GENETI CĂ BACTERIAN Ă III

1. GENETICĂ BACTERIANĂ III Dr. Carmen Costache

2. Planul capitolului • Ereditatea = Metabolismul ADN-ului bacterian • Variabilitatea • Mutaţia • Transfer de material genetic • Conjugare • Transformare • Transductie • Transpozitie(TGE) • Rolul materialulul genetic extracromozomial

3. Planul cursului • Conjugare • Plasmide • Transformarea • ADN liber • Transductie • Bacteriofagi • Transpozitie • Transpozoni = elemente genetice mobile (TGE)

5. CONJUGAREA BACTERIANA • = transfer de material genetic (plasmidic, cromozomial) între bacterii donatoare (D) şi receptoare (R) prin: • pili de sex G(-) • feromoni G(+) • Plasmide • minicromozomi

6. Plasmide • Gene de control a replicării proprii • Gene de interacţiune cu alte molecule de ADN • plasmide episomale: capabile să existe autonom şi/sau integrat. • recombinare situs specifică • Sistem genetic de fertilitate sau de transfer • plasmide conjugante: au operonul “Tra” • plasmide neconjugante nu au operon “Tra” • Gene pentru proprietăţi fenotipice bacteriene: gene structurale • rezistenţă la antibiotice, la săruri de metale grele (plumb, mercur, argint, arsen), la detergenţi, radiaţii, bacteriofagi, colicine • structuri bacteriene: ex. pili la tulpini enteropatogene • proprietäţi metabolice • codificä factorii de patogenitate • invazivitate • toxine bacteriene ex.

7. Plasmide • criptice, • nu codifică caracter bacterian, • intervin în transfer de material genetic • Importante: plasmidele F, R, col. • Plasmidele F • Episomale, criptice • Recombinare omoloaga • se poate integra în cromozomul bacterian –rar • o bacterie din 105 bacterii F+. • Rezultă o bacterie Hfr

9. CONJUGAREA BACTERIANA • Plasmidele R (de rezistenţă la AB) • se transmit epidemic în populaţiile bacteriene. • pe verticală • pe orizontală - conjugare bacteriană, • între specii / genuri diferite: • ex. de la bacil coli la bacil dizenteric • Conjugarea R+-R- • mecanismul primordial de dobândire a rezistenţei faţă de antibiotice, la Gram negative • rezistenţa în bloc faţă de antibiotice • Bacteriile multiplu rezistente la antibiotice se selectează -mediul spitalicesc

10. Plasmide • Plasmidele „col” • gene pentru sinteza de colicine - bacteriocine • Bacteriocinele • proteine de tip antibiotic • B.producătoare sunt imune • menţinerea microbiocenozelor normale ale organismului

11. Conjugarea la bacteriile Gram pozitive • feromoni de sex • produsi de bacterii receptoare • Structura chimica - peptidică • Efect afrodisiac • proteine de ataşare • Produsi de bacteriile donatoare

12. Transformarea • transfer de ADN liber • de la o bacterie donatoare (D)- exogenot • la o bacterie receptoare (R) - endogenot • natural • autoliza bacteriilor • artificial • extracţie chimică • fenomen rar întâlnit în natură

13. TransformareaGriffith - 1928 virulenţa pneumococilor

14. Transformarea • Proteinele „rec. A” • găsirea zonei de omologie între exo şi endogenot, • ruperea în anumite poziţii şi • reunirea catenelor, • Consecinţă: integrarea • endogenotul primeşte de la exogenot genă activă pentru capsulă • bacterii Gram pozitive si negative • fungi

15. Transformarea • starea de competenţă • acceptă fragmentul de ADN, • Tranzitorie • 5-15 minute • proteinä de competenţă • alterezä suprafaţa bacteriei receptoare

16. Etapele transformării • Absorbţia • fragmentului de ADN pe suprafaţa celulei receptoare • Penetrarea • ADN-ului în bacteria receptoare • Eclipsă • Taiere, unire ADn exogenot-endogenot • Mecanism • recombinare omoloaga, • doar între celule ale aceleaşi specii sau specii strâns înrudite

17. Rolul natural al transformării • modificarea structurii antigenice a pililor gonococilor şi evoluţia cronică a gonoreei (uretrita gonococicä)

18. TRANSDUCTIABACTERIOFAGI • entităţi infecţioase acelulare • Virusuri ale bacteriilor. • Structura: • o moleculă de acid nucleic, • protejată de proteine - capsida. • multiplicare=> doar prin utilizarea maşinăriei de sinteză a celulei parazitate (bacteria)

19. Bacteriofagi Formă : • lineari - cilindrică • filamentoşi • icosaedrici • Bacteriofagii cu cap şi coadă ROL: • Transducţia • transfer de material genetic prin bacteriofagi • Conversia lizogenă • conferirea unor proprietăţi bacteriene

20. generalizată: orice fragment al cromozomului bacterian. prin bacteriofagi litici recombinare omoloagă localizată (specifică): doar anumite gene, alăturatebf. în cz. bacterian. prin bf. temperaţi: ex. bacteriofagul  al E. coli recombinare situs specifică Profag Excizia incompletă => genom fagic defectiv TRANSDUCTIA

21. TRANSDUCŢIA

23. Conversia lizogena • proprietăţi fenotipice • prin bacteriofag temperat • transmisibilă la descendenţi • Factorii de patogenitate - toxine bacteriene: • toxina difterică - bacteriofagul  tox, la bacilul difteric • eritrotoxina - toxina scarlatinoasă, la streptococul  hemolitic • fibrinolizina stafilococică • toxina Shiga-like, la bacilul coli (asemănătoare toxinei bacilului difteric shiga)

25. Recombinarea • Omoloaga • Situs specifica • Situs nespecifica (ilegitima)

26. Recombinarea - In timpul trasnferului de material genetic

27. Recombinarea • Omoloaga: noul ADN inlocuieste ADN-ul existent • Depinde de proteina “rec A” • Intre secvente identice sau foarte asemanatoare de ADN Mecanismul molecular: • Taiere • Replicare segmentara a ADN-ului • Unirea catenelor noi de cele vechi • Rezolvarea: reunirea capetelor prin ligaze Efect: detectabil / nedetectabil

28. Recombinare omoloaga • apare in transformare • Ex. Variatia antigenica pili – gonococci • integrarea plasmidelor F în cromozomul bacterian - conjugare • cointegrarea plamidelor

29. Recombinarea- Situs specifica • Intre molecule • diferite de ADN • care au in comun o secventa de 10-20 nucleotide • Ex cz + plasmida ; cz + fag • Rezultatul: • Secvente repetitive directe (repetitii directe), • Secvente repetitive inversate (repetari inversate) => inversie • Inversia => modificarea antigenului H la enterici (variatia de faza) • Transpoziţia • altă consecinţă a recombinării situs specifice

30. Recombinarea • Situs nespecifica (nelegitima) • Insertii / deletii – ambele • Pl + cz; Bf + cz

31. TRANSPOZIŢIA (Vezi curs TGE)

32. ROLUL MATERIALULUL GENETIC EXTRACROMOZOMIAL • variabilitate a caracterelor bacteriene, • proprietăţi noi, • patogenitatea bacteriană, • modificarea structurii antigenice, • dobândirea unor proprietăţi metabolice, • rezistenţa la antibiotice/alţi factori antibacterieni

33. PATOGENITATE BACTERIANĂ A.Toxine bacteriene • 1. Codificate de bacteriofagii temperaţi: • toxina difterică codificată de bacteriofagul  tox, la bacilul difteric • eritrotoxina - toxina scarlatinoasă, la streptococul  hemolitic • fibrinolizina stafilococică • enterotoxina stafilococică • toxina Shiga-like, la bacilul coli • 2. Codificate de plasmide: • toxina exfoliativă a stafilococilor • toxina bacilului cărbunos • toxina bacilului tetanic • hemolizina bacilului coli • enterotoxina tulpinilor enterotoxigene de E. coli

34. PATOGENITATE BACTERIANĂ B. Adezine bacteriene - plasmide, • proprietatea de aderare specifică de epitelii, mucoase, prin pili de aderare, • tulpinile enteropatogene ale bacilului coli, care aderä prin pili de mucoasa duodenojejunală, • tulpinile uropatogene ale bacilului coli, care aderă de mucoasa urinară. C. Invazivitate bacteriană- plasmide, • capacitatea de invazie şi de colonizare a epiteliilor: • ex. invazia epiteliului colic de către bacilul dizenteric • tulpini enteroinvazive de E. coli (EIEC).

35. REZISTENŢA LA ACŢIUNEA UNOR FACTORI DE MEDIU • Plasmidele capacitatea de rezistenţă în diverse condiţii de mediu: • a) Rezistenţă la antibiotice • există peste 60 plasmide cu gene de rezistenţă la  lactamine; • b) Rezistenţă la săruri de metale grele • (Plumb, mercur, argint, arsen), utilizate ca antiseptice, rezultând bacterii rezistente la antiseptice; • c) Rezistenţa la detergenţi; la radiaţii; la bacteriofagi; la colicine