ELVI: unidad 9

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

UNIDAD 9: TRANSFERENCIA DEL MATERIAL GENETICO.

QUE PRESENTA:

ELVIRA ROJAS NAVA.

09930053

LICENCIATURA EN BIOLOGIA

CIUDAD ALTAMIRANO GRO. MEXICO, MAYO DEL 2012

INTRODUCCION.

Las bacterias son microorganismos con una capacidad extraordinaria de adaptación a diferentes condiciones ambientales. Para comprender la esencia de esta capacidad es importante conocer sus bases genéticas, es decir como está organizada la información genética, como realizan y regulan su expresión y que mecanismos de variación génica poseen.

La capacidad infecciosa de las bacterias patógenas radica en que poseen la información génica necesaria para colonizar los tejidos del huésped, invadirlos y/o producir sustancias tóxicas que causarán la enfermedad.

Por otro lado, el conocimiento del funcionamiento genético de las bacterias, sumado al hecho de que son de fácil manejo en el laboratorio y que tienen crecimiento rápido, ha permitido usarlas para sintetizar productos útiles a la medicina, tanto para el diagnóstico como para la prevención y tratamiento de algunas enfermedades. Estas posibilidades se han visto incrementadas con el desarrollo de la ingeniería genética y la disponibilidad de técnicas de biología molecular.

La transformación es el proceso por el cual ciertas bacterias (llamadas competentes), son capaces de incorporar ADN exógeno proveniente de otras bacterias, que está libre en el medio.

OBJETIVO EDUCACIONAL:

˜ Entender las bases moleculares del intercambio del material genético entre los diferentes seres vivos para su posterior aplicación.

9.1 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA NATURAL:

En ocasiones, la célula bacteriana tiene la oportunidad de intercambiar información genética por procesos de recombinación. Estos procesos son:

Transformación

la transducción

la conjugación.

En estos procesos no hay formación de ningún tipo de gametos, por lo que no es reproducción sexual.

TRANSFORMACIÓN.

La transformación se puede definir como la variación hereditaria de una célula bacteriana susceptible, originada por la captación de ADN desnudo libre en el medio, con la posterior recombinación del exogenote con el genomio de la célula en cuestión (endogenote). Tras la transformación, la célula que ha recibido el ADN se suele denominar transformante.

Transformación: fragmentos de adn que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. el adn fragmentado recombina con el adn de la célula receptora, provocando cambios en la información genética de ésta.

TRANSFORMACION POR ELECTROPORACIÓN

Aumento de la conductividad electrica y la permeabilidad de la membrana causado por un campo eléctrico aplicado externamente, formando poros.

TRANSDUCCIÓN.

Transducción: cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del adn vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de adn bacteriano en la cápsida del virus. los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir adn de otra bacteria e incorporar nueva información.

Existen dos tipos de transducción:

a) Transducción generalizada: está determinada por el intercambio de cualquier

gen bacteriano.

b) Transducción especializada: solamente determina el intercambio de un número limitado de genes específicos.

La mayoría de los fagos transductores es capaz de realizar solamente uno de estos tipos de transducción, pero un número limitado puede realizar ambos.

Los bacteriófagos son virus que parasitan bacterias. Tienen una estructura compleja formada por una cabeza, que contiene el material genético, y una cola que consta de unas fibras con las que se anclan a la superficie bacteriana. El material genético del bacteriófago pasa desde la cabeza, a través de la cola, hasta el interior de la bacteria.

El material genético del virus se integra dentro del material genético bacteriano y se replica. De esta manera el virus se reproduce y forma nuevos bacteriófagos que acaban provocando que la bacteria se destruya y estalle.

CONJUGACIÓN

Conjugación: Este proceso se lleva a cabo si la célula presenta el plásmido F, que contiene la información genética para formar pili, puentes que sirven de unión citoplásmica entre dos bacterias. La célula que presenta el plásmido se denomina F+; la célula que no lo contiene se llama F-. La bacteria F+ (donadora de información) se une a una bacteria F- (receptora) mediante uno de sus pili.

A través de él introduce una hebra del plásmido F, de forma que la bacteria F- se convierte en bacteria F+.En ocasiones el plásmido se introduce en el anillo del ADN bacteriano. Entonces, la bacteria donadora se denomina Hfr. De esta forma la bacteria Hfr puede donar a otras células cualquier gen de su ADN.

El proceso de conjugación es considerado el principal camino para la transferencia horizontal de genes de resistencia entre bacterias. La conjugación la transferencia de material genético extracromosomal requiere el contacto directo entre célula y célula, lo cual resulta en una transferencia unidireccional del material genético, de la célula donadora a la receptora. Esto está mediado por plásmidos conjugativos, aunque los transposones también son capaces de desencadenar procesos de conjugación

TRANSFECCIÓN.

Las técnicas de transfección celular, que se han desarrollado fundamentalmente para permitir la introducción de ácidos nucleicos en el interior de las células, han permitido en gran medida ampliar los conocimientos acerca de la regulación génica y de la función de las proteínas en los sistemas celulares. Actualmente se emplean en gran número de aproximaciones experimentales, en la generación de animales transgénicos, en la selección de líneas celulares modificadas, etc

Las técnicas de transfección actuales se pueden clasificar en los llamados métodos físicos (se basan en el uso de sistemas mecánicos, no biológicos, para lograr la inserción de material genético en las células) y los métodos químicos.

Las diferencias entre métodos químicos y físicos se encuentran a nivel metodológico, no a nivel de resultados, ya que el conjunto de métodos físicos no se basa en ningún sistema biológico, sino que pretende una inserción a “la fuerza”, de ese material genético. También hay que decir que este conjunto de técnicas sólo es funcional in vitro, ya que es necesaria la exposición de las células a medios extremos.

9.2 MECANISMOS DE TRANFERENCIA ARTIFICIAL.

FISICOS:

v Biobalistica

v Micro inyección

v Electroporación.

La biobalística es uno de los métodos directos de transformación más usados en la actualidad. Se basa en disparar hacia el núcleo de las células a transformar, con alta aceleración, pequeños proyectiles con ADN adherido en su superficie, permitiendo así la incorporación de ADN foráneo al ADN de la célula

Microinyección: Es el método que se emplea en la introducción del DNA recombinante en las células embrionarias en el proceso de obtención de animales transgénicos.

La electroporación: las bacterias se someten a un campo eléctrico que desestabiliza a las estructuras de pared y membrana. Durante este proceso se inducen poros temporarios por los que ingresa el DNA en las bacterias. En este caso no es necesario inducir el “estado de competencia” previamente, simplemente las bacterias de un cultivo en fase logarítmica de crecimiento se lavan varias veces para eliminar todas las sales que puedan estar presentes.

QUÍMICOS.

Basados en la formación de complejos que las células sean capaces de adquirir e incorporar, bien sea directamente mediante la ruta endocítica (fosfato cálcico, DEAE dextrano) o a las membranas (lipofección).

MÉTODO DEL FOSFATO CÁLCICO.

Basado en la obtención de un precipitado entre el cloruro de calcio y el DNA en una solución salina de fosfatos. Se precipitan formando unos agregados que son endocitados/fagocitados por las células. Aparentemente el agregado con calcio protege al DNA de la degradación por las nucleasas celulares. El tamaño y la calidad del precipitado es crítico para el éxito del proceso, que se ve afectado por factores tales como pequeños cambios en el pH de la solución, etc...

MÉTODO DEL DEAE DEXTRANO.

Basado en la obtención de complejos entre la resina DEAE y el DNA. Los polímeros de DEAE dextrano o polybreno tienen una carga que les permite unirse a las muy negativamente cargadas moléculas de DNA. El DNA acomplejado se introduce en las células mediante choque osmótico mediante DMSO o glicerol. El uso de DEAE dextrano se limita a las transfecciones transientes.

MÉTODO DE LIPOFECCIÓN.

Se basa en la formación de complejos entre lípidos catiónicos y DNA. El complejo tiene afinidad por la membrana y permite la entrada del DNA en el citosol. Una de las posibles vías es la incorporación de liposomas a la membrana y la entrada flipflap. Existen un gran número de lípidos que se emplean en lipofección, aunque existe una estructura consenso de un lípido catiónico sintético, a partir de la cual se han diseñado muchas variantes (por ej. DOPE).