Replicación bacteriana y división celular
Antes de que una bacteria se divida, debe copiar su genoma completo y distribuir una copia completa a cada célula hija. La replicación del ADN bacteriano comienza en un único origen y procede en ambas direcciones, mientras la célula crece y luego se divide por fisión binaria, con la copia, segregación del cromosoma y la formación de un septo de división coordinadas para que cada nueva célula herede un genoma completo.
Definition
La replicación bacteriana y la división celular es el proceso coordinado mediante el cual una bacteria duplica su cromosoma desde un origen definido y reparte las copias en dos células hijas a través de la fisión binaria.
Scope
Este tema abarca el ciclo celular bacteriano: la iniciación y progresión de la replicación del ADN, el replisoma, la segregación del cromosoma duplicado y la citocinesis por fisión binaria, incluyendo el ensamblaje de la maquinaria de división. Se trata de una descripción general de referencia mecanicista y no proporciona instrucciones clínicas.
Core questions
- ¿Cómo y dónde comienza la replicación del ADN bacteriano, y cómo procede alrededor del cromosoma?
- ¿Qué máquina molecular lleva a cabo la replicación, y cómo se asegura su precisión?
- ¿Cómo se segregan los cromosomas duplicados a los extremos opuestos de la célula?
- ¿Cómo se coordina el momento de la división con la finalización de la replicación?
Key concepts
- Origen de replicación (oriC)
- Replicación bidireccional, semiconservadora
- Replisoma y ADN polimerasa III
- Síntesis de la hebra líder y rezagada
- Horquilla de replicación y término
- Segregación cromosómica
- Fisión binaria y formación del septo
- Anillo Z y el divisoma
Mechanisms
La replicación bacteriana es semiconservadora y bidireccional: se inicia en un único origen definido, donde el cromosoma se desenrolla, y dos horquillas de replicación avanzan en direcciones opuestas hasta que se encuentran en el término. El replisoma, organizado alrededor de la ADN polimerasa replicativa, copia la hebra líder de forma continua y la hebra rezagada de forma discontinua, con mecanismos de corrección de pruebas y reparación de errores que aseguran una alta fidelidad, como revisaron O'Donnell y sus colegas. A medida que avanza la replicación, los dos cromosomas hijos se organizan y segregan activamente hacia los polos celulares opuestos, un proceso que Wang y sus colegas describen en términos de organización cromosómica y maquinaria de partición. La división ocurre entonces por fisión binaria, en la cual la célula ensambla un anillo contráctil en el centro de la célula que dirige la síntesis de un septo y separa físicamente las dos células hijas, habiendo recibido cada una un genoma completo.
Clinical relevance
Varios blancos farmacológicos antibacterianos se encuentran en la maquinaria de replicación y división, y la tasa de replicación y división contribuye a la rapidez con la que las poblaciones bacterianas crecen y responden al estrés. Esta entrada describe la biología subyacente y no es una guía para la selección de fármacos o el manejo de pacientes.
History
La naturaleza semiconservadora de la replicación del ADN y la enzimología de las ADN polimerasas establecieron la base molecular de la copia del genoma, y bacterias como Escherichia coli sirvieron como modelo experimental central. Trabajos posteriores sobre el replisoma y sobre la segregación cromosómica y el aparato de división, sintetizados en revisiones por O'Donnell y por Wang y sus colegas, integraron la replicación con el ciclo celular bacteriano.
Key figures
- Arthur Kornberg
- Mike O'Donnell
- David Rudner
Related topics
Seminal works
- odonnell-2013
- wang-2013
Frequently asked questions
- ¿Qué significa que la replicación bacteriana sea bidireccional?
- La replicación comienza en un origen y dos horquillas de replicación se alejan de él en direcciones opuestas alrededor del cromosoma circular hasta que se encuentran en el término, por lo que el genoma completo se copia en aproximadamente la mitad del tiempo que tardaría una sola horquilla.
- ¿Cómo se dividen las bacterias?
- La mayoría de las bacterias se dividen por fisión binaria: después de que el cromosoma es copiado y segregado, una máquina de división en forma de anillo se ensambla en el centro de la célula y construye un septo que divide la célula en dos células hijas.