CODIGO GENETICO
INTRODUCCION
El código genético es el conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. Un codón se corresponde con un aminoácido específico.
OBSERVACION
La E.COLI se refiere a un genoma bacteriano que dice que Todos los organismos contienen ADN. Esta macromolécula asombrosa codifica toda la información necesitada para programar las actividades de las células incluyendo la reproducción, el metabolismo y otras funciones especializadas. La ADN se abarca de dos filamentos de nucleótidos. Cada nucleótidos contiene un fosfato, un azúcar de 5 carbones (2-desoxirribo) y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina, citosina, timina guanina. El fosfato y el azúcar componen la espina dorsal de cada filamento de ADN, mientras que las bases son responsables de sostener los dos filamentos juntos vía enlaces del hidrógeno en una estructura llamada la hélice doble (véase la figura arriba). El orden de las bases en un filamento de la ADN contiene la información genética cifrada. Toda la ADN encontrada en un organismo se refiere colectivamente como el genoma. El genoma humano se abarca de 23 pares de cromosomas lineares, y de aproximadamente 3000 megabases (Mb) de ADN, mientras que el genoma de Escherichia coli consiste en un solo cromosoma de la circular del Mb 4.6. Estudiando los genomas de bacterias podemos entender mejor sus capacidades metabólicas, su capacidad de causar enfermedad y también su capacidad de sobrevivir en ambientes extremos.
Muchos de los organismos modelo bacterianos bien estudiados, tales como E. coli, tienen un solo cromosoma circular. Sin embargo, los avances en genética molecular han demostrado que las bacterias poseen arreglos más complejos de su material genético que simplemente un solo cromosoma circular. Algunos genomas bacterianos se abarcan de cromosomas múltiples o plasmidos y muchas bacterias contienen copias múltiples de su genoma por cada célula. Los siguientes son algunos ejemplos de bacterias con genomas inusuales.
Bacteria de 'E. coli' con un genoma 100 % artificial
Un equipo de científicos ha creado el primer ser vivo artificial con el ADN rediseñado y el código genético alterado. El hito, producto de una investigación liderada desde el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, en Cambridge, abre nuevas posibilidades de utilizar microorganismos para producir moléculas y fármacos fuera del alcance de la biotecnología actual.
La información genética de prácticamente todos los organismos, desde la bacteria más minúscula hasta el ser humano, está codificada siguiendo el mismo patrón: el código genético. Esta uniformidad, de hecho, es una de las pruebas más firmes que apuntan a que toda la vida en la Tierra desciende de un único ancestro común.
El ADN es una larga cadena de moléculas enlazadas entre sí, llamadas bases nitrogenadas. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas y, por eso, la información genética está escrita en forma de un alfabeto de cuatro letras: A, T, G y C. Los genes, las instrucciones codificadas en el ADN, dictan cómo deben fabricarse las proteínas, que son las principales moléculas que determinan cómo son y funcionan las células. Todos los genes se traducen en palabras de tres letras –codones– que equivalen, cada una, a un aminoácido. Los aminoácidos se ensamblan según la secuencia de palabras dictada por el ADN siguiendo el código genético para formar proteínas como si fueran frases, hasta que llega un codón que marca un punto final.
E. coli es una bacteria gram negativa de la familia Enterobacteriaceae. Análisis filogenéticos moleculares indican que pertenece a la subclase g de las proteobacterias (Logan, 1994). En esta subclase se encuentran además otros organismos patógenos de vertebrados, como Shigella, Salmonella, Vibrio y Haemophilus. Las enterobacterias se caracterizan por ser capaces de respirar en forma facultativa; en el ambiente exterior son aerobias y en el interior del intestino son anaerobias. Gracias a esta capacidad, muchos de los miembros de esta familia son de vida libre, mientras que otros son comensales de animales o plantas (Logan, 1994). Por lo general, E. coli utiliza azúcares sencillos como la glucosa, produce ácido y gas en presencia de lactosa y requiere nitrógeno soluble (Holt, 1984).
La cepa K12 de E. coli ha sido muy estudiada y el genoma de una variante de esta cepa fue secuenciada (Blattner et al., 1997). Esta cepa contiene 4639221 pares de bases de DNA circular de doble cadena. El 87,8% de este genoma codifica para proteínas, el 0,8% codifica para RNAs y 0,7% consiste en DNA repetido sin función conocida. Se estima que alrededor del 11% del cromosoma tiene funciones de regulación. Un 28% de los 4288 ORFs (marcos de lectura abierta) no tienen función conocida. Es posible que otras cepas de E. coli tengan diferencias en su estructura genómica, ya que se sospecha que los mapas no siempre son colineales y hay variación en el tamaño del genoma, de 4,4 a 5,5 mb (megabases; Shu-Liu et al., 1993). La otra cepa secuenciada, la patógena EHEC (enterohemorrágica) O157:H7 ha sufrido numerosos eventos de transferencia horizontal desde que se separó de la K12 hace aproximadamente 4 millones de años, y tiene 1387 genes diferentes, los cuales incluyen factores de virulencia, diferentes rutas metabólicas, profagos, transposones y funciones desconocidas (Perna et al., 2001).
El estudio comparativo de estos dos genomas indica que las enterobacterias están sujetas a mucha más recombinación vía transferencia horizontal de lo que se había sospechado (Perna et al., 2001). Este proceso genera genomas bacterianos que consisten en mosaicos de genes con diferentes historias evolutivas. Por ejemplo, el contenido promedio de GC en E. coli es del 50,8%, pero un número importante de genes (17% del genoma de la K12 y 26% de la O157:H7) contienen diferentes proporciones de GC y un índice de uso de codones muy diferente al del resto del genoma. Por esta razón se ha sugerido que estos genes provenían de otros linajes bacterianos y fueron adquiridos recientemente por transferencia horizontal por E. coli. La tasa de transferencia se ha estimado de 16 kilobases (kb) cada millón de años (Lawrence y Ochman, 1998). Entre estos genes con contenido GC diferente destacan las llamadas "islas patogénicas" (regiones donde se encuentran los genes que confieren capacidades patógenas).
Existe información genética adicional en forma de elementos extracromosomales o plásmidos. Éstos son el componente más dinámico del genoma bacteriano, ya que son fácilmente movilizables entre cepas. Los plásmidos son comúnes en E. coli, aunque esta bacteria puede sobrevivir sin ningún plásmido o por el contrario presentar un buen porcentaje de su genoma en estos elementos. Se han descrito cerca de 300 tipos de plásmidos en la especie (Boyd et al., 1996). En ellos se puede encontrar información para asimilar azúcares raros, para producir colicinas (substancias que matan a posibles competidores de la misma especie), resistencias a antibióticos y a metales pesados, inmunidad contra fagos y colicinas, genes que codifican para intercambio genético y fimbrias relacionadas con la patogénesis y toxinas. Generalmente la distribución de un tipo de plásmido depende no sólo de su rango de hospederos bacterianos, sino que de un complejo sistema de incompatibilidad entre plásmidos de un mismo tipo. No pueden ingresar a una bacteria plásmidos nuevos pertenecientes a un tipo ya existente (Madigan et al., 2000). La movilización de plásmidos no está bien comprendida desde el punto de vista molecular. Sin embargo, se sabe que existen plásmidos conjugativos, los cuales son capaces de transferirse por sí mismos por medio de la conjugación. Estos plásmidos son relativamente grandes (al menos 25 kb) y contienen los genes necesarios para el reconocimiento bacteria-bacteria, los genes del pili sexual y los genes que permiten la movilización del DNA. Los plásmidos no conjugativos también pueden ser transferidos por medio de la conjugación al ser acarreados por plásmidos conjugativos. Estos últimos se denominan plásmidos movilizables y pueden ser de tamaños variados. Muchos plásmidos son capaces de transferirse a sí mismos entre especies diferentes (modelo panmíctico de distribución de plásmidos, Souza y Eguiarte, 1997) como lo demostraron Boyd y Hartl (1997) en Salmonella y E. coli. Algunos de estos plásmidos son sumamente exitosos, ya que además de ser promiscuos, están sobre-representados en las poblaciones bacterianas; estos son los denominados plásmidos epidémicos (Souza y Eguiarte, 1997) y son los responsables de la adquisición por transferencia horizontal de resistencia a antibióticos o factores de virulencia. Sin embargo, no todos los plásmidos son de rango de hospedero amplio, ya que existen plásmidos que sólo se transfieran verticalmente con sus cromosomas hospederos, generando una fuerte coevolución entre ambos genomas (plásmidos clonales, Souza y Eguiarte, 1997), así como plásmidos con transferencia limitada a genomas específicos dentro de una misma especie bacteriana.
La gran plasticidad genómica de E. coli le confiere una plasticidad ecológica extraordinaria. E. coli puede adaptarse rápidamente a diferentes ambientes y es capaz de vivir como un organismo de vida libre o como comensal mutualista del colon en mamíferos y aves. Adicionalmente, en el interior de los organismos puede invadir otros nichos con éxito, y de esta manera llegar a ser un patógeno mortal, muy competitivo en humanos y animales.
Genética de Poblaciones de E. coli.
En las bacterias la reproducción no está ligada a la sexualidad como en los eucariontes. Las bacterias se dividen por fisión binaria, lo que genera individuos clonales. Sin embargo, existen procesos parasexuales de transferencia horizontal de información genética que, aunados a las mutaciones, generan variabilidad en las poblaciones. Por lo tanto, una de las preguntas centrales en la genética de poblaciones bacterianas es el grado de clonalidad de las poblaciones y de las especies. Si las especies son muy clonales, están constituidas por una colección de linajes evolutivos independientes. En estos casos, es difícil hablar de especies, ya que no tenemos un acervo genético común. En el caso de clonalidad, se hace mucho más difícil aplicar la teoría y conceptos clásicos de genética de poblaciones, y la evolución va a estar dada por substituciones de linajes completos, ya sea por selección o por deriva génica. Por el contrario, si las especies bacterianas presentan altos niveles de recombinación, se obtienen poblaciones panmícticas y se pueden aplicar aproximadamente las ideas sobre poblaciones y especies que usamos en los organismos diploides. El problema fundamental es que en la mayor parte de las bacterias se encuentran en un punto intermedio: generalmente presentan gran cantidad de posibles mecanismos de recombinación, pero éstos no suceden en cada generación (i.e., la reproducción está desacoplada de la sexualidad). Además, es difícil tener estimadores directos del grado de sexualidad de las poblaciones bacterianas, y para estudiarlas se deben utilizar métodos indirectos derivados de la teoría de la genética de poblaciones.
Estudios clásicos sobre la estructura genética y clonalidad de E. coli revelaron altos niveles de variación genética dentro de sus poblaciones (Milkman, 1973), y han reportado valores de H que oscilan desde 0,47 (Selander y Levin, 1980) hasta 0,52 (Whittam, et al., 1983). La H es la medida de variación genética más utilizada en este tipo de estudios. Sus valores oscilan entre 0, si no hay variación, a un máximo de 1, donde cada individuo de la población presenta una forma alélica diferente (Selander et al., 1987; Souza et al., 1994). En estos análisis se encontraban relativamente pocos genotipos multiloci en relación a todos los genotipos posibles si las poblaciones fueran sexuales, sugiriendo que la especie es clonal. De hecho, inicialmente se estimó que el desequilibrio de ligamiento (esta es una medida estadística que es 0 si lo genotipos se encuentran en las proporciones que se esperan al azar a partir de las frecuencias alélicas de cada gene) de E. coli asociada a humanos y animales domésticos era cercano al máximo (D cercana a 1), indicando que sólo se encuentran unos cuantos genotipos de todos los posibles, o sea que no hay recombinación entre las cepas; (Selander y Levin, 1980). Al estimar indirectamente el parámetro de recombinación, se encontró que éste es muy bajo (c=10-9), es decir, sólo un orden de magnitud mayor que la tasa de mutación (µ= 10-10; Selander y Levin, 1980). La conclusión de los estudios clásicos es que la recombinación es un fenómeno raro en E. coli (Selander y Levin, 1980; Caugant et al., 1983; Selander et al., 1987; Dykhuzien y Green, 1991; Souza et al., 1992). A partir de estos datos, y usando la teoría de genética de poblaciones, se calculó un tamaño efectivo de la población (Ne) cercano a 107 (Whittam y Ake, 1993), el cual es relativamente bajo en relación al total de E. coli, que se ha estimado en 1020 (Milkman y Stolzfus, 1988), aunque suficientemente alto para asegurar que la selección sea una fuerza evolutiva dominante (Selander et al., 1987). La alta diversidad genética observada se podría explicar por selección periódica y adaptación a nichos particulares (Levin, 1981; Guttman, 1997). Por selección periódica se entiende el fenómeno en el cual un genotipo desplaza selectivamente a los otros presentes en la población. Esto sólo sucede si tenemos poblaciones asexuales, por lo que al surgir una mutación favorecida por la selección natural se reemplaza no sólo ese gen, sino el genotipo completo.
PREGUNTAS
¿Qué es la bacteria E coli y cómo se contagia?
Se transmiten fundamentalmente por vía oral, al ingerir agua o alimentos contaminados. También se pueden transmitir a través del contacto directo con personas o animales infectados, pero esta es una vía mucho menos frecuente
¿Cómo se transmite la bacteria?
También se podría transmitir al entrar en contacto con sangre u otros fluidos de una persona infectada, en las relaciones sexuales, al compartir jeringas con agujas contaminadas, a través de la saliva al besarse o por vía aérea al inhalar las partículas líquidas que una persona infectada expulsa al toser o estornudar
¿Qué tan peligroso es tener la bacteria E coli en el cuerpo?
Existen muchas cepas de E. coli, y la mayoría resultan inofensivas, sin embargo, existe una variedad peligrosa, la E. coli O157:H7, que produce una poderosa toxina (Shiga) que puede originar graves enfermedades, como el Síndrome Urémico Hemolítico, que puede desencadenar un fallo renal.
¿Cómo acabar con la bacteria E coli?
No hay tratamientos actuales que curen la infección, alivien los síntomas o eviten complicaciones. Para la mayoría de las personas, el tratamiento consiste en: Descanso. Líquidos para ayudar a prevenir la deshidratación y la fatiga
¿Cuánto tiempo dura la bacteria E coli en el cuerpo?
la enfermedad dura entre 5 y 10 días (alrededor de 2 semanas en casos de HUS) y las personas generalmente ya no transmiten la infección aproximadamente dentro de una semana después de que se detiene la diarrea
CONCLUSION
A pesar de que E. coli es la bacteria mejor conocida del mundo, apenas comenzamos realmente a entender su ecología y su biología evolutiva. Es claro que E. coli es una bacteria muy diversa y que su genoma es muy dinámico. Además, no es el organismo clonal descrito en los primeros estudios de genética de poblaciones. Es una bacteria con una amplia y compleja sexualidad. Las combinaciones exitosas pueden dispersarse de manera epidémica en las poblaciones humanas o animales, dando una falsa señal de clonalidad
Es muy importante saber a cerca de la bacteria y su genoma
ResponderBorrarMuy interesante saber lo que ocasionan este tipo de bacterias para tener mas precaución
ResponderBorrarEste tema es muy importante por que con el podemos aprender muchas cosas sobre la escherichia coli
ResponderBorrarEste blog ha sido eliminado por un administrador de blog.
ResponderBorrarGran trabajo :)
ResponderBorrarExcelente información
ResponderBorrarMe parece importante lo aprendido sobre este tema y es muy interesante
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