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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