Seccion IV. Estructura, propiedades y función de los

ácidos nucleícos

TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENÉTICO I: CONJUGACIÓN

M. En C. Esdras Israel Carrizosa Carbajal

Variaciones bacterianas

por adaptación al

medio:

Variaciones bacterianas

asociadas a cambios

genotípicos.

Variaciones hereditarias no asociadas con

transferencia de material genético:

principalmente se trata de diversos tipos de

mutaciones

Variaciones hereditarias asociadas con

transferencia de material genético entre una

bacteria donante y una receptora.

son cambios moleculares y fenotípicos que

ocurren sin modificación del material hereditario

(sin variación del genotipo), debidos mecanismos

de regulación de la expresión de los genes

Recombinanción genéticaVariabilidad genética

Transferencia de

información genética de

un cromosoma a otro.

TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENÉTICO

• Transferencia de información genética de una bacteria a otra bacteria.• Se consideran mecanismos de transferencia horizontal.

Transformación

Entrada de DNA libre (DNA DESNUDO) se

incorpora a una célula y puede recombinarse

con el material genético de la célulareceptora

Plásmidos

• Moléculas de ADN extracromosómico

• Circular

• Varían de tamaño (pb)

• Su replicación es independiente del DNA

genómico

• Una bacteria puede tener varios plásmidos

diferentes.

• No son necesarios para la viabilidad de la

célula.

• Le confieren características específicas

como: resistencia, patogenecidad y

prototrofía.

Es el proceso de transferencia de informacióngenética desde una célula donadora a otrareceptora, promovido por determinados tiposde plásmidos, que requiere el contacto entreambas células.

CONJUGACIÓN BACTERIANA

Mezclaron dos cepasdoblemente auxótrofas.

Descubrimiento de la conjugación

• No había recombinación.

Si se impide el contacto físico de las cepas con un filtro de menortamaño que la célula no hay recombinación.

Existen dos tipos de cepas en la producción de recombinantes:

Cepas fértiles (F+): aquellas que al mezclarlas con otras, daban lugar a recombinantes.Cepas infértiles (F-)

Factor de fertilidad F

Los cruces de F+ x F- dan origen a recombinantes. Los cruces de F- x F- no dan origen a recombinantes.

Casi la totalidad de células F- adquirían la capacidad de fertilidad al final de la conjugación.Sin embargo las recombinantes aparecían con mucha menor frecuencia

Factor F es una unidad genéticamóvil y autónoma codificagenes de contacto ytransferencia. Se hanidentificado alrededor de 60genes que lo integran.

Gen traA codifica para el pili

Otros genes tra están

involucrados en la adhesión y

reconocimiento de la célula

aceptora y la estabilización del

pili entre ambas células para

optimizar la transferencia del

DNA

Conjugación

bacteriana

Pili

Genes tra, contienen la información para la conjugación, ≅ 25 genes,

Genes tra

• cilindro hueco de aproximadamente 20 µm de largo, 8 nm de diámetro externo y 2 nm de diámetro interno, que es lo suficientemente grande para el pasaje de una molécula de DNA simple cadena.

• formado por una única subunidad proteica denominada pilinaquese encuentra codificada por el gen traA.

Transferencia del factorF

Para la conjugación se requiere del contacto directo entre ambas células, conintervención de estructuras superficiales especializadas y de funciones específicas:

• Pili sexuales en Gram negativas (E. coli).• Contacto íntimo en Gram positivas (B. Subtilis).

¿Es el plásmido F el responsable de fenotipo

WT después de la Conjugación?

1. El intercambio genético ocurre en una soladirección

2. La transferencia genética es mediada por el factorF.

3. DNA plasmídico circular F (aprox 1/40 el tamaño de un cromosoma), es

autoreplicativo AUTÓNOMO.

4. El plásmido F contiene una secuencia de origen en el que inicia la

transferencia delDNA.

5. También contiene genes para producir una estructura tipo pelo el

llamado pili sexual o F pili, elcuál ayuda en el contacto entre células

William Hayes y la tranferencia del Fctor F

(fertilidad)

Clasificación de los plásmidos:

1.- Factores sexuales: codifican para producción de pili

sexuales.

2.- Plásmidos de resistencia o Factores R: Codifican la

resistencia a antibióticos.

3.- Plásmidos determinantes de patogenecidad: Portan genes

que codifican la producción de sustancias nocivas para el

huésped. V. gr. enterotoxinas

4.- Plásmidos degradantes: Codifican enzimas para degradar

sustancias como tolueno, alcanfor, salicilatos, cromo, etc.

El factor F puede encontrarse en las bacterias (células) en tresposibles estados formando transformantes de tipo:

F+: Célula bacteriana que posee un plásmido F independiente delcromosoma bacteriano, actúa como célula donadora en laconjugación y transfiere al plásmido F a la célula receptora (F- )transformándola en célula F+ .F-: Carecen de factor F (receptoras).

Hrf: Factor F integrado en el cromosoma

bacteriano, no se transmite. (High frequency of

recombination). Bacteria que posee un plásmido F

integrado a su cromosoma.

F´: Factor F autónomo, con un trozo del

cromosoma hospedero integrado, se encuentra en

el citoplasma. Célula bacteriana que posee un

plásmido F extracromosómico, pero que antes estuvo

integrado al cromosoma y que se escindió llevando

consigo genes bacterianos.

• F+ y F-: Ambas células se vuelvenF+

CONJUGACIÓN

• F+ y F+: Se inhiben porcontacto

CONJUGACIÓN

• Hfr y F-: no se transfiere el cromosoma completo, la

parte del plásmido F seescinde.

Conjugación Hfr x F-

episoma

Debido a la integración de factor Fen el cromosoma, el factor F no setransfiere completo a la célulareceptora, por lo cuál estos crucesno suelen conferir el carácter F+ a losexconjugantes del receptor

Lineal

Circular

• El factor F va hasta el final.• Para que se transfiera el

fragmento completo serequiere de 100 minutos

• Cepas queprovocabanfertilidad auna altafrecuencia(1000 vecesmás que unacepa F+)

• A diferenciade las cepasF+, las Hrf nosuelenconvertir enfértiles lascepas F- trasel cruceconjugativocon ellas.

• F’: Se escinde el plásmido F y se lleva consigo

una parte del cromosoma. plásmido F’,

donador.

• F’ y F-: Se generan células diploides parciales , la

receptora se llamamerocigoto.

CONJUGACIÓN

• Es un elemento citoplasmático quecontiene parte del cromosomabacteriano.

• Es autónomo.

• Parte del cromosoma que arrastracontiene el gen lac.

¿Paraqué?

• Resistencia: antibióticos,metales pesados

• Colicinas y Bacteriocinas:proteínas con actividadantimicriobiana.

• Factoresde virulencia:Toxinas.

• Actividades metabólicas:Síntesis ó degradación decompuestos carbonados

¿Cómoseleccionamos?

• Genes marcadores, dentro

del plásmido y permite

seleccionar colonias

conjugantes por fenotipos:

auxotrofías, fuente de

energía,

resistencia/susceptibilidad

a antibióticos

• Identificar al DNA como portador de la información genética

• Conocer los mecanismos por los que una bacteria puede adquirir un plásmido.

• Reconocer a la conjugación bacteriana como un fenómeno de transferencia horizontal de material genético.

• Entender el mecanismo por el cual se realiza la conjugación bacteriana.

En esta práctica se comprobará la conjugación

bacteriana mediante la transferencia de un marcador

genético: la resistencia a la kanamicina. El marcador

genético de selección que se utilizará para la cepa

receptora será la resistencia a la estreptomicina

E. coli JM1452StrR

Resistente a Estreptomicina. No codifica parael

pili (genes tra), por lo tantoes... RECEPTORA

E. coli W3110/F´KmTn3

Resistente a la Kanamicina. Cepa F’, por lo tanto

es…

DONADORA

600 µL

120 µL

Resistente a

EstreptomicinaResistentea

Kanamicina

300 µl

Incubar 2 h a 37 °C

Resultado negativo LGS 21/Marzo/2019

Estreptomicina Kanamicina

#CT: Número de ColoniasTransconjugantes

#CP: Número de ColoniasParchadas

Eficiencia de conjugación: 𝟒

𝟐𝟎∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟎%