genetica bacteriana
DESCRIPTION
bacteriofagosTRANSCRIPT
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GenGentica bacteriana IItica bacteriana IIGenGentica de bacteritica de bacterifagosfagos
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Generalidades de Virus
Virus de la influenza (200 nm)
Tamao 24 300 nm DNA o RNA, de cadena simple o doble Cubierta de protenas con o sin lpidos Forma icosadrica, de varilla, o cabeza y cola
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Clasificacin de fagos por su estructura.
Icosahdricos sin cola (X174) Icosahdricos con cola ()
Filamentosos (M13)
Estn formados por un cido nucleico (DNA/RNA) y una cpside de protena
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El genoma de los fagos
RNA simple cadena (MS2, Q)
RNA doble cadena (phi 6)
DNA simple cadena (phi X174, fd, M13)
DNA doble cadena (T3, T7, lambda , T5, Mu, T2, T4)
Estos cidos nucleicos pueden contener bases inusuales que son
sintetizadas por protenas del fago. En los fagos T-pares, el
genoma no contiene citosina sino 5'- hidroximetilcitosina,
mientras que en otros tipos de fago alguna de las bases est
parcialmente sustituida.
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Bacteriofago T4 virulento
Cabeza
Cuello y collar
Vaina
Centro
Placa Basal
Fibras
Fago libre
Fago infectando
Componentes del Fago
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1. Adsorcin del fago a receptores en la superficie de la bacteria (protenas transportadoras de maltosa o de Fe2+)
2. Inyeccin del material gentico viral
3. Transcripcin del DNA del bacterifago y produccin de protenas virales
4. Replicacin del material gentico viral
5. Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura
6. Lisis y liberacin de las partculas virales
Ciclo LCiclo LticoticoCiclo de Replicacin del Bacteriofago T4
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Halos placas de lisis de los fagos
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1. Una molcula de DNA del fago es inyectada a la bacteria.
2. Transcripcin de genes necesarios para la integracin.
3. El DNA del fago se inserta en el cromosoma bacteriano. (Integracin)
4. La bacteria replica su DNA (y el del fago) y se divide normalmente.
5. El fago insertado se denomina profago y a la bacteria lisgeno.
6. La bacteria es ahora inmune a la infeccin de otros fagos.
Ciclo Lisognico(Fagos temperados)
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Integracin del DNA del fago al cromosoma bacteriano
El cromosoma del bacterifago lambda () en estado libre es circular. El sitio de integracin es una regin del cromosoma que se alinea en un
sitio del cromosoma bacteriano (entre los genes gal y bio).
Ocurre un entrecruzamiento recproco entre el fago circular y el cromosoma
bacteriano resultando en la integracin. Esta integracin es
mediada por los genes del bacteriofago y no por el sistema de
recombinacin de la bacteria.
Al DNA del fago integrado al cromosoma se le llama profago.
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Bacteria lisognica portadora de Profago
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Molcula lineal de DNA del bacteriofago
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Integracin de al cromosoma bacteriano
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Bacterifago lambda () (fago temperado)
Ciclo lisognico Ciclo ltico
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TRANSDUCCITRANSDUCCINNTransferencia de material gentico entre bacterias a travs de un
bacterifago
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Transduccin
Transferencia de material gentico bacteriano
por los virus de bacteria (fagos)
phe trp tyr methis
WT
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Induccin del ciclo ltico
La escicin del DNA del fago acarrea DNA cromosomal
TRANSDUCCIN
Replicacin del fago
Lisis celular y
liberacin del fago
El fago infecta a la
clula receptoraIntegracin del DNA del fago al cromosoma
La clula receptora
adquiere nuevos
genes
Cromosoma bacteriano
Profago
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Transduccin
Transduccin generalizada
Transduccin especializada
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Transduccin generalizada
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Transduccin especializada
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Durante la transduccin se pueden mapear genes
Clulas donadoras: arg+; met+, strs
Infeccin con el fago P1.
Ciclo lisognico. Integracin
Ciclo ltico y cosecha de fagos.
Mezclar los fagos con la bacteria receptora: arg-; met-; strr
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Ciclo lisognico del bacteriofago
Seleccin fenotpica de las bacterias receptoras.
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TransposonesTransposones(Elementos gen(Elementos genticos mticos mviles)viles)
La transposicin es otro tipo de recombinacin de DNA en el cual un elemento transponible o transposn se mueve de una molcula de DNA a otra (recombinacin ilegtima).
Fueron descubiertos originalmente en maz por Barbara Mc Clintock y su presencia se ha documentado tambin en otras especies, desde bacterias hasta humanos.
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Descubrimiento de los transposones eucariontes
Barbara Mc Clintock, 1951
Elementos de ControlElementos de Control
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Tipos de transposonesTipos de transposonesSecuencia de Insercin o Elemento de Insercin (IS): contiene una secuencia central con el gen de la transposasa y en
los extremos una secuencia repetida en
orden inverso no nesariamente idntica,
aunque muy parecida. Cuando un
transposn simple se integra en un
determinado punto del DNA aparece una
repeticin directa de la secuencia diana (5-
12 pb).
Transposn Compuesto (Tn):contiene un elemento de insercin (IS)
en cada extremo, en orden directo o
inverso y una regin central que adems
suele contener informacin de otro tipo.
Por ejemplo, los Factores de
transferencia de resistencia (RTF)
poseen informacin para resistencia a
antibiticos (cloranfenicol, kanamicina,
tetraciclina, etc.).
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm
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Elemento LongitudRepeticin terminal invertida
Repeticin directa de la diana
Seleccin de la diana
IS1 786 pb 23 pb 9 pb Regional
IS2 1327 pb 41 pb 5 pb Zona caliente
IS4 1428 pb 18 pb 11-12 pb AAAX20 .........XTTT
IS5 1195 pb 16 pb 4 pb Zona caliente
CaracterCaractersticas de algunos elementos ISsticas de algunos elementos IS
CaracterCaractersticas de algunos Transposones compuestos (Tn)sticas de algunos Transposones compuestos (Tn)
Elemento LongitudMarcador gentico
(resistencia)
MDULOS TERMINALES
IS Orientacin Relacin entre ambos
Tn 10 9300 pb Tetraciclina IS 10 Invertida Divergencia 2.5%
Tn 5 5700 pb Kanamicina IS 5 Invertida Difieren en 1 pb
Tn 903 3100 pb Kanamicina IS 903 Invertida Idnticos
Tn 9 2500 pb Cloranfenicol IS 9 Directa Idnticos (?)
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm
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Tanto los elementos IS como los transposones (Tn) tienen que estTanto los elementos IS como los transposones (Tn) tienen que estar ar
integrados en una molintegrados en una molcula de DNA, que contenga un origen de cula de DNA, que contenga un origen de
replicacireplicacin, ya sea en el cromosoma principal bacteriano o en un n, ya sea en el cromosoma principal bacteriano o en un
plplsmido, nunca se encuentran libres. smido, nunca se encuentran libres.
Algunos elementos Algunos elementos pueden estar en varias pueden estar en varias copiascopias
Cromosoma de
E. coli
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm
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Transposones en procariontes
Secuencias de insercin (IS)
Frecuencia global de transposicin: 10-3 10-4
Frecuencia individual de transposicin: 10-5 10-7
Reversin de la transposicin: 10-6 10-10
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Transposones
El tamao de los transposones vara entre 103 a 104 pb dependiendo del tipo de transposn.
La secuencia ntegra del transposn se puede insertar en un sitio particular del cromosoma.
La transposicin involucra recombinacin entre secuencias no relacionadas (recombinacin ilegtima) que son los extremos flanqueantes del transposn y el sitio del cromosoma donde se insert.
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Dos formas de transposicin
Replicativa
Conservativa
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Transposasa. Enzima que corta al DNA blanco en sitios al azar y une los extremos del transposn.
Secuencias repetidas invertidas. Funcionan como el sitio de reconocimiento de la transposasa. Como las secuencias son
invertidas, son idnticas.
Marcador de seleccin. La insercin del transposn confiere una ventaja ecolgica a la clula, que puede ser la resistencia a algn
antibitico. KanS KanR
Tn5: 5,800 pb y regiones flanqueantes de 1,530 pb. Genes de resistencia a Kan, Bleo, Strp.
Tn7: 14,000 pb y regiones flanqueantes (secuencias repetidas invertidas de 30 pb). Resistencia a Strp, Spec.
Tn10: 9,300 pb y regiones flanqueantes de 1,300 pb. Genes de resistencia a Tet.
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Mecanismo de transposiciMecanismo de transposicinn(recombinaci(recombinacin ilegn ilegtima)tima)
Repetidos directos (5-9 pb)
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TransposiciTransposicin conservativan conservativa
Unin de la transposasa a la regin flanqueante
Formacin del asa (complejo sinptico). Los extremos del transposn se acercan.
Corte del DNA y escicin del transposn
Unin del transposn al DNA blanco
La transposasa cataliza la insercin del transposn al DNA blanco.
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TransposiciTransposicin replicativan replicativaTransposasa Resolvasa
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Transposones de eucariontes
Retrotransposones Transposones de DNA
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Los retrovirus se integran al DNALos retrovirus se integran al DNAprovirus
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Los transposones pueden causar Los transposones pueden causar
reordenamientos y cambios en los genomasreordenamientos y cambios en los genomas
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TransposonesTransposones
Transferencia de DNA
Evolucin de genomas
Los Virus
Duplicacin de DNA
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Uso de los transposones para generar una coleccin de mutantes
1.Para introducir inserciones de Tn5 al azar en el cromosoma de E. coli, se usa un vector de fago lambda: Pam int-::Tn5
2.Cuando este fago infecta clulas KanS, el DNA del fago no se puede replicar ni integrar, as que la nica manera de que E. coli se vuelva KanR es que el transposn Tn5 se inserte en algn sitio del cromosoma. Esto va a ocurrir en aprox. 1 de cada 100,000 clulas infectadas.
3. Si se infectan 2 x 109 clulas, se obtendrn aprox. 2 x 104colonias KanR. Cada una tendr una insercin de Tn5 en un sitio distinto del cromosoma. Si en el genoma de E. coli hay unos 5,000 genes, es probable que se tenga una coleccin con insercin de Tn5 en casi todos los genes.
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La transferencia horizontal de genes entre distintas especies, e incluso gneros de bacterias
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Mecanismos de resistencia a antibiMecanismos de resistencia a antibiticos y ticos y su transmisisu transmisinn
1. Impermeabilidad y eflujo. Gram+ (peptidoglicano); Gram-(capa de LPS). Protenas de eflujo. Los genes responsables pueden estar en plsmido o en cromosoma.
2. Modificacin e inactivacin del antibitico. -lactamasa, enzimas modificadoras de aminoglicsidos, cloramfenicol acetil transferasa.
3. Modificacin del blanco. Dominios de transpeptidasa con menor afinidad por las -lactamas.
4. Vas alternativas de sntesis. Sntesis de tetrahidrofolato insensible a sulfonamidas.
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1. Cuatro cepas Hfr de E. coli procedentes de la misma cepa F+ transfieren los siguientes
marcadores en el orden:
Cepa 1: M Z X W C
Cepa 2: L A N C W
Cepa 3: A L B R U
Cepa 4: Z M U R B
Cul es el orden de estos marcadores en la cepa F+ original?
2. Se realiza un cruzamiento entre una cepa Hfr arg+ bio+ leu+ y una cepa F arg bio
leu. Experimentos de conjugacin interrumpida demuestran que arg+ entra en el
receptor en ltimo lugar, de modo que se seleccionan recombinantes arg+ para
determinar la presencia de bio+ y leu+ encontrando los siguientes nmeros:
arg+ bio+ leu+ 320
arg+ bio+ leu 8
arg+ bio leu+ 0
arg+ bio leu 48
Cul es el orden de estos marcadores?
Cules son las distancias en unidades de mapa?