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Hay varios aspectos exclusivos de la genética microbiana que explican, en gran medida, la gran diversidad genotípica y fenotípica, la capacidad de causar enfermedades y la propensión a desarrollar resistencia a casi cualquier antibiótico utilizado para tratar las infecciones bacterianas. Las bacterias tienen una organización genética simple en relación con los organismos eucariotas. Son haploides, en general poseen un solo cromosoma y, por consiguiente, una sola copia de cada gen. Esto contrasta con las células eucariotas (como las células humanas), que son diploides, lo que significa que tienen un par de cada cromosoma y, por tanto, dos copias de cada gen. En las células diploides, una copia de un gen (alelo) suele expresarse como una proteína (es decir, ser dominante), mientras que el otro alelo puede no expresarse (es decir, ser recesivo). En las células haploides, cualquier gen que adquiera una mutación determina que una célula sintetice una proteína mutante o ninguna proteína, según el tipo de mutación.
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Una mutación es un cambio en la secuencia de bases del DNA capaz de provocar la inserción de un aminoácido diferente o un codón de detención en una proteína y la aparición de un fenotipo alterado. Las mutaciones resultan de tres tipos de cambios moleculares:
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Sustitución de base. Esto sucede cuando se inserta una base en lugar de otra. Tiene lugar en el momento de la replicación del DNA, ya sea porque la polimerasa de DNA comete un error o porque un mutágeno altera el enlace de hidrógeno de la base que se usa como plantilla, de tal manera que se inserta la base incorrecta. Cuando la sustitución de bases arroja como producto un codón que hace que se inserte un aminoácido diferente, la mutación se denomina mutación de sentido equivocado; cuando la sustitución de bases genera un codón de terminación que detiene antes de tiempo la síntesis de proteínas, la mutación se denomina mutación sin sentido, la cual casi siempre destruye la función de la proteína.
Mutación de cambio del marco de lectura. Esto ocurre cuando se agregan o eliminan uno o más pares de bases, lo que cambia el marco de lectura en el ribosoma y la consecuencia es la incorporación de aminoácidos incorrectos “corriente abajo” de la mutación y en la producción de una proteína inactiva.
Transposones y secuencias de inserción. Las mutaciones suelen producirse cuando se insertan fragmentos de DNA, como transposones y secuencias de inserción, en el genoma, provocando cambios profundos tanto en los genes que se interrumpen por la inserción, como en los genes adyacentes, cuya transcripción llega a afectarse.
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Es posible que las mutaciones sean causadas por sustancias químicas, radiación o virus. Los productos químicos actúan de maneras diferentes.
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Algunos productos, como el ácido nitroso y los agentes alquilantes, alteran la base existente para que forme de manera preferente un enlace de hidrógeno con la ...