Metabolismo Bacteriano y Genetica
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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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