Metabolismo Bacteriano y Genetica

5/26/2018 Metabolismo Bacteriano y Genetica

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Metabolismo Bacteriano

Definicin: conjunto de reacciones qumicas que se danen todas las clulas vivas, reacciones que pueden serde sntesis (anablicas) o de degradacin(catabolismo). El conjunto de reacciones bioqumicas,tanto de sntesis (anabolismo), como de destruccin(catabolismo) de nutrientes la realizan todos los seresvivos; dichas reacciones son de oxido reduccin; endonde la oxidacin significa perdida de e- (donadora) y

reaccin de reduccin significa ganancia de e- o capturade e- (receptora).


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El anabolismo se caracteriza por reacciones de

asimilacin o de sntesis y el catabolismo quese identifica por reacciones degradativas,

desarticulacin o desasimilacin.


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Respiracin: desde el punto de vista biolgico,

es el conjunto de reacciones qumicas dentro

de una clula.

La respiracin celular podra dividirse en dos

tipos; segn el papel atribuido al oxigeno.


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Respiracin Aerbica: hace uso de O2 como

aceptor ultimo de electrones desprendidosde las sustancias orgnicas.

Respiracin anaerbicas: no interviene eloxigeno sino que se emplean otros aceptoresfinales de electrones, muy variado,generalmente minerales y a menudo,

subproductos del metabolismo de otrosorganismos.


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La respiracin aerbicas y anaerbicas, tambin

se denominan: Respiracinmetablica.

Recordemos que la reacciones anablicas son

endoergonicas y las catablicas son

exoergonicas y todas necesitan de un

intermediador denominado Enzimas.


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Enzimas: son protenas de alto peso molecular, se

utilizan en pequeas cantidades, se reutilizan y son

especificas

Las enzimas bacterianas, todas se produce al interior de la clula; y deacuerdo a su funcin e ubicacin se dividen en:

Exoenzimas; que se producen en el interior de las clulas, pero actanexternamente, tienen funciones catalticas.


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Ectoenzimas; estn sobre la pared celular,

estas promueven la produccin y elmantenimiento de la estructura de lasuperficie e igualmente acta comomediadores entre el medio interior y exterior.

Endoenzimas: actan al interior de la clulay tiene funciones anablicas o de sintesis


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Existen algunas enzimas llamadas incompletasque no pueden mediar una reaccin sin la

ayuda de alguien y se le denomina APOENZIMA

o enzima incompleta y el factor que ayuda sellama COENZIMA: la unin de los dos elementos

se llama HOLOENZIMA o enzima completa


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Muchas vitaminas actan como coenzimas,

especialmente las de complejo B, al igual que elelemento Fe++.

Los olores, sabores y colores, se deben a la

accin y presencia de las enzimas


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Definicin de fermentacin:

Es un proceso catablico de oxidacinincompleta, totalmente anaerbico, siendo elcompuesto final un compuesto orgnico (la

oxidacin completa se forma finalmente O2 yHO2) y es un mecanismo para captar energa,con la degradacin de compuestos carbonados;y existe un fenmeno importante conocido

como Gliclisis o el de Embder

Meyerhoft;este proceso existe una gran participacinEnzimtica.


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Destaquemos del ciclo de la glicolisis y en este aspecto que el

acido piruvico o piruvato, se considera el compuesto estrella,todos los seres vivos nos parecemos en este aspecto

A partir del piruvato, se generan, por mediacin

enzimtica una serie de vas fermentativas una serie

de compuestos finales, y caracterstica de un

determinado tipo de bacterias.


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Fermentacin Actica: es la fermentacin

bacteriana por acetobacter, un genero de

bacteria aerbicas, que transforma un alcoholen acido actico. La fermentacin actica del

vino proporciona el vinagre


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Fermentacin Alcohlica: es un proceso

anaerbico realizado por las levaduras

bsicamente, pero tambin lo pueden realizar

algunas bacterias. De la fermentacinalcohlica se obtienen muchos productos

como: vino, cerveza, alcohol.


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Fermentacin lctica: o homo lctica: se

llama al proceso celular donde se utilizan

glucosas para obtener energa y donde el

producto de desecho es el acido lctico,bacterias: Lacrobacillus casei y Estreptococo

cremoris y pediococos


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Fermentacin Heterolctica: se denomina

as por que su producto final no es

exclusivamente acido lctico, sino: Acido

Lctico + etanol + CO2+ ATP.

Este proceso lo llevan acabo bacterias del

grupo lctico y pertenecientes a los gneros

Leuconostoc y Lactobacillus.


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Industrialmente el proceso es relevante en la

produccin de alimentos fermentados. Otra

bacteria de este tipo de fermentacin esLactobacilos acidofhilus que facilita el

metabolismo de la leche.


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Fermentacin del Acido propinico: las

bacterias que presentan este tipo de

fermentacin pueden utilizar tanto azucares y

lactato, como punto de partida para elproceso. La ruta es un proceso complejo en

el que genera acetato, CO2 y acido

propinico como productos finales


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Esta ruta fermentativa la presentan las bacterias

del tipo Propionibacterium y otras anaerobias

estrictas presentes en el rumen de los

herbvoros, donde llevan a cavo una

fermentacin segundaria de los productos de

las fermentaciones lcticas primarias.


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Industrialmente propionibacterium es importante en

la fermentacin del queso para producir el tipo suizo:

la fermentacin Propionica utiliza en este caso lactato

producido en las fermentaciones lcticas primarias

produciendo CO2 responsable de los ojos del quesosuizo y acumulacin de los cidos orgnicos de cadena

corta responsable de las caractersticas

organolepticas, y adems es de gran rendimiento

energtico.


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Fermentacin cido mixta: la fermentacin

acido mixta produce acido actico, etanol,

H2, CO2 y proporciones diferentes de acidolactico o propionico. Es un tipo de

fermentacin que lleva a cabo las entero

bacterias, es muy gasgena.


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Fermentacin Butanodilica: es una variante

de la anterior presente en algnas

enterobacterias como Klebsiella, Serratia yErwinia, especies en las que se da una

fermentacin cida mixta butanodilica


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Fermentacin de Butanol: es un tipo de

fermentacin llevado a cabo por bacteriasanaerobias estrictas del genero Clostridium.En el curso de esta transformacin seproducen compuestos orgnicos disolventesde gran importancia industrial y que,histricamente, han sido los primerosproductos industriales bacterianos de

importancia econmica relevante durante la1 guerra mundial


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Fermentacin Butrica: el producto final es

el acido butrico, le confiere a losalimentos un olor rancio, ejemplo algunos

Clostridium.

El proceso de Fermentacin es poco

energtica, se producen durante la

glicolisis se producen solo 4ATP, pero se

gastan 2 ATP.


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Ciclo aerbico: Llamado ciclo de Krebs o del

acido ctrico o tricarboxilico:

Se define como una sucesin de reacciones qumicasque ocurren dentro de una clula mediante las cualesse realiza la descomposicin final de las molculas delos alimentos y en la que se producen dixido decarbono , agua y energa, El descubrimiento del ciclo esobra de Haus Adolf Krebs, bioqumico britnico. Estaes una va eficaz para convertir dentro de una clulalos componentes de los alimentos en energa

utilizable.


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Piruvato + acetilcoenzima A Citrato

ISO citrato Succinato

Malato FumaratoOxaloacetato Citrato


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Dentro de una de estas reacciones qumicas puede

participar ms de una enzima dependiendo de la

complejidad de la molcula a ser catalizada.

Recordemos que el ciclo de Krebs es aerbicoy altamente energtico

Catabolismo de las protenas: Se le llama

tambin Protelisis, miremos como ocurre:


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Protena pptidos aminocidosproteasa peptidasa

aminasas


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Los aminocidos (a. a) se pueden descomponer

por tres mecanismo

1. Desaminacion enzima desaminasa

2. Descarboxilacion enzima descarboxilosa

3. Degradacin avanzada; ejemplo de estaltima.

Triptfano indol + acido piruvico NH3

Cistena A. piruvico + NH3 + H2S


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Existen algunas bacterias que tienen gran

actividad proteoltica o de protelisis:

Ej: Clostridium perfringen, el Proteus vulgaris yPseudomona aeroginosa = estas bacterias enconsecuencia ocasionan olores desagradables

producto de la descomposicin de sustratos oproductos con alto contenido proteico = a estose le denomina Putrefaccin, caracterizado porolor, color sabor y curiosamente losBacterilogos los utiliza como medio dediagnostico.


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Fermentacin: Es la descomposicin por accin

microbiana de sustancia con alto contenido hidratos

de carbono la palabra Fermentacin: significaFerver o Hervir.

Los cidos nucledos: tambin sondesdoblados

o catabolisados por accin enzimtica y ellas se

abrevian como RNAy DNA ASA, actan

respectivamente sobre el DNA y el RNA.


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Los lpidos se degradan por la accin de

enzimas lipoliticas evento que se conoce como:

Lipolisis;

Lpidos Glicerina + cidos grasoslipasa


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Finalmente podemos decir que las bacterias a

travs del fenmeno del catabolismo de

sustratos complejos (protenas

carbohidratos y lpidos) obtienen un grannumero de piezas que posteriormente las

utiliza para ensamblar productos complejos,

llamado de sntesis o anabolismo.


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Anabolismo: A diferencia del catabolismo, es

una proceso inverso; se inicia con organizar los

productos obtenidos del catabolismo, paraproducir productos benficos y no benficos.


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Entre los primeros: tenemos Colesterol.

Vitaminas protenas de sostn para estructuras

bacterianas y protenas de funcionamientocomo enzimas y hormonas;, pigmentos, y

algunos polisacridos como la Dextrina.


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Algunas bacterias producen pigmentos o

sustancias cromgena o color (verde, rojo,

dorado, negro, entre otros), esta caractersticas

presentes en algunas de ellas, permiteorientacin para su identificacin.


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Antibitico: Metabolito de carcter Anablico

que elaboran algunas bacterias y especialmente

los hongos, capaz de paralizar o destruir a otro

microorganismo, otros autores definen a estasustancia como Anti-vida; su uso indiscriminado

y sin control a ocasionado mucha resistencia.


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Dextrina: Carbohidrato producto de sntesis

que se emplea o se aprovecha en la elaboracin

de la cerveza y como sustituto de la goma

arabica, tambin se utiliza comercialmentecomo adhesivos.


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Entre los productos de sntesis malficos operjudcales que producen las bacterias,tenemos las toxinas, capaces de comprometerla vida de los seres; las bacterias pueden

originar compuestos txicos de gran letalidadsu accin nociva, varan desde un efectoespasmoltico, parlisis flcida, fragilidad capilar,hemorragia y dao nervioso entre otros.


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Las toxinas se dividen en exotoxinas, se

producen al interior de la clula pero son

excretadas al medio exterior y endotoxina se

elaboran en el medio interno de las bacterias ysolo salen al medio exterior cuando la bacteria

se muere o su ruptura por cualquier mecanismo.


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Existen claras diferencias entre los dos tipos de

toxinas, veamos.

EXOTOXINAS ENDOTOXINAS

Generalmente producidas

por bacterias Gram

positivas

Generalmente producidas

por bacterias Gram

negativa

Quimicamente protenas Qumicamente son

lipopolisacaridos

Producen sntomas clsicos Producen sntomas no

clsicos

Buenos antgenos Malos antgenos

Se ubican en el exterior de

la clula

Se ubican en el interior de

la clula


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Podemos decir que los organismos estn en un

constante reciclaje y siempre con la mediacinde las enzimas y el reciclaje ordenado favoreceel proceso de sntesis

Sustrato: se define como aquel compuestonutricional artificial o no, solido o liquido queutilizan los microorganismos para su desarrollo


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Albinismo : Se refiere a la ausencia del pigmentomelanina en iris, piel y cabello. En seres humanosgeneralmente se hereda como un caracter autosomalrecesivo Ej.genotipo aa = albinismo; AA y Aa = no albino.Por lo tanto se espera que si ambos padres son albinostoda su descendencia son albinos

Anticodon : Es el triplete de nucletidos del tRNA que

tiene una secuencia complementaria al codn delmRNA. La interaccin anticodn con codn esantiparelela y fundamental en el proceso de traduccinque ocurre asociado a los ribosomas.


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Anticuerpo : Molcula de protena(inmunoglobulina) producida por linfocitos T quereconoce un antgeno especfico y desencadena

la respuesta inmune.Anticuerpo Monoclonal: Molcula que siempre

reconoce un solo eptope en la protena queacta de antgeno.

Anticuerpo Policlonal : Molcula que reconoce adiferentes eptopes en la protena que acta de

antgeno.


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Antigeno : Molcula que desencadena la

formacin de anticuerpos.

Autogamia : Proceso de autofecundacin que

conduce a la homocigosis.

Autognico: Derivado del mismo individuo.


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Bacteriofago (Fago): Virus que infectan bacterias

Biotecnologa : Procesos comerciales y/o industrialesque utilizan organismos biolgicos sus productos

Clula F- : Clula bacterial que no posee el factor F de

fertilidad . Acta como clula receptora del factor Fen cruzamientos F+ x F-; tambin acta comoreceptora en la conjugacin entre Hfr x F- . Clula F+: Clula bacterial que posee el factor F defertilidad libre. Acta como donador del factor F enla conjugacin; todas las exconjugantes sern F+.


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Clula Hfr: Clula bacterial que posee el factor F

de fertilidad incorporado alm DNAcromosomal. Acta como donador del DNA

cromosomal; el factor F es traspasado al final

de la conjugacin. Para tiempos cortos de

conjugacin las exconjugantes sern F- y Hfr.

Cepas Puras : Se refiere a individuoshomocigotos.


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Clon : Conjunto de individuos genticamente idnticosderivados de una clula madre

Codon : Secuencia de 3 nucletidos (Triplete) en lahebra codificadora del DNA en el mRNA querepresenta a un aminocido especfico en el cdigogentico y se traduce en su aminocidocorrespondiente en el proceso de traduccin.Tambin existen codones que no significanaminocidos y funcionan como seales de trminode la traduccinal mediante mtodos asexuales

parasexuales. Ej. Colonias de bacterias.


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Conjugacin: Mecanismo de recombinacin

gentica en bacterias que involucra una fusin

transitoria entre una clula Hfr y una F- y la

transferencia unidireccional de materialgentico

Dalton: Unidad de masa molecular. Un dalton =

1.67 x 10-24 gr y corresponde al peso atmicodel tomo de hidrgeno


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DNARecombinante: Molcula hbrida de DNA

formada por la unin covalente de secuencias de

DNA de diferentes orgenes que se inserta en un

organismo husped Episoma : Elemento gentico extracromosomal

circular que se replica de manera independiente al

cromosoma bacteriano, que tambin se puede

integrar al genoma de la bacteria y replicarse comoparte de l.


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Exon (extron) : Secuencia de DNA que se transcribey es parte de la molcula funcional

Factor F: Episoma en clulas bacteriales que confierela caracterstica de actuar como donador en elproceso de conjugacin. Cuando no est integrado alDNA cromosomal (clula F+) transfiere una copia de

s mismo a una bacteria que no lo posee (F-). Cuandoest integrado al DNA crmosomal (Hfr) es capaz demovilizar el cromosoma bacteriano a una clula F-.

En este caso el factor F se transfiere al final


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Fenotipo : Propiedades observables del

genotipo y en el cual contribuye el medio

ambiente

Fenotipo : Propiedades observables del

genotipo y en el cual contribuye el medio

ambiente

Gen Letal : Gen que produce la muerte delindividuo


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Gentica : Disciplina cientfica que estudia el

significado, propiedades y funcin del material

gentico

Genoma : Contenido total de material gentico deuna celula u organismo. Incluye la material gentico

nuclear y citoplasmtico. Por ejemplo, el tamao del

genoma haploide de una clula de cebada es 5.3 x

109 pares de bases y el tamao del genoma humanoes 3.5 x 109 pares de bases.


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Genotipo : Constitucin gentica de un organismo.Generalmente no es observable a nivel delorganismo vivo. Excepciones: porejemplo,en fenotipos recesivos que dependen de unpar de genes, como en el caso del albinismo sepuede inferir un genotipo homocigoto recesivo aa.

Haploide : Nmero de cromosomas presentes en losgametos. Se simboliza como n para individuos 2n ypor ejemplo para la cebada n=7. Para individuos 4nsu nmero haploide es 2n.


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Hbrido : Genotipo producido por el cruzamientoentre un homocigoto dominante con un homocigoto

recesivo. Ejemplo: Pp es hbrido, producido por PP xpp..

In Vitro : Significa que ocurre fuera del organismovivo, en un ambiente artificial. Literalmente en vidrio


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In Vivo : Significa que ocurre en el organismo vivo.

Ingeniera Gentica : Conocida tambin comoTecnologa del DNA Recombinante y comoClonamiento de Genes

Kilobase (Kb) : Unidad de longitud de cidosnucleicos correspondiente a 1000 nucleotidos. Seabrevia como kb para cidos nucleicos de hebrasimple y kbp (kilo par de bases) para cidos nucleicosde doble hebra


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Mutacin: Cambio en el material gentico

Mutacin Condicional : Organismo mutante que esnormal bajo un conjunto de condiciones pero el

fenotipo cambia bajo otras condiciones. Ejemplo:mutantes sensibles a la temperatura.

Mutacin Constitutiva: Mutacin que causa que un

gen cuya expresin es regualada se exprese sinregulacin.


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Mutacin Espontnea: Mutacin no inducidapor agente mutagnico

Mutacin Inducida: Mutacin que ocurre porefecto de agentes mutgenos qumicos

fsicosMutacin silenciosa: Mutacin que nose expresa fenotpicamente

Mutacin silenciosa : Mutacin que no seexpresa fenotpicamente

GENETICA BACTERIANA


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GENETICA BACTERIANA

BREVE HISTORIA

1958: Charles Darwin; hablo sobre el origen de lasespecies

1866: Gregorio Mendel; leyes bsicas de la herencia

1869: Friedrich and Miescher; descubrieron los

cidos nucleicos 1900: Gregorio Mendel Leyes de la herencia

1950: Watson James y Francis Crack; doble hlice delDNA

1961: Ckrick; :Tres bases que se necesitan paracodificar un aminocido


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La Tendencia de los individuos de asemejarse a sus

progenitores se llama Herencia.

Lo semejante engendra semejante

Gentica: Rama de la biologa que se ocupa de los

fenmenos de la herencia, que estudia la leyes querigen la herencia; y estudia igualmente la semejanzay diferencia entre individuos

Se afirma que la molcula del DNA, es de suma

importancia, debido a que ella rige elcomportamiento, de todos los seres vivos, posee losplanos de la vida


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A partir de esta base e inquietudes, naci una

nueva ciencia llamada: Ingeniera Gentica,

que est permitiendo el estudio de los genes y

como ciencia su creacin, no va ms all delos 50 aos;


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Es una disciplina realmente nueva, a permitido

el descubrimiento u origen de muchas

enfermedades, pero tambin a permitido el

desarrollo de la Biotecnologa y laBioindustria y hoy se habla de la

Ingenioterapia, permitiendo en un futuro

mejorar o prevenir enfermedadesdegenerativas como:

Parkinson, Sndrome de Down , Alzheimer y Hemofilia,


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entre otras .

El desarrollo de la ingenieraza gentica empez

a ser a ser importante desde que salio fuera

de los muros de laboratorio y procedi y a

impactar a la sociedad directamente; sinembargo est tecnologa tambin puede

convertirse en una amenaza potencial que

podra poner en peligro la seguridad delhombre.


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El siglo XX, se vio marcado por 4 acontecimientos tales

como: La ingeniera atmica - el escape del hombre

de la gravedad - la informtica y la ingeniera

gentica.

Las bacterias por su alta capacidad de multiplicacin yen tan corto tiempo (Capacidad bitica), ha

permitido el desarrollo de la ingeniera a gran

escala.

RECOM BINACION GENETICA


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RECOM BINACION GENETICA

BACTERIANA

Lo anterior significa intercambio de material gentico

entre dos bacterias generalmente relacionadas,

originando en consecuencia una mutacin, de

carcter heredable.

Una bacteria mesofila corriente, en 24 horas forma una

colonia compuesta por ms de 20 millones de seres y

la frecuencia de reconbinacin es baja va de 1 a

100.000 o de 1 a 1000.000, durante la divisincelular.

Que puede ocurrir cuando una bacteria a


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Que puede ocurrir cuando una bacteria a

mutado:

Puede cambiar su sensibilidad o resistencia al

antibitico

Puede ocasionar cambios en la forma de las

colonias

Cambio en la produccin o no de pigmentos

Resistencia o no la accin de los bacterifagos

Adaptabilidad o no a un animal de laboratorio

Que alternativas y recombinantes presenta la


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Que alternativas y recombinantes presenta la

bacteria

Tenemos tres: Transformacin Conjugacin ytransduccin

En los organismos Eucaroticos, existen 2 gametos uno

masculino y otro femenino y la unin de los dos,origina el Cigoto.

Lo anterior no ocurre entre las bacterias, en donde la

reproduccin es netamente asexual; sin embargoentre ellas existe la capacidad de donar parte de sumaterial cromosmico sin compromiso entre ellos, ya esto se le denomina CigoteParcial


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Los 3 mecanismos recombinante de las bacterias

en que en estos fenmenos siempre hay una

bacteria donadora y otra receptora; y siempre

originaran una mutante; pero el evento dedonar y recibir varia entre las 3 alternativas

recombinantes, la cual describiremos a

medida que detallemos cada uno de ellos


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Transformacin


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El evento de transformacin se caracteriza por lo

siguiente: Una clula receptora es capaz de captarDNA, libre proveniente de una clula donadora, para

que esto ocurra, la clula receptora debe tener

receptores especficos de membrana que sirvan de

acomodamiento de lo que va a recibir o captar yclula que cumpla con este requisito, se le llama de

alta competencia; el DNA liberado durante el

proceso se le denomina factor de Avery, en honor a

su descubridor.


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Conjugacin: Este fenmeno recombinante siempre se

lleva a cabo con la intermediacin de un puente

sexual, llamado tambin puente conjugante, o

Pili sexual, el cual emite las clula que hace de

donadora, la condicin anterior es heredable y

siempre se le denomina F+;la bacteria que no sea

F+; se le denomina F-, La clula que tiene la

capacidad donadora se debe a que tiene un factor

conjugante llamado factor F.


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Generalmente esta bacterias donadora o F+ o

que posee el factor F; entregan a la clula

receptora F-, un pedazo de material extra

cromosmico que para ella, no esindispensable, para la vida de la bacteria, a

este pedazo de Acido nucleico extra se de

denomina plsmido o plasmidio o episoma.


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El plsmido solo identifica a la clula que lo

recibe, ya que esta adquiere una caracterstica

o propiedades provenientes de la clula

donadora y que antes no tenan.Los plasmidos son un grupo, los cuales tienen

diferentes denominaciones, veamos algunos.


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Plsmido Col: Este plsmido le confiere a la

bacteria que lo recibe, la capacidad de

producir una sustancia de carcter proteico

llamada Colicina; esta tiene como funcinestabilizar la flora microbiana a nivel

intestinal.


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Plasmido R: llamado tambin de resistencia;

confiere a las bacterias que lo poseen la

habilidad de ser resistentes a una o varias

molculas entre ellas los antibiticos. Plasmido Penicilinasa: habilidad que posee

una bacteria de ser resistentes a la penicilina


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Plasmido Degradativo: le confiere la bacteria

que lo posee la capacidad de degradar mas

de un sustrato; ejemplo: accin; proteolitica

glucolitica y lipolitica.


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Evento recombnate caracterizado por laintermediacin de un virus llamado bacterifago o

fago

Los bacterifagos cuando parasitan a una clulapueden ocurrir en ellas dos cosas:

la clula es lisada o destruida o que la clula

conviva con el virus, a esta condicin se le denomina

estado lisogenico del virus, templado o estado deprofago

Transduccion


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Esta convivencia pacifica virus clula bacteriana

finalmente se rompe y el virus o fago termina

matndola; y en su huida se lleva consigo un

pedazo de acido nucleico de la clula, que luego al

empezar nuevamente su ciclo parasitario en una

nueva clula le introduce a esta el acido nucleicorobado a la primera clula este pedazo de acido

nucleico se expresa en la clula receptora dndole

caractersticas que antes no tenia; estbamos frente

a una mutante


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Los eventos reconbinantes ocurren con mas


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frecuencia en bacterias gram positiva que en

bacterias gram negativas

Igualmente los procesos recombinantes han

permitido

Conocer mejor la fisiologa bacteriana

Ha favorecido en forma decisiva el estudio de

la ingeniera gentica.

Igualmente ha permitido el estudio de la

presentacin de la resistencia bacteriana

transferible R.B.T


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