Tema 4. Genética Microbiana. Mutaciones. Intercambio Genético. Plásmidos - PDF

Tema 4 Genética microbiana. Mutaciones. Intercambio genético. Plásmidos Microbiología Teresa Gómez Morte Grado en Odontología ÍNDICE CONTENIDOS 1. Introducción 1.1. Genética 1.2. Ácidos nucleicos 1.3. Bases nitrogenadas 1.4. DNA 1.5. RNA 1.6. Código...

Tema 4 Genética microbiana. Mutaciones. Intercambio genético. Plásmidos Microbiología Teresa Gómez Morte Grado en Odontología ÍNDICE CONTENIDOS 1. Introducción 1.1. Genética 1.2. Ácidos nucleicos 1.3. Bases nitrogenadas 1.4. DNA 1.5. RNA 1.6. Código genético 2. Microbiología bacteriana 2.1. Genoma bacteriano 2.2. Experimentos con bacterias 2.3. Elementos genéticos de origen exógeno 2 2.4. Mutaciones  unidad ? DNA RNA Cadena aa Proteína B-1 Gonosoma-1 1.1. Genética ✓ Es la ciencia que estudia la herencia y la variación. ✓ En la trasmisión de la información genética están implicadas tres moléculas: DNA, RNA y proteínas ✓ Las proteínas están formadas por una o más cadenas de polipéptidos. La unidad mínima estructural de las proteínas la constituyen los aminoácidos. Existen 20 diferentes. ✓ Genoma: Información genética completa de un organismo determinado. Es un conjunto único y completo de información genética. Never todo info /Unico completo y de infamación genetica ✓ Gen: segmento de DNA que codifica principalmente para la síntesis de una proteína, pero también para el RNA transferente y ribosómico 3 1.1 Genética Material K dividi copiar Genetico cade/h Llevo Make y Nueva ANA-ARL ARN-Prot PASO ocure strue RiBOSOMA 4  1.2 Ácidos nucleicos Xnv ✓ Los nucleótidos constituyen la estructura básica de los ácidos nucleicos. Los nucleótidos están formados por: ▪ Base nitrogenadas: púricas y pirimidínicas ▪ Azúcares: pentosas (desoxirribosa en DNA o ribosa en RNA) ▪ Grupos fosfatos: PO42- Además de ser los constituyentes de los ácidos nucleicos, los nucleótidos desempeñan otras funciones importantes en la célula como fuentes de energía, reacciones de oxido reducción y como reguladores de enzimas o procesos metabólicos. 5 1.2 Ácidos nucleicos 6 ~ 1.2 Bases nitrogenadas Las bases púricas que participan son adenina y guanina, Las bases pirimídicas son, timina, citosina y uracilo. *La timina está en el DNA y el uracilo sólo en el RNA. La base más el azúcar forman un nucleósido 7 1.2 Bases nitrogenadas 8  1.2 Estructura de los ácidos nucleicos Las dos cadenas del DNA se asocian entre sí por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Estructura secundaria Pares de bases: Son asociaciones moleculares de bases nitrogenadas complementarias que forman los peldaños de la doble hélice de DNA. Adenina (A) se asocia con timina (T) y citosina (C) con guanina (G). En el RNA la timina está sustituida por uracilo, Posee regiones solo con estructura primaria Otras con estructura secundaria por plegamiento 9 Apareamiento de bases dentro de la misma cadena  1.3 Estructura DNA ↓ Las dos cadenas forman una doble hélice ordenadas de forma antiparalela, es decir orientadas cabeza-pie. Una cadena en dirección 5ꞌ-3ꞌ de arriba abajo y otra 5ꞌ-3ꞌ de abajo arriba. El tamaño de la molécula de DNA se expresa por el nº de miles de bases o pares de bases por molécula., ej E. coli tiene 4.600 kilopares de bases 10  1.3 Superenrollamiento del DNA # Mosana ❖ El DNA está organizado en forma de un círculo cerrado en casi todas las procariotas. Esta doble hélice se enrolla aún más en una estructura superenrollada que permite el empaquetamiento de DNA ⑤ dentro de la célula. mediante Etopo samerasas : ❖ Las topoisomerasas son enzimas que participan en el superenrollado y la relajación del DNA. ▪ La topoisomerasa I permite la relajación de la doble hélice, necesaria para que el DNA pueda replicarse. ↑ No funciono /No se puede replican ADN - ▪ La topoisomerasa II, también llamada DNA girasa, es la responsable de la torsión a lo largo de su eje en la dirección opuesta a la doble hélice (sentido negativo). ▪ Antibióticos tales como quinolonas y novobiocina actúan sobre esta enzima inhibiéndola. e se muere - 11 1.4 RNA Es un ácido nucleico formado por nucleótidos que actúa & como una molécula intermediaria para convertir la información del DNA en proteínas. Está formado por una cadena simple que contiene ribosa como azúcar (DNA contiene desoxirribosa). Está formado por: 1) Bases nitrogenadas Alp a) Púricas: adenina, guanina b) Pirimídicas: citosina, uracilo And 2) Azúcar: ribosa 3) Grupos fosfato: PO4 12 1.4 RNA Tiene tres funciones destacadas: f (mRNA) El RNA mensajero contiene información genética del DNA en una molécula monocatenaria, que es complementaria en secuencia de bases a una porción de la secuencia de bases del DNA (transcripción) 2 (tRNA) El RNA de transferencia son moléculas que actúan como adaptadores en la síntesis proteica, traduciendo la información genética del lenguaje de los nucleótidos al de los aa que constituirán las proteínas. 3 (rRNA) El RNA ribosómico, con distintos tipos, componentes estructurales y catalíticos del ribosoma donde se sintetizan las proteínas 13  Ch -hebra 1.5 Replicación DNA # Primera etapa de la transmisión de la información biológica. Imprescindible para la división celular El proceso debe ser preciso, obteniendo nuevos organismos con la misma información genética que la célula progenitora. La doble hélice de la cadena se abre y se sintetiza una cadena complementaria de cada una de las cadenas parentales. La replicación es semiconservativa porque cada doble hélice resultante contiene una cadena parental y otra nueva. Proceso Preciso > - No preciso -mutación 14 1.5 Replicación DNA Una enzima llamada helicasa desenrolla la doble hélice. Las proteínas de unión a cadena sencilla estabilizan el DNA de cadena sencilla. Las topoisomerasas facilitan el e copiando- elienatiarla nuta desenrollamiento 15  1.5 Replicación DNA La síntesis de la cadena líder crece desde 5ꞌ fosfato al 3ꞌ hidroxilo. 1º. RNA primasa crea un iniciador RNA 2º. DNA polimerasa III añade un nuevo nucleótido al 3ꞌ-OH del iniciador. 3º. DNA polimerasa I, remplaza el cebador de RNA por DNA En la cadena rezagada la síntesis ocurre de manera discontinua. Este proceso se realiza en fragmentos (llamados de Okazaki) (~1000 bases) que posteriormente se unen y se sellan. 4º. Una ligasa, sella la unión de los fragmentos de DNA 16 1.5 Replicación DNA Las dos cadenas se separan y los nucleótidos libres se alinean entonces a lo largo de las 2 cadenas parentales mediante apareamiento de bases complementarias, A con T, G con C. El mecanismo de crecimiento de la nueva cadena se realiza por adición de un desoxirribonucleósido trifosfato al extremo 3ꞌ de la cadena. El crecimiento siempre se produce desde el extremo 5ꞌ al extremo 3ꞌ. H Las enzimas que catalizan la adición de los nucleótidos se H llaman DNA polimerasas y trabajan en dirección 5ꞌ-3ꞌ. Origen de la replicación, es una secuencia específica del DNA donde se inicia la replicación por medio de proteínas específicas 17 1.5 Replicación ADN ↑ 18 1.5 Replicación ADN. Sellada Sellado por la enzima → Ligasa 19 1.5 Replicación ADN. Sellada # Oli ( cromosca UNICO EXCUSLIVO Como la replicación es bidireccional existen dos cadenas lideres y dos cadenas retardadas. La terminación se realiza por proteínas específicas y ciertas secuencias de DNA. Los errores en la replicación producen mutaciones de orden de una por 10-8 – 10-10 POLD por par de bases insertados 20 1.5 Replicación DNA # Ori C 21 1.6 Síntesis del RNA. Transcripción El paso de la información genética de DNA a RNA se lleva a cabo por acción de la enzima RNA polimerasa. leyendo cadena Alt ~ La RNA polimerasa requiere un molde de DNA 22  1.6 Traducción El mRNA (RNA mensajero) sintetizado atraviesa los ribosomas y allí cada triplete es traducido a su correspondiente aa por los RNA de transferencia, que transportan hasta el ribosoma a los aa que son incorporados a la proteína naciente. Cada uno de los diferentes tRNA acarrea un aa distinto y tiene una región formada por 3 nucleótidos, anticodón, que es complementaria al codón de mRNA que codifica ese aa. 23  1.7 Código genético La secuencia de bases del DNA se corresponde con la secuencia de RNA que se traducirá en un determinado aminoácido. Los genes en el DNA dictan el orden de los aa en una proteína, ya que cada 3 bases, codifican un determinado aa según una clave universal que constituye el código genético. Existen 20 aa en la naturaleza y 64 combinaciones de tripletes. Un triplete siempre va a codificar para un único aminoácido Pero la mayoría de aa están codificados por varios tripletes relacionados pero diferentes La propiedad de un código en el que no existe una correlación biunívoca entre la palabra y el código se denomina degeneración 24  1.7 La síntesis de proteínas BALTERIA Ribosoma: Estructura intracelular no rodeada por membrana, formada por RNA y proteínas. En ella tiene lugar la síntesis de proteínas. El ribosoma procariota está formado por dos subunidades, 30S y 50S, (el eucariota 40S y 60S) ▪ Sub 30S, contiene rRNA16S y ~ 21 prot. ▪ Sub 50S,.rRNA23S y rRNA5S y ~ 34 prot. La síntesis proteica se realiza en tres etapas llamadas iniciación, elongación y terminación. puede sintetigar Nose ▪ Complejo de iniciación, N-formilmetionina-tRNA uniéndose a la unidad 30S, mRNA y factores de iniciación ▪ Participa en este proceso la enzimas aminoacil-tRNA sintetasas ▪ La terminación se produce al llegar a un codón de parada. Un gran nº de antibióticos inhibe la síntesis de proteínas mediante su interacción con el ribosoma 25 2.Genética microbiana 26 2.1 La célula procariota No tiene organos membrana Las células procariotas son estructuralmente simples. Conforman los organismos del tipo unicelular. Solo OriC Origine de replicación = Tienen un DNA cerrado circular, disperso en el citoplasma ausente de núcleo. No tienen organelas –a excepción de ribosomas- ni estructuras especializadas. Sus mayores representantes son las bacterias 27 2.1 Genoma bacteriano Genoma bacteriano: Conjunto total de genes que porta una bacteria tanto en su cromosoma como en sus elementos genéticos extracromosómicos. (plasmidos o bacteriófagos) El cromosoma de una bacteria típica consta de una sola molécula circular bicatenaria de (DNA) que contiene aproximadamente 5.000.000 de pares de bases (o 5000 pares de kilobases [kb]) de una longitud aproximada de 1,3 mm. Por regla general las bacterias tan sólo presentan una copia de sus cromosomas (haploides) mientras que los eucariotas poseen dos copias diferentes de cada cromosoma (diploides). Por esa razón, la alteración de un gen (mutación) tendrá un efecto mucho más evidente en la célula. Poseen secuencias de nucleótidos que controlan la expresión de un gen al afectar a su transcripción en MRNA ( promotores y los operadores ) muy pequeños cromoscas Plasmidos = AB) fresistancia Llevar nueva funciones L No se puede va 28  ADN enfermedad causa 2.2 Experimento de Griffith con Diplococcus pneumoniae Experimento de Griffith con Diplococcus pneumonia. Este experimento fue uno de los primeros que demostró la existencia en las bacterias de un “principio transformante” que provocaba la transformación de una cepa no patógena en otra virulenta e b virulencia capa b 29 2.2 Experimento de Avery, Macleod y McCarty Experimento de Avery, Macleod y McCarty. Este experimento permitió demostrar que el principio transformante en Diplococcus pneumiae era el DNA y no las proteínas. Con ello demostraron que el DNA es la molécula portadora de la información genética 30  2.2 Experimento de Hershesy-Chase Se prepararon 2 muestras de bacteriófago T2 marcado isotópicamente. Una marcando el P y la otra marcando el S en los residuos de aa que contiene S de las proteínas de la cápside. Posteriormente se infectaron por separado suspensiones de bacterias no marcadas, una vez realizada la infección, se separaron las cápsidas víricas vacías y las bacteria. Las células infectadas por el fago marcado con P contenían radiactividad. Las células infectadas con fago marcado S no contenían radiactividad, mientras que las cápsidas vacías si. Después de la eliminación de las cubiertas del virus se observó la formación de nuevos virus en ambas suspensiones: el mensaje genético para la replicación de los virus había sido introducido por el ADN de los virus y no por la proteína 31 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. A Plásmidos ↳ pequeño camosa circulan que aparta neuevas Elementos genéticos de origen exógeno genero Elementos transponibles = saltar F punto comosoma plasmides = daño ✓ Secuencias de inserción (IS) B ✓ Transposones ✓ Integrones ✓ Islas de patogenicidadPresistancia segun codifiquen 32  # 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. Plásmidos f Plásmidos: Son elementos genéticos extracromosómicos. Af Son pequeñas moléculas circulares de DNA capaces de existir de forma independiente respecto a al cromosamos los cromosomas del huésped Están presentes en muchos tipos de bacterias (en algunas levaduras y en otros tipos de hongos). Tienen sus propios orígenes de replicación, presentan autonomía de replicación y se heredan de forma estable. =>erdpediente 33 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. Plásmidos El DNA plasmídico no porta información genética esencial para la vida de la bacteria, pero sí genes que le confieren nuevas propiedades fenotípicas. (ej Resistencias antibióticas). Codifican básicamente para tres grupos de genes, los iNOCP de autorreplicación, los responsables de sus caracteres fenotípicos (resistencia a antibióticos, antisépticos, metales pesados, producción de toxinas, capacidad de invasión de tejidos, utilización de metabolitos como azúcares o hidrocarburos), y los que intervienen en su yBplasmido-intercambiar conotro RS B mas parecido a transferencia (plásmido F), implicados en la formación de los “pili” y proteínas asociadas (plásmidos conjugativos). estogene 34 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. Elementos transponibles Fragmentos de DNA que tienen la capacidad de desplazarse por el genoma, saltar desde un sitio determinado del genoma, escindiéndose del resto del DNA, hasta otro sitio distinto integrándose. (transposición) los segmentos de DNA que contienen los genes necesarios para este proceso y que por consiguiente se desplazan por los cromosomas se denominan elementos transponibles o transposones. Pueden saltar del cromosoma a un plásmido y viceversa o a distintos sitios dentro de la misma molécula de DNA. Secuencias de inserción Pueden insertarse en un gen y provocar una mutación Pueden bloquear la traducción o transcripción Pueden contener promotores y activar genes cercanos al punto de inserción. Se localizan dentro de plásmidos 35 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. Elementos transponibles ✓ Secuencias de inserción (IS): elementos genéticos móviles se localizan en cromosomas y en plásmidos. Caracterizadas por tener pequeñas repeticiones terminales invertidas en los extremos. ✓ Transposones: parecidos a las IS, portan genes que pueden conferir propiedades importantes a la bacteria. Ej. genes que portan R a ATB. Algunos se pueden mover de una bacteria a otra. ✓ Integrones: contienen determinantes necesarios para la captura, integración y expresión de genes exógenos. Están formados por 3 elementos necesarios para la captura y la expresión de los genes ✓ Islas de patogenicidad: los genes que codifican los factores de virulencia se agrupan en fragmentos, se pueden trasmitir vertical y horizontalmente de unas cepas a otras. Contienen 1 o + genes de virulencia, poseen genes que codifican factores de movilidad, situadas junto a genes que codifican ARNt, Contenido G+C es diferente 36 2.3 Elementos genéticos de origen exógeno. Elementos transponibles 37 2.3 Transferencia genética en procariotas La transferencia genética: proceso por el que elementos genéticos contenidos en genomas de diferentes individuos se combinan. Permite que el individuo lleve a cabo alguna nueva función y que pueda adaptarse a los cambios en el medio ambiente Comprende una serie de mecanismos independientes del momento de la reproducción celular. Se denomina transferencia horizontal de genes El DNA transferido (exogenote,) puede integrarse en el cromosoma del receptor (endogenote) o bien mantenerse de manera estable en forma de elemento extracromosómico (plásmido) o como un virus bacteriano (bacteriófago) y se transmite a las bacterias hijas como una unidad dotada de capacidad autónoma de replicación. 38 2.3 Mecanismos de transferencia genética entre células. Generalidades El intercambio de material genético entre las células bacterianas puede tener lugar a través de uno de estos tres mecanismos: Transformación: Adquisición de nuevos marcadores genéticos mediante la incorporación de DNA exógeno. Conjugación: Apareamiento o intercambio cuasisexual de información genética entre una bacteria (donante) y otra bacteria (receptora),(principalmente mediante plásmidos) Transducción: Transferencia de información genética de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago. En el interior de la célula, el transposón puede «saltar» entre distintas moléculas de DNA (p. ej., plasmido a plasmido o plasmido a cromosoma). 39 2.3 Mecanismos de transferencia genética entre células. Generalidades 40 2.3 Mecanismos de transferencia genética. Transformación Transformación: captación por parte de una célula receptora de una molécula o fragmentos de DNA que se encuentra libre en el medio y la incorporación de esta molécula al cromosoma del receptor de una forma heredable. Es el primer mecanismo de transferencia genética que se descubrió en las bacterias. Ciertas especies presentan una capacidad natural de captación de DNA exógena (por lo que se definen como «competentes»)Ej,Streptococcus spp, Haemophilus spp, Neisseria spp, Moraxella spp, Acinetobacter spp o Pseudomonas spp. Puede ocurrir en medios terrestres y marinos, y puede constituir una importante ruta de intercambio genético en la naturaleza. La mayor parte de las bacterias no muestra una capacidad natural de captación del DNA. La transformación artificial se lleva a cabo en el laboratorio mediante diversas técnicas, entre ellas, el tratamiento de las células con cloruro cálcico, o la electroporación, que aumentan la permeabilidad de sus membranas al DNA Este método tiene éxito incluso con especies que no son competentes de forma natural como E. coli. 41 2.3 Mecanismos de transferencia genética. Transformación 42 2.3 Mecanismos de transferencia genética. Conjugación Conjugación: Es un mecanismo de transferencia de DNA cromosómico o plasmídico (el más frecuente), desde una bacteria donadora a una receptora mediante contacto físico entre ambas con el Pili F. Suele darse entre bacterias pertenecientes a una misma especie o de especies relacionadas, aunque también tiene lugar entre procariotas y células vegetales, animales y micóticas. Para que la bacteria sea donadora en un proceso de conjugación debe llevar un plásmido conjugativo (sexual) que se suele llamar plásmido F. Una bacteria portadora de plásmido F, se dice que es F +. Una bacteria F+ es capaz de pasar su plásmido F a otra que carezca de él (F - ) convirtiendo a esta aceptora en una nueva célula F+ y transmitiéndole todos los genes que se encuentren en el plásmido conjugativo F. El plásmido F se define como conjugativo porque contiene todos los genes necesarios para su propia transferencia, como la capacidad de fabricar píli sexuales e iniciar la síntesis de DNA en el llamado «origen de transferencia» (OríT). El plásmido F se transfiere a sí mismo, convirtiendo a las células receptoras en células macho F+. Cuando la secuencia del plásmido se integra en el interior del cromosoma bacteriano, la célula se designa como «célula Hfr» (alta frecuencia de recombinación).En este caso, en vez de transmitir únicamente los genes contenidos en el plásmido F, transferirá la información genética presente en el genoma bacteriano en el que se integró el plásmido F 43  2.3 Conjugación ✓ Conjugación 44  2.3 Conjugación ✓ Conjugación 45 2.3 Mecanismos de transferencia genética. Transducción La transferencia genética por transducción está mediada por virus bacterianos o (bacteriófagos) que captan fragmentos de ADN y los almacenan en el interior de partículas de bacteriófago. Son elementos genéticos extracromosómicos pueden sobrevivir fuera de la célula del anfitrión ya que su genoma (que puede estar formado por RNA o DNA) está protegido por una capa de proteínas. Infectan las células bacterianas y/o se replican hasta un número elevado que ocasiona la lisis de la célula (infección lítica) En otros casos, se integran en el genoma del anfitrión sin producir su muerte (el llamado estado lisogénico). Algunos bacteriófagos lisogénicos portan genes toxigénicos (p. ej., el fago 3 contiene el gen de la toxina de la difteria) 46 2.3 Mecanismos de transferencia genética. Transducción Un (bacteriófago) infecta una célula bacteriana y en el momento de formar los nuevos viriones resultantes del ciclo de vida del fago, éstos incluyen en su material genético parte del material genético de la bacteria. De esta forma, cuando un fago que lleva material genético de una bacteria infecta a otra, esta pequeña cantidad de material genético de la primera bacteria se transmite horizontalmente a la segunda. La transducción es el mecanismo más frecuente de intercambio y recombinación genética en las bacterias 47  2.3 Transducción ✓ Transducción 48  2.3 Transducción ✓ Transducción 49  2.3 Transducción ✓ Transducción 50  2.4 Mutación, reparación y recombinación El DNA transporta información genética, por lo que las células deben ser capaces de replicarlo con precisión. Para que la vida pueda existir de forma estable, es esencial que la secuencia de nucleótidos de los genes no se altere de forma sustancial A veces se producen cambios en las secuencias que a menudo tienen como consecuencia la alteración de los fenotipos. Estos cambios son principalmente perjudiciales Las bacterias han de minimizar la aparición de cualquier daño accidental ocasionado al DNA mediante sistemas eficientes de reparación. A veces son positivas y generan variabilidad con lo que contribuyen al proceso de la evolución 51  2.4 Mutación, reparación y recombinación Cambio hereditario en la secuencia de bases del ácido nucleico que constituye el genoma de un organismo. La cepa que lleva este cambio se llama mutante. Un mutante difiere de su cepa parental en el genotipo. Las propiedades observables, pueden también estar alteradas (fenotipo mutante). Una cepa aislada de la naturaleza se considera cepa silvestre. El genotipo se designa por tres letras minúsculas, seguidas de una mayúscula, en cursiva que indican gen implicado. El fenotipo se designa con una mayúscula seguida de dos minúsculas y un superíndice para indicar la presencia o ausencia. Auxotrofo: organismo que ha desarrollado un requerimiento nutricional mediante una mutación. Hay mutaciones seleccionables que confieren algún tipo de ventaja a la bacteria, otras son no seleccionables Las mutaciones también pueden ser espontáneas, inducidas, puntuales. Por sustitución, inserción o delación. 52 2.4 Mutación, reparación y recombinación 53  2.4 Mutación y base bioquímica Las mutaciones se definen inicialmente como alteraciones de los fenotipos o de las expresiones fenotípicas: Mutaciones morfológicas: Modifican la morfología celular o de colonia de un microorganismo (formación o composición de la cápsula, estructura del glicocálix, pérdida de flagelo) Mutaciones bioquímicas : provocan un cambio en la bioquímica de la célula; pérdida de la capacidad de utilizar una o varias fuentes de carbono, pérdida de la biosíntesis de toxinas o adquisición de resistencias frente a patógenos, agente químicos o antibióticos (Mutante resistente) Mutaciones letales: Su expresión tienen como consecuencia la muerte del microorganismo. Mutaciones condicionales: Se expresan sólo bajo determinadas condiciones del entorno Pueden ser espontáneas : No influye ningún agente externo. Ej. errores en al replicación del DNA o inducidas por la exposición del organismo a algún agente físico o químico llamado mutágeno. (Un agente que dañe de forma directa el DNA, altere su química o interfiera en los mecanismos de reparación) 54  2.4 Tipos de mutaciones Puntuales :en una sola base Transiciones: se produce un cambio entre bases del mismo grupo, púricas o pirimidínicas, Transversiones: se produce un cambio entre bases de diferente grupo púricas por pirimidínicas o a la inversa Al cambiar la secuencia de bases los codones pueden cambiar o no su significado y pueden darse : Mutaciones del mismo sentido, que no afectan a la traducción Mutaciones de sentido distinto en las que se producen cambios por sustituciones de aminoácidos pueden conducir a cambios drásticos en las propiedades de la proteína mutada respecto de la salvaje. Ej.: mutación sin sentido: La mutación induce a la formación de un codón sin sentido que interrumpe la síntesis de proteínas Mutación por sustitución, inserción o delección de varias bases Casi nunca son espontáneas Típica de algunos agentes mutagénicos intercalantes y de las radiaciones Producen modificaciones en la estructura del DNA, que cambia todos los tripletes a partir de la zona de daño. También se denominan “grandes mutaciones” que se producen como consecuencia de la incorporación al cromosoma de secuencias de DNA homólogo foráneo, por recombinación genética o mediante mecanismos de 55 transposición  2.4 Tipos de mutaciones Incorporación del DNA extracromosómico en el cromosoma tiene lugar mediante un proceso de recombinación. Existen dos tipos de recombinación: homologa y no homologa. La recombinación homologa (legítima) tiene lugar entre secuencias de DNA estrechamente relacionadas y habitualmente sustituye una secuencia por otra. La recombinación no homologa (ilegítima) es la que tiene lugar entre secuencias distintas de DNA y, por regla general, produce inserciones, delecciones o ambas. 56  2.4 Tipos de mutaciones Los mecanismos de reparación se pueden dividir en cinco grupos: 1. La reparación directa del DNA consiste en la eliminación enzimática del daño (p. ej., dímeros de pirimidina y bases alquiladas). 2. La reparación por escisión se basa en la escisión del segmento de DNA que contiene las lesiones, seguida de la síntesis de una nueva hebra de DNA. Existen dos tipos de mecanismos de reparación por escisión: generalizada y especializada. 3. La reparación postreplicación o por recombinación consiste en la recuperación de la información que falta mediante procesos de recombinación genética (cuando están dañadas ambas dos hebras de DNA). 4. La llamada respuesta SOS se caracteriza por la inducción de numerosos genes (aproximadamente 15) tras la aparición de daño al DNA, o bien en la interrupción de su replicación. 5. La reparación propensa a error (error-prone repetir) es el último recurso con que cuenta la célula bacteriana antes de morir. Se utiliza para rellenar los espacios con una secuencia aleatoria cuando no se dispone de una plantilla de DNA que 57 pueda orientar con precisión el proceso de reparación. 2.4 Tipos de mutaciones En muchas bacterias, cuando el DNA sufre una acumulación de lesiones se induce el sistema de reparación del DNA, denominado SOS, que provoca in significativo aumento de la síntesis de proteínas implicadas en reparación y también de DNA polimerasas de baja fidelidad de copia. Estas últimas son las responsables de la síntesis de DNA y de la introducción de mutaciones. Con ello se consigue desbloquear la replicación y garantizar la integridad del DNA y la viabilidad celular a costa de aumentar el nº de mutaciones. 58 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Prats, G. (2006). Microbiología clínica. Ed. Médica Panamericana. Corona, D. Y. (2015). Brock. Biología de los microorganismos. 59  Teresa Gómez Morte [email protected] UCAM Universidad Católica de Murcia © UCAM