Genetica Bacteriana

www.gpo13.com

1. 1
SESIÓN 08: SESIÓN 08: Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/index.html

2. 2
Genética bacterianaGenética bacteriana
Objetivos:Objetivos:
oSeñalará las características del material genético Señalará las características del material genético
bacteriano, cromosómico y extracromosómico bacteriano, cromosómico y extracromosómico
(Plásmidos y Transposones).(Plásmidos y Transposones).
oDistinguirá las características generales de la Distinguirá las características generales de la
replicación, la transcripción, la traducción del DNA replicación, la transcripción, la traducción del DNA
bacteriano y los mecanismos de regulación. bacteriano y los mecanismos de regulación.
oDefinirá los conceptos: conjugación, Definirá los conceptos: conjugación,
transformación, transducción y mutación.transformación, transducción y mutación.

3. 3
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
CaracterísticasCaracterísticas: :
oUn cromosoma.Un cromosoma.
oADN. ADN.
oCircular.Circular.
oBicatenario y Bicatenario y antiparaleloantiparalelo..
oHaploides (con algunas excepciones).Haploides (con algunas excepciones).

4. 4
La doble
Hélice
de ADN
El “ADN” como almacén de información

5. 5
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
Características:Características:
oSecuencias de bases nucleotídicas conformando el Secuencias de bases nucleotídicas conformando el
ácido desoxirribonucléico (ADN).ácido desoxirribonucléico (ADN).
oDos cadenas con bases complementarias (A-T y G-C) Dos cadenas con bases complementarias (A-T y G-C)
unidas por puentes de hidrógeno (antiparalelas).unidas por puentes de hidrógeno (antiparalelas).
oEn promedio de 4,000 kpbEn promedio de 4,000 kpb

6. 6
Cromosoma bacterianoCromosoma bacteriano
Características: Características:
oOrganizados en genes; principalmente, esenciales Organizados en genes; principalmente, esenciales
para el crecimiento bacteriano.para el crecimiento bacteriano.
oMapeado en minutos.Mapeado en minutos.
oSinSin membranamembrana nuclearnuclear..

7. 7
Genética bacterianaGenética bacteriana
Material genético extra-cromosómico:Material genético extra-cromosómico:
oMuchas bacterias tienen genes adicionales Muchas bacterias tienen genes adicionales
(información no vital para la bacteria).(información no vital para la bacteria).
oAlgunas veces en varias copias del mismo gen.Algunas veces en varias copias del mismo gen.
oEn estructuras genéticas extracromosómicas, cada En estructuras genéticas extracromosómicas, cada
uno con características y funciones particulares:uno con características y funciones particulares:
PlásmidosPlásmidos
CósmidosCósmidos
TransposonesTransposones

8. 8
"Dogma Central de la Biología Molecular"
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Replicación: Replicación: Duplicación del material genético.Duplicación del material genético.
oSemiconservativa.Semiconservativa.
oBidireccional.Bidireccional.
oIniciando en un punto llamado Ori C, “O”, origen o Iniciando en un punto llamado Ori C, “O”, origen o
replicónreplicón y tiene dos y tiene dos puntos de crecimiento (PC) u puntos de crecimiento (PC) u
horquillas de replicaciónhorquillas de replicación..
oReplicónReplicón tienen la información genética necesaria tienen la información genética necesaria
para para autorautorreplicarreplicarse.se.
oSemidiscontinua.Semidiscontinua.
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htmhttp://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm
Genética bacterianaGenética bacteriana

10. 10
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana

11. 11
Genética bacterianaGenética bacteriana

12. 12
Genética bacterianaGenética bacteriana

13. 13
o Cuando se replica el cromosoma bacteriano se Cuando se replica el cromosoma bacteriano se
observan los llamados "ojos o burbujas" de replicación.observan los llamados "ojos o burbujas" de replicación.
o Intermediarios de la replicación del cromosoma Intermediarios de la replicación del cromosoma
bacteriano, se parece a la letra griega  θ. bacteriano, se parece a la letra griega  θ. 
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana

14. 14
o En dirección: 5'- 3‘
o DNA polimerasas.
o En una horquilla de replicación:
 Una de las hélices se sintetiza de forma continua:
hélice conductora o líder.
 La otra hélice se sintetiza de manera discontinua
en fragmentos cortos (de Okasaki): hélice
retardada o retrasada.
Replicación del cromosoma bacteriano:Replicación del cromosoma bacteriano:
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Genética bacterianaGenética bacteriana

16. 16
o Bidireccional: Si observamos las dos horquillas de una
cadena; una hélice será conductora o líder, la otra
horquilla tendrá la hélice retardada o retrasada, en la
otra cadena ocurre lo mismo, pero al contrario.
Replicación:Replicación:
Genética bacterianaGenética bacteriana

17. 17
Original de:
http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Replicación:Replicación:
oSe Se ha observado cierta interacción delha observado cierta interacción del replicón replicón con con la la
membrana membrana plasmática, participando en laplasmática, participando en la segregación segregación
dede los cromosomaslos cromosomas durante la durante la formación del tabique formación del tabique
(mesosoma)(mesosoma) para la división de la célula para la división de la célula procariota.procariota.
Original de: http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2.html#two_bact_groups
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Replicación:Replicación:
oEn el proceso de replicación En el proceso de replicación
participan varias proteínas como: participan varias proteínas como:
oADN polimerasaADN polimerasa
oARN polimerasaARN polimerasa
oHHelicasaelicasa..
oTopoisomerasaTopoisomerasa
oLLigasaigasa..
oPrimasasPrimasas
oLa proteína SSBLa proteína SSB
oetc. etc.
Genética bacterianaGenética bacteriana

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““replicación replicación círculo rodante” círculo rodante” o “o “rolling-circlerolling-circle””
En ocasiones, como en la En ocasiones, como en la
conjugación bacteriana o conjugación bacteriana o
en algunos plásmidos, la en algunos plásmidos, la
replicación es replicación es
unidireccional.unidireccional.
Genética bacterianaGenética bacteriana

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““replicación replicación circulo rodante”circulo rodante”
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Transcripción:Transcripción: Síntesis de ARN mensajero Síntesis de ARN mensajero
oUtiliza como molde la cadena complementaria (-) de Utiliza como molde la cadena complementaria (-) de
ADN de un gen, en el cromosoma bacteriano o ADN de un gen, en el cromosoma bacteriano o
plásmidoplásmido..
oLa cadena de ARNm sintetizada, es idéntica a la La cadena de ARNm sintetizada, es idéntica a la
cadena codificadora del ADN del gen en un cromosoma cadena codificadora del ADN del gen en un cromosoma
o o plásmido.plásmido.
http://www.arrakis.es/~lluengo/sintesisarn.html
Genética bacterianaGenética bacteriana

23. 23
Traducción:Traducción: La síntesis de un polipéptido. La síntesis de un polipéptido.
(después de las modificaciones postraduccionales(después de las modificaciones postraduccionales
se forma una proteína funcional).se forma una proteína funcional).
oRibosomas bacterianos (70s, constituidos por dos Ribosomas bacterianos (70s, constituidos por dos
subunidades: la mayor 50s y la menor 30s). subunidades: la mayor 50s y la menor 30s).
oSe realiza mediante tres etapas: iniciación, Se realiza mediante tres etapas: iniciación,
elongación y terminación. elongación y terminación.
oSe lee por codones (tripletes de nucleótidos).Se lee por codones (tripletes de nucleótidos).
Genética bacterianaGenética bacteriana

24. 24
Genética bacterianaGenética bacteriana
Traducción:Traducción:

25. 25
o En muchas bacterias, se realizan varias transcripciones y
traducciones simultáneas.
o Complejo Polirribosómico: Cuando a un mismo RNA
mensajero se le unen varios ribosomas, cada uno realizando
un proceso de traducción
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Organizado en tripletes o codones: Organizado en tripletes o codones:
oCada aminoácido está determinado por tres nucleótidos. Cada aminoácido está determinado por tres nucleótidos.
Si existen cuatro ribonucleótidos diferentes (U, C, A y Si existen cuatro ribonucleótidos diferentes (U, C, A y
G), hay 4G), hay 4
33
= 64 tripletes distintos. = 64 tripletes distintos.
El código genético es degenerado: El código genético es degenerado:
oUn mismo aminoácido puede estar determinado por más Un mismo aminoácido puede estar determinado por más
de un triplete o codón. Debido a que existen 64 tripletes de un triplete o codón. Debido a que existen 64 tripletes
distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes. distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Es un código sin superposición o sin solapamientos: Es un código sin superposición o sin solapamientos:
oDos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos de Dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos de
sus tripletes. sus tripletes.
La lectura del ARN mensajero es continua, sin La lectura del ARN mensajero es continua, sin
interrupciones.interrupciones.
oCualquier pérdida o ganancia de un solo ribonucleótido Cualquier pérdida o ganancia de un solo ribonucleótido
produce a partir de ese punto una modificación de la produce a partir de ese punto una modificación de la
pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos desde pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos desde
el lugar de la alteración.el lugar de la alteración.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana

28. 28
oEl triplete de iniciación suele ser El triplete de iniciación suele ser AUGAUG que codifica para Formil- que codifica para Formil-
Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG
(Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia. (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia.
oExisten tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican
para ningún aminoácido: para ningún aminoácido: UAAUAA (ocre), (ocre), UAGUAG (ambar) y (ambar) y UGAUGA. .
oUniversalidad:Universalidad: El código genético nuclear es universal coincidiendo en El código genético nuclear es universal coincidiendo en
todos los organismo estudiados hasta la fecha. La única excepción a la todos los organismo estudiados hasta la fecha. La única excepción a la
universalidad del código genético es el Código Genético Mitocondrial.universalidad del código genético es el Código Genético Mitocondrial.
Características del código genético:Características del código genético:
Genética bacterianaGenética bacteriana

29. 29
SEGUNDA BASE
U C A G
P
R
I
M
E
R
A

B
A
S
E
U
UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys U
T
E
R
C
E
R
A

B
A
S
E
UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C
UUA Leu UCA Ser UAA FIN UGA FIN A
UUG Leu UCG Ser UAG FIN UGG Trp G
C
CUU Leu CCU Pro CUA His CGU Arg U
CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C
CUA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg A
CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G
A
AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU Ser U
AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C
AUA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg A
AUG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg G
G
GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly U
GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gy C
GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly A
GUG al GCG Ala GAG Glu GGG Gly G
Genética bacterianaGenética bacteriana

30. 30
oLos mecanismos reguladores elementales permite a la bacteria Los mecanismos reguladores elementales permite a la bacteria
minimizar los requerimientos de energía.minimizar los requerimientos de energía.
oUn sistema sólo se activa cuando es necesarioUn sistema sólo se activa cuando es necesario
oSiendo capaz de adaptarse con rapidez a cambios de la concentración Siendo capaz de adaptarse con rapidez a cambios de la concentración
de nutrientes en el medio. de nutrientes en el medio.
oEvita producir enzimas de una vía metabólica si el sustrato no está Evita producir enzimas de una vía metabólica si el sustrato no está
presente en el medio o activa la producción de enzimas de una vía para presente en el medio o activa la producción de enzimas de una vía para
metabolizar un determinado nutriente disponible en el medio.metabolizar un determinado nutriente disponible en el medio.
Regulación de la expresión genéticaRegulación de la expresión genética
Genética bacterianaGenética bacteriana

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oLa realiza activando o desactivando grupos de genes de una misma vía La realiza activando o desactivando grupos de genes de una misma vía
metabólica. Generalmente se encuentran adyacentes. metabólica. Generalmente se encuentran adyacentes.
oA esta estructuras genética que contiene los genes adyacentes de una A esta estructuras genética que contiene los genes adyacentes de una
misma vía metabólica y regiones de regulación (promotor, terminador misma vía metabólica y regiones de regulación (promotor, terminador
de la transcripción, represores, inductores, correpresores, de la transcripción, represores, inductores, correpresores,
operador, etc.) se le llama operón.operador, etc.) se le llama operón.
oDependiendo del tipo de regulación, serán los componentes presentes Dependiendo del tipo de regulación, serán los componentes presentes
en el operón.en el operón.
Regulación de la expresión genéticaRegulación de la expresión genética
Genética bacterianaGenética bacteriana

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oInicial.Inicial.
oControl negativo: Control negativo: los genes se los genes se
expresan a menos que sea expresan a menos que sea
inactivada la transcripción por inactivada la transcripción por
una proteína represora.una proteína represora.
oControl positivo: Control positivo: los genes solo los genes solo
se expresan si es activada la se expresan si es activada la
transcripción por un inductor.transcripción por un inductor.
oTerminal. Terminal.
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm#procariota
Tipos de regulación:Tipos de regulación:
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Policistrón (multigénico): Policistrón (multigénico): Varios genes contiguos que codifican para Varios genes contiguos que codifican para
enzimas de una vía metabólica en particular y que están regulados y enzimas de una vía metabólica en particular y que están regulados y
son transcritos de modo coordinado como un solo RNA mensajero y son transcritos de modo coordinado como un solo RNA mensajero y
serán traducidos en proteínas independientes (enzimas) por los serán traducidos en proteínas independientes (enzimas) por los
ribosomas.ribosomas.
Monocistrón (un solo gen): Monocistrón (un solo gen): Son genes transcritos en un RNA mensajero Son genes transcritos en un RNA mensajero
y codificados por un solo polipéptido, una vez modificado, será una y codificados por un solo polipéptido, una vez modificado, será una
proteína funcional.proteína funcional.
Genética bacterianaGenética bacteriana

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Genética bacterianaGenética bacteriana

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oCirculares, doble cadena de ADN (bicatenarios).Circulares, doble cadena de ADN (bicatenarios).
oTamaño entre 1.5 y 400 kb. Tamaño entre 1.5 y 400 kb.
oAlgunos como los de Algunos como los de Borrelia burgdorferiBorrelia burgdorferi y y B. hermsiiB. hermsii tienen tienen
plásmidos lineales.plásmidos lineales.
oSe autorreplicaSe autorreplica
oCada plásmido tiene un número de copias por cromosoma, pudiendo Cada plásmido tiene un número de copias por cromosoma, pudiendo
existir desde uno hasta varios, incluso cientos. existir desde uno hasta varios, incluso cientos.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Plásmidos: Plásmidos: material genético extracromosómico, que no material genético extracromosómico, que no
suelen codificar para funciones esenciales, sino para suelen codificar para funciones esenciales, sino para
funciones particulares de la bacteria.funciones particulares de la bacteria.

36. 36
Se clasifican de acuerdo a su grupo de incompatibilidad. Si son Se clasifican de acuerdo a su grupo de incompatibilidad. Si son
incapaces de coexistir en la misma célula bacteriana son del mismo incapaces de coexistir en la misma célula bacteriana son del mismo
grupo de incompatibilidad.grupo de incompatibilidad.
Funciones de los plásmidosFunciones de los plásmidos
oReplicación, reparación, recombinación.Replicación, reparación, recombinación.
oFertilidad.Fertilidad.
oRestricción y modificación.Restricción y modificación.
oResistencia a agentes antimicrobianos.Resistencia a agentes antimicrobianos.
oResistencia a metales tóxicos y detergentes.Resistencia a metales tóxicos y detergentes.
oResistencia a bacteriófagos.Resistencia a bacteriófagos.
oMetabolismo de azúcares y compuestos aromáticos.Metabolismo de azúcares y compuestos aromáticos.
oAdhesión celular, virulencia.Adhesión celular, virulencia.
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos

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Interacción de los plásmidos al cromosoma: Interacción de los plásmidos al cromosoma: Se corta, lineariza y se Se corta, lineariza y se
integra al cromosoma, todo o en parte, mediante ciertos procesos integra al cromosoma, todo o en parte, mediante ciertos procesos
enzimáticos y de complementariedad del ADN. La estructura formada enzimáticos y de complementariedad del ADN. La estructura formada
se llama “episoma”.se llama “episoma”.
Genética bacterianaGenética bacteriana

                          
     

                          
    
PlásmidosPlásmidos
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm

38. 38
Recombinación: Recombinación: Puede combinarse Puede combinarse
con otros plásmidos, mediante con otros plásmidos, mediante
intercruzamiento, por procesos intercruzamiento, por procesos
enzimáticos y de enzimáticos y de
complementariedad de ADNcomplementariedad de ADN..
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos

39. 39
Clonación: Clonación: Estas características de los plásmidos ha permitido al Estas características de los plásmidos ha permitido al
humano, realizar procesos de investigación, insertando genes, humano, realizar procesos de investigación, insertando genes,
duplicarlos, expresar proteínas, regularlas, etc. para fines de duplicarlos, expresar proteínas, regularlas, etc. para fines de
investigación o de producción biotecnológica. Surgiendo la investigación o de producción biotecnológica. Surgiendo la
“Ingeniería genética”.“Ingeniería genética”.
Genética bacterianaGenética bacteriana
PlásmidosPlásmidos
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

40. 40


ADN recombinante
Clonación en bacterias
Plásmido
Enzima de
restricción
bacteria
ligasa
DNA
Bacterias
transformadas
1 2
ºC
Transformación
ADN recombinante
Cultivo de bacterias competentes
Electroporación
Choque
térmico
Bacterias, algunas de ellas
transformadas

41. 41
Cósmidos:Cósmidos: material extracromosómico que algunas bacterias material extracromosómico que algunas bacterias
tienen, es una doble cadena de ADN circular, que puede tienen, es una doble cadena de ADN circular, que puede
integrarse al cromosoma y autorreplicarse, mas pequeño que integrarse al cromosoma y autorreplicarse, mas pequeño que
un plásmido.un plásmido.
Genética bacterianaGenética bacteriana
www.amgen.es/biotecnologia/ images/image009.gif

42. 42
oTransformaciónTransformación
oTransducciónTransducción
oConjugación Conjugación
Genética bacterianaGenética bacteriana
Procesos genéticos que realizan las bacteria como Procesos genéticos que realizan las bacteria como
mecanismo de variaciónmecanismo de variación..

43. 43
oTrasformación: Trasformación: El material genético (externo o exógeno) es incorporado El material genético (externo o exógeno) es incorporado
por las bacterias tomándolo del medio donde se encuentra, para adquirir por las bacterias tomándolo del medio donde se encuentra, para adquirir
nuevas características.nuevas características.
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.higiene.edu.uy/biolcel/genetica.ppt#265,9,Diapositiva 9

44. 44
La transformación observado por Frederick Griffith La transformación observado por Frederick Griffith (1928),(1928), en infecciones en infecciones
neumococcicas en ratones. “neumococcicas en ratones. “EL PRINCIPIO TRANSFORMANTEEL PRINCIPIO TRANSFORMANTE””. .
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Basemol/base_molecular_de_la_herencia.htm
A)
C)
B)
D)

45. 45
oTransducción: Transducción: El material genético pasa de una El material genético pasa de una
bacteria a otra por medio de un bacteriófago que bacteria a otra por medio de un bacteriófago que
funciona como acarreador. funciona como acarreador.
Genética bacterianaGenética bacteriana

46. 46
Transducción:Transducción: Ciclo líticoCiclo lítico
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm

47. 47
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/adn/adntema3.htm
Transducción:Transducción: Ciclo lisogénicoCiclo lisogénico

48. 48
oConjugación: Conjugación: Una bacteria donadora se pone en Una bacteria donadora se pone en
contacto por medio de un pili con una bacteria contacto por medio de un pili con una bacteria
receptora para pasar material genético. Realizado receptora para pasar material genético. Realizado
mediante la replicación de círculo rodantemediante la replicación de círculo rodante
http://www.biologia.edu.ar/animaciones/temas/adn_y_sintesis/conjugacion2.html
Conjugación en una cepa de Escherichia coli  (M.E 27.700x)
 © Dennis Kunkel, usada con permiso.
Genética bacterianaGenética bacteriana

49. 49
Genética bacterianaGenética bacteriana
http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm

50. 50
Son elementos genéticos que contienen varios kpb de Son elementos genéticos que contienen varios kpb de
ADN, incluyendo la información necesaria para migrar ADN, incluyendo la información necesaria para migrar
o pasa de un locus genético o región génica a otra.o pasa de un locus genético o región génica a otra.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Transposones o elementos transponibles:Transposones o elementos transponibles:
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http

51. 51
Transposones simples: Transposones simples: solo llevan regiones de inserción.solo llevan regiones de inserción.
Transposones complejos: Transposones complejos: portan genes para funciones especializadas portan genes para funciones especializadas
y sus secuencias de inserción en los extremos.y sus secuencias de inserción en los extremos.
oNo se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta. No se autorreplican. Depende del replicón donde se inserta.
oLa especificidad en la secuencia del sitio de inserción es escasa, La especificidad en la secuencia del sitio de inserción es escasa,
debido ha esto, se puede observar un patrón de inserción debido ha esto, se puede observar un patrón de inserción
aparentemente aleatorio, incluso rompiendo genes, provocando aparentemente aleatorio, incluso rompiendo genes, provocando
mutaciones.mutaciones.
Genética bacterianaGenética bacteriana

52. 52
oMutación:Mutación: es un cambio heredable en la secuencia de es un cambio heredable en la secuencia de
bases de los ácidos nucleicos contenidos en el genoma bases de los ácidos nucleicos contenidos en el genoma
de un organismo.de un organismo.
Genética bacterianaGenética bacteriana
Tipos de mutacionesTipos de mutaciones
oDuplicacionesDuplicaciones
oDeleccionesDelecciones
oInsercionesInserciones
oInversionesInversiones
oTranversionesTranversiones
oTransicionesTransiciones

53. 53
Genética bacterianaGenética bacteriana
FIN