Genetica Bacteriana 6v5u2m

GENETICA BACTERIANA

Genética Bacteriana La información genética de las bacterias se encuentra contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN cromosómico. Las modificaciones que pueden aparecer en los caracteres bacterianos pueden afectar a su fenotipo (adaptaciones condicionadas por el ambiente) o a su genotipo (mutaciones y fenómenos de transferencia genética). Las variaciones fenotípicas son modificaciones debidas a cambios ambientales, sin relación con el genoma, y no son transmisibles hereditariamente. Por ejemplo: El material genético de una bacteria típica, la Escherichia coli, consiste en una sola molécula circular de DNA, con un peso molecular aproximado de 2 x 109, y alrededor de 5 x 106 pares de bases. Esta cantidad de información genética puede codificar cerca de 200 proteínas con peso molecular promedio de 50000. El DNA del microorganismo de vida libre más pequeño, la bacteria Mycoplasma carente de pared, tiene un peso molecular de 5 x 10 8. Nótese que las bacterias son haploides, ya que sólo poseen un cromosoma, al contrario de las células humanas, que son diploides.

Mutaciones Son cambios espontáneos, irreversibles y hereditarios de un carácter de la bacteria y no dependientes de la incorporación de material genético de otro organismo. En una colonia casi siempre se produce alguna mutación: la bacteria con las propiedades originales se denomina salvaje y la que varía con respecto a ella, mutante. Bioquímicamente son alteraciones en la secuencia de nucleótidos del ADN cromosómico o extracromosómico, lo que lleva a la producción de proteínas que tienen alterada su secuencia de aminoádicos y pueden influir en la función a la que se destinan. Las mutaciones se caracterizan por: Baja frecuencia: una colonia bacteriana contiene una pequeña proporción de mutantes. Especificidad: cada mutación afecta normalmente a un carácter determinado. Si se produce en un solo nucleótido de llama puntual. Estabilidad: son hereditarias. Sólo se revierten por otra mutación. Espontaneidad: la mutación se produce de forma independiente a las características que codifica el gen mutado.

Mutaciones Las mutaciones son cambios en la secuencia de bases del DNA los cuales, por lo general, conducen a la inserción de un aminoácido diferente en una proteína y a la alteración del fenotipo. Las mutaciones pueden ser incrementadas por los agente mutágenos, como son las radiaciones UVA o ionizantes, factores antineoplásicos, agentes alquilantes. Cuando una mutación coincide con un tratamiento antibiótico, puede afectar al tratamiento, de forma que haya una bacteria resistente al antibiótico y se multiplique. Las mutaciones puntuales se producen por sustitución, inserción, adición o pérdida de un nucleótido.

Mutaciones Las mutaciones se deben a tres tipos de cambios moleculares: Sustitución de bases: Consiste en la inserción de una base en lugar de otra. Tiene lugar al momento de la replicación del DNA, ya sea porque el DNA polimerasa comete un error o debido a que un mutágeno altera los puentes de hidrógeno de la tira que está usando como molde, de modo que se inserta una base errónea. 2) Mutación por desplazamiento del orden: Tiene lugar cuando uno o más pares de bases se agregan o suprimen, lo cual desplaza el marco de lectura sobre el ribosoma y conlleva la incorporación de aminoácidos erróneos “corriente abajo” de la mutación y a la producción de una proteína inactiva. 3) El tercer tipo de mutación ocurre cuando los transposones o las secuencias de inserción: se integran en el DNA. Estos fragmentos nuevos de DNA insertados pueden causar cambios profundos en los genes donde se insertan y en genes adyacentes. 1)

Fenómenos de transferencia genética Procedimiento por el que una bacteria adquiere genes que antes no tenía, procedentes de otra bacteria o de un virus DNA. La transferencia de información genética de una célula a otra puede realizarse por tres métodos: conjugación, transducción y transformación. Desde el punto de vista médico, la consecuencia más importante de estos procesos es la diseminación de genes de resistencia de una bacteria a otra. A)

Transformación: la bacteria toma ADN exógeno procedente de la lisis de otra bacteria y lo integra en su cromosoma (que en ese momento se llama componente). Esta capacidad no la tienen la gran mayoría de las bacterias porque poseen unas endonucleasas de restricción que destruyen el genoma extraño, pero hay bacterias que son capaces de integrar ADN exógeno siempre que sea “homólogo” al propio (Streptococcus pneumoniae).

Fenómenos de transferencia genética B)

Transducción: se transfiere un fragmento de ADN de una bacteria a otra, por intermedio de un bacteriófago, lítico o atemperado, cuyo ácido nucléico es ADN bicatenario. Transducción generalizada: un virus lítico infecta una bacteria, se reproduce e induce la lisis de la bacteria. Cuando el virus se ensambla puede adquirir fragmentos del cromosoma de la bacteria infectada, y transferir éstos cuando infecte otra bacteria. El fragmento de ADN se incorpora al de la célula huésped. Puede darse una transducción abortiva si el fragmento transferido no se integra en el cromosoma y no se replica con él, de modo que sólo pase a una de sus células hijas. Transducción restringida: provocada por un fago atemperado. Cuando se induce la bacteria lisogénica y el profago se transfiere en fago atemperado, puede arrastrar un fragmento del ADN bacteriano vecino y transmitirlo a una nueva bacteria.

Fenómenos de transferencia genética C)

Transfección: inoculación de un ADN obtenido de un virus a una bacteria para que se integre en el cromosoma bacteriano. Es un procedimiento artificial para obtener productos genéticos.

D)

Conversión: integración de un ADN fágico en el cromosoma bacteriano (profago – virus – atemperado – ), que codifica una serie de caracteres nuevos para la bacteria.

E)

Conjugación: es la transferencia de material genético cromosómico o no, de una bacteria donante a una receptora por o directo de ambas mediante un pili sexual. El ADN que se transmite puede ser cromósomico o extracromosómico, y la capacidad de actuar como donante se debe a la presencia de un plásmido transmisible que contiene la información para la formación de pili y para transferir el ADN a la bacteria receptora (factor de transferencia o factor sexual).

Comparación de conjugación, transducción y transformación

Procedimiento de transferencia

Proceso

Tipo de células que intervienen

Naturaleza del DNA transferido

Conjugación

DNA: transferido de una bacteria a otra.

Procariotas.

Cromosómico o plasmidial.

Transducción

DNA transferido por un virus de una célula a otra.

Procariotas.

En transducción generalizada, cualquier gen; en transducción especializada, sólo ciertos genes

Transformación

DNA purificado captado por una célula.

Procariotas o eucariotas (por ejemplo, humanas).

Cualquier DNA

Conceptos Actuales Mutaciones mortales condicionales: son de interés médico por su utilidad en la preparación de vacunas; como la de la influenza. La palabra “condicional” indica que la mutación se expresa sólo bajo ciertas condiciones. Las más importantes de este tipo son las sensibles a la temperatura. Los microorganismos con esta sensibilidad pueden proliferar a una temperatura “permisiva” un poco baja, por ejemplo, 32ºC, pero no son capaces de reproducirse a una temperatura “restrictiva” más alta, como 37ºC. Esta conducta se debe a una mutación que ocasiona el cambio de un aminoácido en una proteína esencial, permitiendo que funcione de manera normal a 32ºC, pero no a 37ºC por su confirmación alterada a la temperatura alta. Un ejemplo de un mutante mortal condicionado de importancia médica, es una cepa del virus de la influenza que en la actualidad se usa en una vacuna experimental. Está contiene un virus que no replica a 37ºC, por lo que no puede infectar los pulmones y causar neumonía, aunque tal vez prolifere a 32ºC en la nariz, donde induce inmunidad.