Tema 8: Fases de replicación en procariontes

Fase de iniciación

Consiste en la apertura de la doble hélice. La replicación se inicia en una región llamada punto de iniciación donde se producen varios acontecimientos:

• Es reconocido por proteínas específicas.
• Las enzimas helicasas rompen los enlaces de H entre bases y se abre la doble hélice.
• Se produce el desenrollamiento que crea tensiones, pudiendo provocar un mayor enrollamiento, cosa que no sucede gracias a las girasas.
• Las proteínas SSB (proteínas de unión) se unen a las hebras molde e impiden que se vuelvan a enrollar para que las bases queden libres para otras moléculas.
• Alrededor del oriC se forma una burbuja de replicación formando las horquillas de replicación donde se sintetizan nuevas hebras de ADN.

Fase de elongación

Se sintetiza una nueva hebra sobre cada una de las originales. Intervienen las ADN polimerasas que tienen 2 funciones:

• Actividad polimerasa: unen entre sí los nucleótidos que formarán el ADN.
• Actividad exonucleasa: eliminan nucleótidos cuyas bases nitrogenadas están mal apareadas.

En procariontes, la ADN polimerasa III recoge las hebras en sentido 3-5 y une los nucleótidos en el extremo 3. La nueva hebra crece en sentido 5-3, sin embargo, las dos cadenas son antiparalelas y la elongación presenta ligeras alteraciones. Cuando se forma la burbuja de replicación, la síntesis de una hebra se realiza en sentido 5-3 y es hebra conductora. La ADN polimerasa necesita un fragmento de 10 nucleótidos de ARN llamado cebador que es sintetizado por la primasa. La otra hebra se llama hebra retardada ya que su síntesis retrasa ligeramente a la de la otra. Finalmente, el ADN ligasa suelda los 2 filamentos obtenidos.

Corrección de errores

Los errores producidos en la replicación debido a un mal apareamiento de bases se reducen gracias a que la ADN polimerasa actúa como exonucleasa, eliminando los nucleótidos mal apareados y rellenando el hueco con nuevos nucleótidos. Sin embargo, puede quedar algún error que es importante en la evolución.

Replicación de eucariontes

Es parecida a la de procariontes pero presenta diferencias:

• Los cromosomas de los eucariontes contienen moléculas de ADN muy largas. Para abreviar el proceso, la replicación se inicia en varios puntos llamados replicones.
• Existen varios tipos de ADN polimerasa (β, α, γ, δ, ε) en lugar de los 3 de los procariontes.
• En los cromosomas de los organismos de eucariontes, el ADN se encuentra asociado a las histonas.

El proceso de replicación se va completando hasta llegar al extremo del cromosoma.

1→Cuando se elimina el último ARN cebador de hebra retardada, queda incompleta ya que la ADN polimerasa no puede sintetizar en dirección 3-5, por lo que necesita un extremo hidroxilo. Esto hace que el telómero acorte al dividirse la célula, proceso llamado muerte celular.

Tema 14: Herencia y genética

Pangénesis

Teoría propuesta por filósofos griegos que propugnaban que el parecido entre progenitores e hijos era consecuencia del proceso de formación del semen que ocurría por el cuerpo para luego pasar a la sangre hasta los testículos. Pero no explicaba que los hijos heredasen características de los abuelos.

Preformismo

Nació a raíz del descubrimiento del microscopio y se observó que en el semen se apreciaban numerosos animáculos que se movían rápidamente. A raíz de esto surgieron los ovistas, quienes decían que el óvulo contenía el futuro del ser humano, y los espermistas, quienes decían que eran los espermatozoides quienes lo tenían.

Epigénesis

Se demostró que en el interior del óvulo y del espermatozoide solo había un fluido que se transformaba para dar origen a los órganos del embrión tras la fecundación.

Hipótesis de Darwin

Darwin intentó explicar el fenómeno de la herencia a través de la pangénesis. Postuló la existencia de partículas hereditarias llamadas gémulas que portan la información para formar los diferentes órganos.

Herencia por mezcla

Fue la hipótesis más sostenida en el siglo XX y propone que cuando se combinan los óvulos con los espermatozoides se produce una mezcla. Así, la progenie de un animal blanco con uno negro sería gris. Las leyes de Mendel ponen fin a todas las especulaciones.

Gen

Unidad de información hereditaria que controla un determinado carácter. La genética molecular lo define como un fragmento de ADN que lleva información para que unos aminoácidos se unan en un orden concreto y formen una proteína. Alelos: son las diferentes formas alternativas que puede presentar un gen. Si los alelos son iguales, el individuo es homocigótico dominante (AA) o recesivo (aa). Cuando son diferentes se llama heterocigótico. Genotipo: combinación de alelos que presenta un individuo para un determinado carácter. Fenotipo: nombre que recibe la manifestación observable del genotipo, como la forma o color.

Térmica cromosómica de la herencia

Con el avance de la genética y citología se explicó la transformación de los factores hereditarios ya conocidos como genes. Se basó en:

• La existencia de 2 alelos para un carácter. Cada alelo de un progenitor.
• La separación de 2 alelos para un carácter ocurre con la formación de gametos.
• La transmisión independiente de algunos genes que controlan caracteres distintos porque se localizan en cromosomas no homólogos.
• Durante la fecundación, los 2 alelos se agrupan. La térmica cromosómica de la herencia se basa en que los genes están localizados en los cromosomas.

1ª ley o ley de la uniformidad de los híbridos de la F1

Todos los individuos de la F1 homocigóticos son genéticamente híbridos y de fenotipo idéntico a uno de sus progenitores.

2ª ley o ley de la segregación de los caracteres en la F2

Al cruzar entre sí a individuos de la F1, los factores o genes que controlan un determinado carácter y que se encontraban juntos en los híbridos, se separan y se transmiten independientemente. Así, en la F2 reaparecen los fenotipos propios de la generación parental.

Retrocruzamiento

Los individuos que presentan un fenotipo dominante pueden ser homocigóticos o híbridos. Para conocer su genotipo, se cruzan con otro individuo homocigótico recesivo, lo que se denomina retrocruzamiento.

3ª ley o ley de la independencia de los caracteres

Mendel cruzó plantas puras para ambos caracteres (color y aspecto) y la F1 presentaba un fenotipo uniforme verde liso, y la F2 presentaba fenotipos nuevos. Esto contradice sus otras leyes y que los caracteres se consideran independientes.

Polihibridos

Si los individuos utilizados en los cruzamientos difieren en 2 caracteres, se denomina dihibridos; si lo hacen en 3, trihibridos; y cuando lo hacen en varios, se llaman polihibridos. Mendel estudió el trihibridismo cruzando 2 razas puras de guisante que diferían en 3 caracteres: color semilla, forma semilla y color flor.

Tema 18: Microbiología

Medios de cultivo

Según su composición: existen medios complejos sin composición definida y medios sintéticos de composición concreta. Ambos necesitan la adición de C, N, P, Fe, Co, Mn para proporcionar proliferación.

Según su estado físico: los medios son disoluciones en agua y nutrientes a los que se añaden gelatina o agar-agar para convertirlos en medios sólidos.

Según su utilidad:

• Medios de enriquecimiento: se usan para enriquecer un medio cuando el crecimiento de los microorganismos es lento.
• Medios de aislamiento: son sólidos que permiten el crecimiento selectivo de una especie microbiana.
• Medios de diferenciación: en un cultivo mixto permiten diferenciar unas colonias de otras. Contienen sustrato específico y un indicador.

Métodos de identificación

Los estudios de microscopia permiten identificar distintos microorganismos por la forma de las células o de sus colonias. Los métodos bioquímicos utilizan galerías de identificación en las que la muestra se hace reaccionar con todas, produciéndose un código de colores que es exclusivo para cada microorganismo. Las técnicas de la biología molecular se utilizan cada vez más en diagnósticos clínicos, ya que no es necesario el cultivo de enfermedades infecciosas.

1º reino: Eubacterias

Bacterias púrpuras y verdes, cianobacterias, proclorofitas, bacterias nitrificantes, bacterias fijadoras de nitrógeno, espiroquetas, bacterias del ácido láctico, micoplasmas.

Morfología de las bacterias

Las bacterias son seres unicelulares y de organización procariótica, capaces de nutrirse, reproducirse y relacionarse. Presentan ausencia de membrana nuclear y de orgánulos en el citoplasma. Su estructura se divide en:

• Cápsula bacteriana: capa externa que no presenta estructura definida, compuesta por polímeros de glucosa, glucoproteínas, acetilglucosamina y ácidos. Regula el intercambio de agua, iones y nutrientes con el medio, actúa como reservorio de agua en situaciones de desecación, permite la adherencia a los tejidos y dificulta la acción de anticuerpos y permite la formación de colonias.
• Pared bacteriana: envuelta rígida característica de todos los tipos de bacterias excepto de micoplasmas. Mantiene la forma de la célula frente a cambios de presión osmótica y regula el paso de iones, resiste la acción de antibióticos. Gracias a la tinción gram se puede diferenciar las bacterias gram positivas y las gram negativas.
• Membrana plasmática: limita al citoplasma y regula el paso de sustancias.
• Citoplasma: disolución gelatinosa de agua y proteínas en la que se encuentran los ribosomas, varias inclusiones y vesículas.
• Material genético: larga molécula de ADN circular y bicatenario a la que se asocian proteínas no histónicas.
• Pili y fimbrias: estructuras tubulares. Las fimbrias son cortas y numerosas.
• Flagelos: estructuras de locomoción. Según su número y localización se dividen en monotricas, lofótricas y perítricas. Los flagelos constan de un cuerpo basal y de un largo filamento.

Fisiología de las bacterias

Tienen una estructura procariótica que les permite realizar las funciones vitales.

Nutrición

Se dividen en:

• Bacterias fotoautótrofas: realizan la fotosíntesis anoxigénica, como las bacterias verdes y púrpuras del azufre, y la oxigénica, como las cianobacterias. Ambas utilizan el CO2 como fuente de carbono.
• Bacterias fotoorganótrofas: son las bacterias púrpuras no sulfúreas que realizan la fotosíntesis y su fuente de carbono son moléculas orgánicas como el ácido láctico.
• Bacterias quimioautótrofas: liberan reacciones de oxidación de moléculas inorgánicas como el NH3, nitrilos, ácido sulfídrico, H. La fuente de carbono de todas ellas es el CO2 (ciclos biogeoquímicos).
• Bacterias quimioorganótrofas: la mayoría de las bacterias son quimioorganótrofas. La energía procede de la oxidación de moléculas orgánicas que constituyen su fuente de carbono. Realizan metabolismo oxidativo si son aerobias y fermentación si son anaerobias.

Reproducción

Se reproducen asexualmente por bipartición, dando lugar a 2 células hijas genéticamente idénticas. Una colonia es un clon de bacterias. En condiciones óptimas, una bacteria puede dividirse en 20 minutos. Existen otros mecanismos llamados parasexuales en los que se produce intercambio del material genético. Los mecanismos que proporcionan variabilidad genética son:

• Conjugación: una bacteria donadora transmite ADN de sus plásmidos a través de pili sexuales a una bacteria receptora.
• Transformación: las bacterias pueden captar del medio fragmentos de ADN procedentes de la lisis de otra bacteria o célula.
• Transducción: las bacterias intercambian material genético mediante un virus transmisor (bacteriófago).

Los 3 mecanismos implican recombinación genética, lo que explica la variabilidad que pueden presentar algunas bacterias cuando conviven con otras especies.

Relación

Las bacterias son sensibles a estímulos como la luz o sustancias químicas del medio en el que viven. Si disponen de ellos, se desplazan con los flagelos y si no, reptan sobre sustratos sólidos con movimiento de contracción y dilatación. Si no pueden moverse, fabrican una endospora, una estructura resistente que se forma en el interior de la bacteria. Protegen su ADN y reducen su metabolismo al límite. Cuando las condiciones son favorables, las esporas germinan y generan bacterias con todas sus funciones.

Viroides

Son los agentes infecciosos más pequeños conocidos. Están formados por fragmentos de ARN monocatenario y no tienen recubrimiento proteico. Las enfermedades que causan no difieren demasiado de las que producen los virus. Son transmitidos por insectos o material agrícola y afectan a plantas y vegetales deformando sus hojas, tallos y frutos.

Priones

Son moléculas infecciosas que se sitúan en la membrana de las neuronas y causan enfermedades como el kuru o la tembladera de las ovejas. Los priones aumentan cuando entran en contacto con moléculas normales y las vuelven infectivas.