GENÉTICA microbiana

39
GENÉTICA GENÉTICA MICROBIANA MICROBIANA

description

infectologia

Transcript of GENÉTICA microbiana

Page 1: GENÉTICA microbiana

GENÉTICA GENÉTICA MICROBIANAMICROBIANA

Page 2: GENÉTICA microbiana

GENÉTICAGENÉTICA

ESTUDIO DE LOS MECANISMOS POR ESTUDIO DE LOS MECANISMOS POR LOS CUALES LOS CARACTERES LOS CUALES LOS CARACTERES PASAN DE UN ORGANISMO A OTROPASAN DE UN ORGANISMO A OTRO

GEN: ENTIDAD QUE ESPECIFICA LA GEN: ENTIDAD QUE ESPECIFICA LA ESTRUCTURA DE UNA CADENA DE ESTRUCTURA DE UNA CADENA DE POLIPÉPTIDOSPOLIPÉPTIDOS

Page 3: GENÉTICA microbiana

ELEMENTOS GENÉTICOSELEMENTOS GENÉTICOS

CROMOSOMA BACTERIANO: CROMOSOMA BACTERIANO: MOLÉCULAS DE ADN INDIVIDUAL, MOLÉCULAS DE ADN INDIVIDUAL, HAPLOIDE (GENÓFORO)HAPLOIDE (GENÓFORO)

MOLÉCULA DE ADN CIRCULAR MOLÉCULA DE ADN CIRCULAR CERRADA (A VECES LINEAL)CERRADA (A VECES LINEAL)

2 A 4 COPIAS EN FASE EXPONENCIAL2 A 4 COPIAS EN FASE EXPONENCIAL

Page 4: GENÉTICA microbiana

Nucleótido de ADNDoble hélice

Page 5: GENÉTICA microbiana

TAMAÑO Y PM DEL ADNTAMAÑO Y PM DEL ADN

NUCLEÓTIDO: 4000 daltonsNUCLEÓTIDO: 4000 daltons

NÚMERO DE BASES POR MOLÉCULANÚMERO DE BASES POR MOLÉCULA

1000 BASES = 1 KILOBASE (Kb) 1000 BASES = 1 KILOBASE (Kb)

Escherichia coliEscherichia coli: 4600 PARES DE Kb (4,6 : 4600 PARES DE Kb (4,6

Mb). SUPERENRROLLAMIENTOMb). SUPERENRROLLAMIENTO

Page 6: GENÉTICA microbiana

REPLICACIÓN DEL ADNREPLICACIÓN DEL ADN

(semiconservada)(semiconservada)

Page 7: GENÉTICA microbiana

PLÁSMIDOS Y EPISOMASPLÁSMIDOS Y EPISOMAS

PLÁSMIDOS: MOLÉCULAS DE ADN PLÁSMIDOS: MOLÉCULAS DE ADN CIRCULAR INDEPENDIENTES DEL ADN CIRCULAR INDEPENDIENTES DEL ADN CROMOSÓMICOCROMOSÓMICO

EPISOMAS: PLÁSMIDOS QUE PUEDEN EPISOMAS: PLÁSMIDOS QUE PUEDEN INTEGRARSE AL CROMOSOMA INTEGRARSE AL CROMOSOMA BACTERIANOBACTERIANO

Page 8: GENÉTICA microbiana

1. CROMOSOMA BACTERIANO1. CROMOSOMA BACTERIANO2. PLÁSMIDOS2. PLÁSMIDOS

Page 9: GENÉTICA microbiana

PLÁSMIDOSPLÁSMIDOS

FERTILIDAD: CONJUGACIÓNFERTILIDAD: CONJUGACIÓN RESISTENCIA: A ANTIMICROBIANOS RESISTENCIA: A ANTIMICROBIANOS

(R). FACTOR DE TRANSFERENCIA(R). FACTOR DE TRANSFERENCIA PRODUCCIÓN DE BACTERIOCINAS: EJ. PRODUCCIÓN DE BACTERIOCINAS: EJ.

ColEI (NO TRANSMISIBLES)ColEI (NO TRANSMISIBLES) OTROS: ENZIMAS, FACTORES DE OTROS: ENZIMAS, FACTORES DE

VIRULENCIA, etc. VIRULENCIA, etc.

Page 10: GENÉTICA microbiana

PLÁSMIDOSPLÁSMIDOS

Page 11: GENÉTICA microbiana

PLÁSMIDOSPLÁSMIDOS

PRESENTES EN GRAM POSITIVAS Y PRESENTES EN GRAM POSITIVAS Y

NEGATIVASNEGATIVAS

NÚMERO DE COPIAS VARIABLENÚMERO DE COPIAS VARIABLE

REPLICACIÓN SIMILAR AL CROMOSO-REPLICACIÓN SIMILAR AL CROMOSO-

MA BACTERIANO (1/10 DEL TIEMPO)MA BACTERIANO (1/10 DEL TIEMPO)

Page 12: GENÉTICA microbiana

INFORMACIÓN GENÉTICAINFORMACIÓN GENÉTICA

FLUJO DE LA INFORMACIÓNFLUJO DE LA INFORMACIÓN REPLICACIÓN DEL ADN REPLICACIÓN DEL ADN

(semiconservada)(semiconservada) ADN A ARNm: TRANSCRIPCIÓN (ARN ADN A ARNm: TRANSCRIPCIÓN (ARN

polimerasa) polimerasa) ARNm A PROTEÍNAS: TRADUCCIÓNARNm A PROTEÍNAS: TRADUCCIÓN

Page 13: GENÉTICA microbiana

TranscripciónTranscripción

Page 14: GENÉTICA microbiana

TraducciónTraducción

Page 15: GENÉTICA microbiana

INFORMACIÓN GENÉTICAINFORMACIÓN GENÉTICA CÓDIGO: SECUENCIA DE BASES DE CÓDIGO: SECUENCIA DE BASES DE

ADN SE CORRESPONDE CON ADN SE CORRESPONDE CON SECUENCIAS DE AMINOÁCIDOSSECUENCIAS DE AMINOÁCIDOS

CODÓN: CONJUNTO DE TRES CODÓN: CONJUNTO DE TRES NUCLEÓTICOS QUE CODIFICA PARA NUCLEÓTICOS QUE CODIFICA PARA UN AMINOÁCIDO EN ARNmUN AMINOÁCIDO EN ARNm

CÓDIGO DEGENERADO (REDUNDANTE)CÓDIGO DEGENERADO (REDUNDANTE)

Page 16: GENÉTICA microbiana
Page 17: GENÉTICA microbiana

INFORMACIÓN GENÉTICAINFORMACIÓN GENÉTICA

CISTRÓN: SEGMENTO DE ADN QUE CISTRÓN: SEGMENTO DE ADN QUE CODIFICA PARA UN SOLO POLIPÉPTIDOCODIFICA PARA UN SOLO POLIPÉPTIDO

CADENA CON SENTIDO: INFORMACIÓN CADENA CON SENTIDO: INFORMACIÓN PARA LA TRANSCRIPCIÓN (3’)PARA LA TRANSCRIPCIÓN (3’)

SECUENCIA LÍDER: IMPORTANTE PARA SECUENCIA LÍDER: IMPORTANTE PARA LA TRADUCCIÓNLA TRADUCCIÓN

Page 18: GENÉTICA microbiana

EXPRESIÓN DEL CÓDIGO EXPRESIÓN DEL CÓDIGO GENÉTICOGENÉTICO

INICIACIÓN: complejo ARNm + 30S +50S INICIACIÓN: complejo ARNm + 30S +50S + ARNt+ ARNt

ELONGACIÓN: reconocimiento, ELONGACIÓN: reconocimiento, transferencia y translocacióntransferencia y translocación

TERMINACIÓN DEL POLIPÉPTIDOTERMINACIÓN DEL POLIPÉPTIDO PLEGADOPLEGADO

Page 19: GENÉTICA microbiana

RESUMEN SÍNTESIS DE PROTEÍNASRESUMEN SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Page 20: GENÉTICA microbiana

REGULACIÓN DE EXPRESIÓN REGULACIÓN DE EXPRESIÓN GÉNICAGÉNICA

ECONOMÍA DE ENERGÍA Y ECONOMÍA DE ENERGÍA Y ADAPTACIÓN AL ENTORNOADAPTACIÓN AL ENTORNO

OPERÓN: AGRUPAMIENTO DE GENES OPERÓN: AGRUPAMIENTO DE GENES QUE CODIFICAN SÍNTESIS DE QUE CODIFICAN SÍNTESIS DE DETERMINADAS ENZIMASDETERMINADAS ENZIMAS

REGULACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN REGULACIÓN Y TRANSCRIPCIÓN COORDINADAS EN UN SOLO ARNm COORDINADAS EN UN SOLO ARNm POLICISTRÓNICOPOLICISTRÓNICO

Page 21: GENÉTICA microbiana

REPRESIÓNREPRESIÓN

PROMOTORPROMOTOR

ARN POLIMERASA

GEN 1GEN 1 GEN 2GEN 2 GEN 3GEN 3OPERADOROPERADOR

REPRESORREPRESOR

TRANSCRIPCIÓN BLOQUEADATRANSCRIPCIÓN BLOQUEADA

Page 22: GENÉTICA microbiana

INDUCCIÓNINDUCCIÓN (derepresión) (derepresión)

PROMOTORPROMOTOR

ARNARN POLIMERASAPOLIMERASA

GEN 1GEN 1 GEN 2GEN 2 GEN 3GEN 3OPERADOROPERADOR

REPRESORREPRESOR

TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN

INDUCTORINDUCTOR

Page 23: GENÉTICA microbiana

REPRESIÓN POR CATABOLITOREPRESIÓN POR CATABOLITO

UTILIZACIÓN DE DISTINTAS FUENTES UTILIZACIÓN DE DISTINTAS FUENTES DE ENERGÍA (glucosa, lactosa)DE ENERGÍA (glucosa, lactosa)

GLUCOSA (catabolito) CAUSA GLUCOSA (catabolito) CAUSA REPRESIÓN DE OPERÓN LACTOSAREPRESIÓN DE OPERÓN LACTOSA

Page 24: GENÉTICA microbiana

REPRESIÓN POR REPRESIÓN POR CATABOLITOCATABOLITO

PROMOTORPROMOTOR

ARNARN POLIMERASAPOLIMERASA

GEN 1GEN 1 GEN 2GEN 2 GEN 3GEN 3OPERADOROPERADOR

TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN

PROTEÍNA ACTIVADORA PROTEÍNA ACTIVADORA DE CATABOLITODE CATABOLITO

++Esta unión requiere alta Esta unión requiere alta concentración de cAMPconcentración de cAMP

La glucosa (catabolito) inhibe la La glucosa (catabolito) inhibe la síntesis de cAMPsíntesis de cAMP

Page 25: GENÉTICA microbiana

ATENUACIÓNATENUACIÓN

OPERÓN TRIPTOFANOOPERÓN TRIPTOFANO GENES ESTRUCTURALES PARA LAS GENES ESTRUCTURALES PARA LAS

CINCO ENZIMAS REQUERIDAS PARA CINCO ENZIMAS REQUERIDAS PARA CONVERTIR INTERMEDIARIOS EN CONVERTIR INTERMEDIARIOS EN TRIPTOFANOTRIPTOFANO

PROMOTOR + OPERADOR + SECUENCIA PROMOTOR + OPERADOR + SECUENCIA LÍDERLÍDER

Page 26: GENÉTICA microbiana

ATENUACIÓNATENUACIÓN ATENUADOR EN SECUENCIA LÍDERATENUADOR EN SECUENCIA LÍDER CODIFICA PARA PÉPTIDO RICO EN CODIFICA PARA PÉPTIDO RICO EN

TRIPTOFANOTRIPTOFANO ALTA CONCENTRACIÓN DE TRY ALTA CONCENTRACIÓN DE TRY → →

FORMACIÓN DEL LÍDER DURANTE FORMACIÓN DEL LÍDER DURANTE TRADUCCIÓN DEL mRNA (detiene la TRADUCCIÓN DEL mRNA (detiene la traducción)traducción)

BAJA CONCENTRACIÓN DE TRY → NO BAJA CONCENTRACIÓN DE TRY → NO HAY FORMACIÓN DE ATENUADORHAY FORMACIÓN DE ATENUADOR

Page 27: GENÉTICA microbiana

MUTACIONESMUTACIONES

CEPA BACTERIANA (CLON)CEPA BACTERIANA (CLON) GENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-GENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-

TICAS (EXPRESADAS O NO)TICAS (EXPRESADAS O NO) FENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-FENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-

TICAS MEDIBLES U OBSERVABLESTICAS MEDIBLES U OBSERVABLES TIPO SALVAJETIPO SALVAJE

Page 28: GENÉTICA microbiana

DEFINICIONESDEFINICIONES

MUTACIÓN: CAMBIO HEREDABLE EN MUTACIÓN: CAMBIO HEREDABLE EN

LA SECUENCIA DE BASES DEL ADNLA SECUENCIA DE BASES DEL ADN

RECOMBINACIÓN: REUNIÓN DE RECOMBINACIÓN: REUNIÓN DE

ELEMENTOS GENÉTICOS DE DOS ELEMENTOS GENÉTICOS DE DOS

GENOMAS EN UNA UNIDADGENOMAS EN UNA UNIDAD

Page 29: GENÉTICA microbiana

MUTACIONESMUTACIONES

ESPONTÁNEAS (BAJA FRECUENCIA)ESPONTÁNEAS (BAJA FRECUENCIA) INDUCIDAS (AGENTES MUTÁGENOS)INDUCIDAS (AGENTES MUTÁGENOS) LETALESLETALES CONDICIONALESCONDICIONALES LETALES CONDICIONALESLETALES CONDICIONALES

Page 30: GENÉTICA microbiana

MUTACIONES ESPONTÁNEASMUTACIONES ESPONTÁNEAS

ERRORES EN EL MECANISMO DE ERRORES EN EL MECANISMO DE REPLICACIÓN DEL ADNREPLICACIÓN DEL ADN

SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR OTRA (TRANSICIÓN)OTRA (TRANSICIÓN)

SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR UNA PURINA (TRANSVERSIÓN)UNA PURINA (TRANSVERSIÓN)

CORRIMIENTO DEL MARCO DE CORRIMIENTO DEL MARCO DE LECTURALECTURA

Page 31: GENÉTICA microbiana

MUTACIONES INDUCIDASMUTACIONES INDUCIDAS AGENTE MUTÁGENO: PRODUCTO AGENTE MUTÁGENO: PRODUCTO

CAPAZ DE ORIGINAR DAÑO EN EL ADNCAPAZ DE ORIGINAR DAÑO EN EL ADN QUÍMICOS: ANÁLOGOS DE BASESQUÍMICOS: ANÁLOGOS DE BASES 5-BROMOURACILO (ANÁLOGO DE 5-BROMOURACILO (ANÁLOGO DE

TIMINA), AGENTES DE INTERCALACIÓN TIMINA), AGENTES DE INTERCALACIÓN (EN REPLICACIÓN); AGENTES (EN REPLICACIÓN); AGENTES ALQUILANTES (NITROSOGUANIDINA)ALQUILANTES (NITROSOGUANIDINA)

RADIACIONES UV Y IONIZANTESRADIACIONES UV Y IONIZANTES

Page 32: GENÉTICA microbiana

MUTACIONESMUTACIONES SELECTIVAS: CONFIEREN VENTAJAS A SELECTIVAS: CONFIEREN VENTAJAS A

LAS CEPAS (Ej. RESISTENCIA A LAS CEPAS (Ej. RESISTENCIA A FÁRMACOS)FÁRMACOS)

NO SELECTIVAS: NO CONFIEREN NO SELECTIVAS: NO CONFIEREN VENTAJAS (Ej. PIGMENTACIÓN)VENTAJAS (Ej. PIGMENTACIÓN)

NUTRICIONALES: REQUIEREN NUTRICIONALES: REQUIEREN FACTORES DE CRECIMIENTO (CEPAS FACTORES DE CRECIMIENTO (CEPAS AUXOTROFAS Y PROTOTROFAS)AUXOTROFAS Y PROTOTROFAS)

Page 33: GENÉTICA microbiana

CLASES DE MUTACIONESCLASES DE MUTACIONES

MÓVILES VS. INMÓVILESMÓVILES VS. INMÓVILES CAPSULADOS VS. ACAPSULADOSCAPSULADOS VS. ACAPSULADOS SENSIBLES VS. RESISTENTES (A SENSIBLES VS. RESISTENTES (A

FÁRMACOS, VIRUS, etc.)FÁRMACOS, VIRUS, etc.) PIGMENTADAS VS. APIGMENTADASPIGMENTADAS VS. APIGMENTADAS

Page 34: GENÉTICA microbiana

MUTACIONES: BASES MUTACIONES: BASES MOLECULARESMOLECULARES

MUTACIONES PUNTUALES: MUTACIONES PUNTUALES: CAMBIO EN UNA BASECAMBIO EN UNA BASE MUTACIONES SILENCIOSASMUTACIONES SILENCIOSAS MUTACIONES CONTRASENTIDOMUTACIONES CONTRASENTIDO MUTACIONES SIN SENTIDOMUTACIONES SIN SENTIDO CORRIMIENTO MARCO DE LECTURACORRIMIENTO MARCO DE LECTURA

Page 35: GENÉTICA microbiana

UACUAC

Codón de Codón de tirosinatirosina

CACCAC

Codón de Codón de histidinahistidina

PROTEÍNA PROTEÍNA DEFECTUOSADEFECTUOSA

MUTACIÓN DE MUTACIÓN DE CONTRASENTIDOCONTRASENTIDO

UAGUAG

Codón de Codón de terminaciónterminación

PROTEÍNA INCOMPLETAPROTEÍNA INCOMPLETA

MUTACIÓN SIN SENTIDOMUTACIÓN SIN SENTIDO

UAU UAU

Codón de Codón de tirosinatirosina

PROTEÍNA PROTEÍNA NORMAL NORMAL

MUTACIÓN MUTACIÓN SILENCIOSASILENCIOSA

Page 36: GENÉTICA microbiana

RECOMBINACIÓNRECOMBINACIÓN

ADN DE DISTINTOS ORÍGENES: ADN DE DISTINTOS ORÍGENES: BACTERIAS DADORAS Y RECEPTORASBACTERIAS DADORAS Y RECEPTORAS

INCORPORACIÓN AL GENOMA DE INCORPORACIÓN AL GENOMA DE BACTERIA RECEPTORABACTERIA RECEPTORA

ADN REPLICÓN: ORIGEN DE REPLICA-ADN REPLICÓN: ORIGEN DE REPLICA-CIÓN (CIÓN (orioriC); CROMOSOMAS, PLÁSMI-C); CROMOSOMAS, PLÁSMI-DOS, GENOMAS DE FAGOSDOS, GENOMAS DE FAGOS

Page 37: GENÉTICA microbiana

RECOMBINACIÓNRECOMBINACIÓN

HOMÓLOGA: ENTRE SECUENCIAS DE HOMÓLOGA: ENTRE SECUENCIAS DE ALTA SIMILITUD (pueden ser extensas)ALTA SIMILITUD (pueden ser extensas)

DETECCIÓN POR CAMBIOS DETECCIÓN POR CAMBIOS FENOTÍPICOS (CÉLULAS RECEPTORAS FENOTÍPICOS (CÉLULAS RECEPTORAS CON MARCADORES; MUTANTES CON MARCADORES; MUTANTES DOBLES)DOBLES)

Page 38: GENÉTICA microbiana

RECOMBINACIÓN HETERÓLOGARECOMBINACIÓN HETERÓLOGA

GENERALIZADA: A PARTIR DE UN GENERALIZADA: A PARTIR DE UN FRAGMENTO CON SECUENCIAS FRAGMENTO CON SECUENCIAS NUCLEOTÍDICAS HOMÓLOGASNUCLEOTÍDICAS HOMÓLOGAS

ESPECÍFICA: INSERCIÓN DEL ESPECÍFICA: INSERCIÓN DEL FRAGMENTO DE ADN SOLO EN LUGAR FRAGMENTO DE ADN SOLO EN LUGAR ESPECÍFICO DEL REPLICÓNESPECÍFICO DEL REPLICÓN

Page 39: GENÉTICA microbiana

TRANSPOSICIÓNTRANSPOSICIÓN

TRANSPOSONES: ELEMENTOS QUE TRANSPOSONES: ELEMENTOS QUE PUEDEN MOVERSE DE UNA PARTE A PUEDEN MOVERSE DE UNA PARTE A OTRA DEL GENOMAOTRA DEL GENOMA

SIMPLES: SECUENCIAS DE INSERCIÓN SIMPLES: SECUENCIAS DE INSERCIÓN (IS) PARA INCORPORARSE(IS) PARA INCORPORARSE

COMPLEJOS: ADEMÁS CODIFICAN COMPLEJOS: ADEMÁS CODIFICAN PARA OTRAS FUNCIONES (SEGMENTOS PARA OTRAS FUNCIONES (SEGMENTOS DE ADN DE CADENA DOBLE)DE ADN DE CADENA DOBLE)