MUTACIÓN

MUTACIÓN:
modificación heredable en la secuencias de
bases de un genoma (pequeños cambios en
la célula)
Frecuencia de mutaciones
espontáneas en un gen típico
de 1000 pb: 10-6 y 10-9 por
generación ó 10-6 y 10-9 Kpb
durante un sólo ciclo de
replicación.
Causas de mutaciones:
•Errores en la replicación del DNA
•Mutágenos: químicos, luz UV o rayos X.
Posibles efectos:
•Sin ningún efecto: mutación silenciosa
•Producción de una proteína defectuosa o
incompleta: mutación de cambio de sentido
ó sin sentido
•Producción de una proteína con función
disminuida
Mutaciones:
Espontáneas: sin intervención humana, radiación natural o radicales de
oxígeno . Errores de apareamiento durante la replicación del DNA.
Inducidas: con intervención humana. Usadas en ingeniería genética
Puntuales: sólo cambian un único par de bases. reversibles
- Sustitución: modificación química del ADN: radicales de O2, (guanina en 8
–hidroxiguanina)
- inserción de una base anómala durante la replicación
- perdida o ganancia de un par de bases
A
G
Transiciones
Transversiones
T
- Inserción
-Deleción
C
Mutaciones por sustituciones de pares de bases:
su efecto en el fenotipo
- Silenciosa (3°
(3° base)
- sin sentido
C
A
- modificadora de función
- supresora de función
- neutrales
De cambio de sentido
1° ó 2° base
Sin
sentido
3°base
Mutaciones de varios pares de
bases
Las inserciones o deleciones afectan
el marco de lectura:
Inserciones: un trozo de DNA se inserta
en un gen.
Deleciones : eliminación de un
fragmento de un gen
VPC
Traslocaciones: gran sección de DNA
cromosómico se desplaza a una nueva
ubicación (reordenaciones por errores
en la recombinación)
Inversiones: en las que la orientación
de un segmento del DNA cambia con
respecto al DNA circundante.
Las mutaciones por desplazamiento en
la pauta de lectura provocan cambios
mas drásticos en el DNA, a menudo
tienen como resultado la pérdida
completa de la funcionalidad del gen.
VLV
VL
Las mutaciones pueden ser inducidas por
agentes químicos, físicos o biológicos.
Mutágenos químicos:
• análogos de
base nucleotídica
• productos
alquilantes
(nitrosoguanidina
nitrosoguanidina))
• productos que
reaccionan con el
ADN
• agentes
intercalantes
(acridina, Br de
etidio))
etidio
Sustitución de
pares de bases
desplazamiento del
marco de lectura
inserción o deleción
Agentes físicos: radiaciones
Radiaciones no ionizantes ó ultravioleta:
Las bases del DNA absorben
fuertemente a 260 nm.
Formación de dímeros de pirimidina: se
unen covalentemente entre si, (CT) en la
misma cadena de DNA, lo que impide el
paso o aumenta la probabilidad de
lectura errónea por la DNA polimerasa.
Muy útil para aislamiento de células
mutantes a dosis adecuadas.
Radiaciones ionizantes: rayos X y γ
Producen ionización del agua: radicales
libres OH. que reaccionan con
macromoléculas; DNA, produciendo
lesiones
Radiaciones no ionizantes:UV
Produce dímeros de
timina o pirimidinas
Deformación de la
hélice del ADN que
induce errores durante
la replicación
Reconocimiento por
sistema reparador
La reparación es
susceptible de cometer
errores
RECOMBINACIÓN:
intercambio físico de DNA entre elementos
genéticos (grandes cambios en la célula)
célula)
Flujo de la información genética en células procariotas
Tomado de : Tortora, G,J.,Funke, B.R., Case, C. L. Introducción a la Microbiología. 9ª ed.
Intercambio genético en procariotas
Tomado de Brock. Microbiología de los microorganismos. 12°
12° edición
Recombinación
Intercambio físico de DNA entre elementos genéticos. Implica
la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de forma
tal que intercambian el contenido de ADN resultando en dos
“nuevas” hebras.
Se da en sitios específicos de las moléculas de ADN
involucradas: secuencias homologas
Sólo ocurre en zonas con alta homología
Mecanismo de recombinación homóloga
• Ruptura de la hebra (endonucleasa)
• Estabilización por proteínas de unión a cadena sencilla
• Rec A: Invasión del extremo 3’OH en zonas de homología. Heteroduplex
•Movimientos de la horquilla de recombinación
• Intermediario de Holliday
•Movimientos de la horquilla de recombinación
• Resolución de la cruz de Holliday: resolvasas
Recombinación genética
-Recombinación homóloga: entre
secuencias homólogas de dos
fuentes diferentes
Mecanismo:
-Helicasa y endonucleasa (Rec BCD)
-Proteína de unión a cadena sencilla
(SSB)
-Rec A (invasión de cadena)
-Heterodúplex
-Uniones de Holliday
-Resolvasa (RecG y RuvC)
La recombinación genética en procariotas
sólo se produce luego de la transferencia
de fragmentos de DNA homólogos desde
un cromosoma donador a una célula
receptora, mediante transformación,
transducción o conjugación)
Tomado de Brock. Microbiología de los microorganismos. 12°
12° edición
El genoma procariota evoluciona por :
•mutación
•rearreglos internos del ADN
•adquisición de ADN de otras células por
transferencia horizontal (recombinación)
Intercambio genético y
recombinación
• Unidireccional: De donante a receptor
• Puede ser entre especies distintas
• Mecanismos:
1. Transformación
2. Conjugación
3. Transducción
Plásmidos: elementos genéticos extracromosomales
A-Principios generales:
• DNA bicatenario, superenrollado y circular
• Se replican independientemente
• No tienen forma extracelular
• Portan genes no esenciales
• Menos del 5% del tamaño del DNA cromosómico
• Tamaño: 1 a 100 kpb
B-Replicación:
• Gram negativos: Igual al cromosoma: ori R, bidireccional,
theta
• Gram positivos: mecanismo del circulo rodante.
C-Episomas:
plásmidos que se integran al cromosoma bacteriano
Tomado de Brock. Microbiología de los microorganismos. 12°
12° edición
Tipos de plásmidos
Plásmidos que confieren propiedades metabólicas
especiales, degradar contaminantes tóxicos
Plásmidos de Resistencia ®: que confieren
resistencia a antibióticos. Ej: plásmido R100 del
grupo de bacterias entéricas
Plásmidos que codifican toxinas y otras
características de virulencia.
Ej: factor de antigénico de colonización, hemolisina,
enterotoxina de E. coli enteropatógenas
Plásmidos que producen bacteriocinas:
Ej: Colicinas de E. coli: forma canales en la m.
celular, incapacidad de formar energía. Nucleasas
de E.coli: E2 y E3
Plásmidos conjugativos: dirigen la transferencia
de su DNA o del cromosoma bacteriano por
conjugación. Región tra: transferencia y
apareamiento
DNA móvil: elementos genéticos transponibles
Segmentos de DNA capaces de mudarse de una localización a otra.
- Siempre insertos en otra molécula
de DNA
- Movimiento al azar
•No poseen su propio oriR
•Se replican como parte de otra
molécula de DNA: cromosoma,
plásmido o virus
•Transposición mediante
recombinación especifica
(transposasa)
•Secuencias invertidas cortas
Tomado de Brock. Microbiología de los microorganismos. 12°
12° edición
Tipos de Elementos Transponibles
Secuencias de Inserción (IS): Elementos que portan sólo los genes de
transposición. Segmentos cortos. Transposasa y repeticiones invertidas
en los extremos. Se encuentran en el cromosoma o en plásmidos.
ABCDEFG
Transposasa
GFEDCBA
Transposones (Tn): Elementos que portan otros genes además de los
de transposición. Mas grandes. Transposasa y repeticiones invertidas
en los extremos. Incluyen genes de resistencia a antibióticos
Mutagénesis por transposones