genética bacteriana: principios generales

GENÉTICA BACTERIANA: PRINCIPIOS GENERALES
En el caso de las bacterias existen una gran cantidad de información generada en los últimos
50 años sobre la genética bacteriana que permite entender mejor las funciones esenciales de
este material genético y como sus características rigen el comportamiento de una bacteria
comensal, su capacidad de adaptación al medio ambiente en su búsqueda de nutrientes o aun
mas como esto le permite expresar mecanismos de virulencia que confieren la capacidad de
colonizar, invadir, diseminarse y dañar células cucarióticas y, como resultado, producir un
gran espectro de enfermedades clínicas, a veces solo conviviendo sin más problemas o hasta
el extremo de producir desenlaces fatales.
ELEMENTOS GENÉTICOS ESENCIALES.El material genético de las bacterias se encuentra en forma de ácido desoxirribonucleico
(DNA) y posteriormente tenemos los elementos conocidos como ácidos ribonucleicos (RNA)
en sus diferentes tipos: de transferencia, ribosomal.
El DNA bacteriano es una molécula compuesta por unidades repetitivas de nucleótidos. Cada
nucleótido está formado por una base nitrogenada (adenina, timina, citocina o guanina) con
dioxirribosa (azúcar pentosa) y grupo de fosfato. Los nucleótidos están unidos en pares a lo
largo de cadena enrolladas en forma de doble hélice y unidos a proteínas. Este DNA conforma
el genoma bacteriano, aunque tambien puede encontrarse en elementos extracromosómicos,
como los plásmidos, transponsones e integrones. Las dos funciones esenciales del material
genético son replicación y expresión.
La replicación de la información genética debe ser eficiente para que la progenie herede
determinantes genéticos específicos (genotipos) de la célula madre.
La expresión de esta información establecerá las características observables (fenotipo) del
microorganismo. Ya que no es fácil distinguir los detalles morfológicos de las bacterias, otras
características fenotípicas como su capacidad de crecimiento en ciertos medios, la utilización
de nutrientes y el patrón de susceptibilidad antimicrobiano nos permiten estudiar, de forma
indirecta las características genéticas de las bacterias.
CARACTERÍSTICAS DEL GENOMA BACTERIANO Y ELEMENTOS EXTRACROMOSÓMICOS,
REPLICACIÓN Y EXPRESIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO.Los microplasmas son los que tienen un cromosoma pequeño, casi la cuarta parte del de
otras bacterias.
En el genoma hay innumerables operones, que están constituidos por uno o más genes
estructurales.
Las bacterias son haploides, pues poseen una sola copia de sus cromosomas, mientras que
los eucariotas son diploides, por que presentan dos copias de su cromosoma.
La información genética codificada en el DNA se expresa a través de la síntesis de RNA y
proteínas especificas:
DNA----RNA----Proteínas
El principio del código genético es la secuencia de nucleótidos distribuidos en codones a
partir de regiones conocidas como iniciadoras del gen hasta llegar al codón de determinación
que indica el código, es decir, de la proteína que se va a producir.
Para que se inicie la transcripción de un gen existe una región, algunos pares de bases antes
del codón de inicio, la cual se llama región promotora, sitio donde se une la RNA polimerasa,
la cual inicia el proceso de transcripción. Cada uno de estos codones determinan el
aminoácido y la secuencia que estos tienen en una proteína y estas a su vez son estructuras
o enzimas que terminan siendo la esencia del desarrollo de vida de los organismos vivientes.
En la gran mayoría de los casos la expresión de estos genes llevara a cabo la producción de
nuevas proteínas, es un mecanismo regulado a través de una serie de genes.
Estos genes pueden estar organizados de varias maneras, como los operones (grupos de uno
o más genes estructurales), en los cuales se han descrito de manera bien definida proteínas
represoras, las inductoras y los productos finales; de esta forma, existen un sistema que
permiten iniciar la trascripción cuando hay algo en el ambiente que avisa. Esto tambien se
ejemplifica a través de sistemas reguladores de dos o más componentes donde se identifica
claramente un gen que codifica para una proteína sensora que generalmente es
transmembrananal y detecta cambios, como disminuciones de pH, osmolaridad,
concentración de cationes, concentración de oxigeno y nutrientes, entre otros.
Esto se produce a través de un sistema que, por lo regular, son fosforilaciones que envían
señales a los genes reguladores, los cuales son los que tienen las regiones que les permite
pegarse a las zonas promotoras de los genes que tendrán que activar o reprimir y, de esta
manera, tener impacto positivo o negativo para iniciar la transcripción de estos, que a su vez
llevaran la producción de una proteína que tendrán un efecto en contrarrestar el ambiente
adverso que detectó la proteína sensora.
Una característica de agrupación de genes de virulencias en el genoma bacteriano se conoce
como islas de patogenicidad, las cuales pueden definirse como regiones del cromosoma de
una bacteria con un conglomerado de genes implicados en la virulencia de la bacteria con
alto contenido de G-C, diferentes al resto de cromosomas de la bacteria y que están
flanqueados por secuencias de inserción.
Los plásmidos son unidades de información genéticas extra cromosómicas que generalmente
codifican información no esencial para la viabilidad de la bacteria y que se replican de forma
independiente del cromosoma. Los plásmidos se encuentran en forma de DNA de doble
cadena, circular y superenrollado. Los plásmidos conjugativos codifican para mecanismos
relacionados con la transferencia de estos plásmidos entre diferentes bacterias. Los
plásmidos se caracterizan por que pueden replicarse, regular su replicación, acarrear genes
de metabolismo, virulencia, resistencia a antibióticos, entre otros, pueden definir
compatibilidad con los plásmidos y algunos pueden integrarse en el cromosoma de bacterias
(episoma).
Modificación e intercambio genético
El material genético puede modificarse por efectos de mutaciones, las cuales pueden ser
puntuales y suficientes para mediar una alteración en la proteína producida, que lleve un
efecto de resistencia.
Las mutaciones son cambios transmisibles en el genoma bacteriano y la tasa de mutaciones
en las bacterias está determinada por la exactitud de la replicación del DNA, los daños al DNA
y la eficacia de los mecanismos de reparación del DNA dañado. Factores ambientales, como
los rayos X o luz ultravioleta, o algunos químicos pueden incrementar la tasa de mutaciones
de bacterias.
Las mutaciones pueden estar limitadas a segmentos cortos de DNA como microdeleciones,
sustituciones de nucleótidos microinserciones o afectar regiones más grandes mediante
rearreglos de DNA, inserciones y deleciones.
BIOGRAFÍA:
Microbiología Estomatológica, por Marta Negroni