Tema 11.-Mecanismes de transferència genètica (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Microbiologia I
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 28/03/2016
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Cpaniselloaranda Fonaments de microbiologia i virologia 1r CBM Tema 11.- Mecanismes de transferència genètica Es refereix als canvis ens la informació gènica. Aquests canvis poden venir donats per diferents motius:  Variacions per adaptació al medi (sense canvis en el genotip) regulació gènica  Variacions associades a canvis al genotip hereditàries o Pot ser que sigui degut a mutacions.
o Transferència horitzontal de material genètic entre mateixa generació transformació, conjugació i transducció 1.- Transformació S’inicia el coneixement de la seva existència amb els experiments de Griffith al 1928 mentre investigava Streptococcus pneumoniae. Aquest bacteri és letal en ratolins tot i que hi ha soques que no són virulents i poden no causar la seva mort. En els seus experiments va utilitzar dues soques d’aquest bacteri, una era virulent normal i l’altra era mutada no virulent. La soca virulent estava envoltada per una càpsula que els dóna una aparença llisa (S), la soca virulent en canvi, no té aquest embolcall i té una aparença rugós (R).
Quan es tracten ratolins amb soca R no moren i amb S els ratolins moren. El que fa Griffith és matar les cèl·lules S (virulents) amb calor, i observa que introduint-les al ratolí, aquest no mor. El que fa és fer una barreja de cèl·lules S mortes amb R vives, i observa que els ratolins moren hi ha hagut una TRANSFORMACIÓ.
Griffith observa aquests canvis, però l’any 1944 MacLeod i McCarty demostren que el factor transformador era el DNA.
Transformació es dóna només ens cèl·lules amb estat fisiològic especial i es defineix com la capacitat de captar DNA que hi hagi fora de la cèl·lula. Aquest DNA pot ser donat per una lisi anterior, que provingui d’altres microorganismes o bé de plasmidis del medi. Tenim diferents tipus de bacteris que poden captar aquest DNA:  Bacteris competents naturals sempre capten DNA, un exemple és el bacteri que empra Griffith.
 Bacteris competents induïts E.Coli. Es sotmeten a tractament fent permeable la membrana amb Ca2+ i electroporació.
Transformació té lloc en 3 fases absorció DNA, penetració i integració. En alguns casos participen alguns enzims:  Enzims restricció endonucleases que reconeixen seqüències específiques de DNA per on el tallen.
 Enzims de modificació metilases, metiles les seqüències que reconeixen els enzims de restricció.
Quan el DNA forani entra a al cèl·lula poden passar dues coses: Cpaniselloaranda Fonaments de microbiologia i virologia 1r CBM  Destrucció DNA per enzims de restricció (trenquen DNA forani) o bé amb enzims de modificació que també se’l carreguen.
 Recombinar i es fa transformació. Aquest mètode és molt emprat en laboratoris per fer cèl·lules competents.
Al laboratori per saber si una estructura ha introduït plasmidis o DNA es fa amb un marcador fluorescent.
2.- Conjugació bacteriana Aquest fenomen el descobreixen Lederberg i Tatum al 1946 i aconsegueixen demostrar, d’aquesta manera, la transferència de DNA.
Tenien una sèrie de mutants autòtrofs que han perdut els enzims necessaris per dur a terme una ruta biosintètica. Aquests bacteris requereixen la presència de certs aminoàcids i proteïnes al medi.
Tenien dues soques, una amb la mutació i l’altra sense aquesta mutació i es barreges. Cada soca pot sintetitzar per uns aminoàcids concrets, i els altres els afegeixen del medi. Quan es fa la barreja, i després s’aïllen, s’observa que tots els bacteris fabriquen tots els aminoàcids, ja que no cal que en el medi hi hagi perquè en tinguin. Això vol dir que hi ha hagut una transferència d’informació entre ambdós bacteris.
La conjugació és un procés on existeix recombinació de material genètic pel qual es necessita contacte directe entre cèl·lules i ve donada gràcies a plàsmids conjugatius (plàsmid F) que són fragments petits de DNA independent que es poden trobar al citoplasma o bé adherits a la membrana. El plàsmid també pot estar adherit al propi DNA de la cèl·lula.
La cèl·lula que donarà i que conté el plàsmid és una cèl·lula donadora, i el seu plàsmid conté la informació necessària per poder ser transferit, com hem dit és material genètica independent. Entre cèl·lula donadora i acceptora es forma un pili. Un cop té lloc la conjugació la cèl·lula acceptora porà actuar com a donadora.
Tenim un plàsmid F a una cèl·lula E.Coli (F+), en un moment donat s’inicia la conjugació replicant-se el plàsmid F. La transferència tindrà lloc pel pili conjuntiu posant en contacte 2 cèl·lules. Aquesta replicació és en cercle rodant i el plàsmid entra Cpaniselloaranda Fonaments de microbiologia i virologia 1r CBM en la cèl·lula receptora. E.Coli F- passa a ser E.Coli F+. Aquest procés té una velocitat de 100Kbp en 5 minuts (F té 10000 bp).
A vegades tenim un episoma el plàsmid F s’ha integrat al cromosoma del bacteri. Aquestes cèl·lules reben el nom de cèl·lules HFR i en aquest cas el plàsmid es replica amb el DNA bacterià. Part de la informació que es traspassa del cromosoma pot incloure plàsmid o no i es recombina amb DNA del bacteri F-. Si es transfereix tot el cromosoma pot morir, pocs cops passa però.
Tot aquest procés explica l’experiment de Lederberg i Tatum.
Cpaniselloaranda Fonaments de microbiologia i virologia 1r CBM 3.- Transducció Aquest tipus de transferència es dóna en virus. Aquests organismes duen a terme el cicle lític o lisogènic.
Els fags intervenen en aquesta transferència d’informació. S’uneixen als bacteris de forma específica. Quan s’uneix, entren el seu material genètic a l’interior del bacteri.
Un cop dins poden desenvolupar el cicle lític o bé lisogènic. Si desenvolupen el lític, replicaran el seu material genètic i es multiplica donant lloc a més virions que provocaran la lisi de la cèl·lula. Pot ser també que inicien el cicle lisogènin que es basa en la integració del virus en el cromosoma bacterià i es multiplicarà amb aquest. D’aquesta manera poden tenir lloc 2 transduccions.
 Transducció generalitzada qualsevol part del genoma bacterià passa a formar part de la partícula vírica. El bacteri és infectat pel fag, i quan el DNA del bacteri es fragmenta, el virus es multiplica. Es sintetitzen proteïnes de la càpsula del virus bacteriòfag i en algunes càpsules s’empaqueta, per error el DNA bacterià. Els virions, alguns amb DNA bacterià, s’alliberen per la lisi cel·lular. El virió portador del DNA bacterià s’introdueix en un altre bacteri, el cromosoma del qual pot integrar-se per recombinació.
 Transducció especialitzada aquest tipus de transducció no ho poden fer tots els fags ni tots els bacteris. El virus infecta el bacteri i aquest s’integra per cicle lisogènic en una posició del cromosoma bacterià. En activar-se el cicle lític el virus pot incloure un fragment del cromosoma bacterià. Al produir-se una nova infecció serà transferit tot el DNA al bacteri infectat. Si ha inclòs els gens que activen el cicle lisogènic, podrà incloure el DNA víric i al bacterià al nou cromosoma bacterià.
4.- Aplicacions biotecnològiques de la genètica microbiana Aprofitem aquesta transferència d’informació o de transformació per augmentar la producció. Per fer-ho cal extreure el DNA, i aquest es podrà recombinar amb plasmidis que s’usaran com a vectors per infectar la nova cèl·lula. Es poden fer moltes coses.
...