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Unidad 6:Genética microbiana

La genética microbiana se enfoca en las mutaciones y los factores que las inducen, conocidos como mutágenos. Estos agentes pueden ser químicos, físicos o biológicos y aumentan la frecuencia de mutaciones, que de manera espontánea es muy baja.

Unidad 6:Genética microbiana

Elaborado por: Fernando Tagle Torreblanca

Unidad 6: Genética microbiana

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES

Procesos naturales por los que las bacterias intercambian material genético
Conjugación

Se da una transferencia de ADN a través de un pili en su estructura

Transducción

Puede ocurrir de dos maneras:

Transducción especializada

El ADN de una región específica del cromosoma del huésped se integra en el genoma del virus, reemplazando sólo algunos genes del virus

Transducción generalizada

El ADN de cualquier región del cromosoma del huésped pasa a formar parte del ADN de la partícula madura del virus en lugar del genoma del virus

El ADN se transfiere de una célula a otra mediante un virus

Transformación

Competencia inducida artificialmente

Ingeniería genética

Iones calcio + frio /electroporación

Células competentes

Es una propiedad determinada genéticamente

No todas las células son competentes

Una célula que es capaz de tomar una molécula de ADN y ser transformada

En un único suceso de transformación sólo se puede transferir de una célula a otra una pequeña cantidad de genes

Es un proceso por el que ADN libre (de un donador) se incorpora en una célula receptora y hay un intercambio genético

Tienen mecanismos de intercambio genético que permiten la transferencia y recombinación de genes
Adaptación a cambios ambientales
Funciones nuevas
Surgen nuevas combinaciones de genes
Los procariotas no se reproducen sexualmente

MUTAGÉNESIS

Mutagénesis dirigida
El la mutagénesis dirigida:

Uso de tecnologías de ADN recombinante y ADN sintético

En genes específicos

Inducción de mutaciones específicas

Distinto a las mutaciones consideradas, que pueden ocurrir "al azar"
Radiaciones
Podemos dividir a la radiación mutagénica en dos categorías principales:

No ionizante (electromagnética)

Proteínas (absorben 280 nm)

Inducción de dímeros de pirimidinas

Absorben ADN, ARN (absorben 260 nm)

Luz UV

Ionizante

Radicales libres- Reaccionan e inactivan macromoléculas

Causan ionización del agua(radicales OH-)

RayosX,rayosgamma

Tipos
Agentes intercalantes

Se insertan (intercalan) entre dos pares de bases del ADN, separándolas entre sí

Agentes alquilantes

Actúan en cualquier momento, independientemente de la replicación

nducen mutaciones con mayor frecuencia que los análogos de bases

Reaccionan directamente con las bases del ADN (alquilandolas)

Análogos de bases

Actúan durante la replicación

Se parecen estructuralmente a las bases púricas y pirimídicas del ADN, pero no se aparean correctamente

Mutágenos
Mutaciones inducidas

Agentes Biológicos

Agentes Físicos

Agentes químicos

La frecuencia de mutaciones "espontaneas" es muy baja
Son agentes que incrementan la velocidad de mutación / inducen mutaciones

Mutación

Velocidad de mutación
La velocidad de mutación en genomas de ARN es unas 1000 veces mayor que en genomas de ADN (¡ojo VIRUS!)
Secuencias de ADN «hot spots» para mutaciones

Mayor error de la ADN polimerasa

NO todas las mutaciones ocurren con la misma frecuencia

Sin sentido (poco frecuente- menos codones sin sentido)

Transposición (más frecuente)

Errores en la replicación del ADN

UNO por cada 10(7)-10(11) pb

Efectos de la mutación
Mutación por cambio de sentido

El cambio en un par de bases, da un nuevo codón que codifica para un aminoácido con características distintas

Mutación sin sentido

El cambio en un par de bases, da un nuevo codón que codifica para "STOP"

Mutación silenciosa

El cambio en un par de bases, da un nuevo codón que codifica para el mismo aminoácido

Tipos de mutaciones
Mutaciones en muchos pares de bases

Inversiones

Se invierte la orientación de un segmento de ADN

Translocaciones

Largos fragmentos de ADN cromosómico se mueven a una localización diferente (otro cromosoma)

Inserciones

Las inserciones inactivan el gen en el que ocurren

Se deben principalmente a:

Adquisición de «secuencias de inserción»

Secuencias específicas de ADN identificables (700-1400 pb)

Errores en la recombinación genética

Se insertan grandes cantidades de pares de bases

Deleciones

No son restauradas por otras mutaciones, sino por recombinación genética

Pérdida total de la función del gen

Sí se trata de genes esenciales, la mutación es letal

Se elimina una región del ADN

Pérdida de varios cientos o miles pares de bases

Reversiones (mutaciones hacia atrás)

Revertiente de segundo sitio

Mutaciones supresoras: una nueva mutación que compensa el efecto de una mutación original

Revertiente de un mismo sitio

Se le llama "reversible" a una cepa en la que se ha restaurado el fenotipo silvestre (original)

Mutaciones por desfase de lectura

Se altera la traducción del gen

Cualquier deleción o inserción de un par de bases origina un desfase en el marco de lectura

El código genético se lee en bloques de 3 bases → Codones

Mutaciones puntuales

Estos pueden ser:

Sustituciones de pares de bases

Micro-deleciones

Micro-inserciones

Implican UN PAR DE BASES (o unos pocos pares)

Estos cambios pueden resultar:

Benéficos

Neutros

Perjudiciales

Se le llama mutación a cambios en la secuencia de bases del material genético de un organismo (GENOTIPO)
Rastreo y selección de mutantes
Métodos de rastreo de mutantes

Réplica en placa

Mutantes resistentes a antibióticos

Mutantes nutricionales

Protótrofos

Auxótrofos

Para ciertos tipos de mutaciones (seleccionables) este método permite el rastreo de un gran número de colonias

Mutantes no seleccionables

Los fenotipos mutados no siempre son fáciles de reconocer

Rastreo de grandes poblaciones de organismos

Mutantes seleccionables

Relativamente fácil de seleccionar si se seleccionan las condiciones ambientales adecuadas

Ventaja bajo ciertas condiciones ambientales

Rastreo o "screening"

Es el proceso de detección de mutaciones mediante la examinación de un gran número de colonias (individuos)

Buscando las "diferentes"

Alistamiento de mutantes
Mutaciones NO seleccionables

Ej. Pérdida de color de un organismo pigmentado

No tienen por lo general ventajas o desventajas

Mutaciones seleccionables

Ej. Resistencia a antibióticos

Confieren algún tipo de ventaja al organismo que la posee

Un «mutante» difiere de su cepa parental (original) en:
Fenotipo

Con un signo (+) o (-) para indicar la presencia o ausencia de una propiedad

His- No es capaz de sintetizar su propia histidina

His+ Es capaz de sintetizar su propia histidina

Se designa con una letra mayúscula seguida de dos letras minúsculas

Conjunto de características observables de un organismo

Genotipo

Se designa con 3 letras minúsculas, seguidas de una mayúscula (refiriéndose a un GEN) en cursiva

Conjunto de genes de un organismo

Un "mutante"es una cepa que ha sufrido una mutación
Es un cambio hereditario en la secuencia de bases del ácido nucléico que constituye el genoma de un organismo