La conjugación procariota, también conocida como conjugación bacteriana, es el proceso de transferencia de material genético entre una célula procariota (bacteria oarquea) donadora y una receptora mediante el contacto directo o una conexión que las una.1 Descubierta por Joshua Lederberg y Edward Tatum en 1946,2 la conjugación es un mecanismo de transferencia horizontal de genes como la transformación y la transducción, con la diferencia de que estos últimos no involucran contacto intercelular.3
A menudo se le considerada un símil procarionte de la reproducción sexual o el apareamiento debido a que implica el intercambio de material génico. Durante la conjugación la célula donadora provee un elemento génico móvil o conjugativo que generalmente es un plásmido o un transposón.4 5 La mayoría de los plásmidos conjugativos tienen sistemas que aseguran que la célula receptora no tenga ya un elemento similar.- ....................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=1c359d607e21ea25ec2212ba7d1f481a6b49598c&writer=rdf2latex&return_to=Conjugaci%C3%B3n+procariota
El sistema genético de los procariotas en mucho más sencillo de estudiar que el de los eucariotas y condujo a conclusiones fundamentales proveyendo las actuales herramientas de la "ingeniería genética".
Los procariotas como Escherischia coli y los virus que los infectan fueron y siguen constituyendo una herramienta fundamental para el estudio de la estructura y transmisión de los genes.
Entre las ventajas de trabajar con estos organismos encontramos:
Entre las ventajas de trabajar con estos organismos encontramos:
 |
Menor tamaño y mayor número de organismos por área de cultivo
|
|
Mayor velocidad de reproducción: Escherischia coli duplica su población en 20´, todos los descendientes son clones de la célula original.
|
|
son haploides, por lo que cualquier cambio o mutación se expresa inmediatamente.
|
El cromosoma de Escherichia coli
El cromosoma de la bacteria intestinal Escherichia coli es único, circular y contiene cerca de 4.7 millones de pares de bases. Tiene cerca de 1 mm de longitud pero solo 2 nm de ancho. El cromosoma se replica produciendo una figura que asemeja a la letra griega theta.
El promotor es la parte del ADN en donde se pega la ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a sertranscripto.
Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural. Escherichia colipuede sintetizar 1.700 enzimas, por lo tanto esta pequeña bacteria tiene genes para 1.700 mARN.
Recombinación en procariotas
A pesar de ser haploides y reproducirse asexualmente por fisión binaria originando colonias de clones (organismos genéticamente idénticos), las bacterias tienen diversas formas de recombinar sus genes. En los eucariotas la recombinación se produce entre los dos padres, en los procariontes es el resultado de de la interacción del genoma de una célula con una muestra mas pequeña de genes provenientes de otra célula. Entre los mecanismos que facilitan esta recombinación encontramos:
|
CONJUGACIÓN: es la transferencia directa de material genético, promovida por un plásmido, desde una célula donadora a otra receptora, por medio de contactos íntimos entre ambas (puentes de unión o pili). Una bacteria (receptora) recibe material genético de otra célula donante, este material se incorpora a la célula receptora. Una vez que el fragmento de ADN de la donante está dentro de la célula receptora es posible la recombinación: de la misma manera que los cromosomas se aparean, gen por gen en la profase meiótica, el ADN de la donante se alinea con el de la receptora y por entrecruzamiento se intercambian genes, pasando a formar parte del genoma.
Una variante de la conjugación es la SEXDUCCIÓN: en ella, un trozo definido de material genético de la donadora es transferido como parte de un plásmido conjugativo. |
|
Transformación: cuando células mueren, su ADN sale al medio y es capturado por otras bacterias que lo incorporan a su propio genoma. Recuerde el factor de transformación de los pneumococos de la neumonía.
|
|
Transducción: los bacteriófagos pueden llevar en sus cápsides fragmentos del ADN de la bacteria huésped, que luego incorporarán a otra bacteria. VER
|
Plásmidos
Son pequeños fragmentos circulares de ADN, están presentes prácticamente en todas las células bacterianas además de su cromosoma principal, contienen de 2 a 30 genes. Algunos tienen la capacidad para incorporarse o salir del cromosoma bacteriano.
Imagen modificada de http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_30.html.
Existen varios tipos de plásmidos, clasificados de acuerdo al tipo de genes que transportan:
|
F ("factor sexual") : en Escherichia coli el plásmido F contiene 25 genes, algunos de los cuales controlan la producción de los pilis , "tubos" que se extienden desde la superficie de las células bacterianas "machos"( F+), a la de las células bacterianas hembras ( F-).
|
 |  |  |
Escenas seleccionadas de Animación de la Conjugación
 | ||
Se denomina episoma a un plásmido incorporado al cromosoma bacteriano. Los plásmidos se replican en manera similar al cromosoma bacteriano.
 |  |
| Escenas seleccionadas de Animación de la Conjugación | |
|
El plásmido R confiere, a las células que lo poseen, resistencia a los antibióticos o drogas. Un plásmido R puede llegar a tener hasta 10 genes que confieren resistencia y pueden transferirse a otra bacteria de la misma especie, a virus e inclusive, a bacterias de diferentes especies. La resistencia a los antibióticos ha sido encontrada en gérmenes patógenos causantes de enfermedades tales como: tifoidea, meningitis, gonorrea y otras. Actúan proporcionando la información necesaria para destruir el antibiótico o para circunvalar el bloqueo que produce el antibiótico en la vía metabólica bacteriana.
En el caso de una infección viral, el uso indebido o innecesario de antibióticos matará a la población bacteriana normal, quedando (o seleccionando) las que tengan el factor R; éstas pueden reproducirse aún en presencia del antibiótico. La próxima vez que tenga una infección bacteriana, las bacterias con factores R estarán listas para transferir su factor a la nueva bacteria invasoras, que se harán resistentes a los antibióticos. |
Tema Plasmidos desarrollado en profundidad: Microbiología de Iañezhttp://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm
El modelo operón
El ADN procariota se organiza en paquetes coherentes denominados OPERONES, en los cuales se encuentran los genes para funciones interrelacionadas. El modelo operón de la regulación de los genes procariotas fue propuesto en 1961 porFrancois Jacob y Jacques Monod. El fenómeno que inspiró la idea fue el de la inducción enzimática. La transcripción se detiene colocando un obstáculo entre el promotor y los genes estructurales; ese obstáculo es el operador (una secuencia corta de ADN).
Un operón consiste en:
Un operón consiste en:
|
un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor
|
|
un promotor: donde la ARN polimerasa reconoce el sitio de inicio de la transcripción
|
|
un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes
|
|
un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales
|
El gen regulador codifica para una proteína que se pega al operador, obstruyendo al promotor (y por lo tanto a la transcripción), del gen estructural. El regulador no tiene que estar adyacente a los otros genes en el operón. Cuando se remueve la proteína represora, puede producirse la transcripción. El operador y el promotor son sitios de unión sobre el ADN y no se trasncriben.
 |
Los operones son inducibles o reprimibles, de acuerdo al mecanismo de control. En Escherichia coli se identificaron setenta y cinco operones diferentes que controlan 250 genes estructurales. Tanto la represión como la inducción son ejemplos de control negativo, dado que la proteína represora detiene (" turn off ") la transcripción.
La lactosa, el azúcar de la leche, es hidrolizada por la enzima beta-galactosidasa. Esta enzima es inducible: solo se produce en grandes cantidades cuando la lactosa, el sustrato sobre el cual opera, esta presente. En cambio, las enzimas para la síntesis del aminoácido triptófano se producen continuamente a menos que el triptófano este presente en el medio de cultivo, se dice en este caso que las enzimas sintetizadoras de triptófano están reprimidas.
Operones inducibles:
Cuando no hay lactosa en el medio, la proteína represora se encuentra unida al operador impidiendo la transcripción de los genes para las enzimas que metabolizan la lactosa. Cuando hay lactosa en el medio (intestinos de un mamífero durante la lactancia), ésta funciona como inductor, se une al represor cambiando su forma lo que evita que se pueda unir al operador, de este modo la polimerasa puede transcribir los genes correspondientes.
Este operón lac solo se activa cuando hay lactosa en el medio.
Este operón lac solo se activa cuando hay lactosa en el medio.
Esquema de un operón inducible |
 |
 |
 |
 |
Escenas seleccionadas de Animación de la inducción
|
Operones reprimibles:
Cuando un producto del metabolismo, el triptofano por ejemplo, está en cantidades suficientes la bacteria puede dejar de fabricar las enzimas que los sintetizan. En este sistema, el producto funciona como correpresor uniéndose al represor y de este modo detiene la síntesis proteica.
Esquema de un operón reprimible |
 |
 |
 |
 |
Virus
A diferencia de los restantes reinos son organismos acelulares, no metabolizan energía. Los Virus consisten en un ácido nucleico (ADN o ARN) envueltos en una cubierta de proteína (conocida como cápsido). El cápsido puede ser una sola proteína que se repite una y otra vez, como en el virus del mosaico del tabaco (del inglés: TMV), también puede estar formado por varias proteínas, como en los bacteriófagos de la serie T. Fuera de la célula huésped, los virus se encuentran como viriones.
No surgen de virus preexistentes, son parásitos intracelulares estrictos, se desarrollan y reproducen solamente dentro de las células huésped, a las cuales destruyen en este proceso.
No surgen de virus preexistentes, son parásitos intracelulares estrictos, se desarrollan y reproducen solamente dentro de las células huésped, a las cuales destruyen en este proceso.
Una vez que los virus inyectados su ac. nucleico (ADN o ARN) a la célula huésped pueden suceder dos tipos de ciclos reproductivos: líticos o lisogénicos.
|
El ciclo lítico ocurre cuando el material genético del virus (virus virulento) penetra (a,b) en la célula huésped y comienza a fabricar nuevos virus (c,d). Para ello, 1º transcribe genes tempranos que estimulan la replicación del genoma viral. Luego, genes tardíos codifican la síntesis de proteínas para empaquetar el cápside y lisar la célula huésped. Eventualmente los nuevos virus causan la ruptura o lisis (e) de la célula y continúan el ciclo infeccioso (f) .
|
Ciclo Lítico |
 |
 |
Escenas seleccionadas de Animación del ciclo lítico
|
|
El ciclo lisogénico ocurre cuando el ADN viral es incorporado al ADN del huésped (a,b,c) como profago, como parte de genoma bacteriano el profago permanece quieto dentro de la bacteria y cuando la célula huésped se divide, se duplica como si fuera ADN del huésped (d,e).
Algunas veces el profago emerge del cromosoma de la célula huésped y entra en el ciclo lítico espontáneamente (aprox. 1/10.000 divisiones). La luz ultravioleta y los rayos X también pueden producir este fenómeno |
LISOGENIA |
 |
 |
Escenas seleccionadas de Animación de la lisogenia
|
|
La transducción es el fenómeno por el cual una porción del ADN del huésped es transferido de una célula a otra por un virus (ver abajo, fig. a,b,c,e). Algunos bacteriófagos son "temperados" o atenuados dado que tienden a ser lisogénicos mas que líticos.
Estos tipos de virus estos virus son capaces de transducir fragmentos de ADN. |
 |  |
 | |
 | |
 | |
Escenas seleccionadas de Animación de la transdución
| |
| Los retrovirus, como el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH,fig. a), poseen una enzima: la transcriptasa reversa amén del ARN viral (figs. a,b). La transcriptasa reversa fabrica ADN de una sola cadena, copiando el ARN viral (fig. b). El ADN viral monocatenario se transforma luego en bicatenario, se inserta en al ADN nuclear (figs. c,d), y es procesado por la maquinaria celular que sintetiza sus partes (fig. e) y finalmente emerge (fig. f) |
 |  |
 |  |
 |  |
Escenas seleccionadas de Animación del ciclo del VIH
| |
|
Los transposones son fragmentos de ADN incorporados en el ADN cromosómico. A diferencia de los episomas y profagos, los transposones contienen un gen que produce una enzima que cataliza la inserción del transposón a un nuevo sitio. También tienen secuencias repetidas de cerca de 20-40 nucleótidos de largo pegadas a cada extremo. Las secuencias de inserción son cortas (60 a 1.500 pares de bases de longitud). Los transposones simples no tienen más genes que los necesarios para la transposición. Los transposones complejos son muchos mas largos y pueden llevar genes adicionales. Los genes incorporados en los transposones complejos se conocen como "genes saltarines" dado que pueden moverse a lo largo del cromosoma y también de cromosoma en cromosoma.
|
 |
 |
| Escenas seleccionadas de Esquemas animados de los transposones |
No hay comentarios:
Publicar un comentario