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  1. Genética Microbiana “Es la ciencia que define y analiza la herencia o la constancia y cambio de las funciones fisiológicas que constituyen las propiedades de los organismos”.

  2. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  3. Genética Microbiana • La unidad de la herencia es el gen, segmento de ADN que contiene en su secuencia de nucleótidos, información para una propiedad bioquímica o fisiológica específica. • Las dos funciones esenciales del material genético son: La replicación y la expresión.

  4. Genética Microbiana

  5. Las base química para la variación en el fenotipo es un cambio en el genotipo, o una alteración en la secuencia del ADN dentro de un gen, o en la organización de los genes. • Mutación: es un cambio permanente en la secuencia de nucleótidos de la molécula de ADN que se transmite a la descendencia. • La variación fenotípica se ha estudiado basada en la capacidad de un gen para permitir la proliferación en condiciones de selección. ( gen de resistencia a la ampicilina)

  6. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  7. El cromosoma bacteriano es una molécula circular de ADN que funciona como un elemento genético auto replicable (replicón). • Algunas cepas bacterianas tienen replicones adicionales (plásmidos y bacteriófagos). • Transposones.

  8. Estructura del ácido nucleico. • Los ácidos nucleicos son grandes polímeros constituidos por unidades nucleotídicas que se repiten. • Cada nucleótido contiene: • Un grupo fosfato • Un azúcar (pentosa o desoxipentosa). • Un par de bases púricas o pirimidínicas

  9. Estructura del ácido nucleico

  10. Ribonucleótido

  11. Desoxiribonuleótido

  12. Bases Nitrogenadas

  13. Dogma de la Biología Molecular

  14. Genoma eucariótico. • Mas de un cromosoma lineal. • Separados por una membrana nuclear del citoplasma • Diploides. • Tiene mucho ADN no codificante. • ADN: cromosómico, mitocondrias, cloroplastos.

  15. Genoma procariótico • No tienen membrana nuclear. • Los genes bacterianos son haploides y presentan un único cromosoma constituido por una molécula circular de ADN de doble cadena. • Cromosoma E.Coli (1,35mm) Circular • Muchas bacterias contienen genes adicionales en PLÁSMIDOS. • TRANSPOSONES: elementos genéticos móviles.

  16. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  17. Replicación del DNA • Cromosoma Bacteriano • Transposones • Plásmidos • Bacteriófagos.

  18. Replicación del DNA • Cromosoma Bacteriano • Transposones • Plásmidos • Bacteriófagos.

  19. Replicación del DNA • Durante la replicación cada banda helicoidal del ADN sirve como un molde para la síntesis de una nueva banda complementaria. • Cada molécula de doble cadena de ADN hija contiene una banda de poli nucleótido vieja y una banda nueva sintetizada. • Este tipo de replicación del ADN se denomina semiconservativa.

  20. Replicación del DNA • El DNA que se copia para formar uno complementario se llama molde.

  21. Replicación del DNA • La reaplicación del ADN cromosómico en las bacterias comienza en un sitio específico del cromosoma llamado locus ori, una región del DNA unida a la membrana celular. • La replicación es bidireccional.

  22. ENZIMAS 1) Helicasas.( separa las dos hebras) 2)RNA pol DNA dependiente.(primer) 3)DNA pol. (adicionan nucleótidos).Tipo III 4) DNA pol I ( con actividad exonucleasa). 5) DNA ligasa (une los fragmentos de DNA) 6) Topoisomerasa. Relaja DNA superenrollado.

  23. Replicación del DNA

  24. Replicación del DNA • Cromosoma Bacteriano • Transposones • Plásmidos • Bacteriofagos.

  25. Transposones • Son segmentos de DNA que pueden moverse de un sitio a otro en una molécula de DNA.(transposición). • La inserción de un transposón a menudo interrumpe la secuencia lineal de un gen y lo inactiva.(mutación) • Principal enz. Transposasa. • Dos tipos: • Transposición no replicativa • Transposición replicativa

  26. Replicación del DNA • Cromosoma Bacteriano • Transposones • Plásmidos • Bacteriofagos.

  27. Plásmidos • Los plásmidos son replicones que se mantienen como elementos genéticos distintos, extracromosómico en las bacterias. • La mayoría son moléculas doble cadena, circular. • Los plásmidos estrechamente relacionados no pueden mantenerse de forma estable en la misma bacteria hospedero (incompatibles). • Los plásmidos conjugativos codifican funciones que promueven la transferencia de plásmido de una bacteria donante a otra receptora. • Otorgan generalmente propiedades como resistencia a antibióticos, producción de toxinas. • La replicación es semejante a la replicación cromosómica.

  28. Genetica microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  29. Mutación • Es un cambio hereditario en la secuencia ADN que constituye el genoma de un organismo. • Mutante.(ejemplo: His+ o His -) • Las mutaciones espontáneas en las bacterias son raras, ocurren con una frecuencias de 10-8 a 10-6 . • Las mutaciones pueden ocurrir por: • sustituciones (en la replicación). • Supresiones • Inserciones (transposones o fagos) • Reordenamiento de bases. • Reversiones.

  30. Mutación • Sustituciones; • Pueden ser causadas por apareamiento erróneo entre bases complementarias durante la replicación. • ¿Toda sustitución produce un cambio en el fenotipo?

  31. Supresiones e inserciones. • Supresiones o deleciones: son mutaciones en las que se ha eliminado una región del DNA. • Algunas deleciones son tan grandes que pueden afectar a varios genes. • No son reversibles salvo por recombinación genética. • Puede ser causado por daño al DNA. • Inserciones: cuando se añaden nuevas bases al DNA. Errores que ocurren en el proceso de recombinación. Son elementos transponibles. • Pueden ser micro o macro deleciones o inserciones. Dependiendo del número de bases afectadas.

  32. Reversiones • Las mutaciones puntuales son reversibles. • Un revertiente se define operativamente como una cepa en la que aparece restaurado el fenotipo silvestre que se perdió en el mutante. • Dos tipo: • Revertientes de un mismo sitio o verdaderas. • Revertientes de segundo sitio o supresoras.

  33. Mutágenos • Agentes químicos, físicos o biológicos que pueden inducir mutaciones. • Químicos: Algunos son análogos de bases que se parecen estructuralmente a las bases púricas y pirimidínicas. Pero muestran propiedades de apareamiento erróneas.

  34. Mutágenos • Biológicos: • Transposones. • Bacteriófagos • Físicos: • Radiación: • No ionizantes: Luz UV 260nm causa dímeros de pirimidina. • Ionizantes. Através de la acción de los radicales libres. • Mutagénesis dirigida: • No son al azar utilizan la tecnología de DNA recombinante.

  35. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  36. Recombinación genética • “ Se define por recombinación al proceso en que tenga lugar la formación de un nuevo ADN a partir de moléculas destruidas, de manera que la información genética procedente de cada molécula de ADN original estará presente en las nuevas”. • Implica un intercambio físico de material genético entre elementos genéticos.

  37. 1) Ruptura del DNA (enz nucleasa) • 2) Proteína de unión al DNA (SSB) • 3) Rec A: se una al fragmento monocatenario y facilita la formación del complejo).Invasión de cadena. • 4) Formación de un heteroduplex. Cada cadena esta formado por un cromosoma diferente. • También participan enz: nucleasas, ligasas y polimerasas.

  38. Recombinación genética • La recombinación genética en procariotas puede observarse a través de 3 procesos diferentes: • Transformación. (DNA libre) • Transducción. (virus) • Conjugación. (Plásmidos)

  39. Recombinación Genética

  40. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  41. Transformación genética. • Es un proceso por el que el DNA libre se incorpora en una célula receptora y lleva a cabo un cambio genético. • De los tres procesos, de recombinación genética, fue el mas importante ya que suministró la primera evidencia de que el ADN es el material genético.(Griffith 1920)

  42. Transformación genética • Competentes: una célula capaz de tomar una molécula de DNA y ser transformada. • Solo algunas cepas son competentes y esta capacidad es heredable y regulada por distintas proteínas. • Hay diferentes formas de incorporar DNA. • Algunas Gram – sólo incorporan DNA doble cadena (Haemophilus). • Gram +, sólo DNA simple cadena.(Streptococcus y Bacillus).

  43. Pasos: • 1) El DNA se una a la superficie celular por una proteína de unión a DNA. • 2) Actúa una nucleasa. • 3) Se asocia a proteínas específicas de competencia. • 4) Actúa la Rec A.

  44. Transformación genética • Si las bacterias son transformadas con ADN extraído de un virus bacteriano, este proceso se conoce como transfección. • Competencia inducida. • Altas concentraciones de iones calcio y luego se mantiene en frío. • Electroporación.

  45. Genética microbiana • Introducción. • Estructura del DNA. • Replicación del DNA • Mutación. • Recombinación. • Transformación • Conjugación • Transducción.

  46. Conjugación • Plásmidos: • Son elementos genéticos que se replican independientemente del cromosoma del hospedador. • No tienen una forma extracelular. • Mayoría DNA bicatenario. • Se replican de manera similar al cromosoma. • Pueden estar desde 1 o 3 copias hasta mas de 100 en una misma célula. • Los plásmidos relacionados son incompatibles. • Una de las principales característica es la de otorgar resistencias a distintos tipos de antibióticos.