Transferencia y Mutaciones de DNA en Célula Procariota y Eucariota

Universidad Autónoma de Coahuila

Escuela de Medicina

Unidad Norte

Microbiología

Transferencia de DNA en célula procariota y

mutaciones de las mismas

25 de Febrero del 2014

Introducción El genoma bacteriano es haploide. Existe gran diversidad de bacterias en medio ambiente que

proporcionan un amplio campo genético. Contribuyen a variabilidad genética de bacterias. Mecanismos de intercambio genético. Trasferencia de fragmentos del genoma donador a la celula receptora. Seguida de su recombinación genética. Recombinación genética bacteriana. Replicación del DNA donador dentro del organismo recombinante.

Introducción

Replicación puede lograrse de dos formas:

1) Se integra el DNA del donador en un cromosoma del receptor.

2) Establecimiento de DNA donador como un replicón independiente.

Restricción y limitantes en transferencia genética.

Enzimas de restricción (endonucleasas de restricción).

Proporción de mecanismos para diferenciar su propio DNA y el DNA de

otros orígenes biológicos.

Hidrolizar o desdoblar el DNA en sitios de restricción.

Cada cepa bacteriana posee un Sistema De Restricción.

Ocultar los sitios de reconocimiento en su propio DNA.

Modificando estos sitios mediante metilación o adición de residuos de

citosina en el sitio.

Restricción y limitantes en transferencia genética.

Dos grupos de Sistemas De Restricción:

Sistemas tipo I: las actividades de restricción y modificación se combinan en una proteína con varias subunidades.

Sistemas tipo II: consiste en endonucleasas y metilasas separadas.

Restricción y limitantes en transferencia genética.

Consecuencias de Sistemas De Restricción:

Desdoblar el DNA donador antes de que pueda establecerse como parte del replicón combinante.

Restricción y limitantes en transferencia genética.

Algunos plásmidos tienen numero limitado de hospedadores Solo son capaces de replicarse con grupos de bacterias con los

que tiene una relación estrecha. Otros , plásmidos de resistencia a fármacos, se replican en una

amplia gama de recombinantes bacterianos. No todos los plásmidos pueden ser estables en una célula. Algunos plásmidos presentan interferencia con la replicación o

partición de otro tipo. Si se introducen en la célula, se perderán a una tasa mayor de la

normal conforme se divide la célula.

Restricción y limitantes en transferencia genética.

Incompatibilidad de plásmidos.

Mecanismos de recombinación.

• DNA incapaz de su propia replicación debe combinarse con el DNA receptor.

• Mecanismos de recombinación pueden ser de dos tipos:• Recombinación homologa:• Intercambio de genes que comparten ancestros comunes.• Requiere genes “rec”• Recombinación NO homologa:• Enzimas codificadas por el DNA integrado

Mecanismos de transferencia génica.

• DNA puede transferirse de un organismo a otro.• Puede incorporarse de manera estable en el receptor.• Modificando su composición genética permanentemente.• Transferencia génica lateral u horizontal.• 3 mecanismos para el desplazamiento del DNA:

1. Conjugación.2. Transducción.3. Transformación.

Conjugación: Contacto entre la célula donadora y célula receptora. Transfiere solo una cadena de DNA. El receptor sintetiza la otra cadena y se forma la estructura

bicatenaria del DNA.

Mecanismos de transferencia génica.

Transducción:DNA trasportado en un fago cubierto.Transportado hacia el receptor por un mecanismo usado

para la infección por bacteriófagos. Islas de patogenecidad transportadas por fagos.

Mecanismos de transferencia génica.

Transformación: Captación directa de DNA desnudo del donador.Natural Asimilar el DNA de forma lineal.Forzada: Tratamiento con altas concentraciones de sales y golpe térmico,

adquieren la capacidad para la captación.

Mecanismos de transferencia génica.

Mutación y reordenación genética.

Mutaciones espontaneasMutanógenosReversión y Supresión

Mutaciones espontaneas. Son cambios en la secuencia del DNA. Mutaciones espontaneas para un gen dado en entorno silvestre

ocurren con una frecuencia de 10−6 a 10−8 en una población derivada de una sola bacteria.

Mutaciones ocurren por :• Sustitución de bases.• Deleciones.• Inserciones.• Reordenamiento.

Sustitución de bases: Colación inapropiada de pares de bases entre bases complementarias

durante la replicación. Ejemplo: En el caso de E. coli, esto ocurre una vez cada 10-10 veces

que se incorpora un nucleótido.

Mutaciones espontaneas.

Enzimas de Reparación de Errores. Aseguran que la cadena sea perfectamente complementaria con su

plantilla. Diferencian la cadena de síntesis reciente de la cadena ya existente. Daño de DNA es demasiado extensoRespuesta SOS Sistema de reparación especial Rescata a la célula dañada. Promueve la correcta replicación del DNA.

Mutaciones espontaneas.

Algunas sustituciones de bases escapan a detección del nivel fenotípico.

No alteran de gran manera la función de los productos génicos. Mutaciones de aminoácidos Mutaciones interruptoras Terminan la sx de proteínas para dar origen a proteínas truncadas. Productos génicos de estas mutaciones son inactivos. Deleciones o inserciones alteran drásticamente la secuencia de aa de

los productos génicos.

Mutaciones espontaneas.

La expresión precisa de secuencias de DNATraducción de codones de tripletes de nucleótidos en fase

perfecta. Inserción o delecion de un nucleótidoAlterar la traducciónSecuencia proteínica diferente

Mutaciones espontaneas.

Muchas mutaciones espontaneas Causadas por deleciones que eliminan grandes porciones

de genes o grupos de genes.

Mutaciones espontaneas.

MutágenosMutaciones incrementan por la exposición a mutágenos.Mutágenos físicos: Luz ultravioleta.Daña al DNA, une bases cercanas de timina para formar

dímeros.Mutágenos químicos:Alterar o modificar la estructura del DNA.Alteran la estructura de las bases.Ejemplo: acido nitroso

Mutagenos

Mutaciones de cambio de marco. Introducción o eliminación de pares de bases del DNA.Deslizamiento ligero de las cadenas del DNA.Deslizamiento por colorantes de acridina.

Mutagenos• Daño físico o químico del DNA.• La mutación resultante se introduce en proceso de

replicación y escape de la reparación por las enzimas ya descritas.

• Mutaciones que modifican la actividad replicación o enzimas de reparación.

• Hacen mas susceptibles a las bacterias a los mutágenos.• Cepas mutantes.

Reversión y SupresiónReversión fenotípica

Recuperar la actividad perdida causada por la mutación.Puede o no ocasionar el restablecimiento original del DNAReversión genotípica.

Ocasiona el restablecimiento original del DNA.

Reversión y Supresión.Mutación de Supresión.

Mutación en un segundo sitio.

Restablece la actividad perdida.

Reversión y SupresiónSupresión intragénica: Mutación primaria ha alterado la maquinaria enzimática. Que hizo que perdiera su actividad. Una 2da mutación. En un sitio diferente de el mismo gen.

Supresión extragénica: Fuera del gen originalmente afectado