4.- GENÉTICA MICROBIANA

¿Qué estudia la genética?

Estudia de que manera se expresa la información contenida en los ácidos nucleicos, como esta molécula se duplica y se transmite a su descendencia

¿Por qué está formado el material genético?

Por ácidos nucleicos

¿Qué es un gen?

Es una unidad de información genética que forma parte de una molécula inmensa de material genético

¿Sobre qué actúa un gen?

Sobre otros componentes celulares para su expresión y perpetuidad

¿Por qué está determinada la estructura molecular y la secuencia de una proteína?

Por la secuencia de nucleótidos de un gen

¿De qué depende la perpetuación de la célula de una generación a otra?

De un orden estructural y una ubicación específica para llevar a cabo una función

¿Por qué está compuesto el genoma bacteriano?

Por genes que posee la bacteria:

> -A nivel cromosomal
>
> \-A nivel extracromosomal (plásmidos)

¿Cómo es el cromosoma bacteriano?

Es una sola molécula de ADN de doble cadena circular que contiene alrededor de 5 millones de pares de bases (5000 kilobases)

¿Cuánto mide el cromosoma bacteriano?

Posee una longitud de 1.3mm (cerca de 1000 veces el diámetro de la célula)

¿Cuántas copias de su cromosoma posee la bacteria?

La bacteria posee una sola copia de su cromosoma, por lo tanto es **haploide**

¿Cuántos juegos de genes tiene la célula eucariota?

Posee 2 juegos de genes por lo tanto es @@**diploide**@@

¿Qué es el genotipo de un microorganismo?

Es el conjunto específicos de genes que posee un microorganismo

¿Qué es el fenotipo de un microorganismo?

Es el conjunto de características de un organismo vivo que puede observar el investigador

¿Qué descubrieron Watson y Crick?

Descubrieron que la molécula de ADN está formada por 2 cadenas alargadas que se enrollan entre sí, formando una doble hélice de 2.0nm de diámetro

¿Cuánto mide de diámetro la doble hélice que forma el ADN?

2\.0 nm de diámetro

¿Cómo esta formado el ADN?

Cada cadena de ADN contiene los desoxirribonucleosidos de:

> +Purina
>
> \+Pirimidina

\

¿Cómo se da la unión de los desoxirribonucleosidos por puentes fosfodiester?

Se da de tal manera que ^^**2 azúcares de desoxirribosa**^^ se enlazan por medio de una molécula de **ácido fosfórico esterificado**

> ==**+A un 3’hidroxilo**== de un azúcar
>
> \+%%**Y a un 5’hidroxilo**%% de otro

¿A qué están unidas las bases púricas y pirimidínicas en el ADN?

Están unidad al C1 de los azúcares desoxirribosa y están orientados hacia la zona interna de la doble hélice

¿Con qué se aparean cada una de las bases que conforman el ADN?

\-==**Adenina**== con ^^**Timina**^^ (Por 2 puentes de hidrógeno) A-T

\-%%**Guanina**%% con @@**Citosina**@@ (Por 3 puentes de hidrógeno) G-C

¿Qué determina el apareamiento de bases A-T y G-C?

Determina que las 2 cadenas de la doble hélice de ADN sean complementarias

¿Cuál es el azúcar contenido en el ADN y cuál en el ARN?

^^**ADN:**^^ Su azúcar contenido es ^^**D-2 deoxirribosa**^^

\
**ARN:** Su azúcar contenido es **D-ribosa**

¿Cuáles son las bases que conforman el ADN?

En el ADN las **bases de purina** son:

> +Adenina
>
> \+Guanina

y las ==**bases de pirimidina**== son:

> +Timina
>
> \+Citosina

¿Cuáles son las bases que conforman el ARN?

En el ADN las **bases de purina** son:

> +Adenina
>
> \+Guanina

y las ==**bases de pirimidina**== son:

> +Uracilo
>
> \+Citosina

¿Por quién es soportada la estructura del cromosoma bacteriano?

Es soportada por ^^**poliaminas**^^:

> +Espermina
>
> \+Espermidina

¿Cuáles son las funciones de los genes que conforman el cromosoma bacteriano?

\-Son genes estructurales (cistrones) que codifican proteínas

\-Son genes de información para diferentes RNAs

\-Son sitios de enlace para otras moléculas tales como promotores y operadores

¿Qué es un operon?

Es una unidad genética funcional formada por un ^^**complejo de genes**^^ capaces de regular su propia expresión por medio de los ^^**sustratos**^^ con los que interaccionan las ^^**proteínas (generalmente enzimas) codificadas**^^ por sus genes

Son elementos independientes del cromosoma que contienen algunas células bacterianas y que son transmitidos de una célula a otra:

\-Plásmidos

\-Bacteriófagos (virus bacterianos)

¿Qué son los plásmidos?

Son replicones de una doble cadena circular superenrollada y se mantienen en la célula en un número característico y estable de copias (el número es constante de generación en generación)

¿Cuáles son las características de los plásmidos?

\-Son más pequeños que el cromosoma bacteriano

\-Su tamaño va desde 5Kbp hasta cientos

\-Codifican rasgos que no son esenciales para la supervivencia de la bacteria

\-Los plásmidos idénticos son incompatibles, por lo que no pueden estar en la misma bacteria hospedera

\-Contienen diferentes genes entre ellos los necesarios para su replicación y transferencia a otras célula

\-Posee estructuras de superficie como las fimbrias

¿Qué codifican los genes que contienen los plásmidos?

\-Producción de toxinas

\-Resistencia a antibióticos

\-Producción de bacteriocinas

\-Sideróforos y enzimas catabólicas importantes

¿Cómo se les denomina a las toxinas producidas por una bacteria que matan a otras bacterias?

Bacteriocinas

¿Cómo se denominan los plásmidos que codifican la información para la resistencia a antibióticos?

Plásmidos R

¿Qué son los bacteriófagos?

Son virus que infectan a las bacterias y se replican como parásitos intracelulares obligados dentro de la bacteria

¿Cuánto mide el genoma de los bacteriófagos (fagos)?

Puede variar desde 2 hasta 200 kpb por cada cadena de ácido nucleico

¿Qué tipo de material genético contienen los fagos?

Pueden estar formados por doble cadena de ADN o cadena sencilla de ADN o ARN

¿Qué pueden causar los fagos al infectar una célula bacteriana y replicarse en gran número?

Pueden causar:

> -**Lisis celular** (infección lítica)
>
> \-En otros casos son capaces de ==**integrarse dentro del genoma bacteriano**== sin matar a la célula hospedadora (estado lisogénico)

¿Cómo se le llama a la capacidad que tienen los fagos de integrarse dentro del genoma bacteriano sin matar a la célula hospedadora?

Estado lisogénico

Ejemplo de algún fago lisogénico que poseen genes que codifican para algunas toxinas:

El fago-B que porta el gen para la toxina diftérica

¿Qué sucede durante la replicación del genoma bacteriano?

Durante la replicación del genoma bacteriano cada cadena de la doble helice de ADN sirve de plantilla para la síntesis de una nueva cadena complementaria

Tipo de replicación de ADN en la que cada doble cadena hija de ADN posee una cadena de polinucleotidos original y una nueva que se ha sintetizado:

Replicción semiconservativa

¿En dónde comienza la replicación del ADN bacteriano?

Comienza en un sitio específico llamado origen (ori C) y continua bidireccionalmente hasta que el proceso se termina

¿De qué enzimas requiere el proceso de replicación de ADN bacteriano?

\-De la ==**helicasa**== la cual va a ==**desenrollar el ADN**== en el sitio de origen y exponerlo

\
\-Para que la ^^**primasa**^^, la cual sintetiza iniciadores ^^**inicie el proceso de replicación**^^

Ademas de las enzimas principales ¿Que otras enzimas participan en el proceso de replicacion del ADN bacteriano?

Las enzimas DNA polimerasa que copian el DNA en direccion de 5\`a 3\`

> -La cadena principal se copia continuamente
>
> \-La cadena rezagada es sintetizada en muchas piezas de ADN para luego unirse entre si por medio de ADN ligasas

¿Cómo se les llama a las muchas piezas de ADN mediante las cuales es sintetizada la cadena rezagada de ADN?

Fragmentos de Okasaki

¿Cuál es el tiempo requerido para la replicación y generación completa de E.coli?

@@**REPLICACIÓN:**@@ 40 minutos

%%**GENERACIÓN:**%% 20 minutos

En las celulas procariotas ¿Por que es expresada la informacion genetica?

Es expresada por la sintesis de ARN y proteinas , donde se transcribe y traduce directamente la informaciòn

¿A que se le conoce como traduccion?

Cuando el ARNmensajero funciona como plantilla para la sintesis de proteinas especificas

¿En que traducen los ribosomas cada ARN mensajero?

En una secuencia polipeptidica

¿Que determina el codigo genetico en base a los nucleotidos?

Determina como los nucleotidos del ARN mensajero precisan los aminoacidos de un polipeptido

¿Cuantos y cuales nucleotidos posee el ARN mensajero?

Solo existen ==**4 nucleotidos**== en el ARN mensajero:

> -Uracilo
>
> \-Adenina
>
> \-Citosina
>
> \-Guanina

¿Cuantos nucleotidos se requieren para ser traducidos a un aminoacido?

Se requiere un minimo de **3 nucleotidos** para ser traducidos en un aminoacido, dando lugar a un arreglo de 64 posibilidades (4x4x4)

Debido a que el codigo genetico es universal ¿Como esta conformado este codigo genetico?

Es un codigo de tripletes en el cual:

> -61 de los 64 trinucleotidos posibles(codones) codifica un aminoacido especifico
>
> \-Los otros 3 codones (UAG, UAA, UGA) son codones de terminación de la traducción

¿Que son los codones sin sentido?

Son los **3 codones restantes** en un codigo de 64 trinucleotidos posibles, los cuales **son codones de terminacion de la traduccion**

¿Por que se ha descrito al codigo genetico como degenerado?

Se ha descrito asi ya que existen hasta 6 codones diferentes para un mismo aminoacido

En total ¿Cuantos codones sin sentido y con sentido existen en el codigo genetico?

@@**CON SENTIDO:**@@ 61 codones

\
%%**SIN SENTIDO:**%% 3 codones

¿Como se le llama a la flexibilidad en las reglas del apareamiento la cual evita que las celulas tengan que sintetizar tantos ARN de transferencia para cada codon?

Balanceo

¿Por quien es regulada la transcripcion del gen bacteriano?

Es regulada por proteinas represoras, las cuales se enlazan a operadores como una respuesta a las señales nutricionales dentro de la celula

¿Cómo se le denomina al material de experimentación en el mundo de la genética microbiana?

Cultivo puro (el cual es una cepa o clon)

¿A qué se le denomina cultivo puro?

Una población de células genéticamente act

¿Qué es una mutación?

Es cualquier cambio en la secuencia de bases del ADN y estos cambios pueden darse de manera espontánea o ser inducidos por agentes químicos o físicos

¿Cómo se les llama a los organismos seleccionados como sepas de referencia?

Se les llama tipo silvestres y su progenie con mutaciones se les denomina mutantes

¿Cómo se puede distinguir entre una cepa silvestre y una mutante?

Se puede distinguir por el tipo de crecimiento y otras propiedades fenotípicos.

¿Cuántos tipos de mutaciones existen?

Existen 5 tipos de mutaciones:

> -Transición
>
> \-Transversión
>
> \-Mutación silenciosa
>
> \-Mutación errónea
>
> \-Mutación sin sentido

¿Qué es la mutación denominada transición?

Es el cambio de una sola base en la cual una purina es sustituida por otra purina o una pirimidina por otra pirimidina

¿Qué es la mutación denominada transversión?

Cuando una purina es reemplazada por una pirimidina o viceversa

¿Qué es la mutación silenciosa?

Cuando hay un cambio a nivel de ADN pero que no produce ningún cambio en los aminoácidos de la proteína codificada

¿Qué es la mutación errónea?

Cuando se ha insertado un aminoácido diferente en una proteína

¿Qué es la mutación sin sentido?

Es cuando un codón que codifica para un aminoácido, cambia a un codón de terminación (TAG) dando señal de paro al mRNA a nivel de los ribosomas

¿Qué son las mutaciones nulas?

Son aquellas que destruyen completamente la función del gen, estas se presentan cuando hay una inserción o deleción muy grande o un rearreglo en la estructura del cromosoma

\

¿Cuáles son los agentes físicos causantes de mutaciones en las bacterias?

==**-Calor:**== provoca una desaminación de nucleotidos

^^**-Luz ultravioleta:**^^ produce la formación de dímeros de pirimidina

**-Radiación ionizante:** responsable de abrir los anillos de las bases o romper una o las 2 cadenas de ADN

¿Cuáles son los agentes químicos causantes de mutaciones en las bacterias?

%%**-Los análogos de bases:**%% son incorporados en el ADN durante la replicación dando lugar a errores de apareamiento de bases

^^**-Bromuro de Etidio y derivados de acridina:**^^ son capaces de intercalarse entre las bases, causando ka adición o deleción de una sola base, destruyendo el esqueleto de azúcar fosfato

\
**-Ácido nitroso:** Pueden cambiar una base normal en una estructura química diferente que no permite un apareamiento de bases y como consecuencia, estas son removidas

¿Cuáles son algunos de los mecanismos de reparación que poseen las bacterias para disminuir al máximo daños en el ADN?

^^**1.- Reparación directa del ADN**^^ en el que enzimaticamente es eliminado el daño

\
**2.- Reparación por escisión** en donde el segmento de ADN dañado, es eliminado y sustituido por una cadena nueva de ADN que ha sido sintetizada

\
==**3.- Reparación pos-replicación**==, es la reintegración de la información perdida por recombinación genética cuando ambas cadenas de ADN estan dañadas

\
%%**4.- Respuesta SOS**%% es la inducción de muchos genes después de un daño en el ADN o la interrupción en la replicación de ADN

\
@@**5.-Error tendiente a reparación,**@@ es utilizado cuando el ADN templado no es capaz de dirigir una reparación apropiada

Es el ultimo recurso de una célula bacteriana antes de morir y es utilizado cuando el ADN templado no es capaz de dirigir una reparación apropiada

Error tendiente a reparación

¿Qué son los transposones?

Son segmentos de ADN que pueden moverse de un sitio a otro dentro de la misma molécula de ADN o a otra molécula de ADN

¿Qué es la transposición?

Es el movimiento de los transposones dentro de la misma molécula de ADN o a otra molécula de ADN

¿Qué pueden producir los transposones?

\-Mutaciones

\-Rearreglos del genoma

\-Adquisión de nuevos genes

\-Se diseminan dentro de poblaciones bacterianas

¿Qué ocasiona la inserción de un transposon en un gen?

La inserción de un transposón con frecuencia interrumpe la secuencia lineal de un gen y lo inactiva

¿Qué le pueden causar los transposones a los segmentos de ADN?

\-Deleciones

\-Duplicaciones

\-Inversiones

\-Fusiones entre replicones

¿Cuáles son las 3 clases de transposones que existen?

1\.- Secuencias de inserción de una longitud de 150-1500 pb, codifican solo las funciones necesarias para la transposición

\
2\.- Una familia altamente homóloga (TnA), la cual posee repeticiones invertidas terminales de 35 a 40 pb, son capaces de codificar funciones de transposasa y resolvasa, pero carecen de secuencias de inserción

\
3\.- Fagos mutantes: se carcaterizan por la presencia de bacteriófagos Mu y fagos temperados

¿Cómo funciona el genoma completo de una fago?

Funciona como un transposon y la replicación del ADN del fago durante el crecimiento celular se da por transposición replicativa

¿Qué es la recombinación genética?

Es el proceso por el cual se forma un nuevo cromosoma recombinante con un genotipo diferente

¿Qué involucra la recombinación genética?

Involucra la transferencia de información genética de una célula donadora a una receptora, dando como resultado la sustitución de alelos receptores por alelos donadores

El intercambio de material genético entre células bacterianas puede ocurrir por 3 mecanismos diferentes:

1\.- Transformación

2\.- Transducción

3\.- Conjugación

Debido a que el ADN donador no puede persistir en la célula receptora ¿Qué se requiere?

Se requiere de una recombinación entre el genoma donador y el receptor para producir una progenie hibrida estable

¿Cuándo es más probable que ocurra una recombinación?

Cuando la bacteria donadora y receptora son de la misma especie o están estrechamente relacionadas

¿Qué es la **transformación**?

\-Es el proceso por el cual fragmentos de ADN liberados por una bacteria donadora, son captados por una célula receptora.

\-La recombinación se va a dar entre moléculas solas de ADN transformante y el cromosoma de la célula receptora

¿Cuántos nucleotidos deben tener como mínimo los fragmentos de ADN para que se de una transformación activa?

Deben ser de por lo menos 500 nucleótidos ¿

¿En qué bacteria fue descrita por primera vez la transformación?

En Streptococcus pneumoniae

¿En qué otros géneros bacterianos puede ocurrir la transformación?

\-Haemophilus

\-Neisseria

\-Bacillus

\-Staphylococcus

¿Cómo se le llama a la capacidad de las bacterias para captar ADN extracelular y transformarlo?

Se les llama Células competentes

¿De cuánto es la frrecuencia de transformación de las células muy competentes?

Es de 10-3 (una célula de cada mil capta e integra ADN)

¿En qué etapa se desarrolla la competencia de las células?

En la etapa final de la fase exponencial de crecimiento

¿Qué es la @@**transducción**@@?

En esta la transferencia de material genético va a estar dada por el virus bacteriano (bacteriófago) de una célula donadora a una receptora, funcionando como vectores

¿Cómo se les denomina a los virus que crecen dentro de las bacterias?

Se les denomina bacteriófagos o fagos

¿De qué estan compuestos los fagos?

\-Proteína

\-Ácidos nucleicos

¿En cuántos y cuáles tipos se clasifican los fagos de acuerdo a su funcionalidad?

Se clasifican en 2 tipos:

@@**FAGOS VIRULENTOS (Líticos):**@@ Producen lisis de la bacteria hospedera como efecto de la síntesis de una gran cantidad de viriones dentro de la célula infectada

\
%%**FAGOS TEMPERADOS:**%% Pueden tener un crecimiento lítico o entran en una etapa de latencia (profago) donde la célula hospedera infectada continua sus funciones de crecimiento y división transmitiendo a la descendencia una genoma del profago que puede ser inducido a producir fagos

¿Qué sucede cuando los profagos estan en el cromosoma y se replican con la bacteria?

Es probable que muten y pierdan la capacidad de someterse a fase lítica

¿Cómo se reproducen los fagos tanto en la transducción generalizada como en la transducción completa?

%%**TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA:**%% Los fagos se reproducen inyectando su ADN dentro de la bacteria hospedera, ocasionando así la ruptura de la célula hospedera. Durante la reproducción de esos virus, el cromosoma bacteriano se rompe e fragmentos y los nuevos virus envuelven esos fragmentos de ADN bacteriano, de este modo cierta población viral funciona como acarreador de ADN bacteriano

\
**TRANSDUCCIÓN COMPLETA:** Es caracterizada por la producción de recombinantes estables que serán heredadas y expresadas en siguientes generaciones bacterianas

¿Por que la nueva información genética que adquiere la bacteria en una transducción puede ser benéfica?

Debido a que esa información le puede permitir:

> -Sobrevivir en presencia de un antibiótico determinado
>
> \-Utilizar nutrientes que antes no era capaz de metabolizar
>
> \-Adquirir algún gen de virulencia

¿Qué sucede en la %%**conjugación**%%?

En la conjugación hay un contacto estrecho entre la bacteria donadora y la receptora, similar a un apareamiento, estableciéndose un puente citoplasmático entre ellas para la transferencia de una parte o todo el genoma donador a la célula receptora.