Proceso de división bacteriano y el proceso de duplicación del DNA bacteriano

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Proceso de división bacteriano y el proceso de duplicación del DNA bacteriano

Resumen - Los últimos 20 años han visto enormes avances en nuestra comprensión de los mecanismos subyacentes a la citocinesis bacteriana, particularmente la composición de la maquinaria de división y los factores que controlan su ensamblaje. Al mismo tiempo, entendemos muy poco acerca de la relación entre la división celular y otros eventos del ciclo celular en bacterias.

Los plásmidos juegan un papel clave en la evolución bacteriana al proporcionar a las bacterias funciones nuevas e importantes, como la resistencia a los antibióticos.

1. introduccion (1)

L as bacterias son microorganismos con una extraordinaria capacidad de adaptación a diferentes condiciones ambientales. Para comprender la esencia de esta capacidad es importante conocer las bases de su genética, es decir cómo está organizada la información genética, como realizan y regulan su expresión, que mecanismos de variación génica poseen. Entre otras, la capacidad infecciosa de las bacterias patógenas, radica en que poseen la información génica necesaria para colonizar los tejidos de un huésped, invadirlos y/o producir sustancias tóxicas que en definitiva causarán la enfermedad

Por otro lado, el conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias, sumado al hecho de que son de fácil manejo en el laboratorio y que tienen crecimiento rápido, ha permitido usarlas para sintetizar productos útiles a la medicina, tanto para el diagnóstico como para la prevención y tratamiento de algunas enfermedades. Estas posibilidades se han visto incrementadas con el desarrollo de la ingeniería genética y la disponibilidad de técnicas de biología molecular.

1. Estructura del DNA bacteriano

El cromosoma bacteriano está constituido por una sola molécula de DNA circular, formada por dos cadenas antiparalelas, arrolladas alrededor del mismo eje, originando una doble hélice.  Dicha molécula se denomina cromosoma bacteriano. Muchas bacterias poseen además ADN extracromosómico también circular y cerrado, denominado ADN plasmídico por estar contenido en los plásmidos.

Éstos, portan información génica para muchas funciones que no son esenciales para la célula en condiciones normales de crecimiento.

En términos bioquímicos la composición y estructura de los ácidos nucleicos bacterianos, es la misma que para cualquier célula. Conviene recordar brevemente, que los ácidos nucleicos son macromoléculas compuestas de nucleótidos unidos en forma covalente por medio de enlaces fosfodiester entre los carbonos de las posiciones 3´ y 5´ de dos residuos de azúcares adyacentes. “Esta estructura forma un esqueleto de azúcares y fosfatos constante en toda la macromolécula. La variación entre los nucleótidos que constituyen la cadena de ácido nucleico, está dada por sus bases nitrogenadas; para el ADN son: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G)” (1).

El ADN como macromolécula, esta compuesto por dos cadenas nucleotídicas o hebras antiparalelas que se enlazan entre sí formando una doble hélice. Los enlaces entre ambas hebras de ADN están determinados por puentes de hidrógeno entre las purinas de una cadena, con las pirimidinas de la otra. (1)

1. DIVISION BACTERIANA

La división bacteriana es impulsada por la inserción de nuevo material de la pared celular en la célula media de una manera estrictamente regulada, lo que permite determinar la forma celular y mantener la integridad de la envoltura.

La pared celular está hecha de peptidoglicano (PG), una malla que consiste en hebras de glucano reticuladas por tallos peptídicos.

La síntesis de PG requiere la coordinación de la polimerización de glicanos y la reticulación de péptidos mediante glicosiltransferasas monofuncionales acopladas (GTasas) y transpeptidasas (TPasas) o enzimas bifuncionales que contienen ambas actividades, y estas proteínas se denominan más generalmente sintasas de PG  (2)

1. DUPLICACION DEL ADN BACTERIANO

Los mecanismos de replicación en virus y bacterias dependen de la propia estructura del material hereditario o cromosoma de la especie procarionte estudiada.

El genoma completo de una célula, tanto sea procariota como eucariota, debe replicarse con exactitud una vez por cada división celular. Por tanto, la iniciación de la replicación compromete a la célula a una división posterior. Si se inicia la replicación, la división consiguiente no debe ocurrir hasta que se haya completado la replicación y de hecho, el final de la replicación puede disparar la división celular

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Fig. 1 La replicación semiconservativa del ADN genera dos moléculas idénticas

Cuando las moléculas de ADN circular se replican se observan lo que se denominan "ojos o burbujas" de replicación. La forma que adoptan los intermediarios de la replicación se parece a de la letra griega θ.

Las bacterias, a diferencia de las células eucariotas, son capaces de replicar su ADN a lo largo de todo su ciclo celular.

Se denomina replicón a cada unidad de replicación del ADN el cual contiene todos los elementos requeridos para regular este proceso. El cromosoma bacteriano, se replica a partir de un único origen, que se mueve de forma lineal hasta completar la duplicación total de la molécula, por lo que constituye un replicón. Esto facilita su regulación, que está centrada en la etapa de iniciación, una vez que la replicación del cromosoma se inicia en el origen, todo el cromosoma será duplicado. Los plásmidos, constituyen replicones independientes del cromosoma, dando lugar a una replicación por ciclo celular coordinada con la replicación genómica (plásmidos unicopia) o puede permitir varias replicaciones por ciclo (plásmidos multicopia). (5)

Cairns en 1963, llevó a cabo otro experimento en la bacteria E. coli que además de demostrar que la replicación de su ADN se ajustaba al modelo Semiconservativo propuesto por Watson y Crick (1953), también demostraba que el ADN de E. coli es circular.

Como ya hemos visto la replicación en bacterias se ajusta al modelo semiconservativo. En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y, a partir de este único punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación. El cromosoma bacteriano ser una unidad de replicación se le denomina replicón. (3)

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