El genoma procariota evoluciona por : El genoma procariota evoluciona por :

• mutaciónmutación

• rearreglos internos del ADNrearreglos internos del ADN

• adquisición de ADN de otras células adquisición de ADN de otras células por transferencia horizontal por transferencia horizontal

Mecanismos de transferencia genética en bacterias: Mecanismos de transferencia genética en bacterias: transformación, transducción y conjugación transformación, transducción y conjugación

Transformación Transducción

Conjugación

• proceso natural observado en bacterias proceso natural observado en bacterias Gram+ , Gram- y algunas arqueasGram+ , Gram- y algunas arqueas

• Gram+Gram+

• Gram -Gram -

• ADNADN

NeisseriaNeisseriaAzotobacterAzotobacterHaemophilusHaemophilus

StreptococcusStreptococcusBacillusBacillus

lineallinealcircular (plásmidos)circular (plásmidos)

Transformación : es la adquisición en forma Transformación : es la adquisición en forma estable de ADN libreestable de ADN libre

Fig 9.14

Transformación con ADN linealTransformación con ADN lineal

Unión del ADN exógeno a superficie Unión del ADN exógeno a superficie celularcelular

Degradación de una hebra mientras la Degradación de una hebra mientras la otra entra en la célulaotra entra en la célula

Cadena entrante protegida por Cadena entrante protegida por proteínas SSBproteínas SSB

Integración al ADN cromosómico por Integración al ADN cromosómico por recombinación homólogarecombinación homóloga

En bacterias Gram –, el ADN bicatenario En bacterias Gram –, el ADN bicatenario entra al espacio periplásmico donde entra al espacio periplásmico donde actúan las nucleasas produciendo ADN actúan las nucleasas produciendo ADN monocatenariomonocatenario

Transformación de E. coli Trp- con plásmido Trp+ Bla+

Bla+

Células

Trp-

Células

Trp+ Bla+? ?

Conjugación: transferencia de ADN de Conjugación: transferencia de ADN de célula a célulacélula a célula

Función codificada por plásmidos (Función codificada por plásmidos (tratra) genes ) genes de transferencia del ADN, replicación, de transferencia del ADN, replicación, reconocimiento célula aceptorareconocimiento célula aceptora

Célula donora reconoce una receptora a Célula donora reconoce una receptora a través del través del pilipili o pelo sexual o pelo sexual

Acercamiento celular y fusión de membranas Acercamiento celular y fusión de membranas externasexternas

Transferencia de ADN simple hebraTransferencia de ADN simple hebra

Proceso replicativo por círculo rodanteProceso replicativo por círculo rodante

La transferencia y replicación implica numerosas La transferencia y replicación implica numerosas proteínas codificadas por el plásmido conjugativo proteínas codificadas por el plásmido conjugativo

Formación de cepas Hfr Formación de cepas Hfr ((High frecuency of High frecuency of recombinationrecombination))

oriT tra

Inicio de la transferencia Inicio de la transferencia de ADNde ADN

tra

Donadora Hfr Aceptora F-

conjugación

¿Qué medio usaría para seleccionar recombinantes Thr+?

¿Qué medio usaría para seleccionar recombinantes Lac+?

Thr+ Leu+ Lac+ Str s Thr- Leu- Lac- Str r

Si el orden de transferencia es el indicado ¿qué tipo de recombinantes espera recuperar en :

MM + estreptomicina + lactosa ?

SubcelularesSubcelularesParásitos obligadosParásitos obligadosPequeños (20-200nm)Pequeños (20-200nm)

Características de los virusCaracterísticas de los virus

Elementos genéticos que tienen :Elementos genéticos que tienen :

Fase extracelular (Fase extracelular (viriónvirión))

Fase intracelular (Fase intracelular (replicaciónreplicación) modifican el ) modifican el funcionamiento celular (hospedador) para su propia funcionamiento celular (hospedador) para su propia subsistenciasubsistencia

NucleocápsideCápside

Cápside (compuesta de capsómeros)

Capsómeros(estructura proteíca)

Envoltura(bicapa lipídica con glicoproteínas)

Ácido nucleico: Ácido nucleico: ADN o ARN, simple o doble hebraADN o ARN, simple o doble hebra

Cápside: Cápside: cubierta proteícacubierta proteíca

Cubierta o envoltura Cubierta o envoltura (lípidos, glicoproteínas)(lípidos, glicoproteínas)

Clasificación de virus:Clasificación de virus:

- forma de la nucleocápside- forma de la nucleocápside

- su material genético- su material genético

- hospedero- hospedero

- presencia o no de envoltura- presencia o no de envoltura

- ADN o ARN- ADN o ARN

- doble o simple hebra- doble o simple hebra

- lineal o circular- lineal o circular

( + o ( + o --))

- procariota (bacteriofago)- procariota (bacteriofago)

- animal- animal

- vegetal- vegetal

- icosahédrica (esférica)- icosahédrica (esférica)

- helicoidal- helicoidal

- compleja: cabeza, cola,- compleja: cabeza, cola,fibras y espículasfibras y espículas

- envuelto- envuelto- desnudo- desnudo

virus desnudo con virus desnudo con simetría helicoidalsimetría helicoidal

virus virus complejo complejo desnudodesnudovirus envuelto con virus envuelto con

simetría simetría icosahédricaicosahédrica

Clasificación según forma de la nucleocápside y envolturaClasificación según forma de la nucleocápside y envoltura

Clasificación según su material genéticoClasificación según su material genético

Convención de signos para Convención de signos para clasificación del material clasificación del material genético:genético:

(+) = ARNmensajero(+) = ARNmensajero

((--) = hebra complementaria) = hebra complementaria

- ADN o ARN- ADN o ARN

- doble hebra ( + )- doble hebra ( + )

o simple hebrao simple hebra

- lineal o circular- lineal o circular

(+)(+)

((--))

--

Los virus precisan de una célula hospedera para su replicaciónLos virus precisan de una célula hospedera para su replicación

Lisogénica: se integra al genoma de la célula huésped y se perpetúa con ella

Lítica: se multiplica muchas veces y luego lisa la célula liberando nuevos viriones

Dos formas de infecciónDos formas de infección

Etapas del ciclo líticoEtapas del ciclo lítico

Adhesión (receptores)Adhesión (receptores)

PenetraciónPenetración

Replicación de ácido nucleicoReplicación de ácido nucleico

Síntesis de proteínas Síntesis de proteínas

estructuralesestructurales

EnsambladoEnsamblado

LiberaciónLiberación

Los procesos de adhesión Los procesos de adhesión

y penetración están y penetración están

mediados por mediados por

interacciones específicas interacciones específicas

entre proteínasentre proteínas

Ejemplo de bacteriófago virulento (ciclo lítico): fago T4Ejemplo de bacteriófago virulento (ciclo lítico): fago T4

El material genético es El material genético es

protegido por metilación, protegido por metilación,

glicosilación o por glicosilación o por

inhibición directa de inhibición directa de

enzimas de restricciónenzimas de restricción

ARN polimerasaARN polimerasaFactor Factor

Proteínas tempranasProteínas tempranas Proteínas intermediasProteínas intermedias

Modifican ARN Modifican ARN polimerasapolimerasaNuevo factor Nuevo factor **

Proteínas tardíasProteínas tardías

Interviene nuevo Interviene nuevo factor factor **

Estrategia para direccionar la ARN polimerasa Estrategia para direccionar la ARN polimerasa a sintetizar los genes del virusa sintetizar los genes del virus

Etapas del ciclo líticoEtapas del ciclo lítico

Adhesión (receptores)Adhesión (receptores)

PenetraciónPenetración

Replicación de ácido nucleicoReplicación de ácido nucleico

Síntesis de proteínas Síntesis de proteínas

estructuralesestructurales

EnsambladoEnsamblado

LiberaciónLiberación

Transducción generalizadaTransducción generalizada

Playas de lisisPlayas de lisis

Cultivo en célula susceptible. Cultivo en célula susceptible. Visualización y cuantificación por Visualización y cuantificación por playas de lisis (bacteriófago)playas de lisis (bacteriófago)

Algunos virus pueden seguir una ruta diferente: lisogenia. Algunos virus pueden seguir una ruta diferente: lisogenia. Ejemplo de virus atenuado: bacteriófago lambdaEjemplo de virus atenuado: bacteriófago lambda

Bacteriofago lambdaBacteriofago lambda

ADN lineal dhADN lineal dh

Extremos cohesivos de 12 ntExtremos cohesivos de 12 ntSitios cosSitios cos

CircularizaciónCircularización

Integración en el genomaIntegración en el genoma

¿qué mecanismo utiliza ¿qué mecanismo utiliza para su integración en el para su integración en el genoma?genoma?

Transcripción y síntesis del Transcripción y síntesis del represor y de topoisomerasa represor y de topoisomerasa sitioespecíficasitioespecífica

Transducción especializadaTransducción especializada

Normalmente: escinde solo Normalmente: escinde solo el ADN viralel ADN viral

Error en la recombinación Error en la recombinación para escindir el ADN viral: para escindir el ADN viral: transducción especializadatransducción especializada

Estrategias de replicación viralEstrategias de replicación viral

Debe replicar su genoma y sintetizar su ARNm para la síntesis de proteínasDebe replicar su genoma y sintetizar su ARNm para la síntesis de proteínas

X174: bacteriófago icosaédrico ADNsh (clase II)X174: bacteriófago icosaédrico ADNsh (clase II)

La maquinaria celular sintetiza la La maquinaria celular sintetiza la hebra complementaria para dar un hebra complementaria para dar un ADN dh : forma replicativa (FR)ADN dh : forma replicativa (FR)

FR es intermediario de FR es intermediario de transcripcióntranscripción

FR es intermediario de FR es intermediario de replicación por círculo replicación por círculo rodanterodante

Retrovirus: Virus a ARN+ que usan ADNdh como Retrovirus: Virus a ARN+ que usan ADNdh como intermediario de replicación y transcripciónintermediario de replicación y transcripción

Preguntas:Preguntas:

Se conoce que en Se conoce que en B. subtilisB. subtilis existe una proteasa que presenta existe una proteasa que presenta dos isozimas altamente homólogas según la cepa (difieren en dos isozimas altamente homólogas según la cepa (difieren en 20 de 360 aminoacidos).20 de 360 aminoacidos).La cepa A contiene la isozima A, mientras que la B contiene la La cepa A contiene la isozima A, mientras que la B contiene la isozima B. ¿Qué fenómenos podrían explicar la aparición de isozima B. ¿Qué fenómenos podrían explicar la aparición de una cepa A que porta la isozima B?una cepa A que porta la isozima B?

El bacteriofago lambda se inserta en medio de la secuencia del El bacteriofago lambda se inserta en medio de la secuencia del operon gal de operon gal de E. coliE. coli

Se tienen cepas que han sido infectadas por lambda las cuales Se tienen cepas que han sido infectadas por lambda las cuales han perdido su capacidad de metabolizar la galactosa ¿ha que han perdido su capacidad de metabolizar la galactosa ¿ha que puede deberse ese fenotipo? ¿Cómo analizaría que ha ocurrido?puede deberse ese fenotipo? ¿Cómo analizaría que ha ocurrido?