Genética bacterianaGenética bacteriana

E. coli

Prototrófico : Son bacterias silvestres que pueden crecer en medios mínimos (sales inorgánicas, fuente de carbono –glucosa- y agua). A partir de estas sustancias mínimas las bacterias pueden construir todas las macromoléculas necesarias para vivir.

Auxotrófico : Las bacterias son generalmente mutantes y no pueden crecer al menos que se adicionen al medio nutrientes específicos ( Adenina, biotina, metionina, etc.)

Resistencia o susceptibilidad a antibióticos

Selección de mutantes en bacterias

Plásmidos

Varian en tamaño.En general se replican de manera autónoma.Tienen un origen de replicación y controlan su número de copias.

Plásmidos de fertilidad (F): los cuales contienen información que les permite conjugarse.

Plásmidos de resistencia (R ): los cuales contienen genes que pueden constituir resistencia contra antibióticos o venenos. Históricamente

conocidos como Factores R. Col-plásmidos: los cuales contienen genes que codifican (determinan

la producción de) colinas y proteínas que pueden matar a otra bacteria.

Tipos de plásmidos

Vías de intercambio de genes entre bacterias

Transformación bacteriana

Incorporación e integración de

un ADN extraño al

cromosoma bacteriano

Bacteriofago T4 virulento

Transduccion

Ciclo lítico de los fagos(fagos virulentos)

Bacteriófago (temperado)

•lítica •lisogénica

Transducción generalizada

Transducción especializada

Integración del bacteriófago

Virus de Eucariontes (Retrovirus)

Virus de la Influenza

Conjugación bacterianaE. coli

Pili

F+

F+ (Factor de fertilidad)

F -

Plásmido F

*Plásmido F codifica alrededor de 100 genes

Descubrimiento del fenómeno de conjugación

Las células tienen que estar en

contactopara modificarse

No hubo modificación genética

El plásmido F

Genes de conjugación

Conjugación

Conjugación

La cadena sencilla se replica

para generar el plásmido F de doble

cadena

F+

F-

F+

F+

Conjugación

• Resultados de la conjugación – Los receptores adquieren el factor F– Se convierten de F– a F+

• Los plásmidos F pueden adquirir nuevos genes– Se les llama factores F’

• F’ puede introducir genes y alterar el genotipo

• 1950s, Luca Cavalli-Sforza descubrió una cepa eficiente en transferir genes cromosómicos– Designada cepa Hfr (high frequency of recombination)

• Hfr resultan de la integración del factor F al cromosoma

Cepas Hfr

Conjugación Hfr• Conjugación entre una Hfr & F– transfiere una porción del

cromosoma del Hfr

• Origen de transferencia del factor F– Sitio de inicio y dirección de la transferencia

• Toma 1.5-2 hrs la transferencia del cromosoma entero del Hfr– Solamente una porción del genoma del Hfr pasa a la célula F-– Las células F– no se transforman en F+ o Hfr

• Las células F– adquieren ADN del donador– Se recombina con segmentos homologos en el ADN receptor

orden de transferencia lac+ – pro+

F– lac+ pro–

F– lac+ pro+

Conjugación Hfr

Dos eventos de recombinación

La bacteria donadora es la que contribuye con un fracción de material genético a la bacteria receptora

El fragmento de DNA donado es llamado exogenota y el genoma receptor el endogenota

Una bacteria que contiene el exogenota y el endogenotase conoce como merocigoto ó diploide parcial

a+ b+

a- b-

Exogenota

Endogenota

La transferencia de ADN no es recíproca

Factores F con genes bacterianos

Factor F´

• Elie Wollman & François Jacob

• En qué se basa:– El cromosoma del Hfr se transfiere linealmente– Se interrumpe la transferencia a diferentes

tiempos diferentes longitudes de ADN han sido transferidas

– El orden de los genes en el cromosoma se deduce por el cambio observado en la célula receptora a diferentes tiempos.

Técnica del apareamiento interrumpido

Mapeo por conjugación interrumpida

Hfr strs azir gal+ lac+ ton+

F- strr azis gal- lac- ton-

Mapeo de genes bacterianos usando conjugación

Una mutante de E. coli no puede sintetizar triptofano (trp-). Paradeterminar la localización del gene en el cromosoma, se realizan experimentos

de conjugación interrumpida con 4 diferentes Hfr´s que contienen los alelos dominantesde los respectivos genes, mientras que la cepa F- tiene los recesivos.

HfrA man+ (1) trp+(9) aro+(17) gal+(20) lac+ (29) thr+ (37)Hfr B trp+ (6) man (14) his (22) tyr (34) met (42) arg (48)

HfrC thr (3) ilv+ (20) xyl+ (25) arg+ (33) met+ (39) tyr+ (47)HfrD met+ (2) arg+ (8) xyl+ (16) ilv+ (21) thr+ (38) lac+ (46)

Construye la secuencia de genes en el cromosoma, considerando la thr como tiempo 0

thr

0/100

HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37)

HFr B: trp(6) man (14) his(22) tyr (34) met (42) arg(48)

HFr C: thr (3) ilv(20) xyl(25) arg(33) met (39) tyr (47)

HFr D: met(2) arg(8) xyl(16) ilv(21) thr (38) lac (46)

Tarea: Construir el siguiente mapa en función a las conjugaciones

Tomando en cuenta que el genotipo del receptor es:thr- ilv- xyl- arg-

met+ tyr+ his- man-

trp+ aro- gal+ lac+

• Conjugación de F- con HFrA por 12 minutos:HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37)

¿Cómo será el fenotipo del receptor después de la conjugación?

Los elementos de secuencias de inserción (IS) son segmentos de DNA que pueden moverse de una posición cromosómica a otra del mismo cromosoma o diferente. Cuando los IS aparecen en medio de los genes, pueden interrumpir la secuencia codificante e inactivar la expresión del gen. Fueron descubiertos por primera vez en E.coli en el operon gal y son los transposones más simples. Tienen entre 700 y 1500 pb; son frecuentes en bacteriófagos y plásmidos

Elementos genéticos transponibles

Transposasa

Transposones en procariontes

Secuencias de inserción (IS)

Repetidos directos– secuencias de DNA que son identicas y van en la misma dirección (5’3’)

Repetidos invertidos- secuencias de DNA que son identicas pero van en direcciones opuestas

5’ CTGACTCTT 3’3’ GACTGAGAA 5’

5’ AAGAGTCAG 3’3’ TTCTCAGTC 5’

y

5’ ATGACTGAC 3’3’ TACTGACTG 5’

5’ ATGACTGAC 3’3’ TACTGACTG 5’

y

transposon

Transposones compuestos

• Contiene genes adicionales no necesarios para la transposición• Solo las secuencias repetidas invertidas son importantes

para la transposición

Plásmidos R con el mapa de transposones

Mecanismo de transposición

They are in the same direction and are repeated at both ends of the element

Dos formas de transposición

Transposones de eucariontes

RetrotransposonesTransposones de ADN

Transposones en humano