Principio de los replicones y composición del genoma
La base de la organización genética de los procariotas es un principio fundamental: la presencia de elementos capaces de duplicarse de forma completamente independiente. Cualquier elemento genético de este tipo, dotado de la capacidad de replicación autónoma (autorreplicación), se denomina replicón.
El genoma de la célula microbiana es un conjunto de estos replicones. El aparato genético del microorganismo incluye dos tipos de elementos fundamentalmente diferentes:
- Cromosoma bacteriano: el elemento principal y absolutamente esencial.
- Plásmidos: unidades genéticas adicionales.
Toda la información hereditaria del microbio está codificada en el ADN, concretamente en la secuencia estricta de sus nucleótidos. Esta secuencia sirve como instrucción directa que determina el orden de los aminoácidos durante la síntesis de proteínas. La unidad de información es el gen, una región discreta de ADN con una secuencia y un número únicos de nucleótidos que codifica una proteína específica.
Cromosoma bacteriano: morfología y topología
El cromosoma bacteriano es el portador principal de datos genéticos en la célula. Desde el punto de vista molecular, el cromosoma de una bacteria es una sola molécula de ADN bicatenario.
Desde el punto de vista de su forma espacial (topología), la molécula suele ser cerrada. Un ejemplo clásico de microorganismo con cromosoma circular es la bacteria Escherichia coli. Sin embargo, existen excepciones: por ejemplo, la bacteria Borrelia burgdorferi posee un cromosoma lineal.
El número de cromosomas también es un rasgo importante. Por lo general, una bacteria se conforma con un solo cromosoma. Pero la naturaleza prevé excepciones: los microorganismos del género Brucella (brucelas) y el agente causal del cólera (Vibrio cholerae) tienen dos cromosomas a la vez.
Independientemente de su número y forma, el cromosoma siempre porta un conjunto haploide de genes. En él se codifican las funciones vitales, sin las cuales la célula microbiana simplemente no puede existir. Dentro de la célula, este ADN forma una estructura compacta especial llamada nucleoide.
Escala y capacidad genética
La masa y la longitud del cromosoma bacteriano son valores que demuestran claramente la posición evolutiva de los microbios. La masa molecular varía de $3 \times 10^8$ a $2,5 \times 10^9$ Daltons.
Si se mide el tamaño del material genético en pares de nucleótidos (p.n.), el indicador medio es de aproximadamente $3,2 \times 10^6$ p.n. A modo de comparación, en un representante típico como E. coli, el cromosoma contiene $5 \times 10^6$ pares de nucleótidos.
Es interesante analizar estas cifras en una característica comparativa:
- Virus: poseen un volumen de información significativamente menor (alrededor de $10^3$ p.n.).
- Bacterias: ocupan una posición intermedia ($10^6$ p.n.).
- Eucariotas: tienen genomas enormes. Por ejemplo, las levaduras contienen $10^7$ p.n., y el ser humano unos impresionantes $3 \times 10^9$ p.n.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué es el nucleoide y qué asegura su compactación espacial?
El nucleoide es una estructura compacta formada por el cromosoma bacteriano dentro de la célula, que actúa como el equivalente al núcleo de la célula bacteriana.
¿Qué funciones realizan los plásmidos bacterianos?
Los plásmidos bacterianos codifican propiedades adicionales que confieren una ventaja selectiva a la bacteria. Proporcionan resistencia a los antibióticos, controlan la capacidad de conjugación, son responsables de la producción de bacteriocinas que suprimen el crecimiento de la flora competitiva y también determinan la síntesis de factores de patogenicidad, como enterotoxinas y hemolisinas.
¿Qué clases de plásmidos se distinguen en los microorganismos?
En los microorganismos se distinguen las siguientes clases de plásmidos según sus funciones y propiedades: plásmidos R, que confieren resistencia a los antibióticos; plásmidos F, que controlan la capacidad de conjugación; plásmidos Col, responsables de la producción de bacteriocinas; y plásmidos de patogenicidad, que codifican factores de virulencia. Según su capacidad de transferencia, los plásmidos se dividen en transmisibles y no transmisibles.
¿En qué se diferencia el nucleoide de los procariotas del núcleo de los eucariotas?
El nucleoide de los procariotas y el aparato nuclear de los eucariotas presentan diferencias fundamentales en su estructura y en la organización del material genético.
| Característica | Procariotas | Eucariotas |
|---|---|---|
| Envoltura nuclear | Ausente | Presente |
| Nucléolo | Ausente | Presente |
| Proteínas histonas | Ausente | Presentes (forman la cromatina) |
| Cromosomas | 1 ADN circular | 2 o más lineales |
| Localización | Libre en el citoplasma | Dentro del núcleo |
En el nucleoide tampoco hay compartimentación, y el volumen de información genética es miles de veces menor.
¿Mediante qué mecanismo se produce la replicación del cromosoma bacteriano?
La replicación del cromosoma bacteriano se realiza mediante un mecanismo semiconservativo con la participación de un complejo enzimático. El proceso es bidireccional y comienza en un sitio de iniciación específico. La helicasa desenrolla la doble hélice y la topoisomerasa previene la superespiralización excesiva. La ADN polimerasa lleva a cabo la síntesis de las nuevas hebras, sintetizándose fragmentos de Okazaki para la hebra rezagada.
HVB: El vibrión colérico y la Brucella son excepciones con DOS cromosomas (en lugar del único estándar).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué es un gen en microbiología?
Es una región discreta de ADN con una secuencia de nucleótidos única que codifica una proteína específica.
¿Tienen todas las bacterias una molécula de ADN circular?
No, la mayoría tiene un cromosoma circular (como E. coli), pero existen excepciones, por ejemplo, Borrelia burgdorferi, cuyo cromosoma es lineal.
¿Son las bacterias organismos diploides?
No, las bacterias tienen un conjunto haploide de genes ubicado en el portador principal de información: el cromosoma bacteriano.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de replicación autónoma de plásmidos
- El proceso de compactación del ADN en el nucleoide
- Diferencias entre transcripción y traducción en los microbios
- Mutaciones en el genoma haploide y sus consecuencias
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