genética bacteriana 2013 med
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Señeros
Ley de la uniformidad
Ley de la segregación
Ley de la recombinación independiente de los factores
1809-1882
1822-1884
1866-1948
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el acceso al nivel molecular
• 1941: George Beadle y E. L. Tatum introducen Neurospora como organismo modelo, con el que establecen el concepto un gen-una enzima: los genes son elementos portadores de información que codifican enzimas.
• 1944: Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty: demuestran que el "principio transformador" es el ADN.
• 1953: James Watson y Francis Crick
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Estructura del ADN
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Genoma bacteriano I
ADN cromosómico y extracromosómicoN° de cromosomas : 1Pares de bases: 5.000.000 en 1.3 mmGeneralmente haploidesGenes estructurales codificadores (proteínas)Genes del ARN ribosómicoGenes promotores y operadores: controlan la
expresión de otros genes.
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Genoma bacteriano II
Operones: genes estructurales expresados a partir de un promotor esprecífico (ej: operón lac con la secuencia promotora, represora y estructural, permeasa y acetilasa)
Policistrones: operones con varios genes estructurales
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Replicación
Origen: OriCHelicasa-Primasa-ADN polimerasaSemiconservadora: se usan ambas
cadenas como plantillasTopoisomerasas
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Transcripción
Control negativo: los genes se expresan (no se expresan si hay un represor)
Control positivo: los genes NO se expresan (se expresan en presencia de un inductor)
Regulación
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TopoisomerasasTopoisomerasas
Topoisomerasa Tipo Subununidades Genes
I I TopA topAII (ADN girasa) II GyrA gyrA GyrB gyrBIII I TopB topBIV II ParC parC ParE parE
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Superenrrollamiento del ADNSuperenrrollamiento del ADN
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Acidos nucleicosAcidos nucleicos
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ADN-ARN-ProteínasADN-ARN-Proteínas
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Variaciones bacterianas
FenotípicaGenotípica Mutaciones Recombinación bacteriana: afecta la información genética por medio del ADN cromosómico ,plasmídico, ADN fágico o transposones
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Mutación Mutación
Mutación
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Mutación
EspontáneaInducida por mutágenosFrecuencia de mutación: proporción de
mutantes en una poblaciónGrado de mutación: probabilidad que la
mutación ocurra durante un intervalo de tiempo particular (Ej: una generación bacteriana) . Se expresa como: mutación/célula/por división
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Mutaciones puntuales
TRANSICION Purina reemplazada por otra purina o
pirimidina por otra pirimidina 5-bromouracilo; 2-aminopurina TRANSVERSION Purina reemplazada por pirimidina o
pirimidina por purina Etil etanolsufonato
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Deleciones y Adiciones
Pérdida y agregado de segmentos de ADN
Espontánea Inducida: por rayos x, rayos UV, tratamiento con ácido nitroso
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Recombinación bacterianaRecombinación bacteriana
Conjugación
Transducción
Transformación
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TRANSFORMACIONTRANSFORMACION
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Pasaje de ADNPasaje de ADN Transformación
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Tipos de plásmidos
Plásmidos : conjugativos ( grandes , 60 - 120 kilobases ) y no - conjugativos ( pequeños , 1,5 - 15 kilobases )
- plásmidos de virulencia: infecciones, resistencia
- plásmido metabólico: F'lac no presenta enzima que degrada lactose , Rhizobium fijadora de Nitrógeno
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CONJUGACIONCONJUGACION
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Pasaje de ADNPasaje de ADN
Conjugación
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Factor de fertilización
1946: Lederburg y TatumForma básica del Factor F : plásmido Célula con factor F: célula fértil Plásmidos F con otros genes :plásmido F´Plásmido F puede integrarse al cromosoma
Otros plásmidos promotores de la transmisión del ADN : plásmidos conjugativos
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A
Tipos de bacterias según el factor F (factor de fertilización)
F-F+F’Hfr
AB
B
C
A
DE E D
A B C DD
CB
C
CDEE
F-
F’
Hfr
F+
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Factores de transferencia
F+ x F- = 2F+Hfr x F- = Hfr +F-F´ x F- = F´ x F´ diploides parciales F´ frecuencia de transmisión elevada e
integración espontánea mayor que la del factor F
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TRANSDUCCIONTRANSDUCCION
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Fago transductanteFago transductante
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Pasaje de ADN
Transducción
Generalizada: cualquier segmento
Especializada: sólo los adyacentes
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Un poco de historia
MendelTeoría cromosómica de la herencia (hipótesis
de Walter Sutton y Theodore Boveri) 1902Griffith 1928- Principio transformante
(experiencia en ratones con S.pneumoniae)Avery, MacLeod y McCarty (1944-1946):
aislaron el “principio “ de las bacterias muertas Delbruck y Luria: trabajos con bacteriófagosLederberg y Tatum: transferencia de material
génico entre bacterias (1946 –P.Nobel 1958)Hershey y Chase (1952): marcación radiactiva
de proteínasArber, Nathans y Smith: enzimas de
restricción : 1978 P.Nobel
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ADN recombinante
Extracción del ADN del organismo objeto de estudio (donante)
Fraccionamiento con enzimas de restricción –Cortes específicos
Inserción de los fragmentos del donante en pequeñas moléculas capaces de replicación autónoma (vectores)
Este ADN recombinante se utiliza para transformar bacterias
Introducción en el organismo adecuado para ser amplificado
Proceso de amplificación: clonación
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Enzimas de restricción
Tres categorías: I, II y IIIDepende del tipo de secuencias que
reconocen, la naturaleza del corte y la naturaleza del enzima.
I y III cortan por puntos distintos al de reconocimiento: patrones de corte aleatorio
II reconocen sitios específicos y cortan por esos puntos (secuencias de bases inversamente repetidas)
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Estrategias de clonaje
Generación directa de extremos cohesivos G--------------------------CTTAAAATTC--------------------------G
Unión de extremos poli-dA/poli-DTUnión de extremos romos
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Conjugación
E.coli AmpiR
E.coli EstR
+
AmpREstR
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Resultado
Medio sin ATB Medio con Amp
Medio con Est Medio con Amp + Est
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Cambios en el ADN
Mutación Transición: base por base igual Transversión: una base por base diferenteReparaciónRecombinación Elementos móviles: plásmidos, transposones, bacteriófagos
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Mecanismos de recombinación
Transferencia de material genético por:ConjugaciónTransformaciónTransducción
Homóloga (legítima)No homóloga (ilegítima)
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ConjugaciónAcoplamiento bacterianoTransferencia unidireccional de la dadora a la
aceptoraPilus sexual Presencia en la dadora de plásmido F
conjugativo (tiene los genes para su propia transferencia )
Plásmido libre o unido al cromosoma
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Transducción y transformación
TransducciónFago transductorEspecializada: fragmento adyacente a la
inserción del fagoGeneralizada: almacenamiento accidental del
ADN de la bacteria en la cápside del fagoTransfomaciónADN bacterianoBacteria aceptora
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Transposición
Transposones: pueden transferir ADN de una posición a otra dentro de la bacteria
Secuencias de inserción Complejos Asociados con fagos
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Ingeniería genética
Vectores de clonaciónEnzimas de restricciónADN ligasa
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En las bacterias se pueden detectar las huellas …..