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Bacterias (página 2)




Enviado por Melisa Podest�



Partes: 1, 2

Reproducción

Muchos procariontes se reproducen mediante la
división de células
únicas en dos descendientes idénticos. De esta
manera, una célula
individual da origen a un clon, una población de individuos
genéticamente idénticos. Los procariontes se
reproducen muy rápidamente. Una población de E.
coli
, por ejemplo, puede duplicarse cada 20 minutos si las
condiciones son favorables.

Recombinación de genes:
Conjugación

La existencia y heredabilidad de las mutaciones en las
bacterias
atrajo la atención de los genetistas. Pero si no
existiera forma alguna de intercambio de la información genética
entre estos individuos, las bacterias no resultarían
útiles para el análisis genético. Sin embargo en
1946, Joshua Lederberg y Edward Tatum demostraron que estos
intercambios ocurrían, aún cuando son eventos
raros.

Lederberg y Tatum utilizaron dos cepas
auxotróficas de E. coli. Estas cepas no crecen en
un medio mínimo, sino que requieren suplementación
con un nutriente que no pueda sintetizar debido a la existencia
de un defecto enzimático. La cepa 1 requiere el
aminoácido metionina y la vitamina biotina para su
crecimiento (met- bio- thr+ leu+). La cepa 2 no necesita
estas sustancias, pero si los aminoácidos treonina y
leucina (met+ bio+ thr- leu-).

Los investigadores mezclaron las dos cepas mutantes y
las cultivaron en un medio con metionina, biotina, treonina y
leucina, para que ambas crecieran. Luego fueron transferidas a un
medio que carecía de los cuatro suplementos. Ninguna cepa
podía crecer en este medio, sin embargo aparecieron
algunas colonias. Como crecieron en un medio mínimo, estas
colonias deben haber consistido en bacterias que eran
prototróficas (met+ bio+ thr+ leu+).

Se descubrió que estas colonias
prototróficas vinieron por intercambio llamado
conjugación. Una célula bacteriana, la receptora,
había recibido ADN de la otra
célula, la donante, que incluía los dos alelos del
tipo salvaje que faltaban en el receptor. La recombinación
creó entonces un genotipo con los cuatro alelos de tipo
salvaje.

El contacto físico necesario para la
conjugación se inicia con una delgada proyección
llamada pilus. Luego ocurre la verdadera transferencia de
ADN desde una célula a la otra mediante un tubo de
conjugación delgado. Debido a que el ADN bacteriano es
circular, debe ser hecho lineal de modo que pueda pasar por el
tubo. El contacto de las células es breve no alcanza para
que todo el genoma de la donante entre en la receptora. Solo
recibe una parte del ADN.

Una vez que el fragmento de la donante está
dentro de la célula
receptora se produce la recombinación. De la misma manera
que los cromosomas se
aparean, gen por gen, en la profase de la meiosis, el
ADN de la donante puede alinearse al lado de su gen homologo en
la receptora. En las bacterias hay enzimas activas
que pueden cortar y reunir las moléculas de ADN, por lo
tanto los genes de la donante terminan integrados en el cromosoma
de la receptora, cambiando su constitución genética.

Transformación

En la transformación, las células recogen
genes de su medio
ambiente. Frederick Griffith descubrió el principio
transformante: el ADN había escapado de las células
muertas de los neumococos virulentos y fue recogido como ADN por
los neumococos no virulentos, que se convirtieron en virulentos
como resultado. Este fenómeno, llamado
transformación, ocurre en la naturaleza en
algunas especies de bacterias cuando las células se mueren
y el ADN sale hacia fuera. Una vez que el ADN transformante
está dentro de la célula huésped, ocurre
algo parecido a la recombinación y pueden incorporase
genes nuevos a los cromosomas del huésped.

Transducción

Cuando los bacteriófagos experimentan el ciclo
lítico, empaquetan su ADN genómico en
cápsides. Estas cápsides suelen formarse antes que
el ADN se inserte en ellas. Algunas veces, los fragmentos de ADN
bacteriano se insertan en la cápside vacía en lugar
del ADN del fago. La unión del fago a su célula
huésped y la inserción del ADN del fago son
realizadas por la cápside. Por lo tanto cuando la
cápside del fago transporta una porción del ADN
bacteriano, este último es inyectado en la bacteria
"infectada". Este mecanismo de transferencia de ADN se conoce
como transducción. No da por resultado una
infección viral productiva. En cambio, el
fragmento de ADN entrante puede recombinarse con el cromosoma del
huésped.

Plásmidos

Además de su cromosoma principal, muchas
bacterias albergan cromosomas circulares adicionales más
pequeños. Estos cromosomas, llamados plasmidos, contienen
como mucho algunas docenas de genes y una secuencia de origen
donde comienza la replicación del ADN, lo que los define
como cromosomas. Los plasmidos suelen replicarse al mismo
tiempo que los
cromosomas del huésped durante el ciclo celular
bacteriano, pero este no siempre es el caso.

Los plasmidos no son virus. No toman
por asalto la maquinaria molecular de la célula ni
fabrican una cubierta proteica que los ayude a moverse de una
célula a otra. En cambio, pueden moverse entre
células durante la conjugación, agregando
así algunos genes nuevos a la bacteria receptora. Debido a
que los plasmidos existen independientemente del cromosoma
principal no necesitan recombinarse con este para agregar sus
genes al genoma celular.

Los tipos de plasmidos se clasifican de acuerdo con los
tipos de genes que transportan:

  • Factores metabólicos transportan genes para
    funciones
    metabólicas excepcionales.
    Algunos plasmidos
    denominados factores metabólicos, poseen genes que les
    permiten a sus receptores llevar a cabo funciones
    metabólicas infrecuentes, por ejemplo, existen muchos
    hidrocarburos en lo derrames de aceites y
    petróleos. Algunas materias pueden medrar de estas
    moléculas utilizándolas como fuente de carbono. Los
    genes para las enzimas que participan en estas vías
    degradativas son transportados sobre plasmidos.
  • Factores F transportan genes para la
    conjugación.
    La F en los factores representa la
    fertilidad. Sus aproximadamente 25 genes incluyen los que
    fabrican el pilus para la fijación y el tubo de
    conjugación para la transferencia de ADN a una bacteria
    receptora. Una célula que alberga factor F se denomina
    F+. Puede transferir una copia del factor F a una célula
    F-, convirtiendo a la receptora en F+. Algunas veces el factor
    se integra en el cromosoma principal (que ya no es mas un
    plasmido) y cuando lo hace puede transportar consigo algunos
    genes bacterianos al moverse a través del tubo de
    conjugación de una célula a otra.
  • Factores R son factores de resistencia. Los factores pueden transportar
    genes que codifican proteínas que destruyen los
    antibióticos o los modifican. Otros factores R
    proporcionan resistencia frente a los metales
    perdidos que las bacterias encuentran en su ambiente.

Los elementos
transponibles mueven genes en plasmidos y
cromosomas.

Como hemos visto, los plasmidos, los virus, y aun las
capsides de los fagos, pueden transportar genes desde una
célula bacteriana a otra. Existe otro tipo de "trasporte
genético" que ocurre dentro de la célula
individual. Depende de segmentos de DNA cromosómico o de
plasmidos que pueden ser insertados en lugares nuevos en el mismo
cromosoma o en otros. Esta secuencia de DNA se llaman "elementos
transponibles". Su inserción produce a menudo efectos
fenotipicos por la alteración de los genes dentro de los
cuales se inserta.

Los primeros elementos transponibles que se descubrieron
en los procariontes fueron grandes porciones de DNA,
típicamente de 1000 a 2000 pares de bases de longitud, que
se encuentran en muchos lugares en el cromosoma de E.coli. En un
mecanismo de transposición, la secuencia de un elemento
transponible se replica en forma independiente del resto del
cromosoma. La copia se inserta luego en otros lugares
aparentemente aleatorios dentro del cromosoma. Los genes que
codifican las enzimas necesarias para esta inserción se
encuentran dentro del propio elemento transponible. Algunos otros
elementos transponibles se cortan en sus sitios originales y se
insertan en otro lugar sin replicación. Muchos de estos
elementos descubiertos más tarde eran más largos
(cerca de 5000 pares de base) y transportaban uno o mas genes
adicionales con ellos. Estos elementos más largos con
genes adicionales se denominan transposones.

¿Qué
tienen que ver los transposones y otros elementos transponibles
con la genética de los procariontes?

Los elementos transponibles han contribuido a la
evolución de los plasmidos. Originalmente
los plasmidos R obtuvieron su genes para la resistencia a los
antibióticos mediante la actividad de los elementos
transponibles. Una evidencia a favor de esta conclusión es
que cada gen resistente en un plasmido R forma parte de una
transposon.

Regulación
de la expresión genética en los
procariontes

Excepto por las mutaciones, todas las células de
una especie bacteriana poseen el mismo DNA y, por lo tanto, la
capacidad de fabricar las mismas proteínas. Sin embargo,
el contenido proteico de una bacteria puede cambiar con rapidez
cuando las condiciones así lo determinen. Por ejemplo,
existen dos formas en las que una bacteria puede obtener los
grupos aminos
que necesita para fabricar aminoácidos y proteínas.
Una involucra tomar el nitrógeno del aire y fijarlo en
amonio, luego utilizar el amonio como una fuente de iones amino.
Esta reacción requiere varias enzimas y gran cantidad de
energía.

La otra forma de obtener grupos aminos es fabricarlos a
partir de la glutamina y utilizarlos directamente. Esta
reacción requiere una sola enzima y no es tan endergonica.
Si existe mucha glutamina alrededor, la célula toma el
camino fácil, utilizando glutamina en vez de la vía
de nitrógeno. De hecho las enzimas involucradas en la vida
del nitrógeno ni siquiera se fabrican si hay glutamina
presente.

Existen varias formas en las cuales las células
procariontes pueden detener la síntesis o
la actividad de una proteína no
necesaria:

  • la célula puede bloquear las
    trascripción del mRNA para esa
    proteína.
  • La célula puede hidrolizar el mRNA luego de
    que ha sido fabricado.
  • La célula puede evitar la traducción del mRNA en el
    ribosoma.
  • La célula puede hidrolizar la proteína
    luego de haberla fabricado.

Estos métodos
deben ser selectivos y responden a una señal bioquímica. En el caso de las dos
vías expuestas para obtener grupos aminos, la señal
puede ser un incremento en la concertación de
glutamina.

 

 

 

Autor:

meL p.

Estudiante de 3ero del polimodal de ciencias
naturales, escuela de
agricultura,
dependiente de la Universidad
Nacional de Cuyo.

Mendoza, Argentina.

Partes: 1, 2
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