DESARROLLO Y REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
4.1. Tipos de división celular 4.1.1. Fisión binaría
La fisión binaria es una forma de reproducción asexual que se lleva a cabo en arqueobacterias, bacterias, levaduras de fisión, algas unicelulares y protozoos.
DESARROLLO Y REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
4.1.1. Gemación
DESARROLLO Y REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
4.2. Curva de crecimiento
Lag
Log
Estacionaria
EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL TIEMPO DE PROLIFERACIÓN
Las reacciones enzimáticas se producen a una velocidad máxima
ÓPTIMO
MÁXIMO MÍNIMO
Las reacciones enzimáticas ocurren ritmo cada vez más rápido
El transporte es tan
lento que los procesos no pueden ocurrir
Desnaturalización de las proteínas: el colapso de la membrana
citoplasmática: lisis térmica
• Sicrófilos - rango: < 0-20°C, óptimo < 15oC
– organismos marinos, algas: Chlamydomonas nivalis (nieve rosada), bacterias: Pseudomonas, Flavobacterium
– membrana contiene alto % de ácidos grasos insaturados
• Sicrótrofos o Sicrófilos facultativos
- rango: 0-35°C, óptimo 20-30oC
– Pseudomonas - crecen en el refrigerador
• Mesófilos - rango: 15-45° C, óptimo: 30-40°C
– la mayoría de los microorganismos (del suelo, aguas, patógenos)
• Termófilos - rango: 40-70°C, óptimo de 55-65oC
– membrana contiene alto % de ácidos grasos saturados – enzimas estables al calor
– Bacillus stearothermophilus, organismos de compostaje
• Hipertermófilos - rango: 80-113°C, óptimo > 90oC
CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SEGÚN SUS REQUERIMIENTOS DE OXÍGENO
• Aerobios
– Obligados: requieren oxígeno (21% o más) Ej. Bacillus, hongos, etc.
– Microaerofílicos: lo requieren pero a niveles menores que el atmosférico (5-10%) Ej. Azospirillum
• Anaerobios
– Facultativos: no requieren oxígeno, pero el desarrollo es mejor con oxígeno. Ej. Levaduras, E. coli
– Aerotolerantes: no son sensibles al oxígeno (crecen en ausencia o presencia de oxígeno). Ej. Enterococcus
faecalis, Sreptococcus spp.
– Obligados: no toleran el oxígeno, muere en su presencia
SISTEMAS DE
ANAEROBIOSIS
Las jarras para anaerobiosis se emplean principalmente para cultivos en placas.
La atmósfera anaerobia en el interior de estas jarras se
puede conseguir según varios procedimientos
A) TÉCNICA DE
EVACUACION/REEMPLAZO. B) TÉCNICA QUE EMPLEA UN
ACTIVIDAD ACUOSA
TOLERANCIA OSMÓTICA
• Tolerancia Osmótica • 5.5.1. Definición
• 5.5.2. Clasificación de las bacterias según su tolerancia osmótica
• Halófilas
• Halófilas moderadas • No halófilas
EJEMPLOS DE FERMENTACIÓNES BACTERIANAS COMUNES Y ALGUNOS MICROORGANISMOS QUE LAS REALIZAN
TIPO REACCIÓN GLOBAL MICROORGANISMOS
Fermentación Alcohólica
Hexosas → 2 Etanol + 2CO2 Levaduras Zymomonas
Fermentación Homoláctica
Hexosa → 2 lactato- Streptococcus algunos Lactobacillus
Fermentación Heteroláctica
Hexosa → lactato- + Etanol + CO
2 Leuconostoc algunos Lactobacillus
Ácido propiónico Lactato → Propionato + Acetato- + CO2
Propionibacterium
Clostridium propionicum
Fermentación ácido-mixta
Hexosas → 2,3-Butanodiol +
Succinato 2- + Lactato- + Acetato- + Formiato- + H
2 + CO2
Nutrientes
1- Fuente de energía
luz
química
2- Macronutrientes
H
K
O
Mg
C
Na
N
95%
Ca
S
Fe
P
3- Micronutrientes (elementos traza)
Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni, Se, W
4- Factores de crecimiento
•
Vitaminas
•
Purinas y pirimidinas
Fuente de carbono
- CO2
- Compuestos orgánicos
Carbohidratos, azúcares, proteínas, aminoácidos, lípidos, ácidos grasos, glicerol
Fuente de nitrógeno
- Inorgánica - Orgánica
NH4, NO3-, N2
Proteínas, peptonas, aa, bases púricas y
pirimídicas, urea Fuente de fósforo - Inorgánica - Orgánica Fosfatos
Esteres del ácido fosfórico
Fuente de azufre
- Inorgánica - Orgánica
Sulfuros y sulfatos
Aminoácidos sulfurados, vitaminas
Tipos nutricionales Fuente de energía
Fuente de C
Ejemplos
Fotoautótrofos Luz CO2
Cianobacterias, bacterias púrpuras y verdes Fotoheterótrofos Luz Compuestos orgánicos Algunas bacterias púrpuras y verdes Quimioautótrofos o litótrofos Compuestos inorgánicos ej.: H2, NH3, NO2-, H2S
GENÉTICA
ELEMENTOS GENÉTICOS
• CROMOSOMA BACTERIANO: MOLÉCULAS DE
ADN INDIVIDUAL, HAPLOIDE (GENÓFORO)
• MOLÉCULA DE ADN CIRCULAR CERRADA (A VECES LINEAL)
TAMAÑO Y PM DEL ADN
• NUCLEÓTIDO: 4000 daltons
• NÚMERO DE BASES POR MOLÉCULA
• 1000 BASES = 1 KILOBASE (Kb)
Genoma Bacteriano
• No presenta membrana nuclear
• Presenta un origen de replicación
• ADN circular de doble cadena, que presenta
en forma de loops.
• Es un elemento dinámico
• Presenta secuencias especificas como:
dam,
chi y rep
GENOMA BACTERIANO
• Puede estudiarse el nucleoide utilizando métodos especiales de tinción como Feulgen o por hidrólisis selectiva de RNA por HCL o RNAsa coloreando con un colorante básico.
• La región de NUCLEOIDE aparece como una masa
compacta, de localización central con franjas paralelas, menos densas que el citoplasma
• Grupos de proteínas que interactúan con el DNA como son: HU, H, IHF, H1, HLP1 y P
• SECUENCIAS DE NUCLEOTIDOS PRESENTES EN EL NUCLEOIDE
Nombre Secuencia Ubicación Numero Función
DAM GATC/CTAG Ori 8 o mas Regulación de la replicación
CHI GCTGGTGG/CGACCACC Todo el genoma 1 cada 5-10 kb recombinación en su Estimula la
vecindad
REP 30 a 38pb Todo el genoma en forma de elementos. Cada elemento REP contiene 2 a 4 secuencias
rep
100 a 200 copias Sitio de unión
PLÁSMIDOS Y EPISOMAS
• PLÁSMIDOS: MOLÉCULAS DE ADN CIRCULAR INDEPENDIENTES DEL ADN CROMOSÓMICO
• Transportan genes que no son indispensables para la célula que lo contiene
• Pueden clasificarse en base a tamaño en grandes (60 a 120Kb, F y R) y pequeños (1.5 a 15 Kb, R)
• EPISOMAS: PLÁSMIDOS QUE PUEDEN
FLUJO DE GENES
• Transferencia vertical • Transferencia horizontal
– Movimiento Intermolecular de genes
• Transposición • Integrones.
– Movimiento Intercelular de genes
PLÁSMIDOS
• FERTILIDAD: CONJUGACIÓN
• RESISTENCIA: A ANTIMICROBIANOS (R). FACTOR DE TRANSFERENCIA
• PRODUCCIÓN DE BACTERIOCINAS: EJ. ColEI (NO TRANSMISIBLES)
PLÁSMIDOS
• PRESENTES EN GRAM POSITIVAS Y NEGATIVAS
• NÚMERO DE COPIAS VARIABLE
INFORMACIÓN GENÉTICA
• SECUENCIA DE BASES DE ADN SE
CORRESPONDE CON SECUENCIAS DE AMINOÁCIDOS
• CODÓN: CONJUNTO DE TRES NUCLEÓTICOS QUE CODIFICA PARA UN AMINOÁCIDO
INFORMACIÓN GENÉTICA
• CISTRÓN: SEGMENTO DE ADN QUE CODIFICA PARA UN SOLO POLIPÉPTIDO
• CADENA CON SENTIDO: INFORMACIÓN PARA LA TRANSCRIPCIÓN (3’)
• TRANSCRIPCIÓN: DE ADN EN ARNm
REGULACIÓN DE EXPRESIÓN
GÉNICA
• ECONOMÍA DE ENERGÍA Y ADAPTACIÓN AL ENTORNO
• OPERÓN: AGRUPAMIENTO DE GENES QUE CODIFICAN SÍNTESIS DE DETERMINADAS ENZIMAS
MUTACIONES
• CEPA BACTERIANA (CLON)
• GENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-TICAS (EXPRESADAS O NO)
• FENOTIPO: CARACTERÍSTICAS GENÉ-TICAS MEDIBLES U OBSERVABLES
DEFINICIONES
• MUTACIÓN: CAMBIO HEREDABLE EN LA SECUENCIA DE BASES DEL ADN
• RECOMBINACIÓN: REUNIÓN DE ELEMENTOS GENÉTICOS DE DOS GENOMAS EN UNA
MUTACIONES
• ESPONTÁNEAS (BAJA FRECUENCIA)
• INDUCIDAS (AGENTES MUTÁGENOS)
• LETALES
• CONDICIONALES
MUTACIONES ESPONTÁNEAS
• ERRORES EN EL MECANISMO DE REPLICACIÓN DEL ADN
• SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR OTRA (TRANSICIÓN)
• SUSTITUCIÓN DE UNA PIRIMIDINA POR UNA PURINA (TRANSVERSIÓN)
MUTACIONES INDUCIDAS
• AGENTE MUTÁGENO: PRODUCTO CAPAZ DE ORIGINAR DAÑO EN EL ADN
• QUÍMICOS: ANÁLOGOS DE BASES
• 5-BROMOURACILO (ANÁLOGO DE TIMINA), AGENTES DE INTERCALACIÓN (EN
MUTACIONES
• SELECTIVAS: CONFIEREN VENTAJAS A LAS CEPAS (Ej. RESISTENCIA A FÁRMACOS)
• NO SELECTIVAS: NO CONFIEREN VENTAJAS (Ej. PIGMENTACIÓN)
• NUTRICIONALES: REQUIEREN FACTORES DE CRECIMIENTO (CEPAS AUXOTROFAS Y
CLASES DE MUTACIONES
• MÓVILES VS. INMÓVILES
• CAPSULADOS VS. ACAPSULADOS
• SENSIBLES VS. RESISTENTES (A FÁRMACOS, VIRUS, etc.)
AGENTES MUTÁGENOS
• RADIACIONES UV Y IONIZANTES
• SISTEMA REPARADOR DEL ADN
• REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN
MUTACIONES: BASES
MOLECULARES
• MUTACIONES PUNTUALES:
• CAMBIO EN UNA BASE
• MUTACIONES SILENCIOSAS
• MUTACIONES CONTRASENTIDO
• MUTACIONES SIN SENTIDO
RECOMBINACIÓN
• ADN DE DISTINTOS ORÍGENES: BACTERIAS DADORAS Y RECEPTORAS
• INCORPORACIÓN AL GENOMA DE BACTERIA RECEPTORA
RECOMBINACIÓN
• TRAMO EXTENSO DE SECUENCIAS DE ALTA SIMILITUD
• DETECCIÓN POR CAMBIOS FENOTÍPICOS
RECOMBINACIÓN HETERÓLOGA
• GENERALIZADA: SECUENCIAS NUCLEOTÍDICAS HOMÓLOGAS
TRANSPOSICIÓN
• TRANSPOSONES: ELEMENTOS QUE PUEDEN
MOVERSE DE UNA PARTE A OTRA DEL GENOMA
• SIMPLES: SECUENCIAS DE INSERCIÓN PARA INCORPORARSE
CONJUGACIÓN
• Proceso donde ADN es transferido de una
célula a otra.
• Casi sin excepción, es mediado por plásmidos
– Plásmidos F, R y otros
• Los plásmidos transmicibles pueden ser dos
tipos
– Plásmidos conjugativos y Plásmidos movilizables
• Rango de hospedadores a colonizar
– Bacterias Gram – – Bacterias Gram +
• Transposones conjugativos
CONJUGACIÓN
Célula F + Célula F -
•Existen dos tipos de de sexo en E. coli: F- y F+.
F+ se adquiere por la presencia del factor F.
•DNA dc, circular, 1 copia por célula. • Aprox. 94x103 bp, codifica genes
Responsables de la síntesis de pili F •Ttransferencia de material genético
masculino en la célula F-
•El plásmido F+ siempre inicia
replicación antes de la transferencia, y posee 2 orígenes de replicación: