GENETICA
MICROBIANA
La
información genética en las bacterias se almacena como una secuencia de bases
de DNA. En bacteriófagos y virus la información genética puede almacenarse como
secuencia de ácido ribonucleico (RNA)
La
mayor parte de las moléculas de DNA son bicatenarias, con bases complementarias
(A-T, G-C) unidas por enlaces de hidrogeno en el centro de la molécula.
La
orientación de las dos cadenas de DNA es antipara lela: una cadena tiene
orientación química de 5´-3´y su cadena complementaria sigue una dirección
3´5´.La complementariedad de las bases permite que una cadena (cadena de
plantilla) proporcione la información para la copia con la expresión de la
información en la otra cadena (cadena de codificación). Los pares de bases se
apilan en el centro de la doble hélice de DNA y determinan la información
genética. Cada giro de la hélice tiene un surco mayor y un surco en espejo.
Muchas proteínas con la capacidad de unirse al DNA y regular la expresión
génica interactúan de manera predominante con el surco mayor, donde los átomos
que comprenden las bases se encuentran más expuestos .cada uno de las cuatro
bases se une a una fosfo-2´-desoxirribosa para formar un nucleótido.
El
RNA se encuentra en forma de una sola tira (monocatenario). La base uracilo
sustituye a la timina en el DNA, de manera que las bases complementarias que
determinan la estructura de RNA son A-U y C-G. La estructura general del RNA de
una sola cadena depende el pareamiento entre las bases en las cadenas
formadoras de asas, con el resultado de que la molécula de RNA de una sola
cadena asume una estructura compacta capaz de expresar información genética
contenida en el DNA.
La
función más general del RNA es la comunicación de la secuencia génica del DNA
en forma de RNA mensajero (m RNA) a los ribosomas. Este proceso se conoce como
transcripción y traducción. El m RNA se transcribe como complemento del RNA
para codificar una cadena de DNA. Este m RNA es traducido por los ribosomas.
Los ribosomas contienen RNA ribosómico (r RNA) y proteínas, reduciendo este
mensaje en la estructura primaria de proteínas a través de RNA de
transferencia. Las moléculas de RNA varían en tamaño desde RNA pequeñas, que
contienen menos de 100 bases hasta m RNA, que pueden transportar mensajes
genéticos que se extienden hasta varios miles de bases. Los ribosomas
bacterianos contienen tres tipos de r RNA con tamaños respectivos de 120, 1540
y 2900 bases y varias proteínas.
Estructura y función del genoma bacteriano
El material genético de las bacterias
se encuentra en el citoplasma, se le denomina como nucleoide, cuerpo nuclear,
región nuclear.
Está compuesto de alrededor de 80% de
DNA, 10% de RNA y 10% de proteínas (RNA polimerasa).
En
1963 se logró aislar y extender el cromosoma de E. coli, determinado que tiene
una longitud de 1 mm. Es una tira circular doble y que se encuentra super
enrollado.
Los
procesos genéticos requieren tres tipos de polímeros:
Acido
Desoxirribonucleico (DNA).
Ácido
Ribonucleico (RNA)
Proteínas.
DNA:
El
cromosoma bacteriano único contiene dos tiras complementarias de DNA que están
enrolladas alrededor una de la otra en patrón helicoidal, con los extremos
unidos para formar una molécula circular. Las moléculas de DNA son de doble
cadena con bases complementarias. Esta característica le permite a una de las
cadenas proporcionar la información para el copiado de la información en la
otra cadena.Cada par de bases está compuesto por una purina y una
pirimidina.Las purinas de una cadena forman puentes de hidrogeno con las
pirimidinas.El par A-T con 2 uniones puente de H.El par G-C con tres
uniones.Cada una de las cuatro bases está unida a una fosfo-2’-dexosirribosa
para formar un nucleótido.La longitud de una molécula de DNA se expresa en
miles de pares de bases o en kilobases (kb).El cromosoma de una bacteria, E.
coli, es una molécula circular única que contiene alrededor de 4, 500,000 pares
de bases o 4500 kb. Con una longitud aproximada de 1 mm.
RNA:
Existen
3 diferencias entre la química del DNA y la del RNA:
Las
macromoléculas del RNA contienen el azúcar ribosa en lugar de desoxirribosa.
El
RNA tiene la base uracilo en lugar de timina.
El
RNA no es una molécula de tira doble.
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ENZIMAS
Toposisomerasa
II: promueve el superenrollarmiento (DNA girasa)
Toposisomerasa
I: controla el desenrrollamiento.
RNA
polimerasa: hace que las dos tiras de DNA se desenrollen de modo que se
pueda transcribir la información.
DNA
ligasa: une los fragmentos sintetizados.
Primasa:
inicia la síntesis de un fragmento roto.
RECOMBINACION
GENETICA
Es
el proceso por el que los elementos genéticos contenidos en dos genomas
separados se juntan en una unidad.Trae como consecuencia un cambio.Se
transfieren genes completos, grupos de genes o cromosomas completos.
Formas
de recombinación
•Las
bacterias intercambian material genético con otras especies bacterianas a
través de tres mecanismos:
–Transformación
–Transducción –Conjugación
•A
estos mecanismos se les conoce como mecanismos parasexuales
TRANSFORMACION
Consiste
en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar
fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio
donde vive.
No todas las bacterias tienen esta
capacidad, sino células competentes que son capaces de tomar una molécula de
DNA y lo integran a su cromosoma Intervienen: proteínas especiales que
intervienen en el transporte e incorporación del DNA.
TRANSDUCCION
El
DNA se transfiere de una célula a otra por medio de un virus: bacteriófago.
Cuando
un fago infecta a una bacteria, capta fragmentos del genoma de la célula
hospedadora. Al infectar a otra bacteria el fago transductor puede transferir
sus propios genes y también los de la célula hospedadora de la cual procede.
Puede
ocurrir de 2 formas:
Transducción generalizada:
Cualquier
porción del genoma bacteriano pasa a formar parte del genoma de la
partícula vírica.
Transduccion especializada:
El
DNA de una región especifica del cromosoma del hospedador se integra
directamente en el genoma del virus. No
todos los fagos pueden transducir, ni todas las bacterias son transducibles.
CONJUGACION
Implica el contacto célula – célula.
El material genético transferido puede
ser un plásmido, o una porción del cromosoma.
Una célula donadora trasmite la información
genética a otra célula, la receptora.
La célula donadora posee el Pili o
pelo sexual.
La
capacidad de la células para actuar como donantes se debe a la presencia de
factor f o factor de fertilidad. Las células que carecen de factor f, son receptoras.
PLASMIDOS
Son
elementos genéticos que se replican independientemente del cromosoma.Se
encuentran dentro de la célula.
Existen
varios tipos de plásmidos.
En
E coli, se han aislado más de 300
Tipos
de plásmidos
P.
conmutativos: codifican Pili sexuales y proteínas necesarias para la
transferencia de DNA.
P.
R (resistencia a los antibióticos, mercurio).
P.
Producción de bacteriocinas y antibióticos.
Plásmidos de funciones fisiológicas:
Utilización
de urea,
Fermentación
de carbohidratos.
Producción
de pigmentos.
Plásmidos
de virulencia: producción de toxinas, enzimas, tumores.
E
coli, posee un plásmido conjugativo llamado Factor F:
-
Capacidad para sintetizar Pili.
-
Movilización del DNA para su transferencia.
-
Alteración de receptores de la superficie de la célula.
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