Genética Microbiana

Unidad 5.

Genética microbiana p  Genoma: conjunto de genes que contiene una

célula. p  Gen: segmento de ADN que codifica para una

proteína.

Genética microbiana p  Plásmido: ADN circular

extracromosómico. p  Enzimas de restricción:

enzimas que reconocen y rompen el ADN en secuencias específicas.

Escherichia coli

•  un cromosoma circular

•  haploide

•  uso de la casi totalidad para codificación (88 %) regulación (10 %)

•  operones y ARNm policistrónicos (que tiene muchos genes) (6%)

Características del genoma procariota

Genomas de tamaño pequeño

• secuencias codificadoras y de regulación casi en su totalidad

Procariotas Eucariotas

•  105 - 106 pb

•  Haploide

•  1 cromosoma circular Borrelia burgdorferi : 1 lineal, Rhodobacter sphaeroides: 2 circulares

•  107 – 109 pb

•  Haploide - diploide

•  transcripción-traducción acopladas

•  ARN policistrónico

•  familias multigénicas y secuencias redundantes

•  regulación en etapas de maduración de ARNm

•  varios cromosomas lineales Saccharomyces cerevisiae 16, Giardia lamblia 4

•  Ausencia de intrones •  Presencia de intrones

•  Unidades de transcripción simples

Replicación. Se duplica el ADN produciendo dos dobles hélices.

Transcripción. Se transfiere la información al RNA mensajero

Traducción. Cada 3 bases del ARNm codifican para un aminoácido de la proteína.

“splicing”

Purinas y pirimidinas

p  Purinas

p  Pirimidinas

ADN

ARN

p  ARN mensajero p  ARN ribosomal

ARN

p  ARN de transferencia

genoma

Célula cromosomas

genes los genes contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN ARN PROTEÍNAS

BASES MOLECULARES DE LA VIDA

Dogma Central

Replicación

Replicación en bacterias

The topology of bi-directional replication of a circular prokaryotic chromosome. The continuous line is the DNA strand replicated as the leading strand; the dashed line is the DNA strand replicated as the lagging strand; Ori, the origin of replication; Ter, the terminus of replication. Ori and Ter divide the chromosome into two replichores, arbitrarily called left and right. Mackiewicz et al. Genome Biology 2001 2 :interactions1004.1  

Transcripción

Transcripción

Traducción

Traducción

Cada codón en el ARNm es reconocido por el anticodón en el ARNt que acarrea un aminoácido especifico.

Ribosoma Los sitios A (aminoacil) y P (peptidil) son cavidades en el ribosoma donde el ARNt cargado con el aa se une durante la síntesis de proteínas. El sitio E se ha postulado como el sitio donde el ARNt descargado se libera del ribosoma (Elongación). Estos sitios se encuentran en o cerca de la interfase entre las subunidades del ribosoma. El sitio de unión del ARNm es cercano al extremo 5’.

Traducción

Código Genético

Cadena de ARN

p  Codón de inicio: AUG

p  Codones de paro: UAA, UAG, UGA.

Mutaciones p  Mutación: cambio hereditario en la secuencia de

bases en el genoma de un microorganismo. p  Mutante: organismo cuyo genoma presenta una

mutación. p  Genotipo: la secuencia completa del genoma de

una célula. p  Fenotipo: expresión física del genotipo. p  Mutaciones espontáneas: se dan manera natural

por radiaciones, radicales de oxígeno y por replicación.

p  Mutaciones inducidas: son generalmente producidas por mutágenos o agentes físicos.

Mutaciones puntuales p  Estas son mutaciones en las cuales un par de bases

remplaza a otro, y se clasifican en: i.- Transiciones, en las cuales la pirimidina (o purina),

es substituida por otra C por T o A por G

ii.- Transversiones, en las cuales una pirimidina es remplazada por una purina o viceversa.

C (T) por A o G o bien A(G) por C o T

Sustitución de pares de bases

Mutación silenciosa

Mutación por cambio de sentido

Mutación sin sentido

Inserción de bases y deleciones

Transformación

Experimento de Griffith

Transformación

Transformación

Conjugación

Conjugación

Mecanismo de conjugación

Cepas Hfr (High frequency of recombination)

Integración del plásmido F para formar la cepa Hfr

Ruptura del cromosoma Hfr en el origen de la transferencia.

Formación de diferentes cepas Hfr

Experimento de Hershey-Chase

Ciclo de vida de un bacteriófago

Transducción generalizada

Transducción especializada

Recombinación genética

Intercambio físico de genes entre elementos genéticos.

• Sitio específica ~ Legítima. Se da en sitios específicos de las moléculas de ADN involucradas, requiere de zonas de homología cortas. ~ Ilegítima. Propiciada por elementos genéticos transponibles, no requiere homologías.

• Homóloga ~  Sólo ocurre en zonas con alta homología ~  Permite reparar cromosomas dañados durante la replicación (mantenimiento de información). ~  Depende de la intervención de un equipo enzimático característico, en el que la proteína RecA (o equivalente) es central en el proceso

Recombinación homologa

PCR

Reacción en cadena de la polimerasa

Ciclo de la PCR

Amplificación en cada ciclo de la PCR

Producto de la PCR

Secuenciación de ADN

PCR tiempo real

Ingeniería Genética

Clonación de genes bacterianos en plantas para el control de plagas

Clonación de genes humanos

Transferencia y clonación del gen de la insulina

Clonación del gen de la insulina

Alimentos transgénicos

Regulación de la expresión genética (operón Lactosa)