Universidad Arturo Prat

Departamento Ciencias del Mar Laboratorio de Microbiología

GENMOL-UADP

Rubén Moraga M, MSc.

Material Genético presente en procariotas

• Cromosoma bacteriano

• Plasmidio

• Elementos geneticos trasponibles

• DNA viral (fago)

–DNA circular cerrado

–Superenrrollado.

–Presente en copia única

DNA Cromosomal

Species bp ‘genes’• Haemophilus influenzae 1,830,137 1,743 • Campylobacter jejuni 1,641,481 1,708 • Mycobacterium tuberculosis 4,115,291 3,924 • Neisseria meningitidis 2,184,406 2,121 • Escherichia coli 4,639,221 4,288

Functions: 20% metabolism, 10% transport, 10% regulation

& replication, 5% structural, 5% protein synthesis

Islas de Patogenicidad (PAI)

Essential physiological processes required for survival in general

Physiological processes required for survival in specific environments (niches)

• Entender cómo se transmite la información en los sistemas biológicos tiene un enorme potencial practico

• La unidad de información genética es el gen• El gen es el elemento de información que codifica la

secuencia de aminoácidos de la proteína, el gen es el almacén de la información así como la proteína es la entidad funcional

Dogma Central de la Biología Molecular (1960)

Plasmidio

• Elemento genético extracromosomal

• Estable, se replica en forma independeinte del cromosoma

• Molécula de DNA circular, doble hebra

• Factores sexuales: pili sexual (F+)• Factores de resistencia• Factores de patogenicidad Enterotoxinas Enteroinvasivilidad Hemolisinas Bacteriocinas

• Algunos plasmidios poseen región tra lo que permite que este sea transferible mediante mecanismos de conjugación

• El plasmidio no codifica para funciones esenciales para la sobrevivencia celular, pero si otorga ventajas en condiciones especiales de crecimiento

En el contexto de la clínica estos codifican para factores de virulencia y metabólicos

• La transferencia de genes puede ocurrir de diversos formas

• Si esta transferencia implica recombinación genética, puede dar origen a organismos con nuevas propiedades

• En procariontes existen mecanismos de intercambio génico, que permiten tanto la transferencia de genes como la recombinación

INTERCAMBIO INTERCAMBIO GÉNICOGÉNICO

• Segmento de DNA móvil, capaz de traslocarse en la misma célula

• Propiedades– “Random” movement– Not capable of self replication– Transposition mediated by site-

specific recombination• Transposase

– Transposition may be accompanied by duplication

Elemento Genéticos Transponibles

Intercambio Genético del material Intercambio de Material Genético

en la célula procariota

La mayoría de las bacterias patógenas intercambian material genético mediante mecanismos de recombinación génica homologa o no homologa

Recombinación

Homologa

Reemplazo de una secuencia de DNA por una secuencia homologa de un genoma diferente

Ilegitima Inserción de DNA transponible

Sitio Específica

Integración o excision de un fragmento de DNA mediante recombinación homologa de un sitio específico, comprende unas pocos nucleótidos

Mecanismos de transferencia genica en Bacterias

• Tranformación

• Conjugación

• Transducción

Transformación

Adquisición de nuevo material genético por la incorporación de DNA exogeno

* In Gram positive bacteria such as Bacillus and Streptococcus pneumoniae competence occurs in late logarithmic phase

* In the Gram negative bacteria Neisseria gonorrhoeae and Haemophilus influenzae, cells are competent throughout the growth cycle

* In Haemophilus influenzae, a 29 bp long recognition sequence occurs over 1500 times in the chromosome

Transformación

•El ADN libre se incorpora en una célula receptora, el ADN es incorporado desde el ambiente

•Aunque se descubrió en bacterias, puede ocurrir en células animales y vegetales

• El ADN deriva de una bacteria donadora a una bacteria receptora, la cual es llamada transformante

• descubierta en 1928 por Fred Griffith al estudiar Streptococcus pneumoniae

Transducción La recombinación génica ocurre mediada por un fago

Tipos de infección

Ciclo Lítico

Ciclo Lisogénico

Transducción Generalizada

Asociada al ciclo lítico, potencialmente cualquier gen bacteriano puede ser transferido

Transducción Especializada

Asociado al ciclo lisogénico, se transfieren genes bacterianos específicos

Conjugación

Intercambio de material genético entre una bacteria donadora y una receptora mediada por un pili sexual

Ok