )*+ de unasbacterias a otras con posterior recombinación de los fragmentos adquiridos enel cromosoma o en los plásmidos de las bacterias receptora.


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. OBJETIVOS:

%l ob!etio principal de nuestro seminario es3

1. 4onocer sobre los genes bacterianos y su expresión.2. 5econocer los diferentes mecanismos de intercambio de información

genética entre bacterias.0. 4omprender sobre la transferencia genética entre células.6. 7 dar a conocer sobre la ingenier&a genética o tecnologia del )*+

recombinante.

III.- MARCO TEÓRICO


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GENETICA BACTERIANA

• LOS GENES BACTERIANOS Y SU EXPRESION

EL GENOMA BACTERIANO

Los genes 3 son secuencias de nucleótidos con una función biológica y entre

ellos se encuentran los genes estructurales relacionados con las prote&nas(cistrones, que son genes codi/cadores, los genes del ácido ribonucleico ()5+y los sitios de reconocimiento y unión de otras moléculas (promotores yoperadores. 4ada genoma contiene muc"os operones, que están constituidospor genes.El geno! "!#$e%&!no3 es todo el con!unto de genes que tiene la bacteria,tanto en su cromosoma como en sus elementos genéticos extra cromosómicos.

%l genoma bacteriano es también la estructura en donde se encuentran lascaracter&sticas biológicas de la especie. %stá formado por ADN de doble

cadena en forma circular, sin extremos, formando un solo cromosoma con pesomolecular de aproximadamente .

Las distintas #!%!#$e%'s$!s "&ol(g!s de cada especie se )e"en ! l!)&*e%en#&! )e l! se#+en#&! )e las ,+%&n!s l!s ,&%&&)&n!s en la moléculadel genoma. %sto signi/ca que si una bacteria sufre alg$n cambio en estasecuencia, se mani/esta con alguna caracter&stica diferente al resto de laespecie. Para que se conseren las caracter&sticas diferente al resto de laespecie. Para que se conseren las caracter&sticas biológicas de las especieses necesario que las células "i!as tengan exactamente la misma secuencia quela célula madre. %sto es as& porque la duplicación del )*+ se realiza abriéndose

los puentes de "idrógeno que unen las purinas y las pirimidinas, sintetizando lacadena opuesta en forma de espe!o, o sea, la cadena de la célula madre formael molde para asegurar que la cadena opuesta sea idéntica a s& misma.


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En l! *o%! en +e se %e,l! el geno! "!#$e%&!no , se obsera que elgenoma de la célula "i!a tiene una cadena de ADN de la célula madre y otra deneoformación, y lo mismo sucede en cada nuea generación9 este modelo sellama semiconserador. %l punto donde se inicia la réplica del )*+ se llama)+,l(n, y es el sitio donde la membrana citoplasmática "ace contacto con elgenoma, "asta completar la diisión celular.

CARACTER/STICAS Los eucariotas suelen tener dos copias distintas de cada cromosoma (es

decir, son diploides. Las bacterias sólo suelen tener una copia de suscromosomas (es decir, son "aploides.

4omo las bacterias sólo tienen un cromosoma, la alteración de un gen(mutación tendrá un efecto más eidente sobre la célula. )demás, laestructura del cromosoma bacteriano se mantiene por las poliaminas,como espermina y espermidina, más que por las "istonas.

Las bacterias también pueden contener elementos genéticosextracromosómicos como plásmidos y bacteriófagos (irus bacterianos.%stos elementos son independientes del cromosoma bacteriano y en lamayor parte de los casos se pueden transmitir de una célula a otra.

TRANSCRIPCIÓNLa información existente en la memoria genética del )*+ se transcribe en unamolécula de un )5+ mensa!ero ()5+m para su posterior traducción enprote&nas. La s&ntesis del )5+m ocurre por medio de una )5+polimerasadependiente de )*+.


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%l proceso comienza cuando el factor sigma reconoce una secuencia espec&/cade nucleótidos en el )*+ (el promotor y se une /rmemente a ella.Las secuencias promotoras se disponen inmediatamente por delante delcomienzo de la secuencia de )*+ que realmente codi/ca una prote&na. Losfactores sigma se /!an a estos promotores con el ob!eto de proporcionar un

punto de acoplamiento a la )5+polimerasa. )simismo, algunas bacteriascodi/can arios factores sigma para permitir la transcripción de un grupo degenes en condiciones especiales, como shock térmico, inanición, metabolismoespecial del nitrógeno o esporulación.

'ras la unión de la polimerasa a una secuencia adecuada del )*+, se inicia las&ntesis del )5+ mediante la adición secuencial de los ribonucleótidoscomplementarios a aquella molécula. La )5+polimerasa se disocia del )*+(un proceso que está mediado por ;se


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glucosa o poner en marc"a (en presencia de inductores o galactosa estosgenes exclusiamente cuando se necesitan.%l operón lac incluye una secuencia represora, otra promotora y genesestructurales para la enzima ?galactosidasa, para una permeasa y para unaacetilasa.

TRADUCCIÓNLa traducción es el proceso por el cual el código genético en forma de )5+m seconierte (traduce en una secuencia de aminoácidos, el producto proteico. %llengua!e y los signos de puntuación del código genético para cada aminoácidoienen condicionados por un con!unto de tres nucleótidos, que se denominancodón. %xisten :6 combinaciones de codones distintas, que codi/can los 2@aminoácidos, además de los codones de inicio y terminación.

)lgunos de los aminoácidos se codi/can mediante más de un codón. %ste fenómeno se denomina degeneración del código genético y puede actuar paraproteger a la célula de los efectos de mutaciones lees del )*+ o el )5+m.4ada molécula de )5+t contiene una secuencia de tres nucleótidos que escomplementaria de una de las secuencias del codón. %sta secuencia de )5+tse conoce como anticodón, y permite el apareamiento de bases y la unión alcodón presente en el )5+m. %n el extremo opuesto del )5+t se encuentraunido el aminoácido que corresponde a cada pare!a espec&/ca codónanticodón.

%l proceso de s&ntesis de prote&nas (. /gura 0 comienza con la /!ación de la

subunidad ribosómica 0@A y un )5+t iniciador especial de la formilmetionina(fmet al codón de iniciación metionina ()BC para formar el llamado comple!ode iniciación.

) continuación, la subunidad ribosómica 8@A se /!a al comple!o para iniciar asila s&ntesis del )5+m. %l ribosoma contiene dos zonas para la /!ación del )5+t,el sitio ) (aminoacilo y el sitio P (peptidilo, cada uno de los cuales permite elempare!amiento de bases del )5+t /!ado y la secuencia del codón del )5+m.

%l )5+t correspondiente al segundo codón ocupa el sitio ). %l grupo amino delaminoácido unido al sitio ) forma un puente pept&dico con el grupo carboxilo

del aminoácido que se encuentra en el sitio P, en una reacción conocida comotranspeptidación, y el )5+t ac&o en el sitio P ()5+t no cargado se separa delribosoma.

) continuación, el ribosoma aanza exactamente tres nucleótidos en la molécula de )5+m, con lo que se trans/ere el )5+t al nueo péptido unido al sitio Py coloca el siguiente codón en el sitio ). Bn )5+t cargado se acerca al sitio ), yel proceso comienza de nueo. La traducción contin$a "asta que el codón


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nueo del sitio ) corresponde a uno de los codones de terminación (para elcual no existe ning$n )5+t correspondiente.

%n ese momento, la nuea prote&na se libera al citoplasma y el comple!o detraducción se desmonta o el ribosoma se desplaza "asta el siguiente codón deiniciación para comenzar la formación de una nuea prote&na. La capacidad dedesplazamiento a lo largo de la molécula de )5+m para formar una nueaprote&na caracteriza al ribosoma >@A de las bacterianas, pero no al ribosomaD@A de los eucariotas. %sta diferencia tiene implicaciones en la s&ntesis deprote&nas de algunos irus.

%l proceso de s&ntesis de prote&nas por el ribosoma >@A constituye un ob!etioimportante de la acción de los agentes antimicrobianos. )s&, tanto losaminoglucósidos (p. e!., estreptomicina y gentamicina como las tetraciclinasse unen a la subunidad menor del ribosoma y proocan una in"ibición de lafunción normal de este. *e manera seme!ante, los antibióticos del grupo de los

macrólidos (p. e!., eritromicina y lincosamidas (p. e!., clindamicina act$anuniéndose a la subunidad mayor del ribosoma.

CONTROL DE LA EXPRESIÓN G0NICALas bacterias "an desarrollado mecanismos para adaptarse con rapidez ye/ciencia a los cambios y est&mulos ambientales, lo que les permite coordinar yregular la expresión de los genes para las estructuras con m$ltiplescomponentes o las enzimas de una o más &as metabólicas. Por e!emplo, elcambio de temperatura podr&a indicar la entrada al an/trión "umano e indicarla necesidad de un cambio global del metabolismo y la regulación al alza dealgunos genes importantes para el parasitismo o la irulencia. -uc"os genesbacterianos se controlan a m$ltiples nieles y por distintos métodos.

Ae puede conseguir un cambio coordinado en la expresión de muc"os genes,como se necesita para la esporulación, usando un factor sigma distinto para la)5+ polimerasa. %sto modi/car&a la especi/cidad de la )5+ polimerasa y permitir&a la s&ntesis del )5+m para los genes necesarios, al tiempo que eitar&agenes innecesarios. Las bacterias pueden producir más de seis factores sigmadistintos para conseguir una regulación global de la respuesta al estrés, els"ocE, el ayuno o para coordinar la producción de estructuras complicadas,como los Fagelos.

La coordinación de un gran n$mero de procesos de forma global también sepuede conseguir a traés de peque


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genes de irulencia cuando existe un n$mero su/ciente de bacterias. %steproceso se denomina quorum sensing (se


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+ormalmente, la bacteria utiliza glucosa y no lactosa. %n ausencia de lactosa,la prote&na represora se /!a a la secuencia del operador y el operón quedareprimido, con lo que se impide la función normal de la polimerasa de )5+.

Ain embargo, la adición de lactosa inierte esta represión en ausencia de

glucosa. La expresión completa del operón lac también exige la presencia deun mecanismo de control positio mediado por prote&nas.

%n E. coli, una prote&na denominada prote&na actiadora de genes porcatabolito (P)4 forma un comple!o con el monofosfato c&clico de adenosina()-Pc y adquiere as& la capacidad de /!arse a una secuencia espec&/ca del)*+ presente en el promotor. 4uando se reduce la glucosa en la célula, el)-Pc aumenta para fomentar el uso de otros az$cares para el metabolismo. %lcomple!o P)4)-Pc faorece la unión de la polimerasa de )5+ al promotor, conlo que se traduce en un incremento de la frecuencia de inicio de latranscripción.

%l operón del triptófano (operón trp contiene los genes estructuralesnecesarios para la bios&ntesis de este aminoácido y se "alla sometido a unosmecanismos de control dobles de la transcripción (. /gura 8.

FIG 3


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Los genes que codi/can la capacidad inasia de Salmonella dentro de unislote de patogenicidad se actian ante una osmolaridad eleada y unaconcentración de ox&geno ba!a, condiciones ambas que se producen en el tubodigestio. E. coli percibe que "a abandonado el intestino del an/trión por eldescenso de la temperatura e inactia sus genes de ad"erencia. Bnas

concentraciones ba!as de "ierro pueden actiar la expresión de "emolisina enE. coli o la toxina diftérica en Corynebacterium diphtheriae, posiblemente paradestruir las células y conseguir "ierro.

7a se "an comentado los mecanismos de sensado por quorum para los factoresde irulencia de S. aureus y la producción de la pel&cula biológica en lasespecies de Pseudomonas.

REPLICACIÓN DEL ADN%l cromosoma bacteriano es un almacén de información que de/ne lascaracter&sticas de las células y llean a término los distintos procesos celulares.Por tanto, es fundamental que esta molécula se replique sin errores.Lareplicación del cromosoma bacteriano se desencadena por una cascada desucesos relacionados con la elocidad de crecimiento de la célula.

La replicación del )*+ bacteriano se inicia en una secuencia espec&/ca delcromosoma denominado OriC. )parte de otras enzimas, el proceso dereplicación exige la participación de una enzima ("elicasa capaz de desenrollarel )*+ y exponerlo, otra enzima (primasa capaz de sintetizar los cebadoresque inician el proceso y una enzima o enzimas (polimerasas de )*+ dependientes de )*+ que $nicamente sintetizan una copia del )*+ en presencia deuna secuencia cebadora a la que a


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Para mantener el alto grado de precisión que exige el proceso de replicación,las polimerasas de )*+ poseen unas ;funciones de corrección=(proofreadingfunctions) que permiten a la enzima con/rmar que se "ainsertado el nucleótido correcto y corregir as& los posibles errores que pudierancometerse. *urante la fase logar&tmica de crecimiento en un medio rico,pueden tener lugar numerosos ;inicios= del proceso de replicacióncromosómica antes de que tenga lugar la diisión celular.

%ste proceso genera una serie de nidos de burbu!as en los cromosomas "i!os,

cada uno de los cuales contiene su propio par de "orquillas de crecimiento paraefectuar la s&ntesis de una nuea molécula de )*+. La polimerasa se desplazaa lo largo de la cadena de )*+ e incorpora en cada posición el nucleótido(complementario adecuado.

La replicación /naliza cuando las dos "orquillas de replicación se encuentran a1D@ desde el origen. %l proceso de replicación del )*+ impone una enormefuerza de torsión sobre la molécula circular de )*+ cromosómico, la cual secontrarresta por la acción de las topoisomerasas (p. e!., girasa quesuperenrollan el )*+. Las topoisomerasas son enzimas clae para las bacteriasy constituyen el ob!etio de los antibióticos del grupo de las quinolonas.

FIG 6:


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MUTACIÓN1 REPARACIÓN Y RECOMBINACIÓN%s importante que el )*+ se replique de forma precisa para que las bacteriassobreian, pero se producen errores y alteraciones accidentales del )*+.

) pesar de la existencia de sistemas de reparación del )*+ e/cientes, seproducen mutaciones y alteraciones en el )*+. La mayor parte de estasmutaciones tienen escaso efecto sobre las bacterias o resultan negatias, peroalgunas me!oran las opciones de superiencia de las bacterias cuando se enamenazadas por el entorno, el an/trión o el tratamiento.

• MUTACIONES Y SUS CONSECUENCIAS

Un! +$!#&(n se )e2ne #oo: una alteración aparentemente espontánea oinducida de la secuencia de los nucleótidos del genoma que se mani/esta poralguna caracter&stica biológica y que se transmite a las siguientes

generaciones.*esde el punto de ista molecular, estas alteraciones se deben a diferentescambios, como son3

!3 !)&(n de una base extra que no exist&a en la célula madre,

"3 )ele#&(n, cuando se omite una base extra que no exist&a en la célulamadre,

#3 #!"&o o $%!ns&(n1 cuando se cambia una purina por otra o transersióncuando se altera una purina o por una pirimidina o iceersa,

)3 &n4e%s&(n1 la secuencia se inierte en una o más bases y

e3 &nse%#&(n1 cuando se fractura un peque


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%stas enzimas son las exonucleasas, y sólo cuando éstas no se actianoportunamente se produce la mutación.


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+ótese que la adenina siempre se une a la timina por un doble puente de"idrógeno y que la guanina siempre se une a la citosina por un triple puente.

+o "ay enlaces C) ni '4. NO fosfato, *Odesoxirribosa, )O adenina, COguanina, 4O citosina, 'O timina.

T!"&5n ,o)eos )e2n&% +n! +$!#&(n #oo:

• 4ualquier modi/cación de la secuencia de bases del )*+. Bn cambio deuna sola base puede ocasionar una transición, en la que una purina essustituida por otra purina o una pirimidina es reemplazada por otrapirimidina.

'ambién puede aparecer una transersión, en la que una purina es sustituidapor una pirimidina o iceersa. Bna mutación silenciosa es una modi/cacióndel )*+ que no prooca cambios en la secuencia aminoac&dica de la prote&nacodi/cada. %ste tipo de mutación se debe a que un aminoácido puede estarcodi/cado en más de un codón.

. )unque una +$!#&(n )e sen$&)o e%%(neo (missense) es aquella quecomporta la inserción de un aminoácido diferente en la prote&na9 sinembargo, cuando el nueo aminoácido posee unas propiedadesseme!antes (p. e!., una alina que sustituye a una alanina puedetratarse de una mutación conseradora.


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. Bna +$!#&(n s&n sen$&)o (nonsense) es aquella en la que sesustituye un codón que codi/ca a un aminoácido por un codón deinterrupción (p. e!.')C timidinaadeninaguaninaQ, lo que prooca queel ribosoma pierda el )5+m y /nalice prematuramente la producción dela prote&na. Las mutaciones condicionales, como las mutaciones

sensibles a la temperatura, pueden deberse a mutaciones conseradorasque modi/can la estructura o la función de una prote&na importantecuando la temperatura es eleada.

. Ae pueden obserar modi/caciones más notables cuando la mutaciónafecta a un gran n$mero de bases. Bna peque


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Los +$6genos )e )es*!se )e le#$+%! , como algunas moléculas polic&clicasplanas (bromuro de etidio, deriados de la acridina se insertan (o intercalanentre las bases a medida que se enfrentan una a otra en la doble "élice del)*+. %stos agentes intercalantes aumentan el espacio existente entre lossucesios pares de bases, de modo que destruyen el esqueleto regular de

carbo"idratosfosfato y disminuyen el grado de inclinación de la "élice. %stoscambios comportan la adición o deleción de una $nica base y ocasionan laaparición de frecuentes errores durante la replicación del )*+.

Las sustancias qu&micas reactias frente al )*+ act$an directamente sobreéste y modi/can la estructura qu&mica de la base. %ntre estas sustanciasqu&micas destacan el ácido nitroso (H+@2 y los agentes alquilantes (p. e!.,nitroso guanidina y etil metanosulfonato, de los que se sabe que a


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el receptor, especialmente cuando el )*+ codi/ca mecanismos de resistencia alos antibióticos. %l )*+ transferido puede integrarse en el cromosoma delreceptor o bien mantenerse de manera estable en forma de elementoextracromosómico (plásmido o como un irus bacteriano (bacteriófago y setransmite a las bacterias "i!as como una unidad dotada de capacidad

autónoma de replicación.

LOS PL8SMIDOS son peque.

FIG 7:


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%l n$mero de copias de plásmido producidas por una célula es espec&/co decada uno de ellos. %ste n$mero es la relación existente entre las copias delplásmido y el n$mero de copias del cromosoma. Au alor puede ser ba!o ("astade 1 en el caso de los plásmidos grandes o alto ("asta de 8@ en los plásmidosmás peque


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inactiación tiene lugar en un gen encargado de codi/car una prote&naesencial, la célula muere.)lgunas bacterias patógenas utilizan un mecanismo seme!ante para coordinarla expresión de un sistema de factores de irulencia. Los genes de actiidadpueden agruparse en un islote de irulencia o patogenicidad rodeado por unos

elementos móiles seme!antes a los transposones que les permiten moersetanto en el interior del cromosoma como "acia otras bacterias.

4ualquier unidad genética puede reaccionar ante la presencia de un est&muloambiental (p. e!., pH, calor o contacto con la super/cie de la célula delan/trión como mecanismo de coordinación de la expresión de un procesocomple!o. Por e!emplo, el islote AP1 de Salmonella codi/ca 28 genes que permiten la entrada de esta bacteria en células no fagoc&ticas.

MECANISMOS DE TRANS9ERENCIA GEN0TICA ENTRE C0LULAS%l intercambio de material genético entre las células bacterianas puede tenerlugar a traés de uno de los tres mecanismos siguientes (. /gura G3

FIG 8:


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1. Con+g!#&(n, que consiste en un apareamiento o intercambio cuasisexual de información genética entre una bacteria (donante y otrabacteria (receptora.

2. T%!ns*o%!#&(n, la cual prooca la adquisición de nueos marcadoresgenéticos mediante la incorporación de )*+ exógeno.

0. T%!ns)+##&(n, la cual se caracteriza por la transferencia de informacióngenética de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago. %n elinterior de la célula, el transposón puede ;saltar= entre distintasmoléculas de )*+ (p. e!., plásmido a plásmido o plásmido a

cromosoma.

TRANS9ORMACIÓN!3T%!ns*o%!#&(n: en 1G2D, en ngleterra, CriUt" obseró este fenómeno por

primera ez en unas cepas de neumococos9 posteriormente, en 1G66, )ery,-cLeod y -c4arty estudiaron el "ec"o a profundidad, descubriendo que lasbacterias pod&an tomar del medio mediante peque


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super/cie celular (de la receptora modi/ca el )*+ y se enlaza débilmentecon la célula receptora, pero después es más fuerte el enlace. La /!aciónpuede ser rápida, de cinco a 2@ minutos. La interacción del )*+ con unaprote&na produce desnaturalización y luego fragmentación. Luego, penetraun fragmento de )*+ =*%!gen$o $%!ns*o%!n$e3 bacteriano libre o

desnudo de tama


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colonias lisas pod&an transmitir este rasgo a las bacterias no encapsuladas, lascuales presentan generalmente una morfolog&a rugosa.

)lrededor de 18 a


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medio de la punta del pelo, se ad"iere la célula donadora a las paredescelulares de la receptora y quedan unidas las dos células. Posiblementese retrae el pelo sexual y ambas células quedan unidas. %l *!#$o% )e*e%$&l&)!) o *!#$o% 9 es una estructura que se encuentra contenida enun plásmido denominado como 9. Las células donadoras que poseen

este factor se designan 9> (fértil y la célula receptora, que carece de él,como 9-(no fértil. 4ada bacteria fértil llea sólo una copia de plásmido9. La célula 9> tiene la propiedad de codi/car la producción del pelosexual.

4ada célula 9> tiene un promedio ?@ pelos sexuales. Los plásmidos quetienen la capacidad de transferirse, portan los genes $%!. )s&, losplásmidos que tienen estos genes son denominados ,l6s&)os!+$o$%!ns*e%&"les. La formación de un puente entre ambas célulaspermite que se trans/era una cadena sintetizada o copia del plásmido9> (por la donadora a la célula receptora de manera unilateral, con

elocidad uniforme y en otra secuencial. Bna copia permanece en lacélula donadora. Las cadenas complementarias se sintetizan dentro decada una de las bacterias. %l resultado /nal del apareamiento entre 9> 9- es la obtención de dos células 9>. %n diez minutos se trans/ere todoel plásmido. %l plásmido 9 tiene su propio origen de replicación y loa"ace en forma coordinada con el cromosoma. +o es posible elapareamiento entre dos células 9>.

II. T%!ns*e%en#&! )e genes )e #%ooso!s: se denominan células *%=%e#o"&n!#&(n )e !l$! *%e#+en#&!3 a aquellas que son capaces detransferir genes cromosómicos con una alta frecuencia, y se formancuando el plásmido 9 se inserta de manera espec&/ca en el cromosomade la célula donadora (el factor 9 proiene por supuesto, de una célula9>, las cuales son capaces de transferir el )*+ cromosómico con unadirección determinada, orientada en forma lineal y con una elocidadconstante. Los plásmidos que son integrados al genoma se denominane,&so!s. La con!ugación se inicia con la ad"erencia mediante el pelosexual de la donadora =*%3 con un receptor espec&/co sobre lasuper/cie de la bacteria receptora =9-3 para formar el puente con!ugado.4uando una bacteria *% se aparea con una receptora 9-1 generalmentese trans/ere solamente un fragmento del cromosoma, debido a que el

tiempo que tardar&a en pasar todo el cromosoma ser&a superior a una"ora, y la fragilidad del puente impide que esto suceda. %n la célula *%las endonucleasas desenrollan el ADN y una tira del cromosoma pasa atraés del puente "acia el receptor. 'anto el fragmento que entra comoel que permanece en la donadora se copian de manera asimétrica. %lfragmento transferido se conierte en diploide parcial (e%o)&,lo&)e oe%o#&g($o. Ai se encuentra la su/ciente "omolog&a entre elfragmento nueo y la región del cromosoma receptor, se llea a cabo


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una sinapsis con el cromosoma y se realiza la recombinación, donde losnueos genes forman parte del genoma del receptor, y su progenieexpresará las caracter&sticas transmitidas por el fragmento. Pero si no seefect$a la recombinación, entonces el fragmento recién transferido sepierde, porque no es un replicón. +ormalmente las células receptoras de

*% contin$an siendo 9-.

III. T%!ns*e%en#&! )e ,l6s&)os genes )e #%ooso!s: las célulasque poseen la capacidad de transferir a alta frecuencia amboselementos genéticos a un receptor se llaman 9


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2GGENÉTICA BACTERIANA

La con!ugación predomina entre las bacterias gramnegatias, como lasenterobacterias, E& "oli Shigela Salmonella Serratia y en otrosorganismos, como $seu%omonas y 'irio& En las a"teriasgrampositivas la transmisión de los genes mediante la con!ugación esinfrecuente y se efect$a sin la participación de los pelos sexuales, sino

mediante un fenómeno de agregación.

%!emplos de esto son los géneros3 Strepto"o""us !a"illusClostriu%ium Streptom#"es&

El trasposn es un fragmento que contiene una secuencia nucleot&dicarepetida que act$a a niel del gene codi/cador, "aciendo que cambie elcentro de codi/cación, prococando una codi/cación diferente en laréplica de los nucleótidos, y por lo tanto, cambiando la información.

%stos cambios son controlados tanto por los transposones como losplásmidos, cuya función se encuentra actualmente en estudio.

La con!ugación se produce en lamayor&a, si no en todas, laseubacterias. Auele darse entrebacterias pertenecientes a unamisma especie o de especies

relacionadas, aunque tambiéntiene lugar entre procariotas ycélulas egetales, animales ymicóticas. (. /g. 11

La con!ugación se "a descritoen %. coli, bacteroides,

enterococos, estreptococos, estreptomicetos y clostridios. Bn gran n$mero de

FIG 11


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plásmidos con!ugatios de mayor tama


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sómico de %. coli. %ste tipo de mapas muestra la posición de cada gen enminutos (en relación con los 1@@ minutos que requiere la transferenciacompleta a 0> 4 seg$n su momento de entrada a una célula receptorarespecto a un origen /!o.

TRANSDUCCIÓNLa transferencia genética portransducción está mediada por irusbacterianos (bacteriófagos que captanfragmentos de )*+ y los almacenan enel interior de part&culas de bacteriófago. %l )*+ suministrado a las célulasinfectadas es luego incorporado algenoma bacteriano. (. /g. 12

T%!ns)+##&(n: en ese fenómeno de recombinación es un bacteriófago el quetransporta el material genético de una bacteria a otra, bien sea que lo "ayaadquirido al parasitar a la bacteria o que lo "aya captado del medio paradespués introducirlo en la nuea célula "ospedera. %n este caso es necesarioque nos e produzca lisis de la bacteria parasitada por el irus (se debeequilibrar la relación "uéspedparásito, situación conocida como es$!)ol&sog5no, y los 4&%+s se llaman temperados. La bacteria que sobreie enesta situación y "a incorporado los genes de la otra bacteria mani/esta lascaracter&sticas del fragmento recombinante. %l )*+ es transferido de labacteria a bacteria por medio de bacteriófagos. Puede presentarse en bacterias

grampositias o negatias. %l )*+ contenido en los fagos puede proceder delirus, pero incluye uno o ma


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de escisión del )*+ para replicarse el fago, el proceso se puede realizarde manera incorrecta, conduciendo a que el )*+ conste de genes delirus mezclados con genes bacterianos, lo que a su ez resulta en laproducción de fagos defectuosos. Los fagos defectuosos tienen comocaracter&stica que se absorben sobre las bacterias, pero debido a que el

)*+ carece de un genoma completo, no da lugar a la producción de másfagos. %n cambio, la bacteria receptora se transforma en recombinantepara los genes bacterianos que adquirió. %n el otro caso, el de los fagosl&ticos, durante el ciclo de infección del )*+ del "uésped se rompe enpeque


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Pero la escisión del profago del cromosoma bacteriano (que con frecuencia escorrecta puede efectuarse de manera incorrecta, lleando a que se genereuna progenie defectuosa, con genes del "uésped y sólo parte del profago. Losgenes defectuosos quedan incluidos en los fagos (irregulares, que tienen laposibilidad de inyectar su )*+ a otra célula. Aimla escisión es correcta, se

actia el ciclo l&tico y la bacteria se lisa. -ediante la transducción se puedentransferir m$ltiples factores 5, principalmente entre bacterias grampositias,en las que la resistencia está codi/cada sobre plásmidos que son diseminadosa traés de fagos lisogénicos. )demás, los genes de toxinas pueden formarparte del genoma del fago cuando se "a insertado un transposón con estainformación, proceso denominado $%!ns,os&(n, y el eento conduce a unatransformación del fago. Los fagos poseen una gran elocidad para "acerréplicas de su )*+, lo que los conierte en muy aliosos para los estudios deingenier&a genética.Los fagos recombinantes se pueden manipular para que contengan porcionesde )*+ de otras fuentes biológicas.

RECOMBINACIÓN

L! Re#o"&n!#&(n gen5$!: es la incorporación de genes al genoma de unabacteria, proenientes de otra bacteria, de la cual adquiere caracteres queantes no ten&a. L! %e#o"&n!#&(n gen5$! es proceso mediante el cual los


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elementos genéticos contenidos en dos genomas separados llegan a estardentro de una unidad. )s&, los genes que son adquiridos se recombinan con losexistentes en la célula receptora. La bacteria receptora con frecuenciamani/esta caracter&sticas nueas, que tienen un efecto en el mane!o cl&nico.

%s un mecanismo efectio para adaptarse a ambiente desfaorables, paraproducir exotoxinas o para resistencia a las drogas. La mayor&a de los cambios"ereditarios que aparecen en las bacterias durante su cultio posee un aloradaptatio (capacidad de superiencia en ambientes nueos.

Los gérmenes patógenos crecen lentamente al sembrarlos en el laboratoriopues estaban adaptados al "uésped, pero los subcultios repetidos andisminuyendo su patogenicidad, pues se acostumbran a iir fuera del"uésped, lo que se conoce como atenuación. En l! %e#o"&n!#&(n gen5$!se trans/eren porciones peque


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de este mecanismo es la gran aloración ant&gena que se representa con losFagelos del género Aalmonella& La #on4e%s&(n gen5$! se presentacuando la bacteria posee m$ltiples genes en su cromosoma que controlanuna caracter&stica espec&/ca, como los que tienen los gonococos para laexpresión de sus pilis estructuras muy importantes para su irulencia, y

que gracias a esta propiedad, son capaces de ariar los ant&genos de los pilispara que no sean reconocidos por el sistema inmunológico, a traés dereordenamientos periódicos. *urante la fase de crecimiento, el intercambiode esta propiedad conduce a nueos gonococos con caracter&sticas distintas.Ktro e!emplo, se representa en al género ?orrelia.

)*e"omina"in heterloga o ileg+tima,

• %s la que tiene lugar entre secuencias distintas de )*+ y, por reglageneral, ,%o)+#e &nse%#&ones1 )ele#&ones o !"!s. Habitualmenteeste proceso precisa de la interención de enzimas de recombinación

especializadas (algunas eces, incluso espec&/cas para un sitiodeterminado, como las producidas por muc"os transposones ybacteriófagos lisogénicos.

Ceneración de cepas de Staphylococcus aureus resistentes aancomicina mediante diersas manipulaciones genéticas Hasta "acepoco tiempo, ancomicina "a constituido el $ltimo recurso frente a lascepas de S. aureus resistentes a los betalactámicos (antibióticosrelacionados con la penicilina, es decir, S. aureus resistente a meticilinaA)5-Q.S. aureus adquirió el gen de resistencia a ancomicina en el transcursode una infección mixta por Entcrococcus faecalis (. /gura 10. %l gen deresistencia a este antibiótico se "allaba en un transposón ('+186:localizado en un plásmido con!ugatio de multirresistencia. %s probableque la transferencia del plásmido tuiera lugar mediante con!ugaciónentre E. faecalis y A. aureus.

Ktra posibilidad ser&a que este $ltimo adquiriera el )*+ por transduccióntras la lisis de E. faecalis y sufriese una transformación comoconsecuencia de la introducción de este nueo )*+. ) continuación, eltransposón "abr&a ;saltado= desde el plásmido de E. faecalis para

recombinarse e integrarse en el plásmido de multirresistencia de A.aureus, y se "abr&a degradado el )*+ de E. faecalis.

%l plásmido de A. aureus as& creado contiene genes de resistencia abetalactámicos, ancomicina, trimetoprim ygentamicina#Eanamicina#tobramicina y a desinfectantes de amonio


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cuaternario y es capaz de transferirse a otras cepas de esta especiemediante procesos de con!ugación.

O$%! )e2n&(n*e"omina"in heterloga o ileg+tima, %s resultado de laintroducción de genes nueos en un replicón, entre secuenciasdiferentes de )*+. Los mecanismos por los cuales los genes nueos

pueden efectuar la recombinación son3 generalizada, espec&/ca en unsitio y por la transposición. %n la %e#o"&n!#&(n gene%!l&7!)! elsegmento del donador es muy parecido al del receptor, y al mezclarse seobtiene un )*+ "&brido9 se requiere de una ,%o$e'n! Re#A. La%e#o"&n!#&(n en +n s&$&o es cuando se introduce un segmento de)*+ que se inserta en un sitio espec&/co y es mediado por un fago. %n l!%e#o"&n!#&(n ,o% $%!ns,os&(n1 los transposones se moilizan aotro, ya sea de un replicón a otro, como en la de un cromosoma a unplásmido, o en un mismo genoma.


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)lgunas cepas bacterianas poseen s&s$e!s )e %es$%#&(n1 que consistenen en7&!s o en)on+#le!s!s )e %es$%#&(n que "idrolizan al )*+ en sitiosdeterminados por consecuencias espec&/cas de aproximadamente cuatro atrece bases de longitud. Proporcionan a las bacterias en un mecanismo para

distinguir su propio )*+ del de otras fuentes biológicas y les faorece paraenmascarar los sitios de reconocimiento de su propio )*+ del de otras fuentesbiológicas y les faorece para enmascarar los sitios de reconocimiento de supropio )*+, mediante metilaciones, ya sea en la adenina o en la citosina, esdecir una modi/cación. Bna consecuencia de la restricción es que el )*+donado pueda ser "idrolizado antes de que se pueda establecer como parte deun replicón. Cracias a la presencia de las endonucleasas de restricción, esposible seleccionar a los fragmentos de )*+ para su estudio y aplicación en laingenier&a genética.

La recombinación genética se puede realizar de tres formas diferentes3 !3$%!ns*o%!#&(n1 "3 $%!ns)+##&(n #3 #on+g!#&(n.


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INGENIER/A GEN0TICA

La ingenier&a genética, conocida también como tecnolog&a del )*+recombinante, emplea técnicas y métodos desarrollados por especialistas engenética bacteriana con el ob!eto de puri/car, ampli/car, modi/car y expresarsecuencias genéticas espec&/cas. La utilización de la ingenier&a genética y la;clonación= "a reolucionado tanto la biolog&a como la medicina. Los componentes básicos con que cuenta la ingenier&a genética son los siguientes3

1. Los ectores de clonación y expresión, que pue , den utilizarse paraintroducir secuencias de )*+ en el interior de bacterias receptias yampli/car la secuencia deseada9

2. La secuencia de )*+ que se desea ampli/car y expresar90. *iersas enzimas, como las enzimas de restricción, que se usan para

degradar de forma reproducible la molécula del )*+ en unas secuenciasdeterminadas (. tabla 1 y la ligasa de )*+, la enzima que une losfragmentos al ector de clonación.

Los ectores de clonación y expresión deben permitir que el )*+ exógeno seinserte en su interior, pero conserando su capacidad de replicación normal enla célula an/triona bacteriana o eucariota. %n la actualidad se utilizan muc"ostipos de ectores. Los ectores de tipo plasm&dico, como pB4, p?5022 y pC%-(. /gura 01: se ocupan de fragmentos de )*+ de "asta 2@ Eb.Losbacteriófagos, como, se emplean para fragmentos mayores de )*+ (de "asta28 Eb. -ás recientemente, los ectores basados en cósmidos "an combinado

FIG 13

TAB 1


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clonación del gen de una prote&na consiste en conertir en )*+ el )5+mdestinado a ella9 se llea a cabo mediante una enzima retroiral denominadatranscriptasa in"ersa (polimerasa de )*+ dependiente de )5+ y el procesogenera un )*+ complementario ()*+c. Bna biblioteca de )*+c engloba todoslos genes expresados en una célula determinada.

) continuación, el )*+ recombinante se introduce en una célula an/trionabacteriana, "abitualmente E. coli, y se seleccionan las bacterias que contienenel plásmido por su resistencia antibiótica (p. e!., resistencia a ampicilina.*espués se puede realizar un cribado de la biblioteca con el /n de identi/carun clon de E. coli que posea el fragmento de )*+ deseado. Para identi/car lasbacterias que contienen el )*+ recombinante apropiado pueden utilizarsediersas técnicas.%l lugar de clonación m$ltiple utilizado para insertar el )*+ exógeno confrecuencia forma parte del gen lac del operón lac. La inserción del )*+exógeno en el gen lac conllea su inactiación y eita que la célula receptora

llee a cabo la s&ntesis de ?galactosidasa dirigida por un plásmido, lo queresulta en la formación de colonias bacterianas blancas en lugar de las azulesque aparecen cuando esta enzima degrada un cromóforo adecuado.

La ingenier&a genética se "a utilizado también para aislar y expresar distintosgenes con el propósito de obtener prote&nas $tiles en bacterias, leaduras o,incluso, en células de insecto (p. e!., insulina, interferón, "ormonas delcrecimiento e interleucina. gualmente se pueden preparar grandes cantidadesde un inmunógeno puro destinado a una acuna sin necesidad de emplear losmicroorganismos patógenos intactos.%l desarrollo de una acuna contra el

irus de la "epatitis ? constituye el primer éxito de las acunas de )*+rccombinante cuyo uso en el ser "umano "a autorizado la -ood andnig/dtninistration de %%. BB.

%l ant&geno de super/cie de la "epatitis ? es producido por la leaduraSaccharomyces cere"isiae. %n el futuro, puede que baste con inyectar un )*+plasm&dico capaz de expresar el inmunógeno deseado (acuna de )*+ a unindiiduo para conseguir que las células del an/trión expresen esteinmunógeno y desencadenen la respuesta inmunitaria.

IV.- CONCLUSIONES1. Llegamos a la conclusión, de que los genes bacterianos son secuencias

de nucleótidos y entre ellos se encuentran los genes relacionados conlas prote&nas (cistrones, que son genes codi/cadores, además de losgenes del ácido ribonucleico ()5+ y los sitios de reconocimiento y uniónde otras moléculas como promotores y operadores.


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2. Las bacterias tienen muc"os mecanismos para controlar la expresión desus miles de genes, con cual logran que el producto de un gendeterminado, solo se sintetice cuando es necesario y, en lo posible en lacantidad óptima. %sto les con/ere una importante capacidad detranscripción, traducción y replicación.

0. %n el caso de la transferencia genética, tenemos3 4on!ugación, que nosindica el apareamiento o intercambio cuasi sexual de informacióngenética entre una bacteria (donante y otra bacteria (receptora. Latransformación, la cual prooca la adquisición de nueos marcadoresgenéticos mediante la incorporación de )*+ exógeno. 7 transducción, lacual se caracteriza por la transferencia de información genética de unabacteria a otra por medio de un bacteriófago.

6. 7 una de las contribuciones más importantes de la ingenier&a genética

de bacterias en la medicina, es su uso para desarrollar ectores oe"&culos que permitan el clonado de cualquier secuencia de )*+.

V.- RE9ERENCIAS BIBLIOGR89ICAS

1. -B55)7 5. P)'54V, 5KA%+'H)L A. V%+, PN)LL%5 ). -4H)%L. -etabolismo y

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6. -B55)7 P, 5KA%+'H)L V, VK?)7)AH C 7 P. N)LL%5 -. W-icrobiolog&a-édicaX. >[ ed. (en espa. -erino Luis ). nternetQ Q.-éxico3 consulta 18 de agosto del 2@16Q.*isponible

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[email protected]

http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/GeneticaBacteriana.pdfhttp://ecaths1.s3.amazonaws.com/catmicromed/APUNTE%20Genetica%20bacteriana.pdfhttp://ecaths1.s3.amazonaws.com/catmicromed/APUNTE%20Genetica%20bacteriana.pdfhttp://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/GeneticaBacteriana.pdfhttp://ecaths1.s3.amazonaws.com/catmicromed/APUNTE%20Genetica%20bacteriana.pdfhttp://ecaths1.s3.amazonaws.com/catmicromed/APUNTE%20Genetica%20bacteriana.pdf


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D. ?enintende, A.9 Pretto, C. 7 -usante, 4. nternetQ Q.%spa


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Aguirre Adrianzèn María Altagracia

Arias Espinoza Se!la "a#al!t

$usta#ante Soto %osa

Ca#pos Cu&as Claudia Eliza&et

Fecha: '( de Marzo del )'*+

word seminario genética bacteriana.doc

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