Unidad 6:
Genética microbiana

Unidad 6:
Genética microbiana
Mutación

Mutación

Es un cambio hereditario en la secuencia de bases del
ácido nucléico que constituye el genoma de un
organismo

Un "mutante"es una cepa que
ha sufrido una mutación

Un "mutante"es una cepa que
ha sufrido una mutación
Un «mutante» difiere de su
 cepa parental (original) en:

Un «mutante» difiere de su
cepa parental (original) en:

Genotipo

Genotipo

Conjunto de genes de un organismo

Se designa con 3 letras minúsculas, seguidas de una
mayúscula (refiriéndose a un GEN) en cursiva

Fenotipo

Fenotipo

Conjunto de características
observables de un organismo

Se designa con una letra mayúscula
seguida de dos letras minúsculas

Con un signo (+) o (-) para indicar
la presencia o ausencia de una propiedad

His+ Es capaz de
sintetizar su propia histidina

His- No es capaz de
sintetizar su propia histidina

Alistamiento 
de mutantes

Alistamiento
de mutantes

Mutaciones seleccionables

Confieren algún tipo de ventaja
al organismo que la posee

Ej. Resistencia a antibióticos

Ej. Resistencia a antibióticos

Mutaciones NO seleccionables

No tienen por lo general
ventajas o desventajas

Ej. Pérdida de color de un
organismo pigmentado

Ej. Pérdida de color de un
 organismo pigmentado

Rastreo y selección
de mutantes

Rastreo o 
"screening"

Rastreo o
"screening"

Es el proceso de detección de
mutaciones mediante la examinación de
un gran número de colonias (individuos)

Buscando las "diferentes"

Mutantes 
seleccionables

Mutantes
seleccionables

Ventaja bajo ciertas condiciones ambientales

Relativamente fácil de seleccionar si se
seleccionan las condiciones ambientales
adecuadas

Mutantes no 
seleccionables

Mutantes no
seleccionables

Rastreo de grandes poblaciones de organismos

Los fenotipos mutados no siempre son fáciles
de reconocer

Métodos de
rastreo de mutantes

Réplica en placa

Réplica en placa

Para ciertos tipos de mutaciones (seleccionables)
este método permite el rastreo de un gran número
de colonias

Mutantes nutricionales

Auxótrofos

Protótrofos

Mutantes resistentes a antibióticos

Tipos de
 mutaciones

Tipos de
mutaciones

Se le llama mutación a cambios en la secuencia de bases del
material genético de un organismo (GENOTIPO)

Estos cambios
pueden resultar:

Perjudiciales

Neutros

Benéficos

Mutaciones 
puntuales

Mutaciones
puntuales

Implican UN PAR DE BASES
(o unos pocos pares)

Estos pueden ser:

Micro-inserciones

Micro-deleciones

Sustituciones de pares de bases

Mutaciones por
 desfase de lectura

Mutaciones por
desfase de lectura

El código genético se lee en
bloques de 3 bases → Codones

Cualquier deleción o inserción de un par
de bases origina un desfase en el marco de lectura

Se altera la traducción del gen

Reversiones
(mutaciones hacia atrás)

Reversiones
(mutaciones hacia atrás)

Se le llama "reversible" a una cepa en
la que se ha restaurado el fenotipo
silvestre (original)

Revertiente de un mismo sitio

Revertiente de segundo sitio

Mutaciones supresoras: una nueva mutación que
compensa el efecto de una mutación original

Mutaciones en muchos
pares de bases

Deleciones

Deleciones

Se elimina una región del ADN

Pérdida de varios cientos o
miles pares de bases

Pérdida total de la función del gen

Sí se trata de genes esenciales,
la mutación es letal

No son restauradas por otras mutaciones,
sino por recombinación genética

No son restauradas por otras mutaciones, 
sino por recombinación genética
Inserciones

Inserciones

Se insertan grandes cantidades de pares de bases

Se deben
principalmente a:

Errores en la recombinación genética

Adquisición de
«secuencias de inserción»

Secuencias específicas de
ADN identificables (700-1400 pb)

Las inserciones inactivan el gen en el que ocurren

Translocaciones

Translocaciones

Largos fragmentos de ADN cromosómico se mueven
a una localización diferente (otro cromosoma)

Inversiones

Inversiones

Se invierte la orientación de un segmento de ADN

Efectos de la 
mutación

Efectos de la
mutación

Mutación silenciosa

El cambio en un par de bases, da un nuevo
codón que codifica para el mismo
aminoácido

Mutación sin sentido

El cambio en un par de bases, da un nuevo
codón que codifica para "STOP"

Mutación por cambio
de sentido

El cambio en un par de bases, da un nuevo
codón que codifica para un aminoácido
con características distintas

Velocidad de
mutación

Errores en la
replicación del ADN

UNO por cada 10(7)-10(11) pb

NO todas las mutaciones
ocurren con la misma frecuencia

Transposición (más frecuente)

Sin sentido (poco frecuente-
menos codones sin sentido)

Secuencias de ADN
«hot spots» para mutaciones

Mayor error de la ADN polimerasa

La velocidad de mutación en genomas de ARN es
unas 1000 veces mayor que en genomas de ADN
(¡ojo VIRUS!)

MUTAGÉNESIS

MUTAGÉNESIS

Mutágenos

Mutágenos

Son agentes que incrementan la velocidad
de mutación / inducen mutaciones

La frecuencia de mutaciones
"espontaneas" es muy baja

Mutaciones inducidas

Mutaciones inducidas

Agentes químicos

Agentes Físicos

Agentes Biológicos

Tipos

Análogos
 de bases

Análogos
de bases

Se parecen estructuralmente a las bases
púricas y pirimídicas del ADN,
pero no se aparean correctamente

Actúan durante la replicación

Agentes 
alquilantes

Agentes
alquilantes

Reaccionan directamente con las bases
del ADN (alquilandolas)

nducen mutaciones con mayor
frecuencia que los análogos de bases

Actúan en cualquier momento,
independientemente de la
replicación

Agentes
 intercalantes

Agentes
intercalantes

Se insertan (intercalan) entre dos
pares de bases del ADN,
separándolas entre sí

Radiaciones

Radiaciones

Podemos dividir a la radiación
mutagénica en dos
categorías principales:

Ionizante

Ionizante

RayosX,rayosgamma

Causan ionización del
agua(radicales OH-)

Radicales libres- Reaccionan
e inactivan macromoléculas

No ionizante
 (electromagnética)

No ionizante
(electromagnética)

Luz UV

Absorben ADN, ARN
(absorben 260 nm)

Inducción de dímeros
de pirimidinas

Proteínas
(absorben 280 nm)

Mutagénesis
dirigida

Distinto a las mutaciones consideradas,
que pueden ocurrir "al azar"

El la mutagénesis
dirigida:

Inducción de
mutaciones específicas

En genes específicos

Uso de tecnologías de ADN
recombinante y ADN sintético

TRANSFERENCIA
HORIZONTAL DE GENES

TRANSFERENCIA
HORIZONTAL DE GENES

Los procariotas no se
reproducen sexualmente

Tienen mecanismos de intercambio 
genético que permiten
la transferencia y recombinación de genes

Tienen mecanismos de intercambio
genético que permiten
la transferencia y recombinación de genes

Surgen nuevas combinaciones de genes

Funciones nuevas

Adaptación a cambios ambientales

Procesos naturales por los que las
 bacterias intercambian material genético

Procesos naturales por los que las
bacterias intercambian material genético

Transformación

Transformación

Es un proceso por el que ADN libre
(de un donador) se incorpora en una célula
receptora y hay un intercambio genético

Células competentes

En un único suceso de transformación
sólo se puede transferir de una célula
a otra una pequeña cantidad de genes

Una célula que es capaz de tomar
 una molécula de ADN y ser  transformada

Una célula que es capaz de tomar
una molécula de ADN y ser transformada

No todas las células son competentes

Es una propiedad
determinada genéticamente

Competencia inducida
artificialmente

Iones calcio + frio /electroporación

Ingeniería genética

Transducción

Transducción

El ADN se transfiere de una célula a otra
mediante un virus

Puede ocurrir 
de dos maneras:

Puede ocurrir
de dos maneras:

Transducción generalizada

El ADN de cualquier región del cromosoma del huésped pasa a formar parte del ADN de la partícula madura del virus en lugar del genoma del virus

Transducción especializada

El ADN de una región específica del cromosoma del huésped se integra en el genoma del virus, reemplazando sólo algunos genes del virus

Conjugación

Conjugación

Se da una transferencia de
ADN a través de un pili en su 
estructura

Se da una transferencia de
ADN a través de un pili en su
estructura

Elaborado por:
Fernando Tagle Torreblanca