Material genètic de procariotes (2008)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 1º curso
Asignatura Biologia
Año del apunte 2008
Páginas 4
Fecha de subida 25/05/2014
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Microbiologia Grup 1A Material genètic de procariotes Es denomina genoma d’una espècie al conjunt total de gens d’una cèl·lula o virus. El conjunt d’aquesta informació codificada és el genoma i el responsable de les característiques morfològiques i funcionals resultats de l’expressió d’aquesta informació en cada espècie d’éssers vius.
El genoma bacterià està constituït pel genòfor o cromosoma bacterià, amb tota la informació essencial per a la vida del bacteri, més tots els plasmidis que tingui, amb informació no essencial, però sí important en determinats ambients.
És necessari afegir que actualment hi ha aproximadament 400 genomes seqüenciats i gairebé 200 en projecte. Els projectes de seqüenciació tenen com a principals objectius la biomedicina, la biotecnologia i el medi ambient, i amb menys representació l’agricultura i l’evolució. La majoria de genomes seqüenciats i en projecte són del domini Bacteria, li segueix Eukarya (i la majoria són microbians) i després Archaea.
És important destacar que les cèl·lules procariotes, a diferència de les eucariotes, no posseeixen nucli, però posseeixen material nuclear en forma d’un cromosoma únic, circular, d’una longitud aproximada d’1 mm. Aquest cromosoma és constituït d’un filament helicoïdal d’àcid desoxiribonucleic bicatenari (ADN Bicatenari). Cada cadena està feta d’una successió d’àcid fosfòric i de desoxiribosa. Quatre bases entren en la composició de l’ADN: Adenina (A), Guanina (G), Timina (T) i Citosina (C). Les dues cadenes lligades entre elles per les bases, tenen la mateixa estructura però cada base determina obligatòriament la seva base complementària, ja que, amb l’Adenina tan sols s’hi pot lligar la Timina (A-T), i amb la Guanina, la Citosina (G-C). La seqüència d’aquestes bases és específica de cada ADN.
L’ADN dels bacteris és el suport de les informacions transmeses als ribosomes que efectuen les síntesis.
En procariotes, cada bacteri conté un sol cromosoma, conegut com a cromosoma bacterià, el qual no posseeix centròmer (només el posseeixen els eucariotes).
Durant molt de temps es va creure que l’ADN procariota no estava associat a proteïnes (ADN nu) i que estava dispers pel citoplasma. Actualment s’ha observat que està associat a proteïnes semblants a les histones, a ARN i a proteïnes no històniques, de manera que es forma una condensació anomenada nucleoide, que, a diferència el nucli, està mancat de coberta.
Fonamentalment, el cromosoma procariota és DNA circular (tot i que existeixen espècies que tenen DNA lineal) de doble cadena, se’n diu CCC per DNA circular covalentment tancat. Per aconseguir aquest superenrotllament:: 1. Hi ha diferents proteïnes que s’hi associen.
2. És negatiu, en oposició al sentit de gir de la doble hèlix (dreta).
3. Per cada cromosoma hi ha de 30 a 50 dominis superenrotllats.
Cal tenir en compte que perquè el metabolisme de la cèl·lula funcioni cal enrotllar i desenrotllar el DNA contínuament per a la transcripció.
1 Microbiologia Grup 1A De la modulació d’aquest desenrotllament s’encarreguen les topoisomerases.
Les topoisomerases són enzims que actuen sobre la morfologia de l’ADN. Hi ha dos tipus: 1. Trencament d’1 cadena i pas de l’altre a través del tall i la tornen a segellar. Aquest procés no necessita ATP. (Eliminen superenrotllaments negatius).
2. Trencament de les 2 cadenes i passen les dues a través del tall.
Ex: la DNA girasa és la més coneguda i només es presenta en procariotes (Bacteria i Archaea). S’encarrega de la introducció de superenrotllaments negatius (per tal d’eliminar tensions). En ser específica de procariotes és una bona diana per antibiòtics, de forma que hi ha diferents substàncies químiques i naturals que n’inhibeixen l’activitat. Aquest és el model d’actuació de la DNA girasa.
No obstant això, existeixen un tipus de microorganismes procariotes anomenats hipertermòfils que contenen proteïnes tipus histones que duen a terme el mateix paper que en eucariotes, i una DNA girasa inversa que provoca superenrotllaments positius, és a dir, en el mateix sentit que la doble hèlix.
Elements genètics no-cromosòmics Encara que en general és adequat dir que el genoma dels procariotes està format d’un únic cromosoma, moltes d’ells tenen, a més, un o diversos elements genètics accessoris extracromosòmics, els quals s’anomenen plasmidis.
Els plasmidis es defineixen com elements genètics extracromosòmics amb capacitat de replicació autònoma. Aquesta replicació pot ser: • • Coordinada amb el cromosoma: al inici de la replicació es dóna al mateix temps que la del cromosoma, tot i que el plasmidi acabi abans de replicar perquè és més petit. Així, nº cromosomes ≈ nº plasmidis.
No coordinada amb el cromosoma: la replicació del plasmidi és independent a la del cromosoma. nº cromosomes ≠ nº plasmidis.
Tots els plasmidis bacterians estudiats són d’ADN de cadena doble. La majoria son circulars tancats covalentment i superenrotllats. Alguns plasmidis tenen, a més, la capacitat d’integrar-se reversiblement en el cromosoma bacterià: en aquesta situació es repliquen junt amb el cromosoma i reben el nom d’episomes.
El nombre de còpies per cèl·lula és variable (de 1-2 a més de 100). Si hi ha un gran nombre de plasmidis, implica que tenim un número elevat de còpies d’un determinat gen.
2 Microbiologia Grup 1A En funció de que els plasmidis es puguin transmetre d’una bactèria a una altra per mitjà de contactes intercel·lulars, es poden distingir: • Plasmidis conjugatius: Són aquells que es transfereixen entre ceps per mitjà de fenòmens de conjugació. Alguns d’aquests plasmidis no només es transfereixen entre ceps de la mateixa espècie, sinó que són capaços de fer-ho entre espècies i gèneres molt diversos, rebent el nom de plasmidis promiscus o d’ampli espectre d’hostes, permetent la transferència horitzontal de informació genètica entre grups bacterians filogenèticament llunyans.
• Plasmidis no conjugatius: No tenen aquesta propietat de conjugació.
Dins d’aquest grup existeix un subgrup, el dels plasmidis mobilitzables, que són aquells no autotransferibles que poden ser transferits per l’acció d’un plasmidi conjugatiu coexistent en la mateixa bactèria.
A part d’aquesta última distinció, se’n pot fer una altra segons el fenotip dels plasmidis: 3 Microbiologia Grup 1A Al marge de plasmidis, també podem trobar elements no cromosòmics, els transponibles que són els següents: -Seqüències d’inserció (en cromosomes i plasmidis) que són elements genètics mòbils.
- Transposons: (en cromosomes i plasmidis) que són similars a les seqüències d’inserció però portant algun gen.
-Integrons (en cromosomes, plasmidis i transposons) que no són mòbils i són importants en l’adquisició de gens, perquè els poden integrar i provoquen una variació del genoma bacterià.
Per acabar, cal dir que existeixen virus que es transposen pel genoma i són considerats també elements mòbils.
Com a conclusió cal destacar que el fet de que un organisme sigui més petit no vol dir que tingui menys gens i que un organisme eucariota no té sempre més gens que un procariota.
4 ...