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Genética bacteriana. E. coli. Selección de mutantes en bacterias. Prototrófico : Son bacterias silvestres que pueden crecer en medios mínimos (sales inorgánicas, fuente de carbono –glucosa- y - PowerPoint PPT Presentation
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Genética bacterianaGenética bacteriana
E. coli
Prototrófico : Son bacterias silvestres que pueden crecer en medios mínimos (sales inorgánicas, fuente de carbono –glucosa- y agua). A partir de estas sustancias mínimas las bacterias pueden construir todas las macromoléculas necesarias para vivir.
Auxotrófico : Las bacterias son generalmente mutantes y no pueden crecer al menos que se adicionen al medio nutrientes específicos ( Adenina, biotina, metionina, etc.)
Resistencia o susceptibilidad a antibióticos
Selección de mutantes en bacterias
Plásmidos
Varian en tamaño.En general se replican de manera autónoma.Tienen un origen de replicación y controlan su número de copias.
Plásmidos de fertilidad (F): los cuales contienen información que les permite conjugarse.
Plásmidos de resistencia (R ): los cuales contienen genes que pueden constituir resistencia contra antibióticos o venenos. Históricamente
conocidos como Factores R. Col-plásmidos: los cuales contienen genes que codifican (determinan
la producción de) colinas y proteínas que pueden matar a otra bacteria.
Tipos de plásmidos
Vías de intercambio de genes entre bacterias
Transformación bacteriana
Incorporación e integración de
un ADN extraño al
cromosoma bacteriano
Bacteriofago T4 virulento
Transduccion
Ciclo lítico de los fagos(fagos virulentos)
Bacteriófago (temperado)
•lítica •lisogénica
Transducción generalizada
Transducción especializada
Integración del bacteriófago
Virus de Eucariontes (Retrovirus)
Virus de la Influenza
Conjugación bacterianaE. coli
Pili
F+
F+ (Factor de fertilidad)
F -
Plásmido F
*Plásmido F codifica alrededor de 100 genes
Descubrimiento del fenómeno de conjugación
Las células tienen que estar en
contactopara modificarse
No hubo modificación genética
El plásmido F
Genes de conjugación
Conjugación
Conjugación
La cadena sencilla se replica
para generar el plásmido F de doble
cadena
F+
F-
F+
F+
Conjugación
• Resultados de la conjugación – Los receptores adquieren el factor F– Se convierten de F– a F+
• Los plásmidos F pueden adquirir nuevos genes– Se les llama factores F’
• F’ puede introducir genes y alterar el genotipo
• 1950s, Luca Cavalli-Sforza descubrió una cepa eficiente en transferir genes cromosómicos– Designada cepa Hfr (high frequency of recombination)
• Hfr resultan de la integración del factor F al cromosoma
Cepas Hfr
Conjugación Hfr• Conjugación entre una Hfr & F– transfiere una porción del
cromosoma del Hfr
• Origen de transferencia del factor F– Sitio de inicio y dirección de la transferencia
• Toma 1.5-2 hrs la transferencia del cromosoma entero del Hfr– Solamente una porción del genoma del Hfr pasa a la célula F-– Las células F– cells no se transforman en F+ o Hfr
• Las células F– adquieren ADN del donador– Se recombina con segmentos homologos en el ADN receptor
orden de transferencia lac+ – pro+
F– lac+ pro–
F– lac+ pro+
Conjugación Hfr
Dos eventos de recombinación
La bacteria donadora es la que contribuye con un fracción de material genético a la bacteria receptora
El fragmento de DNA donado es llamado exogenota y el genoma receptor el endogenota
Una bacteria que contiene el exogenota y el endogenotase conoce como merocigoto ó diploide parcial
a+ b+
a- b-
Exogenota
Endogenota
La transferencia de ADN no es recíproca
Factores F con genes bacterianos
Factor F´
• Elie Wollman & François Jacob
• En qué se basa:– El cromosoma del Hfr se transfiere linealmente– Se interrumpe la transferencia a diferentes
tiempos diferentes longitudes de ADN han sido transferidas
– El orden de los genes en el cromosoma se deduce por el cambio observado en la célula receptora a diferentes tiempos.
Técnica del apareamiento interrumpido
Mapeo por conjugación interrumpida
Hfr strs azir gal+ lac+ ton+
F- strr azis gal- lac- ton-
Mapeo de genes bacterianos usando conjugación
Una mutante de E. coli no puede sintetizar triptofano (trp-). Paradeterminar la localización del gene en el cromosoma, se realizan experimentos
de conjugación interrumpida con 4 diferentes Hfr´s que contienen los alelos dominantesde los respectivos genes, mientras que la cepa F- tiene los recesivos.
HfrA man+ (1) trp+(9) aro+(17) gal+(20) lac+ (29) thr+ (37)Hfr B trp+ (6) man (14) his (22) tyr (34) met (42) arg (48)
HfrC thr (3) ilv+ (20) xyl+ (25) arg+ (33) met+ (39) tyr+ (47)HfrD met+ (2) arg+ (8) xyl+ (16) ilv+ (21) thr+ (38) lac+ (46)
Construye la secuencia de genes en el cromosoma, considerando la thr como tiempo 0
thr
0/100
HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37)
HFr B: trp(6) man (14) his(22) tyr (34) met (42) arg(48)
HFr C: thr (3) ilv(20) xyl(25) arg(33) met (39) tyr (47)
HFr D: met(2) arg(8) xyl(16) ilv(21) thr (38) lac (46)
Tarea: Construir el siguiente mapa en función a las conjugaciones
Tomando en cuenta que el genotipo del receptor es:thr- ilv- xyl- arg-
met+ tyr+ his- man-
trp+ aro- gal+ lac+
• Conjugación de F- con HFrA por 12 minutos:HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37)
¿Cómo será el fenotipo del receptor después de la conjugación?
Los elementos de secuencias de inserción (IS) son segmentos de DNA que pueden moverse de una posición cromosómica a otra del mismo cromosoma o diferente. Cuando los IS aparecen en medio de los genes, pueden interrumpir la secuencia codificante e inactivar la expresión del gen. Fueron descubiertos por primera vez en E.coli en el operon gal y son los transposones más simples. Tienen entre 700 y 1500 pb; son frecuentes en bacteriófagos y plásmidos
Elementos genéticos transponibles
Transposasa
Transposones en procariontes
Secuencias de inserción (IS)
Repetidos directos– secuencias de DNA que son identicas y van en la misma dirección (5’3’)
Repetidos invertidos- secuencias de DNA que son identicas pero van en direcciones opuestas
5’ CTGACTCTT 3’3’ GACTGAGAA 5’
5’ AAGAGTCAG 3’3’ TTCTCAGTC 5’
y
5’ ATGACTGAC 3’3’ TACTGACTG 5’
5’ ATGACTGAC 3’3’ TACTGACTG 5’
y
transposon
Transposones compuestos
• Contiene genes adicionales no necesarioa para la transposición• Solo las secuencias repetidas invertidas son importantes
para la transposición
Plásmidos R con el mapa de transposones
Mecanismo de transposición
They are in the same direction and are repeated at both ends of the element
Dos formas de transposición
Transposones de eucariontes
RetrotransposonesTransposones de ADN
Transposones en humano