Transcripción y Regulación Génica Procariota

Transcripción y traducción procariota

• Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster para formar una hebra de ADN.
• Los nucleótidos se unen a otro nucleótido en la hebra paralela mediante enlaces de hidrógeno.
• La unión de los nucleótidos es determinada por la complementariedad de bases: adenina (A) con timina (T) y citosina (C) con guanina (G).

Regulación de la expresión génica

• En eucariotas, la regulación de la expresión génica puede ocurrir en varios niveles: transcripcional, postranscripcional, traduccional y postraduccional.
• En procariotas, la regulación de la expresión génica principalmente ocurre a nivel transcripcional.
• La unidad básica de regulación génica en bacterias es el operón, un conjunto de genes que se activan o reprimen en función del contexto.
• El operón lactosa (lac) es un complejo de genes que codifican para la síntesis de enzimas que participan en el catabolismo de la lactosa. Estos genes se activan cuando hay lactosa en el medio.

Genotipo y fenotipo

• El genotipo de un microorganismo es el conjunto de genes y elementos génicos que se encuentran en su ADN.
• El genotipo se transmite a la descendencia.
• No se debe confundir un agente mutágeno (que produce una mutación) con un agente selector (que favorece a determinados mutantes).

Transferencia genética horizontal

• Las mutaciones y variaciones en el genoma microbiano se transmiten a la descendencia durante la división celular (vía vertical).
• La transferencia genética horizontal es muy común entre microorganismos y ocurre cuando el DNA exógeno ingresa al interior de un microorganismo desde su entorno.
• El DNA exógeno puede llevar información genética útil para el microorganismo, como genes de resistencia a antibióticos.
• El DNA exógeno también puede ser "parásito" sin función aparente.

Transferencia genética horizontal

• Hay tres mecanismos principales de transferencia genética horizontal: transformación, transducción y conjugación.
• La transformación implica la incorporación de DNA desnudo del espacio extracelular.
• La transducción involucra la transferencia de DNA mediante un virus.
• La conjugación se refiere al intercambio de DNA entre dos microorganismos directamente.

Transferencia genética horizontal

• Cuando un microorganismo adquiere DNA exógeno, pueden ocurrir tres desenlaces: degradación, circularización y recombinación.
• La degradación del DNA exógeno es la opción más probable. El DNA se destruye por enzimas de restricción.
• En la circularización, el DNA exógeno se circulariza y se metila para evitar la acción de las endonucleasas.
• La recombinación ocurre cuando el DNA exógeno se inserta en el genoma del microorganismo.

Transformación

• La transformación es un fenómeno de transferencia genética donde un microorganismo incorpora ADN exógeno desnudo.
• Los microorganismos capaces de incorporar DNA exógeno de esta forma se denominan cepas competentes.
• La inserción del DNA en el laboratorio se realiza abriendo poros transitorios en la membrana plasmática por choque térmico o electroporación.

Transformación

• Experimento de Griffith (1928) con cepas de Streptococcus pneumoniae:
  • Cepas S (suaves) poseen una cápsula que las protege del sistema inmunitario y causan neumonía.
  • Cepas R (rugosas) carecen de cápsula y no son virulentas.
  • Las cepas S muertas por calor no causan enfermedad.
  • Al mezclar cepas S muertas con cepas R, se observó que las cepas R adquirían la capacidad de causar enfermedad, lo que sugiere que las cepas R fueron transformadas por las cepas S muertas.

Conjugación

• La conjugación es más común en bacterias gramnegativas debido a la presencia de pelos de conjugación.
• Las células donadoras (F+) poseen un plásmido llamado factor F que codifica para las proteínas necesarias para producir un pelo de conjugación.
• Las células receptoras (F-) carecen del factor F.
• El DNA se transfiere de la célula donadora a la receptora a través del pelo de conjugación.
• El DNA transferido puede ser sólo plasmídico o cromosómico.

Manipulación genética

• La genética microbiana ha permitido comprender las bases genéticas de la vida, incluidos organismos superiores.
• Se han descubierto y ensayado la mayoría de las rutas bioquímicas, mecanismos de expresión genética y funcionamiento de las enzimas en microorganismos.
• El estudio de los microorganismos ha sido crucial para la comprensión de la biología en general.
• "Todo lo que es cierto para E.coli debe serlo también para elefantes" — Jaques Monod, que caracterizó el operón lactosa en E.coli.