Cromosomas procarióticos: Notas útiles sobre los cromosomas procarióticos

¡Aquí están sus notas sobre los cromosomas procarióticos!

La información genética de una célula procariota se transporta en el nucleoplasma en la estructura denominada cromosoma bacteriano. Consiste en una molécula de ADN helicoidal doble (ácido desoxirribonucleico), nunca asociada con proteínas básicas, y en algunos procariotas se ha demostrado que es circular.

Cortesía de imagen: hangthebankers.com/wp-content/chromosome.jpg

Por consiguiente, el cromosoma bacteriano no es homólogo estructuralmente con los cromosomas nucleares de las células eucariotas, sino con el ADN organellar presente en las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos. Es probable que un solo cromosoma bacteriano (es decir, una molécula de ADN muy larga) contenga toda la información genética necesaria para especificar las propiedades esenciales de la célula procariótica.

Plásmidos:

Muchas bacterias también pueden albergar pequeñas moléculas de ADN circular extra cromosómicas capaces de replicación autónoma, que se conocen como plásmidos investigados hasta el momento y llevan los determinantes de caracteres fenotípicos como la resistencia a los medicamentos y otras sustancias antibacterianas, y las enzimas que median ciertas vías metabólicas. . La cantidad de ADN en un plásmido es de 0, 1 a 5 por ciento de la del cromosoma bacteriano.

Esto se descubrió en Escherichia coli que existen dos tipos de apareamiento y, durante la conjugación, un compañero actúa solo como donante genético, u hombre, y el otro, solo como receptor genético o hembra. Dado que la única función del macho es transferir parte de su ADN, no es necesario que permanezca viable, mientras que la célula femenina debe seguir siendo viable, de modo que el cigoto pueda desarrollarse en él.

Esto se descubrió que la masculinidad en las bacterias está determinada por un elemento genético transmisible cuando el conjugado de bacterias masculinas y femeninas, cada célula femenina se convierte en un macho. El elemento genético que gobierna la propiedad heredada de la masculinidad se llama factor F (F = fertilidad), se transmite solo por contacto directo de célula a célula. En 1952, Lederberg acuñó el término plásmido como un nombre genético para todos los determinantes hereditarios extra cromosómicos, de los cuales F es un ejemplo.

Ahora se sabe que los plásmidos bacterianos son pequeñas moléculas circulares de ADN que llevan los genes para su propia replicación. En muchos casos, también llevan genes que confieren nuevas propiedades a la célula huésped, como la resistencia a los medicamentos o la producción de toxinas. Muchos plásmidos llevan genes que gobiernan el proceso de conjugación. Por lo tanto, la conjugación es un mecanismo impuesto a la célula bacteriana por un plásmido, cuyo resultado normal es la transferencia de ADN plasmídico.

Tipos de plásmidos:

La mayoría de los plásmidos se han clasificado en base a las propiedades del huésped. Por lo tanto, existen el factor R (R = resistencia) y los factores COI (COI = colicinogenia) de las bacterias gramnegativas, los plásmidos de penicilinasa de Staphylococcus aureus, los plásmidos degradativos de Pseudomonas, los plásmidos crípticos, etc.

Propiedades de los plásmidos:

La estructura de todos los plásmidos conocidos consiste en moléculas de ADN de doble cadena circular. Varios de ellos tienen pesos moleculares en el rango 5 × 10 7 a 7 × 10 7 . Uno (un factor R) tiene un peso molecular de solo 1 × 10 7, y algunos de los plásmidos crípticos son aún más pequeños. Dado que la cantidad de ADN requerida para codificar un polipéptido promedio con un peso molecular de 40, 000 es aproximadamente 6 × 10 7, F 1 y otros plásmidos de tamaño similar pueden contener hasta 100 genes.

Expresión génica en procariotas:

Cromosomas bacterianos

Se ha establecido ahora que un cromosoma bacteriano siempre está presente en el centro de la célula bacteriana que no es capaz de divisiones mitóticas y meióticas y no está encerrado dentro de una membrana nuclear definida. Una célula bacteriana promedio contiene una milésima parte del contenido de ADN de una célula eucariótica típica.

El cromosoma bacteriano es un filamento delgado y flexible alargado y circular de la molécula de ADN asociado con pocas proteínas. Las células bacterianas pueden dividirse muy rápidamente. La división celular se completa con la duplicación de todos los constituyentes celulares seguidos por la partición de la célula en dos células hijas. El primer paso en la división celular es la duplicación de ADN.

Recombinación Genética En Bacterias:

Este es un proceso donde los materiales genéticos, contenidos en dos genomas separados, se reúnen dentro de una unidad. En bacterias, la recombinación tiene lugar por (1) transformación, (2) transducción y (3) conjugación. Estos fenómenos ya se han discutido en detalle en los párrafos anteriores, bajo el título "Reproducción sexual en bacterias".

Inducción y represión:

El potencial genético de un virus es limitado y utiliza esencialmente la maquinaria del host para su replicación. Por otro lado, las bacterias pueden sintetizar sus componentes a partir de sales simples y azúcar. La bacteria Escherichia coli tiene aproximadamente 2500 genes en su cromosoma. La bacteria mantiene su economía interna solo al permitir la acción de pocos genes a la vez.

Esto significa que los genes se activarán o desactivarán según el requisito. Se activará un conjunto de genes cuando sea necesario manejar y metabolizar un nuevo sustrato. Cuando se activa el conjunto de estos genes, se producen enzimas que metabolizan el nuevo sustrato. Este fenómeno se llama inducción y las moléculas (metabolitos) que provocan este fenómeno son inductores.

Por otro lado, cuando un metabolito que necesita la bacteria se suministra en exceso desde el exterior, la bacteria lo inhibe y esto detiene la producción adicional del metabolito por parte de la bacteria. Estos genes inactivados se denominan así como reprimibles, y el fenómeno se conoce como represión o represión de retroalimentación.

Sin embargo, algunos de los genes se expresan constantemente para cuidar la actividad celular normal, como la glucólisis. Estos genes se conocen como constitutivos, y las enzimas producidas por ellos se conocen como enzimas constitutivas, como las deshidrogenasas.

Concepto Operon:

Francois Jacob y Jacques Monod (1961), mientras trabajaban en el Instituto Pasteur de París, propusieron que las vías metabólicas se regularan como una unidad. Estudiaron el cambio en la naturaleza de las enzimas de E. coli cuando se les proporcionaron diferentes tipos de azúcares. Descubrieron que cuando la lactosa de azúcar se agrega a los cultivos de E. coli, induce tres enzimas necesarias para descomponer la lactosa en glucosa y galactosa.

Estas enzimas recién sintetizadas son: (i) p-galactosidasa, (ii) permeasa y (iii) transacetilasa. Según ellos, la síntesis de estas tres enzimas está controlada por un largo segmento de ADN conocido como operón que es divisible en un sitio de operador O y tres genes estructurales Z, Y y A. La acción de los genes estructurales está regulada por el sitio del operador con el Ayuda de una proteína represora producida por la acción del gen 'i' conocido como el gen regulador.

Los genes se expresan o no, lo que depende de si el interruptor del operador está activado o desactivado. Cuando el interruptor está encendido, los tres genes son transcritos por la ARN polimerasa en un solo tramo de ARN mensajero que cubre los tres genes. Cada gen estructural se conoce generalmente como cistrón y el ARNm largo transcrito que cubre todos los cistrones se conoce como policistrónico.

El encendido o apagado del interruptor del operador se logra mediante una proteína conocida como represor. Cuando esta proteína se une al operador (O) y la bloquea, el interruptor se apaga y los tres genes (Z, Y, A) no se expresan (consulte la figura 2.28).

Lac-operón:

Este es un ejemplo de operón inducible. Algunas moléculas de lactosa se agregan a la célula por la acción de la enzima permeasa, una pequeña cantidad de la cual se encuentra incluso en condiciones reprimidas. Estas pocas moléculas se convierten luego en una forma activa de lactosa que se une al represor (producto genético i) y, por lo tanto, el represor no puede unirse al interruptor del operador.

Cuando el operador está libre de ARN represora, la polimerasa comienza la transcripción del operón uniéndose al sitio promotor P. Se sintetiza el ARN mensajero correspondiente a las tres enzimas, que se traduce para producir tres enzimas: P-galactosidasa, permeasa y transacetilasa.

Con la producción de estas tres enzimas comienza el metabolismo de la lactosa. La síntesis de enzimas continúa a menos que y hasta que todas las moléculas de lactosa sean consumidas por la célula. Cuando también se consumen las últimas moléculas de lactosa, unidas al represor, el represor inactivo se activa y se une al sitio del operador (O) para apagar el operón de manera normal, (vea las figuras 2.29 y 2.30).

Triptófano-operón:

En este caso, el operón generalmente está encendido, de modo que la transcripción y la traducción están activadas para sintetizar las enzimas necesarias para la síntesis de un determinado metabolito por parte de la célula. Sin embargo, el operón puede apagarse cuando la célula no requiere el metabolito o el metabolito se ha producido en exceso. El operón triptófano consta de cinco genes (trp E, D, C, B y A) que codifican cinco enzimas (En z E, D, C, B y A) que catalizan la síntesis de triptófano (un aminoácido) y, por lo tanto, constituyen Una vía anabólica. La presencia de triptófano sirve para reprimir la síntesis de las enzimas responsables de su fabricación (ver figs. 2.27 y 2.31).

Los cinco genes estructurales que codifican estas cinco enzimas están regulados por un solo interruptor de operador. Aquí, la proteína represora producida por los genes reguladores no se une al operador por sí misma. Sin embargo, cuando se agrega triptófano, se une al represor y se conoce como el co-represor. El complejo represor-corepressor se une al operador y bloquea la expresión de este operón.

La estructura del operón triptófano es más o menos similar a la del operón lac, pero tiene una variación funcional. En este caso, el producto del gen R es equivalente al gen i del operón lac. El producto del gen R produce una proteína que, por sí misma, es incapaz de unirse al operador. Esto se conoce como apo-represor.

En presencia de triptófano, un co-represor, se forma el represor funcional que ahora se une al operador y evita la transcripción del operón y la producción de triptófano. Aquí el modelo de operón explica tanto el fenómeno de inducción como el de represión en procariotas.