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.