GENETICA BACTERIANA

GENETICA BACTERIANA
Las bacterias poseen todos
los componentes requeridos
para reproducirse, cosechar
y utilizar la energía del
ambiente.
Se reproducen rápidamente,
una célula da origen a dos
idénticas en cada ciclo de
división, produciendo un
colonia de individuos
idénticos.
Suspensión
celular
bacteriana
Suspensión plaqueada en
caja con agar
Incubación
1 – 2 días
Caja Petri
con agar
Células
individuales
invisibles a
simple vista
Colonias visibles procedentes
de una célula individual
(mismo genotipo y fenotipo)
Mutantes bacterianas
Prototróficas : 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.
Auxotróficas : Las bacterias son generalmente mutantes y no pueden
crecer a menos que se adicionen al medio nutrientes
específicos (Adenina, biotina, metionina, etc.)
Resistencia o susceptibilidad a antibióticos
Marcadores Genéticos
Requiere biotina como suplemento
Requiere arginina como suplemento
Requiere metionina como suplemento
No puede utilizar lactosa como fuente de carbono
No puede utilizar galactosa como fuente de carbono
Resistente al antibiótico estreptomicina
Susceptible al antibiótico estreptomicina
Medio mínimo: medio sintetico básico para el crecimiento bacteriano
sin nutrientes adicionales
Transferencia
genética horizontal
Transferencia
genética vertical
Formas de Transferencia horizontal de genes entre
bacterias
1.
2.
3.
4.
GENOTIPO
FENOTIPO
Conjugación bacteriana
E. coli
William Hayes, 1953
F+ (Factor de fertilidad)
F-
Pili
F+
Plásmido F
*Plásmido F codifica alrededor de 100 genes
La bacteria donadora es la que contribuye con una
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 ambos DNAs, el
exogenota y el endogenota es merocigoto
a+
b+
Exogenota
Endogenota
a
b
¿Qué nos indica este evento de Conjugación?
¿Es el plásmido F el responsable de fenotipo
WT después de la Conjugación?
F+
F–
¡La frecuencia de transferencia de F es mayor a la
frecuencia de recombinantes para marcadores genéticos!
High Frequency of
Recombination
Dos eventos de recombinación
El bajo nivel de transferencia de marcadores genéticos se debe
a la presencia de unas pocas celulas Hfr en la población F+
Experimentos de conjugación interrumpida
Wollman y Jacob, 1957
azis
tons
lac
gal
azir
tonr
lac+
gal+
F- strr × Hfr strs
Str +
Después de 2 h
algunos exconjugantes
se convierten en Hfr
F d c
b a O
La inserción de plásmido F en el cromosoma bacteriano puede ocurrir en
diferentes lugares mediante recombinación (sitios IS y Tn1000 )
Integración del plásmido F al cromosoma
O
O
Recombinación entre exogenote y endogenote
No viable
¡ El entrecruzamiento debe ser Doble !
a+
a–
a–
No viable
+
a+
Merocigoto
Viable
Recombinantes
recíprocos
Conclusiones:
1. El cromosoma de E. coli es circular.
2. El plasmido F es circular.
3. La orientación en la que se intergra F al
cromosoma determina la polaridad del cromosma
Hfr.
4. Un extremo de F integrado es el Origen donde
comienza la transferencia y el otro extremo es el
término que NO se transfiere a menos que antes
se haya transferido TODO el cromosoma Hfr.
Resumen de la Conjugación bacteriana
PLÁSMIDOS
Elementos de ADN extracromosomal, de doble cadena
circular, covalentemente cerrado. Contienen: origen propio
de replicación, sitios de reconocimiento para enzimas de
restricción, marcadores de selección (resistencia a
antibióticos). Presentes en elevado número de copias en la
célula.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Eco RI
Sa/I
tetracycline resistance
origin of replication
Pstl
amplicillin resistance
Pst I
EcoRI
SalI
CLASIFICACIÓN DE PLÁSMIDOS
Por su capacidad de transferencia:
-Conjugativos (a través de un pili a otra membrana)
-No conjugativos
Por sus efectos fenotípicos:
-Fertilidad (factores F)
-Plásmidos bacteriocinogénicos (codifican una proteína
tóxica para otras bacterias que no portan ese tipo de
plásmido)
-Plásmidos de resistencia (factores R)
Por el número de copias:
-Relajados (>1000 copias/célula)
-Restringidos (<100 copias/célula)
Episoma (F’) : Plasmido F con genes bacterianos
Mapeo por frecuencia de recombinantes
Si seleccionamos leu como marcador:
Podemos medir la distancia entre los
genes porque todos tienen la misma
oportunidad de incorporarse al
cromosoma receptor
La frecuencia de recombinación indicará la distancia entre los genes
Las posibilidades de recombinación que existen:
muy poco frecuente
leu+ arg - met - 4%
leu+ arg+ met - 9%
leu+ arg+ met+ 87%
leu -- arg 4 u.m. y
arg – met 9 u.m.
En un experimento de conjugación interrumpida con cuatro cepas Hfr, se encontró que
cada una transfería distintos marcadores genéticos a la cepa F en los tiempos de
interrupción que a continuación se señalan:
Marcadores y tiempo en minutos
cepa 1
cepa 2
cepa 3
cepa 4
phe
6
mal
10
arg
15
his
18
his
11
met
17
tim
21
phe
23
tio
33
tia
22
met
32
arg
35
azi
48
thr
33
thr
48
mal
45
thr
49
trp
57
tia
60
Construye un mapa genético que incluya todos estos marcadores y señala la distancia en
minutos entre los pares de genes adyacentes.