CUESTIONARIO GENÉTICA MICROBIANA Francisco Xavier Montiel Infante 201118295
1. Mencione a los elemento moleculares que forman el ADN Bases Nitrogenadas: Adenina y Guanina (Puricas) así como Timina y Citosina (Pirimidicas) Grupos fosfato Azúcar pentosa: Desoxiribosa Desoxiribosa 2. Explique cómo se compacta el ADN en las bacterias. La compactación del ADN bacteriano es muy parecida a la de los eucariotas, ya que en estos últimos son las histonas las que compactan el material genético concentrándolo en una estructura llamada cromatina, sin embargo en el caso de las bacterias no son histonas las que realizan este trabajo, sino son otras proteínas como: HU, H, IHF, H1, HLP1 y P con subunidades que van desde 3 mil a 28 mil Daltons; formando así una especie de cromatina primitiva. Es importante recalcar que esta información se encuentra en una estructura llamada nucleoide. 3. Mencione que otras estructuras extracromosómicas presentan algunas bacterias y cuál es su función. Se le llama estructura extracromosómica a aquella que se replica de manera independiente a la información de la estructura cromosómica, en estos encontramos a los plásmidos, los cuales tácitamente solo forman el 1% del genoma celular (algunos casos llega a representar el 30%) y sin embargo toma esta estructura un papel fundamental, el intercambio intercambio de información altamente altamente valiosa. Es por esto que existen plásmidos que realizan diferentes funciones tales como transefrencia de material genético, resistencia a los antibióticos (factores R), resistencia a metales pesados, producción de bateriocinas (factores CF), producción de entorotoxinas, fijación de nitrógeno, fertilidad (factores F), entre otras.
4. Describa las estructuras intracelulares que presenta una bacteria y la función de ellas. 1) El ya mencionado Ácido desoxirribonucleico cromosómico en donde encontramos al nucleoide. 2) Los Plásmidos donde se constituye el material genético extra cromosómico que les brinda una ventaja selectiva de información. 3) Los ribosomas compuestos por proteínas y ácido ribonucleico, con dos subunidades de 50S y de 30S. Los ribosomas se ven involucrados en la síntesis proteica. 4) Los Cuerpos de inclusión, los cuales son gránulos de material orgánico o inorgánico, algunas veces
rodeados de membrana, estos fungen como almacenadores de materiales ricos en energía como glucógeno. 5. ¿Qué elementos celulares y moleculares participan en la replicación y la transcripción en las bacterias? El cromosoma bacteriano se replica a partir de un único origen que se mueve linealmente hasta completar la duplicación total de la molécula, los plásmidos por su parte también generan unidades de replicación de ADN a la par con la replicación genómica. Generalmente, los cromosomas bacterianos tienen replicación bidireccional, mientras que algunos plásmidos pueden replicarse unidireccionalmente. A todo esto es evidente que es necesario información genética expresada como hebras de ADN, se necesitan también enzimas tales como:
Helicasa, la cual cambia la conformación y rompe enlaces H, desenrollando la doble hélice.
Girasa (llamada Topoisomerasa II en eucariotas). Esta alivia la tensión superficial de las cadenas.
SSB. Estabilizan las cadenas sencillas.
Primasa. Sintetiza un cebador iniciador.
ADN Polimerasa III. Sintetiza las dos cadenas de manera sincrónica.
ADN polimerasa II cumple principalmente funciones de reparación de rupturas o de errores en las moléculas de ADN.
ADN polimerasa I. Retira el cebador de RNA y adiciona los nucleótidos de ADN.
Al final necesitaremos la regulación de secuencias “TER” las cuales reclutan las proteínas “TUS”
Para la transcripción en bacterias una sola ARN polimerasa cataliza la biosíntesis de los tres tipos de ARN ribosomal, mensajero y de transferencia. Otra diferencia importante con la expresión de los genes eucariotas, es que como las bacterias no tienen un compartimento nuclear definido, los procesos de transcripción y traducción están acoplados. Es decir que mientras se está sintetizando una molécula de ARNm,
6. Explique brevemente el proceso de traducción de proteínas en las bacterias y mencione las diferencias con la traducción en células eucariontes. En procariotas no hay separación física entre transcripción y traducción, mientras que en los eucariotas la transcripción tiene lugar en el núcleo, donde está el ADN, y la traducción en el citoplasma donde están los ribosomas. 7. Describa los componentes moleculares de las subunidades ribosomales presentes en bacterias y mencione
las diferencias con eucariontes. Las diferencias no son muy significantes, teniendo básicamente un tamaño diferente, se denominan 70s a los ribosomas procariotas con 66% ARN, 34% proteínas, y 80S a los ribosomas eucariotas 60% ARN, 40% proteínas
8. Mencione las diferentes formas de reproducción que presentan los procariontes. El mecanismo de reproducción habitual en bacterias es la bipartición. Se forma en la célula madre una pared transversal lo que la lleva a la separación de las dos células hijas, claro está necesita existir al final dos copias idénticas de ADN en las células hijas. Otro mecanismo usado es por formación de espora, en la cual básicamente se da por la interacción con un medio agresivo.
9. Mencione las diferentes formas de transferencia o intercambio de material genético que presentan las bacterias. Transformación Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. Transducción. Por presencia de virus, bacteria genera nuevas copias del ADN vírico Conjugación, por medio del plásmido que viaja a través del Pili.
10. Mencione qué es un Operón y para qué sirve. El operón es un grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores, como ya se dijo estos regulan la expresión de genes, cuando se encuentran en diversos medios con ciertas características.
11. Explique brevemente el operón de Triptofano El operón triptófano que controla la biosíntesis del aminoácido triptófano este tipo de operón se le conococe como operón reprimible negativo, la acción de 5 genes llevan a convertir el corismato a triptófano. Una característica de los operones es que estos responden con respecto a su medio, de tal manera que cuando los niveles de triptófano son bajos, ocurre la transcripción del operón trp y se sintetiza más triptófano de otro modo, cuando los niveles de triptófano celular son altos, la transcripción del operón trp se inhibe y no se sintetiza más triptófano. 12. ¿Qué otras formas de regulación génica presentan las bacterias aparte de los operones?
Por interruptores ribosómicos. Otro tipo de control génico es llevado a cabo por moléculas de mRNA denominadas ribozimas, que poseen actividad catalítica. Los interruptores ribosómicos en las moléculas de mRNA, inducen cambios en la estructura secundaria del mRNA que afectan la expresión génica cuando se les une a una molécula reguladora. 13. Describa brevemente la estructura y función de la membrana y la pared celular en bacterias Membrana celular. Representa básicamente una barrera que separa el interior del exterior celular, consiste en una bicapa lipídica con fosfolípidos anfipáticos la cual no posee esteroles (como en los eucariotas). Una característica importante al no tener otras capas internas es que todos los sistemas de fosforilación, oxidación y transporte de electrones se encuentran a nivel de la membrana celular. También se puede decir que poseen mesosomas son invaginaciones de la membrana plasmática que forma vesícula, sin embargo no se sabe con certeza su función específica. Pared celular Esta se encuentra en la parte más externa y es parte primordial para las bacterias. La pared puede proteger a la célula de las sustancias tóxicas y es el sitio de acción de algunos antibióticos. Las bacterias presentan básicamente dos tipos de paredes, los cuales radica en la cantidad y posición de peptidoglicano o mureína el cual es un gran polímero compuesto por muchas subunidades como N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico. Las bacterias grampositivas tienen una capa gruesa de 0,02 a 0,06µm en forma de capas múltiples, mientras que las bacterias gramnegativas y las ácido alcohol resistentes tienen una capa fina de peptidoglicano, de 0,01 µm aproximadamente.
14. Explique las diferencias entre bacterias Gram positivas y Gram negativas y por qué se tiñen diferente.
Las bacterias gram positivas poseen una pared celular interna y una pared de peptidoglucano mientras que las gram negativas Poseen una pared celular más compleja, con pared celular interna, pared de peptidoglucano y una bicapa lipídica externa. Las gram positivas no tienen membrana externa, las gram negativas sí; las gram negativas si tienen espacio periplasmático, las positivas no; La red de mureína de las gram negativas presenta una sola capa las positivas hasta de 40 Las Gram positivas se tiñen de morado ya que el colorante se queda atrapado en la capa gruesa de peptidoglucano que rodea a la célula
Las gramnegativas tienen una capa de peptidoglucano mucho más delgada es por ello que no retiene el violeta cristal y por esto las células se tiñen con safranina y las observamos rojas.
15. Mencione las estructuras extracelulares que se pueden presentar en bacterias. Fimbrias y pelos, las cuales son prolongaciones filamentosas, ayudan a fijar a los microorganismos a las superficies. Pili, estructura que facilita el intercambio genético entre células procariotas.
16. Mencione las diferencias entre el flagelo bacteriano y el flagelo en células eucariontes. Se enfoca básicamente al movimiento de estos, en eucariontes el movimiento es helicoidal y en eucariontes son rotatorios funcionando como una hélice. 17. Explique qué formas de obtención de energía pueden presentar las bacterias aeróbicas. Estas sencillamente para la obtención de la energía realizan cadena de oxidación esta aspciada con la membrana plasmática que en ciertos casos se invagina formando una estructura llamada Mesosoma. A nivel de los Oxisomas localizados en el Mesosoma ya que carecen de mitocondrias los nutrientes son oxidados aeróbicamente liberando energía química y CO2. Podemos encontrar varios tipos de aerobios: 1. Aerobios Obligados: Estos requieren oxígeno para la respiración celular aerobia. Utilizan el oxígeno para oxidar sustratos (tales como grasas y azúcares) para obtener energía. 2. Anaerobios Facultativos: Pueden emplear oxígeno pero también tienen la capacidad de producir energía por medios anaeróbicos. 3. Microaerófilos: Emplean oxígeno pero en cantidades muy bajas. 4. Aerotolerantes: Pueden sobrevivir en presencia de oxígeno pero no lo emplean ya que son anaeróbicos. 18. Explique qué formas de obtención de energía pueden presentar las bacterias anaeróbicas. Las bacterias anaeróbicas no poseen mecanismos para fijar el O2 atmosférico, por lo tanto la respiración en ellas es por medio de la fermentación oxidando la glucosa por glucólisis y posteriormente transformando el ácido pirúvico en etanal y con la fermentación alcohólica en Etanol 19. ¿Por qué las bacterias son elementos indispensables para la manipulación genética en animales y plantas transgénicos? Porque el ambiente es un poco más controlado, así como también su tasa de reproducción es alta por lo tanto las modificaciones en sus genes se pueden observar mucho más rápido que si lo observaramos en un organismo
eucarionte. 20. ¿Por qué las bacterias son organismos más susceptibles a las mutaciones y que mecanismos de protección presentan para sobrevivir a las mutaciones? Su misma taza alta de reproducción y pocos puntos de control las hacen suceptibles a cambios radicales en su información, el mecanismo también radica en que muchas morirán por poseer ciertos genes mutados dañinos, pero otros no y esos sobrevivirán.
