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Mayra Beltrán Pineda Biol. MSc Microbiología
http://www.ciberdroide.com/wordpress/wp-content/uploads/cruzamientos.jpg
La evolución no podría haber ocurrido sin la
recombinación genética.
Si no se pudiera intercambiar material entre DNA
homólogos la información contenida seria invariable e
inalterable.
http://4.bp.blogspot.com/_UoVfYANq__c/TCTgDpb3K4I/AAAAAAAAAbs/xj3LlNqJkh8/s1600/e
volucion2.jpg
http://tutorbastom.files.wordpress.com/2010/04/imag-celula-procariota-eucariota.png
Proceso físico por el
cual moléculas de
DNA diferentes se
combinan.
Ocurre en células
eucarióticas y
procarióticas.
Por medio de ese
mecanismo pueden
surgir nuevas
combinaciones de
genes.
http://2.bp.blogspot.com/_jT5fXVEwJvo/SXpWsYhkt5I/AAAAAAAAAzM/i
-I18bGCTvg/s400/desierto_1_.jpg
http://1.bp.blogspot.com/_kkCYK1COLsU/SsEn2WE8ysI/AAAAAAAABYM/i
mYQrM1_LJo/s400/deshielo-en-los-polos-ante-de-los-previsto.jpg
Esas combinaciones pueden capacitar al
organismo a llevar a cabo una función
nueva y puede dar como resultado la
adaptación a cambios ambientales.
La recombinación puede generar grandes
cambios a nivel celular ya que genes, grupos
de genes o hasta cromosomas enteros
pueden ser transferidos entre organismos.
Mantener de
la diversidad
genética
Reparar
daños
genéticos
Transposición
Integración
del genoma
viral
Recombinación sitio
específica
Transposición
Recombinación
homóloga o generalizada
Tipo Homología
de
secuencias
Proteína
Rec A
Sitio específica En sitios
específicos de
los ADN a
recombinar.
No
Transposición No No
Homóloga Si Si
Tipo de recombinación que fue
descrita por primera vez en
eucariotas.
Se da entre pares específicos de
secuencias de DNA que no son
homólogas totalmente (diferentes
secuencias de bases).
Implica la inserción de elementos
genéticos móviles y removibles
como el plásmido.
Esos elementos se integran y
se desprenden del DNA
objetivo mediante unas
secuencias específicas entre los
DNA a recombinar.
Existen sitios cortos de
homología en dichas
secuencias que se ubican en la
zona de corte y nueva unión.
Esas secuencias son
reconocidas por enzimas
de recombinación
llamadas recombinasas o
integrasas.
Se requieren
interacciones DNA-
proteína altamente
específicas.
http://www.globalcardsalud.com/wp-content/uploads/2010/02/integrasa.gif
Integrasa
Se da cuando un genoma viral se integra con el
genoma de una bacteria. En procesos como el ciclo
lítico en virus.
http://cprcalat.educa.aragon.es/virus/images/virusc.gif
Inserción de una secuencia de DNA en otra sin
depender de la homología de la secuencia.
Constituye un medio por el que ciertos
elementos pasan de una localización
cromosómica a otra.
Los mecanismos implicados en la transposición
dependen de la ruptura y reunión de cadenas de DNA
y por tanto se relacionan con el proceso de
recombinación.
La enzima responsable de
la inserción se denomina
Transposasa.
Esta introduce cortes en
el DNA en secuencias al
azar y posteriormente liga
los extremos del DNA
insertado en ese sitio.
Transposón
Descubiertos por Barbara McClintoc (1951)
Encontró elementos genéticos móviles en el genoma
del maíz: genes saltarines.
Barbara McClintoc http://www.monografias.com/trabajos62/ciencia-epigenetica-embarazo-obesidad/image006.jpg
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/adc/uploads/cuaderno_129/cuaderno-1.jpg
Secuencias grandes de DNA que tienen la capacidad
de moverse por si mismas a otros sitios del genoma
por medio de cortes e integraciones.
Contienen genes de resistencia a antibióticos
http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%203/17-25.jpg
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001832/images/recombinacion-homologa.gif
Proceso de recombinación
que ocurre entre secuencias
homólogas de DNA de
orígenes diferentes.
Las secuencias homólogas
tienen la misma o casi la
misma secuencia por tanto el
apareamiento de las bases
puede ocurrir a lo largo de
una longitud considerable de
las dos moléculas de DNA.
Es un proceso importante para todos los organismos pero a su vez es
complejo.
Ocurre al azar en cualquier parte del genoma.
La probabilidad de que ocurra recombinación entre dos genes es proporcional
a la distancia. Cuando más alejados estén dos genes es más probable que exista
recombinación.
http://3.bp.blogspot.com/_uL1fU_shchw/SPvLs0ie1kI/AAAAAAAAABY/grQK7yH5-o8/s400/bacterias.jpg
Recombinación
homologa en procariotas
La recombinación homóloga solo ocurre
cuando el DNA donador está dentro de la
célula receptora.Si no se produce
recombinación el fragmento de DNA se
perderá, pues no puede replicarse
independientemente.
A nivel molecular
el proceso ha sido
estudiado en
procariotas y en
virus.
En procariotas el
proceso general
implica la
participación de
una proteína
específica
denominada Rec
A.
Se han identificado
algunas proteínas
homólogas a la
Rec A en Archaeas,
levaduras y
eucariotas
superiores.
Se inicia con una ruptura del DNA gracias a la acción
de una nucleasa en una de las moléculas de DNA.
Esta cadena rota debe separarse de la otra por la
acción de proteínas helicasas.
Una proteína de unión a cadena sencilla se une a la
hebra monocatenaría para evitar su reasociación.
Luego la proteína Rec A se une para formar un complejo
que facilita en anillamiento con la secuencia
complementaria de la cadena doble.
Se da un desplazamiento simultáneo de la hebra que lo
recibirá este proceso se denomina invasión de la banda.
Tras el apareamiento puede ocurrir un intercambio de
secuencias de DNA homólogo lo que conduce a la formación
de grandes regiones recombinadas en las que cada cadena
proviene de un DNA diferente. Esas cadenas pueden
extenderse por la acción de la RecA
En este proceso también
actúa la DNA polimerasa
y la ligasa.
Finalmente las cadenas
ligadas se separan en dos
moléculas recombinantes
por acción de nucleasas y
DNA ligasas.
Rompimiento del DNA
homólogo, intercambio,
reunión de hebras y
reparación de las mismas.
La recombinación puede
ocurrir en cualquier parte
de la hebra.
Se requiere de precisión
en el intercambio porque
no hay pérdida o
ganancia de nucleótidos,
lo cuál previene la
mutación.
Para poder detectar intercambio
genético entre dos
microrganismos es necesario
emplear marcadores genéticos
cuya transferencia pueda ser
detectada.
Las células producto de la
recombinación deben adquirir
alguna característica que antes
no poseían.
http://us.123rf.com/400wm/400/400/kovalvs/kovalvs1112/kovalvs111200003/11417834-lugar-de-trabajo-moderno-laboratorio-
para-la-prueba-de-biologia-molecular.jpg
Ej: la cepa original no puede
crecer en un medio de cultivo
que carezca de un factor de
crecimiento (triptófano) pero
los recombinantes si pueden.
Existen varios tipos de
marcadores seleccionables y
varios medios de cultivos para
identificar a los
recombinantes.
Se da por los procesos de: Transformación,
conjugación y transducción.
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Recoproc/CONJU1.B
MP
Conjugación
Transformación
http://www.arrakis.es/~ibrabida/icobactran.jpg
Transducción
http://www.arrakis.es/~ibrabida/icobactran.jpg
La bacteria toma el material genético
exógeno del medio en donde se
encuentra para adquirir nuevas
características.
Griffith(1928): Principio transformante es el DNA.
Streptococcus pneumoniae
La capacidad de invasión lo da la cápsula.
Colonias rugosas(R): mutantes sin cápsula, no infecciosas
Colonias Lisas(S): con cápsula, cepas virulentas.
Si células S muertas por calor se inyectan junto con cepas R
vivas hay Infección y las bacterias aisladas serán S.
1. Unión del DNA: proteína
asociada a la membrana:
autolisina y nucleasas.
2. Incorporación del DNA:
Primero se fija
reversiblemente, luego se
vuelve irreversible.
3. Integración del DNA: proteína
de unión, en el cromosoma
proteína
RecA(recombinación)
.
ETAPAS
http://www.youtube.com/watch?v=G4bIxmFskmk
Una célula donadora trasmite la información
genética a otra célula, la receptora, por
medio del pili sexual.
Lederberg y Tatum (1946): Hay procesos sexuales en bacterias?
E.coli (mutantes nutricionales)
Medio mínimo: sales inorgánicas, fuente de carbono y energía y
agua
-Met: requiere metionina para crecer.
Protótrofo
•Microorganismo que
crece en un medio
mínimo, no tiene
requerimientos
especiales.
Auxótrofo
•Microorganismo que ha
desarrollado un
requerimiento
nutricional por
mutación.
Las cepas de tipo A y B no pueden crecer en un medio
mínimo sin suplementos, puesto que A y B llevan
mutaciones que provocan incapacidad de sintetizar los
constituyentes necesarios para el crecimiento celular.
Sin embargo si se mezclan las cepas A y B durante unas
horas y luego se siembran en una placa, aparecen unas
pocas colonias.
Estas colonias derivan de una sola célula en la cual ha
habido intercambio de material genético, por tanto son
capaces de sintetizar todos los constituyentes para el
metabolismo.
Davis(1950)
NO hay recombinación Se requiere el contacto físico.
Se requiere un contacto físico entre bacterias.
Se construyo un tubo en forma de U, los brazos
del tubo estaban separados por un filtro con
poros que no permitían el paso de bacterias, pero
si del medio líquido y de sustancias diluidas en el.
En cada brazo coloco cepas diferentes cada una
con una mutación. Después de incubarla estudió
si habían células que podían crecer en medio
mínimo y no encontró ninguna, entonces
concluyo que se requería el contacto físico para
que aparecieran cepas recombinantes.
http://www.youtube.com/watch?v=O-EdX4MaMFE
El material genético pasa de una
bacteria a otra por medio de un
bacteriófago que actúa como
vector.
Son virus que infectan a las bacterias.
Son elementos genéticos de DNA o RNA, controlan su
propia replicación y transferencia de célula a célula.
•Cápside: Protéica compuesta
por subunidades denominadas
capsómeros.
•Core: Acido nucleico (DNA,
RNA)
•Cola: permite la unión del
fago con la superficie de la
célula y la inyección del DNA
http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioBacteriofagos_archivos/image001.gif
Norton Zinder(1946). Recombinación
en Salmonella Typhimurium.
Hicieron el experimento del tubo en
U, pero variaron el tamaño de poro y
encontraron recombinantes,
encontraron que el agente tenía el
tamaño de un virus, posteriores
experimentos demostraron que el
agente era el fago P22 que infecta a
Salmonella sp.
Durante el ciclo lítico algunas
partículas víricas incorporan genes
bacterianos que mas tarde se
transfieren a otro hospedador.
Si hay
recombinación
Virus??
El proceso no se ve afectado por la
DNAsa : no es transformación.
Este agente puede purificarse como se
hace con partículas víricas.
El proceso puede detenerse si al medio de
cultivo se agregan sustancias que puedan
absorber el virus como células o anticuerpos.
ETAPAS
1. Fijación del bacteriófago a la
bacteria, inyección del DNA.
2. Respuesta lítica
3. Transducción del fragmento del
DNA del fago recombinado a
otra bacteria.
4. Integración del DNA exógeno en
el genoma de la bacteria
receptora.
Transducción
generalizada
•Cualquier
porción del
genoma
bacteriano pasa a
formar parte del
genoma vírico.
Transducción
especializada
•Una región
específica del
genoma de la
bacteria se
integra al
genoma del virus.
http://www.youtube.com/watch?v=9hzUjx_oD8E
http://www.araucaria2000.cl/celula/eucariotica.jpg
Se presenta en la meiosis, después de la
síntesis de DNA. Aunque se puede
presentar en mitosis como respuesta a
daños masivos del DNA.
Se conoce como entrecruzamiento
(crossing over)
La frecuencia de recombinación no es
constante en todo el genoma.
http://www.down21.org/revista/2004/imagenes/image5octubre.gif
La recombinación de los cromosomas ocurre para cada uno de los
23 pares de cromosomas humanos. Cada zigoto contiene una
combinación de genes arreglados única.
Cuando los cromosomas recombinados se empiezan a separan se
pueden observar que permanecen unidos en sitios específicos
denominados quiasmas
Cuando los cromosomas recombinados se separan totalmente,
cada uno ha recogido material genético del otro.
El proceso inicia con la sinapsis o apareamiento de los de los
cromosomas homólogos.
La recombinación implica un intercambio físico de sus partes
representado por una ruptura y unión
Quiasmas
http://biocel.galeon.com/imagenes/diacinesis.jpg
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/La_celula/ima
genes/cromosoma_letras.jpg
No existe mucha información
acerca de las bases moleculares
del proceso en eucariotas.
•Cada cromosoma
esta formado por
dos cromátidas
hermanas
Cada cromátida hermana
contiene una cadena de
doble de DNA.
• Los cromosomas
homólogos se acercan
entre si y empiezan a
aparearse para formar
cromosomas
bivalentes.
Cada cromosoma
bivalente tiene cuatro
cadenas de DNA doble. • En la recombinación
interactúan la cadena
doble de una
cromátida hermana
con la cadena de
DNA doble de otra
cromátida no
hermana.
Cromosomas homólogos:
tienen secuencias de DNA
idénticas y entre ellos se
produce la recombinación.
http://1.bp.blogspot.com/_RRDaUhm-aag/SxcLRSsa31I/AAAAAAAAABI/HG-pD20Up44/s320/quiasma.jpg
El proceso inicia con la ruptura de los
puntos correspondientes de las cadenas
de DNA apareadas (nucleasa).
La ruptura permite crear extremos
libres que se desplazan y se unen con
la cadena complementaria de la otra
cadena doble.
Articulación recombinante
• Sitio donde una cadena
de DNA individual se
cruza con una de cadena
doble y tiene la
capacidad de desplazarse
por la cadena doble, esa
movilidad de denomina
migración de rama.
Molécula articulada
• Las dos moléculas dobles
conectadas.
•También se denomina
intermediario de
Holliday.
Cuando ya se ha producido en
entrecruzamiento, este se desplaza a lo largo
de la cadena en cualquier dirección.
La molécula articulada debe resolverse en dos
moléculas dobles separadas. Esa separación
requiere dos hendiduras más.
Dependiendo de donde se haga la segunda
hendidura el resultado de la reacción
cambiará.
Si la ruptura se hace en el par de
cadenas que ya la tenían, las otras dos
cadenas permanecen intactas, y se
liberan las dos cadenas dobles
originales, pero cada una tendrá un
región recombinada.
Si la ruptura se hace en el par de
cadenas que inicialmente no las tenían,
las cuatro cadenas habrán sufrido
ruptura y recombinación. Entonces se
liberan dos cadenas dobles
recombinadas totalmente.
http://img.zmensajes.com/gracias/99.gif
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