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Mesa Examen 19/12/2012BIOTECNOLOGIA
Cuestionario guía de estudioResponder las siguientes preguntas en referencia a las unidades 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
1. Describa con sus palabras el concepto de biotecnología.
La biotecnología es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereky, en 1919.Una definición de biotecnología aceptada internacionalmente es la siguiente:La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos (Convention on Biological Diversity, Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).
2. ¿Qué aplicaciones se le puede dar a la biotecnología en la región?
Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:*Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la terapia génica.*Biotecnología blanca: conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos deshechos durante su producción. La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.* Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz Bt. Si los productos de la biotecnología verde como éste son más respetuosos con el medio ambiente o no, es un tema de debate.*Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.
3. ¿Qué entiende por proceso biológico?
Un proceso biológico es un proceso de un ser vivo. Los procesos biológicos están hechos de algún número de reacciones químicas u otros eventos que resultan en una transformación.La regulación de los procesos biológicos ocurre cuando algún proceso es modulado en su frecuencia, velocidad o alcance. Los procesos biológicos están regulados por muchos medios; entre los ejemplos figuran el control de la expresión génica, la modificación proteica o la interacción con una molécula de proteína o sustrato.Los procesos biológicos están regulados a menudo por la genética. En algunos casos, la mutación puede llevar a interrupciones a un proceso biológico. Los virus tienen un conjunto de procesos biológicos por los que se reproducen.
4. Explique brevemente algunas de las teorías de la aparición de la vida en nuestro planeta.
TEORIA DE LA EVOLUCION, APARICION DEL HOMBRE: Sostiene q el hombre es producto d una larga adaptacion al medio, al igual q las demas especies sobre la tierra
TEORIA CREACIONISTA: sostiene q el hombre fue creado por dioses divinos
TEORIA DEL ORIGEN EXTRATERRESTRE: La hipótesis de la panspermia (“semillas en todas partes”), que proclama el origen extraterrestre de la vida, fue impulsada por el reciente descubrimiento de aparentes formas de vida en meteoritos marcianos, así como por la constatación de la existencia de sustancias “orgánicas” complejas en el espacio sideral, lo que sugiere que los elementos esenciales para la vida se formaron desde las primeras etapas de la evolución del Universo.
TEORIA DE LA EVOLUCION QUIMICA Y CELULAR: Mantiene que la vida apareció, a partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la tierra eran muy distintas a las actuales y se divide en tres.
Evolución química.Evolución prebiótica.Evolución biológica.
TEORIA DEL DISEÑO INTELIGENTE: sostiene que el origen o evolución del Universo, la vida y el hombre, son el resultado de acciones racionales emprendidas de forma deliberada por uno o más agentes inteligentes.
TEORIA DE LA SOPA PRIMORDIAL (caldo de cultivo): la atmósfera primitiva estaba compuesta por hidrógeno, metano, amoníaco y vapor de agua. Esta mezcla gaseosa, debido a la acción de los rayos solares, daría lugar a gran cantidad de moléculas orgánicas, que caerían en los océanos y allí se acumularían durante largos períodos de tiempo sin riesgo de descomposición, formando un "caldo nutritivo". Las moléculas se irían asociando entre sí, formando agregados moleculares cada vez más complejos, con una estructura concreta, a los que llamó coacervados. Los coacervados con capacidad de autosíntesis (productores de su propio alimento), evolucionarían hacia formas cada vez más estables y complicadas hasta convertirse en verdaderas estructuras vivientes. Estos organismos primordiales darían lugar, por evolución durante millones de años, al mundo vegetal y animal de nuestro planeta.
5. Enuncie características generales de glúcidos.
CARACTERÍSTICAS GENERALES CLASIFICACIÓNHolósidos(solo moléculas glucídicas):-Monosacáridos: Constituidos por una sola cadena. Ej.: Glucosa-Disacáridos: Unión de dos monosacáridos.Ej.: Sacarosa-Oligosacáridos: Unión de dos a diez monosacáridos.-Polisacáridos: Formados por la unón de más de diez monosacáridos.Homopolisacáridos: un único tipo de monosacárido. Ej.: AlmidónHeteropolisacáridos: varios tipos de monosacáridos.Heterósidos(glúcidos y otras moléculas)-Proteoglucanos. Ej.: Heparina-Peptidoglucanos.Glucoproteínas.Ej.: Protombina-Glucolípidos. Ej.: Cerebrósidos
MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos más sencillos, que no se hidrolizan, es decir, que no se descomponen para dar otros compuestos, conteniendo de tres a seis átomos de carbono. Su fórmula empírica es (CH2O)n donde n 3. Se nombran haciendo referencia al número de carbonos (36), terminado en el≥
sufijo osa. La cadena carbonada de los monosacáridos no está ramificada y todos los átomos de carbono menos uno contienen un grupo alcohol (OH). El átomo de carbono restante tiene unido un grupo carbonilo (C=O). Si este grupo carbonilo está en el extremo de la cadena se trata de un grupoaldehído (CHO) y el mopiconosacárido recibe el nombre de aldosa. Si el carbono carbonílico está en cualquier otra posición, se trata de una cetona (CO) y el monosacárido recibe el nombre de cetosa. Todos los monosácaridos son azúcares reductores, ya que al menos tienen un OH hemiacetálico libre, por lo que dan la Reacción de Maillard y la Reacción de Benedict. Así para las aldosas de 3 a 6 átomos de carbono tenemos:3 carbonos: triosas, hay una: DGliceraldehído.4 carbonos: tetrosas, hay dos, según la posición del grupo carbonilo: DEritrosa y DTreosa.5 carbonos: pentosas, hay cuatro, según la posición del grupo carbonilo: Dribosa, Darabinosa, Dxilosa, Dlixosa.6 carbonos: hexosas, hay ocho, según la posición del grupo carbonilo: Dalosa, Daltrosa, Dglucosa, Dmanosa, Dgulosa, Didosa, Dgalactosa, Dtalosa.Las cetosas de 3 a 6 átomos de carbono son:Triosas: hay una: Dihidroxiacetona.Tetrosas: hay una: DEritrulosa.Pentosas: hay dos, según la posición del grupo carbonilo: DRibulosa, Dxilulosa.Hexosas: hay cuatro según la posición del grupo carbonilo: Dsicosa, Dfructosa, Dsorbosa, Dtagatosa.Al igual que los disacáridos, son dulces, solubles en agua (hidrosolubles) y cristalinos. Los más conocidos son la glucosa, la fructosa y la galactosa. Estos azúcares constituyen las unidades monómeras de los hidratos de carbono para formar los polisacáridos. Tienen la propiedad de desviar la luz polarizada, propiedad que le confiere su carbono asimétrico (estereoisomería), llamándose dextrógiros los que la desvían hacia la derecha, y levógiros, hacia la izquierda. Todos tienen actividad óptica menos la dihidroacetona.- Epímeros: dos monosacáridos que se diferencian en la configuración de uno solo de sus carbonos asimétricos.Por ejemplo la DGlucosa y la DManosa sólo se diferencian en la configuración del hidroxilo en el C2.- Anómeros: dos monosacáridos ciclados que se diferencian sólo en el grupo OH del carbono anomérico (el que en principio pertenece al grupo aldehído o cetona).Dan lugar a las configuraciones y .α βpor convenio alfa abajo y beta arriba del plano de proyección de Haworth.Enantiómeros: aquellos monosacáridos que tienen una estructura especular en el plano (D y L). D por la derecha y L por la izquierda.
ENLACE OGLUCOSÍDICO
6. DISACÁRIDOSSon el resultado de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace Oflucosídico. Son sólidos, cristalinos, blancos, dulces y solubles en agua. Los disacáridos con mayor interés biológico son: Maltosa; Lactosa; Sacarosa;
POLISACÁRIDOSLos polisacaridos son glúcidos formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O glucosidicos.*Homopolisacáridos:Son polimeros de un solo tipo de monosacaridos.Los principales son:Almidón: Es el polisacarido de reserva propio de los vegetales.Esta formado por centenares o miles de moleculas de glucosa y por ello constituyen una gran reserva energética.Esta integrado por dos polímeros:La milosa,constituida por un polímero de maltosas unidas mediantes enlaces (1>4) y la amilopectina,α constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces (1>4), con ramificaciones en posiciónα
(1>6)αGlucógeno: El glucógeno es el polisacárido con función de reserva energetica propios de los animales.El glucógeno esta constituido por un plimero de maltosas unidas mediante enlaces (1>4) con muchasα ramificaciones en posicion (1>6), aproximadamente una ramificacion cada seis a diez glucosas.αCelulosa: La celulosa es un polisacárido con funcion de sostén propio de los vegetales.Es un polimero de βglucosas unidas mediante enlaces (1>4).βQuitina: Es el componente esencial del exoesqueleto de los artropodos.
*Heteropolisacaridos: Son polimeros formados por mas de un tipo de monosacarido distinto.Entre ellos destancan: PectinaAgarGoma arábiga
GLÚCIDOS ASOCIADOS A OTRAS MOLÉCULAS FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOSEnergética: La glucosa es el glúcido más destacable con respecto a la función de reserva energética. El almidón de los vegetales y el glucógeno de los animales son formas de almacenar centenares de glucosas.Estructural: la celulosa en los vegetales; la quitina en los artrópodos; los peptidoglucanos en las bacterias; la condroitina en huesos y cartílagos; y los polímeros de ribosa y de desoxirribosa en los ácidos nucleicos.Especifidad en la membrana plasmática: las glucoproteínas y los glucolípidos de la membrana plasmática contribuyen a la selección de determinadas sustancias que pueden entrar a la célula
7. Enuncie características generales de lípidos.
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).
Características generalesLos lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total Flexibilidad mecánica molecular; algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno.La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter no polar, es decir, poseen una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar ohidrofílica("que ama el agua" o "que tiene afinidad por el agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua; cuando una molécula tiene una región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter de anfipático. La región hidrófoba de los lípidos es la que presenta solo átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, como la larga "cola" alifática de los ácidos grasos o los anillos de esterano del colesterol; la región hidrófila es la que posee grupos polares o con cargas eléctricas, como el hidroxilo (–OH) del colesterol, el carboxilo (–COOH–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO4–) de los fosfolípidos,etc
Clasificación bioquímicaLos lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables). los lipidos se dividen en 2, que son los fosfolipidos y colesterol (esteroides), así mismo los fosfolipidos se dividen en dos que son los fosfogliceridos y esfingolipidos,Lípidos saponificablesSimples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.Céridos (ceras)Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
Lípidos saponificables
Ácidos grasosSon las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (1224) y un grupo carboxilo terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.•Saturados. Sin dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido margárico,ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignocérico.•Insaturados. Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces en su configuración molecular. Éstas son fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de fusión sea menor que en el resto. Se presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites. Este tipo de alimentos disminuyen el colesterol en sangre y también son llamados ácidos grasos esenciales. Los animales no son capaces de sintetizarlos, pero los necesitan para desarrollar ciertas funciones fisiológicas, por lo que deben aportarlos en la dieta. La mejor forma y la más sencilla para poder enriquecer nuestra dieta con estos alimentos, es aumentar su ingestión, es decir, aumentar su proporción respecto los alimentos que consumimos de forma habitual.Con uno o más dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo,ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido araquidónico y ácido nervónico.Los denominados ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano y son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta.Propiedades físicoquímicas•Carácter anfipático. Ya que el ácido graso esta formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta última es la que posee la característica hidrófoba; por lo cual es responsable de su insolubilidad en agua.•Punto de fusión: Depende de la longitud de la cadena y de su número de insaturaciones, siendo los ácidos grasos insaturados los que requieren menor energía para fundirse.•Esterificación. Los ácidos grasos pueden formar ésteres con grupos alcohol de otras moléculas.•Saponificación. Por hidrólisis alcalina los ésteres formados anteriormente dan lugar a jabones (sal del ácido graso)•Autooxidación. Los ácidos grasos insaturados pueden oxidarse espontáneamente, dando como resultado aldehídos donde existían los dobles enlaces covalentes.
Acilglicéridos Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol (glicerina), formados mediante una reacción de condensación llamada esterificación. Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:•Monoglicéridos: sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina.•Diacilglicéridos: la molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos.•Triacilglicérido o triglicéridos: la glicerina está unida a tres ácidos grasos. Son los más importantes y extendidos de los tres.Los triglicéridos constituyen la principal reserva energética de los animales, en los que constituyen las grasas; en los vegetalesconstituyen los aceites. El exceso de lípidos es almacenado en grandes depósitos en el tejido adiposo de los animales.
CéridosLas ceras son moléculas que se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Por ejemplo la cera de abeja. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperaturaambiente se presentan sólidas y duras. En los animales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. En los vegetales, las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación.
FosfolípidosLos fosfolípidos se caracterizan por poseer un grupo fosfato que les otorga una marcada polaridad. Se clasifican en dos grupos, según posean glicerol o esfingosina.
FosfoglicéridosLos fosfoglicéridos están compuestos por ácido fosfatídico, una molécula compleja compuesta por glicerol, al que se unen dos ácidos grasos (uno saturado y otro insaturado) y un grupo fosfato; el grupo fosfato posee un alcohol o un aminoalcohol, y el conjunto posee una marcada polaridad y forma lo que se denomina la "cabeza" polar del fosfoglicérido; los dos ácidos grasos forman las dos "colas" hidrófobas; por tanto, los fosfoglicéridos son moléculas con un fuerte carácter anfipático que les permite formar bicapas, que son la arquitectura básica de todas las membranas biológicas.Los principales alcoholes y aminos de los fosfoglicéridos que se encuentran en las membranas biológicas son la colina (para formar lafosfatidilcolina o lecitina), la etanolamina (fosfatidiletanolamina o cefalina), serina (fosfatidilserina) y el inositol (fosfatidilinositol).Fosfoesfingolípidos Los fosfoesfingolípidos son esfingolípidos con un grupo fosfato, tienen una arquitectura molecular y unas propiedades similares a los fosfoglicéridos. No obstante, no contienen glicerol, sino esfingosina, un aminoalcohol de cadena larga al que se unen un ácido graso, conjunto conocido con el nombre de ceramida; a dicho conjunto se le une un grupo fosfato y a éste un aminoalcohol; el más abundante es la esfingomielina, en la que el ácido graso es el ácido lignocérico y el aminoalcohol la colina; es el componente principal de la vaina de mielina que recubre los axones de las neuronas.
GlucolípidosLos glucolípidos son esfingolípidos formados por una ceramida (esfingosina + ácido graso) unida a un glúcido, careciendo, por tanto, de grupo fosfato. Al igual que los fosfoesfingolípidos poseen ceramida, pero a diferencia de ellos, no tienen fosfato ni alcohol. Se hallan en las bicapas lipídicas de todas las membranas celulares, y son especialmente abundantes en el tejido nervioso; el nombre de los dos tipos principales de glucolípidos alude a este hecho:•Cerebrósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une un monosacárido (glucosa o galactosa) o a un oligosacárido.•Gangliósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une a un oligosacárido complejo en el que siempre hay ácido siálico.Los glucolípidos se localizan en la cara externa de la bicapa de las membranas celulares donde actúan de receptores.
Lípidos insaponificables
TerpenosLos terpenos, terpenoides o isoprenoides, son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno (o 2metil1,3butadieno). Los terpenos biológicos constan, como mínimo de dos moléculas de isopreno. Algunos terpenos importantes son los aceites esenciales (mentol, limoneno, geraniol), el fitol (que forma parte de la molécula de clorofila), las vitaminas A,K y E, los carotenoides (que son pigmentos fotosintéticos) y el caucho (que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis).Desde el punto de vista farmacéutico, los grupos de principios activos de naturaleza terpénica más interesantes son: monoterpenos y sesquiterpenos constituyentes de los aceites esenciales, derivados de monoterpenos correspondientes a los iridoides, lactonas sesquiterpénicas que forman parte de los principios amargos, algunos diterpenos que poseen actividades farmacológicas de aplicación a la terapéutica y por último, triterpenos y esteroides entre los cuales se encuentran las saponinas y los heterósidos cardiotónicos.
Esteroides Los esteroides son lípidos derivados del núcleo del hidrocarburo esterano (o ciclopentanoperhidrofenantreno), esto es, se componen de cuatro anillos fusionados de carbono que posee diversos grupos funcionales (carbonilo, hidroxilo) por lo que la molécula tiene partes hidrofílicas e hidrofóbicas (carácter anfipático).Entre los esteroides más destacados se encuentran los ácidos biliares, las hormonas sexuales, las corticosteroides, la vitamina D y elcolesterol. El colesterol es el precursor de numerosos esteroides y es un componente más de la bicapa de las membranas celulares. Esteroides Anabólicos es la forma como se conoce a las substancias sintéticas basadas en hormonas sexuales masculinas (andrógenos). Estas hormonas promueven el crecimiento de músculos (efecto anabólico) así como también en desarrollo de las características sexuales masculinas (efecto andrógeno).Los esteroides anabólicos fueron desarrollados a finales de 1930 principalmente para tratar el Hipogonadismo, una condición en la cual los testículos no producen suficiente testosterona para garantizar un crecimiento, desarrollo y función sexual normal del individuo. Precisamente a finales de 1930 los científicos
también descubrieron que estos esteroides facilitaban el crecimiento de músculos en los animales de laboratorio, lo cual llevo al uso de estas sustancias por parte de físicos culturistas y levantadores de pesas y después por atletas de otras especialidades.El abuso de los esteroides se ha diseminado tanto que hoy en día afecta el resultado de los eventos deportivos.
EicosanoidesLos eicosanoides o icosanoides son lípidos derivados de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega3 y omega6. Los principales precursores de los eicosanoides son el ácido araquidónico, el ácido linoleico y el ácido linolénico. Todos los eicosanoides son moléculas de 20 átomos de carbono y pueden clasificarse en tres tipos:prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, los procesos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto de vertebradoscomo invertebrados. Constituyen las moléculas involucradas en las redes de comunicación celular más complejas del organismo animal, incluyendo el hombre.
FuncionesLos lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:•Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reaccionesmetabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.•Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.•Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenos, esteroides); las hormonas esteroides regulan elmetabolismo y las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en la comunicación celular,inflamación, respuesta inmune, etc.•Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas.•Función Biocatalizadora.En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.
Importancia para los organismos vivientesLas vitaminas A, D, E y K son liposolubles, lo que significa que estas solo pueden ser digeridas, absorbidas y transportadas en conjunto con las grasas también están las vitaminas insolubles. Las grasas son fuentes de ácidos grasos esenciales, un requerimiento dietario importante. Las grasas juegan un papel vital en el mantenimiento de una piel y cabellos saludables, en el aislamiento de los órganos corporales contra el shock, en el mantenimiento de la temperatura corporal y promoviendo la función celular saludable. Estos además sirven como reserva energética para el organismo. Las grasas son degradadas en el organismo para liberar glicerol y ácidos grasos libres. El glicerol puede ser convertido por el hígado y entonces ser usado como fuente energética.El contenido de grasas de los alimentos puede ser analizado por extracción. El método exacto varía según el tipo de grasa a ser analizada, por ejemplo, las grasas poliinsaturadas y monoinsaturadas son analizadas de forma muy diferente.Las grasas también sirven como un buffer muy útil hacia una gran cantidad de enfermedades. Cuando una sustancia particular sea química o biotica, alcanza niveles no seguros en el torrente sanguíneo, el organismo puede efectivamente diluir (o al menos mantener un equilibrio) las sustancias dañinas almacenándolas en nuevo tejido adiposo. Esto ayuda a proteger órganos vitales, hasta que la sustancia dañina pueda ser metabolizada y/o retirada de la sangre a través de la excreción, orina, sangramiento accidental o intencional, excreción de cebo y crecimiento del peloAunque es prácticamente imposible remover las grasas completamente de la dieta, sería equivocado hacerlo. Algunos ácidos grasos son nutrientes esenciales, significando esto que ellos no pueden ser producidos en el organismo a partir de otros componentes y por lo tanto necesitan ser consumidos en pequeñas cantidades. Todas las otras grasas requeridas por el organismo no son esenciales y pueden ser producidas en el organismo a partir de otros componentes.
Tejido adiposoEl tejido adiposo o graso es el medio utilizado por el organismo humano para almacenar energía a lo largo de extensos períodos de tiempo. Dependiendo de las condiciones fisiológicas actuales, los adipocitos almacenan triglicéridos derivadas de la dieta y el metabolismo hepático o degrada las grasas almacenadas para proveer ácidos grasos y glicerol a la circulación. Estas actividades metabólicas son reguladas por varias hormonas (insulina, glucagón y epinefrina). La localización del tejido determina su perfil metabólico: la grasa visceral está localizada dentro de la pared abdominal (debajo de los músculos de la pared abdominal) mientras que la grasa subcutánea está localizada debajo de la piel (incluye la grasa que está localizada en el área abdominal debajo de la piel pero por encima de los músculos de la pared abdominal).
8. Enuncie características generales de proteínas.
CONCEPTO E IMPORTANCIA
Son las moléculas fundamentales en la organización de la célula, no sólo por su abundancia, pues constituyen casi la mitad del peso seco, sino por la enorme variedad de funciones que desempeñan. Están formadas por C, H, O y como bioelemento característico el N. Pero además puede tener otros como P, S, Fe, Mg etc. Los elementos que dan lugar a estas moléculas macroprotéicas de elevado peso molecular, se combinan para formar primero unos monómeros llamados aminoácidos que se unen entre si y dan lugar a las proteínas, con orden y secuencia determinados genéricamente.Las proteínas pueden formar dispersiones coloidales en agua pura o en disoluciones salinas. Además solo son activos en un estrecho margen de pH y temperatura, y su actividad puede ser alterada por distintas sustancias llamadas efectores.Los aminoácidos que forman las proteínas se enganchan unas a otras y en realidad tiene carácter de proteína cuando el nº de aminoácidos supera los 60. Si el nº de aminoácidos oscila entre 10 y 60 no tiene carácter de proteína y se denomina polipéptido. Si el nº es de 2 a 10 aminoácidos se denomina oligopéptido. Estos dos últimos desempeñan funciones variadas como hormonas (insulina) venenos, etc.Las proteínas deben su importancia biológica al número de funciones que desempeñan, entre las que podemos citar:A. Catalíticas; la práctica totalidad de las regiones biológicas están catalizadas por enzimas específicas, de las que existen unas 2.000 distintas en cada célula. Todas ellas son proteínas.B. Reguladoras; hormonas peptídicas como la insulina (que regula el metabolismo de la glucosa), la hormona del crecimiento o paratiroidea (que regula el metabolismo del calcio y del fósforo).C. Estructurales; forman parte de las membranas celulares, los microtúbulos, cilios, etc. Son parte importante de las uñas, piel, etc.D. Transporte; como la hemoglobina que transporta oxígeno por la sangre.E. Acumulación de sustancias; como la ovoalbúmina de la clara del huevo y la caseína de la leche, que actúan como proteínas de reserva.F. Movimiento; la contracción muscular se debe a la interacción de filamentos proteicos de actina y miosina.G. Defensa inmunitaria; las inmunoglobulinas dan lugar a los anticuerpos, que se forma como respuesta a la presencia de sustancias extrañas o antígenos, a los que aglutinan o precipitan.
DEFINICIÓN Y ESTRUCTURA GENERAL DE LOS AMINOÁCIDOS.
Las biomoléculas que forman las proteínas se combinan para dar lugar a unidades monoméricas llamadas aminoácidos, que se unen entre sí siguiendo un orden y número que residen en nuestro ADN.Químicamente se caracteriza por poseer un grupo ácido, carboxílico (COOH), un grupo amino (NH2), unidos covalentemente a un átomo de carbono central, llamado carbono (carbono asimétrico), al cual también se une un átomo de hidrógeno y una cadena lateral (R). Las diferencias entre los aminoácidos proteicos se deben a que cada uno presenta una cadena R distinta.ESTRUCTURA GENERAL DE UN AMINOÁCIDO.HNH2 C COOHR
En condiciones de Ph neutro, los grupos amino se encuentran en gran parte protonados y los grupos carboxilos desprotonados, por lo que los aminoácidos se comportan en los medios biológicos como sustancias anfóteras (son tanto ácidos como bases) ya que están doblemente ionizados.ESTRUCTURA MOLECULAR DE UN AMINOÁCIDO IONIZADO.HNH3+ C COOR
PROPIEDADES:a) Isomería espacial y óptica: El átomo de C que ocupa la posición es asimétrico en todos los aminoácidos (salvo en la glicina), ya que poseen 4 radicales distintos. Este hecho los hace ópticamente activos, de modo que en disolución desvían el plano en que vibra un haz de luz polarizada.A su vez como los enlaces de los átomos de C poseen una configuración tetraédrica, serán posibles 2 configuraciones distintas para cada aminoácido, que serán imágenes especulares o estereoisómeros.b) Propiedades ácidobase: en disoluciones próximas a 7, los aminoácidos están ionizados. En este caso el grupo amino capta un protón, actuando como base, y el grupo carboxilo cede un protón actuando como ácido. Los aminoácidos a Ph neutro se encuentran en estado de iones híbridos. Formando dipolos. Son por tanto anfóteros ya que pueden actuar tanto como ácido como base.c) Solubilidad: La bipolaridad de los aminoácidos y la presencia del radical explica su solubilidad.
CLASIFICACIÓN.•Según las características que presentan sus cadenas laterales (R) se dividen en:A. Ácidos: R aporta grupo carboxilo.B. Bases: R aporta grupos Amino.C. Neutros polares: R contiene grupos polares capaces de formar puentes de H con otros compuestos polares.D. Neutros apolares: R posee grupos hidrófobos que interaccionan con otros grupos hidrófobos mediante fuerzas de Van Der Waals.•En la naturaleza se conocen alrededor de 200 aminoácidos, o más, pero solo 20 forman parte de las proteínas. Estos últimos son los denominados ácidos protéicos, frente al resto que se denominan aminoácidos no protéicos. De estos 20 aminoácidos protéicos hay 9 que nuestro organismo no puede sintetizar, por eso los tenemos que ingerir en la dieta, son los denominados aminoácidos esenciales, frente a los aminoácidos no esenciales, que son aquellos que nuestro organismo puede sintetizar.EL ENLACE PEPTÍDICO.Es un enlace de tipo amida secundaria, que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del otro, liberándose una molécula de agua y formándose un dipéptido. 3 aminoácidos pueden unirse mediante dos enlaces peptídicos y formar un tripéptido. Del mismo modo pueden unirse muchos aminoácidos formando polipéptidos y proteínas.FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO.H O H O H2O H H ONH2 C C + NH2 C C NH2 C CO NH C CR OH R H R H2O R HEl enlace peptídico posee unas características que determinan la estructura de las proteínas que se forman. Los átomos que forman el enlace CN se sitúan en el mismo plano, debido a la estabilización por resonancia que se produce, lo que confiere un carácter parcial de doble enlace, cuya rigidez no permite movimientos de rotación entre estos átomos. Se dice entonces que presentan un efecto de Mesomería, debido a la deslocalización del doble enlace, ya que el N2 es también al igual que el O2, muy electronegativo y se puede llevar un doble enlace del O2. En este caso, los electrones del enlace se mueven dentro de la molécula, dando lugar a 2 formas mesómeras. Se produce mesomería debido a esta deslocalización del doble enlace. Los enlaces que unen los otros átomos de carbono pertenecen a las cadenas laterales y si que pueden girar.Propiedades• Solubilidad: las proteínas son macromoléculas solubles en medios acuosos cuando adoptan la conformación globular; dicha solubilidad se basa en la interacción de las cargas eléctricas, positivas y negativas, distribuidas en la superficie de la proteína con las moléculas de agua (dipolos) de su entorno, que da lugar a la llamada capa de solvatación (moléculas de agua rodeando a un ión). Si añadimos sales, por ejemplo sulfato amónico, a una disolución de proteínas en agua, llega un momento en el que la concentración
de iones amonio (NH4+) y SO42 es tan elevada que se produce una competencia con las cargas eléctricas de las proteínas. El resultado es la pérdida por parte de las proteínas de su capa de solvatación, porque las moléculas de agua forman estas capas alrededor de los iones; es como si los iones robasen el agua de conformación que rodea a las proteínas, que ven reducida así su solubilidad y precipita.• Especificidad: las propiedades físicas y químicas de una molécula de proteína dependen casi por completo de los grupos funcionales contenidos en las cadenas laterales de los aminoácidos que quedan expuestos en su superficie, es decir, del plegamiento de la cadena o cadenas peptídicas y de la configuración geométrica que adopten en el medio acuoso. Estos grupos definen una superficie activa, pues son capaces de interaccionar con otras moléculas mediante enlaces débiles no covalentes, y pertenecen a una pequeña fracción de aminoácidos distribuidos por la superficie de la proteína, el resto de la cadena peptídica sólo es necesaria para mantener la forma y rigidez precisa de la proteína, con el fin de que las superficies activas se encuentren en la posición correcta. El funcionamiento de la mayoría de las proteínas se basa en la unión selectiva con diferentes moléculas, pues la única molécula que puede unirse fuertemente con una proteína es aquella cuya geometría complementaria le permite adaptarse exactamente a la superficie activa. Esta especificidad se basa en el plegamiento particular de cada proteína que, en último término, depende de la secuencia de aminoácidos. Por tanto, cualquier cambio en la secuencia de aminoácidos de una proteína puede ocasionar una modificación de las estructuras secundarias, terciarias y cuaternaria (si la tiene) que provoca la alteración de la geometría de la superficie activa y, en consecuencia, la disminución o pérdida de su funcionalidad biológica. Un ejemplo de esto lo constituye la anemia falciforme.• Desnaturalización: la desnaturalización de las proteínas consiste en la pérdida de su configuración espacial característica y como consecuencia de ello, es la anulación de su función biológica, cuando se someten a condiciones ambientales desfavorables; por ejemplo, el calor excesivo, la acción de sustancias que varían el Ph, la presencia de determinados iones o la intervención de agentes físicos (electricidad, presión etc.) pueden provocar la ruptura de puentes de hidrógeno, puentes disulfuro o el resto de interacciones débiles, menos consistente que los enlaces peptídicos, que mantienen las configuraciones secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. Cuando se rompen los enlaces débiles y se deshacen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, las proteínas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan unos con otros hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Si las condiciones ambientales que provocan la desnaturalización duran poco tiempo o son poco intensas, esta es temporal y reversible: cuando cesan las condiciones desfavorables, la proteína se pliega de nuevo y adopta su configuración original; lo que demuestra que la forma de una proteína no es más que la conformación más probable y más estable y que solo depende de la secuencia de sus aminoácidos y del medio en el que se encuentran. Pero si los cambios ambientales son intensos y persistentes, los filamentos protéicos son incapaces de recuperar su forma original y permanecen de modo irreversible en el estado fibroso, insoluble en agua y sin actividad biológica. Un ejemplo de desnaturalización irreversible es la coagulación de la albúmina del huevo por cocción, que pasa de tener estructura globular y soluble en agua a adoptar forma fibrosa e insoluble. 9. Indique las características de las 4 estructuras de las proteínas.
Estructura primariaUna cadena polipeptídica consiste en una cadena lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. El primer puesto de la cadena corresponde al grupo amino terminal, y la estructura primaria es la secuencia en la que están situados todos los constituyentes hasta llegar al carboxilo terminal. Esta secuencia está codificada genéticamente.Existen cadenas polipeptídicas de cualquier número de aminoácidos, sin que exista una solución de continuidad entre péptidos y proteínas. Por convención, se suele considerar proteína a quellos polipéptidos con un peso molecular del orden de 10.000 o más.
Estructura secundariaLa estructura secundaria es la forma en la que la cadena polipeptidica se pliega en el espacio. En una proteína, cada tramo de cadena polipeptídica tiene distinta estructura secundaria. Existen varias formas definidas de estructura secundaria, las más importantes de las cuales son las llamadas hélice alpha y hoja plegada betha. Las estructuras secundarias definidas están mantenidas por puentes de hidrógeno formados exclusivamente entre los grupos amino y carboxilo que constituyen el esqueleto de la cadena polipeptídica. Consecuentemente, los parámetros estructurales (distancias, ángulos) serán iguales, independientemente de la proteína y de los aminoácidos que formen la estructura.
Estructura terciariaLa estructura terciaria de la proteína es la forma en la que se organizan en el espacio los diferentes tramos de la cadena polipeptídica, que pueden tener una estructura secundaria definida, como las hélices u hojas o no tenerla. La estructura terciaria está mantenida por enlaces iónicos y de puentes de hidrógeno entre las cadenas laterales de los aminoáciodos, enlaces hidrofóbicos y eventualmente puentes disulfuro.
Estructura cuaternariaLa estructura cuaternaria de una proteína es la forma en la que se asocian las distintas subunidades constituyentes, si es que existen. Es decir, para poder hablar de estructura cuaternaria es necesario que la proteína esté formada por varias subunidades. Como ejemplos de proteínas con estructura cuaternaria se puede considerar la hemoglobina, las inmunoglobulinas o la miosina.
10. Enuncie características generales del ADN
El ADN es la sigla empleada para el Ácido DesoxiriboNucleico. Este corresponde al material genético que está presente en cada célula de los organismos vivos. Está presente en algunos virus (otros virus tiene ARN), algas, plantas, árboles, animales y el hombre. El ADN se forma por cuatro nucleótidos (letras) que son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). Esta información se encuentra en el núcleo de la célula y es lo que conocemos como genoma. Una característica de gran interés es que las bases del ADN son las mismas en todos los organismos vivos, pero varía el orden en que se disponen estas letras y la cantidad de ellas presentes en el núcleo. Es así que los virus tienen muy poco ADN comprado con el hombre. A su vez, no debemos engañarnos, ya que muchas plantas tienen mucho más ADN que el hombre.Si pensamos en el pino tiene cerca de 9 veces más ADN que el hombre. Dentro del ADN hay diferentes funciones, algunas letras (secuencias) son responsables que existan los genes. Por ejemplo la insulina es una proteína, cuya información se encuentra en el núcleo. Del total del ADN de un organismo, se cree que sólo un 20% es funcional, es decir está involucrado en generar proteínas o cumplir una función en la célula. A medida que se vaya descifrando un mayor número de genomas será posible conocer la función de las diferentes partes del genoma.
Composición
Los ácidos nucléicos son grandes moléculas formadas por la repetición de una molécula unidad que es el nucleótido. Pero a su vez, el nucleótido es una molécula compuesta por tres:1. Una pentosa: o ribosa o desoxirribosa2. Ácido fosfórico3. Una base nitrogenada, que puede ser una de estas cinco: adenina, guanina, citosina, timina o uracilo.
Los ácidos nucléicos están formados por largas cadenas de nucleótidos, enlazados entre sí por el grupo fosfato. Pueden alcanzar tamaños gigantes, siendo las moléculas más grandes que se conocen, constituidas por millones de nucleótidos.Son las moléculas que tienen la información genética de los organismos y son las responsables de su transmisión hereditaria. Existen dos tipos de ácidos nucléicos, ADN y ARN, que se diferencian por el azúcar (pentosa) que llevan: desoxirribosa y ribosa, respectivamente. Además se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen, adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; y adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN. Una última diferencia está en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble y en el ARN es una cadena sencillaLa molécula de ADN está constituída por dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice. Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula de ADN, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces. Si conocemos la secuencia de bases de una de las hebras, conocemos su complementaria.
Propiedades del ADN
• Las propiedades fisioquímicas de los polímeros de ADN son uniformes.• Las cuatro bases de nucleótidos (adenina guanosina citocina y timina A,G,C,T,), cuyo ordenamiento linear constituye el código genético.• Secuestradas en la doble hélice de la molécula de ADN.
• Capacidad del ADN para autorreplicarse con la ayuda de polimerasas de ADN.• Preparar ADN en grandes cantidades utilizando células como fábricas.• Existencia de una variedad y alta especificidad de enzimas que modifican el ADN.• Precisión en la síntesis, manipulación y mutaciones del ADN.
Desnaturalización y renaturalización.•Desnaturalización:
Ruptura de las interacciones entre los dos polinucleótidos:Medida de la desnaturalización: efecto hipercrómico. Las bases nitrogenadas absorben menos luz al estar apiladas. Temperatura de fusión (Tm): efecto de la riqueza en pares GC
•RenaturalizaciónLos polinucleótidos desnaturalizados no suelen tener una estructura definida. La eliminación de las condiciones desnaturalizantes conduce a una renaturalización si las secuencias son complementarias.
Desnaturalización y renaturalización son la base de las técnicas de hibridación de ácidos nucleicos. En el caso de las proteínas La desnaturalización de una proteina se refiere a la ruptura de los enlaces que mantenian sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservandose solamente la primaria. En estos casos las proteinas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH; alteraciones en la concentración; alta salinidad; agitación molecular; etc... El efecto más visible de éste fenómeno es que las proteínas se hacen menos solubles o insolubles y que pierden su actividad biológica.
La mayor parte de las proteínas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 ºC; otras se desnaturalizan también cuando se enfrían por debajo de los 10 a 15 ºC. La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es irreversible.
11. Enuncie características generales del ARN.Características
ARN corresponde a las siglas de ácido ribonucleico. En inglés es RNA.El código genético de las células se encuentra en forma de ADN. Dentro de las moléculas de ADN hay información para sintetizar las proteínas que utiliza el organismo; pero el proceso no es lineal, es bastante complicado. El ADN no se traduce directamente en proteínas. En las células eucariotas el ADN se encuentra encerrado en el núcleo. La síntesis se hace en el citoplasma, es decir: fuera del núcleo. El mecanismo por el cual la información se trasvasa desde el núcleo celular al citoplasma es mediante la transcripción del ARN desde el ADN. Parte del ADN se transcribe (es decir, se copia) en ARN. El ARN va como un mensajero al citoplasma y allí el ribosoma traduce los genes a proteínas. Por eso, ese ARN capaz de llevar el mensaje desde el núcleo al citoplasma se llama ARN mensajero. El ARN también es una macromolécula de ácido nucleico como el ADN pero tiene propiedades bastante diferentes. En primer lugar, el ADN es una hélice doble, sin embargo el ARN casi siempre está formado por una única cadena. En segundo lugar, el ADN contiene en sus nucleótidos el azúcar desoxirribosa (de ahí su nombre), el ARN contiene ribosa. En tercer lugar, el ADN tiene cuatro bases: glicina (G), adenina (A), citosina (C) y timina (T). El ARN tiene G, A y C, pero la timina (T) se sutituye por el uracilo (U). El uracilo, aunque es muy diferente, puede formar puentes de hidrógeno con la adenina, lo mismo que la timina. El porqué el ARN contiene uracilo en vez de timina es un enigma del que nadie sabe la respuesta. El ARN se transcribe a partir de una de las dos cadenas del ADN. En caso contrario, de una de las hélices saldría una proteína y de la otra algo totalmente diferente. Por ejemplo, si en una de las cadenas de ADN hubiera: GATACA, en la otra debería haber: CTATGT.
La primera al transcribirse a ARN daría dos cordones: GAUACA. La segunda CUAUGU.
La primera formaría la cadena de aminoácidos siguiente. En el primer caso: Ácido AspárticoTreonina y en el segundo caso: LeucinaCisteina. Que sólo se transcriba una hélice no significa que siempre sea la misma a lo largo de todo el cromosoma. Puede transcribirse una hélice en un sitio y otra en otro. En la traducción de codones a aminoácidos intervienen otras moléculas de ARN, las llamadas ARN de transferencia.Estructura del ARNA diferencia del ADN todos los tipos de ARN, son de una sola hebra, la cual que se sintetiza a partir de moldes de ADN. Aún así, los ARNs, tienen estructuras estables (regiones de doble hélice antiparalelas) que les permite tener estructuras tridimensionales. En los ARN los pares de bases son generalmente AU y GC aunque eventualmente existen pares GU. En algunos (tARN) existe complementariedad inteARN que hace que tengan estructuras específicas y estructura terciaria. Dos principios del plegamiento de las proteínas se aplican al ARN:1. La estructura está dada por la secuencia de los grupos funcionales de la cadena (aminoácidos en proteínas y nucleótidos en ARN) y 2. la estructura se forma al sintetizarse la cadena; es importante mencionar que la estructura del ARN que se está sintetizando puede afectar la transcripción de lo que resta de la cadena. En las células el ARN tiene tamaños que van desde 50 hasta decenas de miles de nucleótidos (excepcionalmente puede haber ARNs circulares). La complementariedad de los pares de bases de WC es cierta para los complejos ADNADN, ARNARN y ADNARN. La evidencia directa de lo anterior, se tuvo al descubrir a la enzima ARN polimerasa, que existe virtualmente en todos los organismos. En una célula de E. coli hay alrededor de 3X103 moléculas de esta enzima. La ARN polimerasa une ribonucleótidos catalizando la formación de un enlace fosfodiester en dirección 3´5´. Esta reacción ocurre solamente en presencia de ADN. Es decir el ADN especifica a la ARN polimerasa qué nucleótido debe unir.3. La ARN polimerasa reconoce una secuencia específica en la hebra que se va a copiar a esta región específica que únicamente está en una de las hebras se le denomina promotor. En algunos fagos (T/ y SP8), la información está en una de las hebras, en otras (T4 y (), ambas hebras son transcritas, en una se encuentra la información para unas proteínas y en la otra, para otras; lo anterior también sucede también en E. coli . ARN mensajero. El ARN mensajero es el ácido ribonucleico que contiene la información genética procedente del ADN para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos. El ARN mensajero es un ácido nucleico monocatenario, al contrario que el ADN que es bicatenario.
12. Enuncie características generales de las enzimas.
Las enzimas tienen características muy singulares e importantes, ya que gracias a estas características pueden realizar las actividades correspondientes de manera segura y efectiva. A continuación mencionaremos algunas de estas características:• La enzimas son catalizadores orgánicos, que no son afectados por la reacción que catalizan, además de ser muy potentes y eficaces. La actividad catalítica de una enzima facilita su identificación.• Las enzimas catalizan la formación o rotura de enlaces covalentes• Su elevada especificidad es su mayor característica.• Actúan en baja concentración; No se necesita gran cantidad de ellas para realizar la acción de manera eficiente, ya que son activas a concentraciones pequeñas.• No sufren modificaciones durante la reacción; su composición y forma no son transformadas en ninguna parte de la reacción, se recuperan intactas.• No afectan el equilibrio de la reacción, pero si su velocidad, debido a que su trabajo es catalizar la reacción.• Son sumamente específicas; tienen un trabajo especifico y solo son usadas para ello, su actividad está regulada y actúan en el mismo lugar donde se segregan.• Son moléculas estrictamente proteicas; Son Proteínas Globulares que regulan la mayor parte de las reacciones metabólicas de los seres vivos, debido a esto las enzimas sufren desnaturalización, no dializan y sufren saturación.• Lo sintetizan tanto los seres Autótrofos como Heterótrofos.
• Pueden actuar a nivel intracelular o extracelular, dependiendo de la reacción.• Son solubles en agua y tienen gran di fusibilidad en los líquidos orgánicos.• Según su composición molecular, se distinguen en dos tipos de enzimas: una estrictamente Proteica y otra constituida por la unión mediante enlaces.• Pueden ser activadas o inactivadas de modo irreversible por otras enzimas.• Las enzimas se clasifican por tipo de reacción y mecanismo.• La mayoría de las enzimas necesitan una coenzima, las cuales van a funcionar como reactivos en la transferencia de grupos. Muchas coenzimas se derivan de vitaminas B y del monofosfato de adenosina.• Pueden considerarse como segundo sustrato.• Las enzimas muestran especificad óptica; presentan un alta especificidad para el tipo de reacción que catalizan.• Muchas enzimas pueden analizarse por acoplamiento de una reacción a una hidrogenasa.• Las enzimas pueden encontrarse en organelas específicas• Proporcionan estados de transición alternos.
13. ¿Cómo se clasifican las enzimas?
CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS CLASIFICACIÓN GENERAL.Actualmente, mas de mil enzimas han sido aisladas y clasificadas de acuerdo con el substrato específico sobre el cual actúan.Entre las numerosas clasificaciones, algunas se basan en las reacciones que catalizan las enzimas, otras en el substrato sobre el que actúan e incluso muchas enzimas se designan con nombres triviales de origen histórico.La comisión de Enzimas de la Unión Internacional de Bioquímica introdujo en 1964, para uniformar la nomenclatura, la siguiente clasificación sistemática, en la cual se consideran 6 grupos principales de enzimas de acuerdo al tipo reacción implicada:1. Oxidorreductasas:
Catalizan una amplia variedad de reacciones de óxidoreducción, empleando coenzimas, tales como NAD+ y
NADP+, como aceptor de hidrógeno. Este grupo incluye las enzimas denominadas comúnmente como deshidrogenasas, reductasas, oxidasas, oxigenasas, hidroxilasas y catalasas.2. Transferasas:Catalizan varios tipos de transferencia de grupos de una molécula a. otra (transferencia de grupos amino, carboxilo, carbonilo, metilo, glicosilo, acilo, o fosforilo). Ej.: aminotransferasas (transaminasas).3. Hidrolasas:Catalizan reacciones que implican la ruptura hidrolítica de enlaces químicos, tales como C=O, CN, CC. Sus nombres comunes se forman añadiendo el sufijo asa al nombre de substrato. Ejs.: lipasas, peptidasas, amilasa, maltasa, pectinoesterasa, fosfatasa, ureasa. También pertenecen a este grupo la pepsina, tripsina y quimotripsina.4. Liasas:También catalizan la ruptura de enlaces (CC, CS y algunos CN, excluyendo enlaces peptídicos), pero no por hidrólisis. Ejs.: decarboxilasas, citratoliasa, deshidratasas y aldolasas.5. Isomerasas:Transforman sus substratos de una forma isomérica en otra. Ejs.: Epimerasas, racemasas y mutaras.6. Ligaras:Catalizan la formación de enlace entre C y O, S, N y otros átomos. Generalmente, la energía requerida para la formación de enlace deriva de la hidrólisis del ATP. Las sintetasas y carboxilasas están en este grupo.CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS DE LOS ALIMENTOSBraverman distingue dos importantes grupos de enzimas de los alimentos: las Hidrolasas y las Desmolasas o Enzimas Oxidantes (3, 14).1. LAS HIDROLASAS: comprenden las:1.1. ESTERASAS, entre las cuales son de importancia en los alimentos:a) Lipasas, que hidrolizan los ésteres de ácidos grasos;b) Fosfatasas, que hidrolizan los ésteres fosfóricos de muchos compuestos orgánicos, como, por ejemplo, glicerofosfatos, almidones fosforilados:
c) Clorofilasas. En la industria alimentaría debe tratarse de retener el color verde de la clorofila, en el caso de los vegetales deshidratados o en conservas. Por ello puede protegerse el color natural (retención de clorofila de hasta 60%) por los siguientes tratamientos:- Pretratamiento por inmersión (ej., Arvejas), a temperatura ambiente, en solución de bicarbonato de sodio al 2% por espacio de 30 a 40 min.-Escaldado en solución de hidróxido de calcio 0,005 M.- Procesamiento en salmuera, que lleva adicionada hidróxido de magnesio (0,0200,025 M.) .El pH en estos casos se eleva a 8 en el primer tiempo y se mantiene durante el escaldado y la esterilización posterior.d) Pectinoesterara, enzima importante en la industria de derivados de frutas (véanse éstas) .1.2 CARBOHIDRASAS, que se clasifican en:a) Hexosidasas, entre las que interesan la invertasa y la lactasa; yb) Poliasas, que comprenden las amilasas, las celulasas y la poligalacturinasa o pectinasa, que actúa sobre el ácido péctico o poligalacturónico, dando moléculas de ácido galacturónico, carentes de poder gelificante; de importancia en la elaboración de zumos y néctares de frutas.1.3 PROTEASAS, que se clasifican en:a) Proteinasas, endoenzimas que rompen las uniones peptídicas: CONH de las proteínas, algunas de las cuales son muy resistentes al ataque de la enzima proteolítica, en su estado nativo; por el calor u otros agentes se puede abrir la molécula proteica, de modo que entonces las uniones peptídicas pueden ser atacadas por estas enzimas;b) Peptidasas, que rompen las uniones de los péptidos hasta la liberación final de moléculas de aminoácidos;c) Catepsinas, a cuya acción en el músculo proteico se deben los procesos autolíticos en la maduración de la carne. El tejido vivo tiene un pH desfavorable para la acción de estas enzimas, pero a la muerte del animal baja el pH al acumularse ácido láctico por degradación del glicógeno. Al alcanzar un pH 4,5 se hace óptimo para la liberación y acción de la enzima, apareciendo los respectivos cambios en la textura y demás caracteres de la carne,d) Renina, Quimosina o Fermento Lab, que se encuentra en el cuarto estómago del ternero alimentado sólo con leche materna y que causa la coagulación de la leche (Véase en "Aplicación de enzimas en la Industria Lechera") .2. DESMOLASAS O ENZIMAS OXIDANTES.Entre ellas son de interés en alimentos:2.1Oxidasas, que comprenden:a) Las Oxidasas Férricas:Catalasa, responsable de la pérdida de color y olor de vegetales congelados, yPeroxidasa, que se encuentra en verduras y frutas cítricas. Su estudio es de gran interés en la industria de alimentos por ser una de las enzimas más estables al calor y requerir mayor tiempo de inactivación, con el agravante de que en ciertas condiciones puede regenerar su actividad con el tiempo;b) A las Oxidasas Cúpricas pertenecen la poli fenoloxidasa, tirosinasa, catecolasa, relacionadas con el Pardeamiento Enzimático (véase éste) y la ascórbicooxidasa.2.2 Dehidrogenasas.Entre éstas se encuentran las enzimas siguientes:Xantinooxidasa, que es una flavoproteína con molibdeno y cataliza la oxidación de xantina y aldehídos como el fórmico, actuando como aceptor de H el azul de metileno, al transformarse en su leucoderivado; en esto se basa su aplicación analítica en el control térmico de la leche y en la detección de leche de vaca en leche humana, pues esta última no contiene esta enzima;Lipoxidasa, que cataliza la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados y secundariamente también al caroteno de frutas y verduras deshidratadas, a través de los peróxidos formados.
14. ¿Qué entiende por especificidad enzimática?Las enzimas son especificas para:a) el substratob) la reaccionEllo significa que las enzimas pueden catalizar la transformacion de apenas un substrato o una familia de substratos relacionados estructuralmente, catalizando solo una de las posibles reacciones que ese substrato puede experimentar.
Cuando la enzima solo puede actuar sobre un tipo de substrato, se dice que la enzima muestra especificidad absoluta para el substrato. Ese es el caso de la deshidrogenasa succinica, que es especifica para el succinato, o la Lglutamico deshidrogenasa, especifica para el glutamato.Si la enzima puede actuar sobre substratos con estructuras muy similares, se dice que la enzima muestra especificidad relativa para el substrato. La Laminoacido oxidasa, por ejemplo, puede catalizar la oxidacion de diferentes aminoacidos de la serie L.Esta caracteristica de algunas enzimas puede ser aprovechada en algunos escenarios clinicos. Por ejemplo, en pacientes intoxicados con metanol, se utiliza etanol en el tratamiento. La enzima puede unirse a cualquiera de los dos alcoholes (especificidad relativa), pero tiene de 10 a 20 veces mas afinidad por el etanol, lo cual favorece la oxidacion del etanol por sobre la oxidacion del methanol. Evitar la oxidacion del metanol para favorecer su eliminacion sin ser transformado, es muy importante, ya que la oxidacion metabolica del metanol produce metabolitos muy peligrosos para el organismo, como formaldehido y acido formico. La especificidad de accion consiste en que la enzima solo cataliza una de las posibles reacciones que puede seguir un substrato. En el caso del glutamato, por ejemplo, que puede experimentar diferentes transformaciones, se requiere una enzima diferente para cada una de esas transformaciones:Glutamato a: Glutamina (Fijacion de amoniaco) Glutamina sintetasaGABA (Descarboxilacion) Glutamato DescarboxilasaAlfacetoglutarato: Glutamato Deshidrogenasa
La especificidad de las enzimas depende de las caracteristicas del sitio o centro activo. Esta es la region de la enzima donde esta se une al substrato antes de que ocurran las transformaciones del substrato. Interactive Concepts in Biochemistry: Enzyme SpecificityEl enlace de la enzima a substratos especificos depende de los diferentes grupos (usualmente de las cadenas laterales de aminoacidos, aunque puede haber otros grupos) relacionados con el sitio activo:a) los grupos que forman el “esqueleto”peptidico en el area del sitio activo, que proporcionan la conformacion apropiada para el enlace;b) los grupos de orientacion, que “obligan” al substrato a adoptar la orientacion apropiada para la reaccion,c) los grupos “ambientadores”, que proporcionan el medio adecuado (ambiente hidrofobico, polar, negativa o positivamente cargado, etc) necesario para garantizar una apropiada afinidad entre la enzima y el substrato especifico, yd) los grupos cataliticos, responsables por crear las tensiones necesarias para la ruptura de viejos enlaces y la formacion de otros nuevos, entre los metabolitos que participan en la reaccion: substrato (s), coenzima(s) y/o otros grupos prosteticos.
15. Enuncie brevemente el mecanismo de la actividad enzimática.
16. ¿Qué es una célula procariote?
Las procariotas son células pequeñas y de estructura muy sencilla. Carecen de envoltura nuclear (carioteca), con lo cual el contenido del núcleo está diseminado en la zona central del citoplasma. Las procariotas constituyen microorganismos unicelulares de vida muy simple. Como ejemplos de este tipo están arqueobacterias, las bacterias y las algas verde azuladas llamadas cianobacterias. Estas últimas son fotosintéticas, ya que transforman la energía lumínica en energía química, almacenada en carbohidratos. Pueden vivir sobre las rocas, los suelos húmedos y las aguas dulces o saladas. Se supone que las cianobacterias fueron las que formaron el oxígeno que se liberó en la primitiva atmósfera terrestre. Las cianobacterias contienen pigmentos de color verde, la clorofila, de color rojo, la ficoeritrina y azul, la ficocianina.Las bacterias son procariotas que tienen una longitud que oscila entre 1 y 10micras.Todos sus componentes se encuentran libremente dentro del citoplasma, incluido el ácido desoxirribonucleico (ADN), que se pliega y se enrolla hasta formar el único cromosoma, estructura ubicada en una zona del citoplasma llamada “nucleoide”. Las procariotas poseen un citoesqueleto que se involucra en la protección, la forma y la división celular. La parte más periférica de esta célula presenta una pared celular compuesta por mureína, sustancia formada por glúcidos y aminoácidos que le da rigidez y forma a la célula. La pared celular está rodeada de poros y protege a las procariotas de agresiones externas. La pared no es selectiva, ya que permite la entrada de agua, oxígeno y sustancias vitales, como así también la salida de sustancias celulares de desecho.La pared celular es responsable del aspecto que adoptan las bacterias. Las formas redondeadas se denominan cocos, las alargadas en forma de bastón son los bacilos, las que tienen forma de espiral son espiroquetas y las que parecen como una coma son los vibrios. Hay bacterias que poseen una membrana externa lipoproteica que rodea a la pared celular.Para clasificar los distintos tipos de bacterias se utiliza una técnica llamada tinción de Gram, que consiste en colorearlas para observar como reaccionan las paredes celulares al colorante. Aquellas que se tiñen de color azul o violeta se denominan bacterias Gram positivas, ya que sus gruesas paredes de mureína retienen el colorante. Las bacterias que no se tiñen son Gram negativas, y se caracterizan por tener una doble membrana lipídica con una fina pared celular entre ambas.
Existe un grupo de bacterias del género Mycoplasma que poseen una rígida membrana plasmática y carecen de pared celular. Son agentes patógenos de aves y mamíferos responsables de la tuberculosis.En algunas procariotas, como ciertas bacterias, la pared celular está rodeada por una cápsula de naturaleza gelatinosa que les permite adherirse a diversos tejidos animales, piezas dentales, partes de algunos vegetales como las raíces, a las rocas, etc. La cápsula, asociada con la capacidad de infección de muchas bacterias, actúa como un mecanismo de resistencia al dificultar la fagocitosis de los glóbulos blancos.Luego de la pared se encuentra la membrana plasmática, estructura lipoproteica con permeabilidad selectiva, puesto que regula qué sustancias entran y salen de la célula, separando activamente el contenido celular de los fluidos que la rodean. Es así que aquellas moléculas como el agua, el oxígeno o el dióxido de carbono, que son de pequeño tamaño molecular, pueden difundir libremente de y hacia la célula, mientras que las macromoléculas como los hidratos de carbono o los aminoácidos lo hacen de manera regulada mediante proteínas especializadas que transportan a dichas sustancias por todo el espesor de la membrana plasmática.Los mesosomas presentes en las procariotas son invaginaciones de la membrana plasmática hacia el interior del citoplasma que actúan en los procesos metabólicos de la célula, como la síntesis de ATP y de pigmentos fotosintéticos en procariotas autótrofos. Se supone que también intervienen en la separación del nucleoide en el momento de la división celular.Las células procariotas poseen ARN y ribosomas, que tienen por función la síntesis de proteínas. Los ribosomas, que carecen de membranas, elaboran miles de proteínas mediante instrucciones codificadas del ADN y aportan las enzimas necesarias para las diversas reacciones bioquímicas que desarrolla la célula.
La reproducción es un mecanismo por el cual las células se dividen para multiplicarse. Las procariotas se reproducen en forma asexual por fisión binaria (del latínvfissus = partir, y binarius = de dos en dos), donde el único cromosoma (ADN) se duplica cerca de la membrana plasmática adherido a un punto de unión. Luego se separan y se dirigen a distintos lugares de la membrana plasmática. Más tarde se forma un tabique transversal en la parte media de la célula que se invagina y divide el citoplasma hasta formarse dos células hijas, idénticas a la célula de origen. En bacterias que forman cocos múltiples, las células permanecen sin separarse formando largas cadenas o racimos.
Para el desplazamiento, la mayor parte de las procariotas utilizan prolongaciones denominadas flagelos, que se unen a la pared o a la membrana plasmática. Los flagelos están formados por una proteína llamada flagelina. Tienen forma helicoidal y se mueven por rotación a partir de un cuerpo basal adosado a la pared.
Esquema de una célula procariota (bacteria)
Hay procariotas que segregan sustancias protectoras, a manera de coraza, cuando las condiciones ambientales son desfavorables. Aumentos de temperatura, escasa humedad o presencia de oxígeno (en anaerobios) son factores que hacen que ciertas células se protejan mediante una dura y resistente capa a la espera de que las condiciones sean más apropiadas, para así romper la cubierta y poder relacionarse con el medio que las rodea.La clasificación taxonómica de las células procariotas incluye dos Dominios: Bacteria y Archaea. Las bacterias y las cianobacterias pertenecen al dominio Bacteria, mientras que las arqueobacterias, que son los microorganismos más antiguos del planeta, están incluidas en el dominio Archaea.Las arqueobacterias tienen un tamaño de 0,5 a 5 micras y se reproducen por fisión binaria. Adoptan formas de cocos, bastones o espirilos, aunque también pueden ser pleomórficas e irregulares. Se diferencian de las bacterias por carecer de mureína en la pared celular y por presentar diferentes tipos de lípidos en la membrana plasmática. Además, residen en hábitats extremos como aguas con alto contenido salino, fuentes termales y áreas de petróleo caliente. Por esa razón a las arqueobacterias se la llama extremófilas.
De acuerdos a sus hábitos de vida se diferencian las arqueobacterias termófilas, metanogénicas y halófilas. Las termófilas requieren de sulfuros y se desarrollan a temperaturas de 80100º C en medios muy ácidos. Las hay aerobias y anaerobias. Habitan en zonas muy calientes como áreas volcánicas, géiseres y manantiales.Las metanogénicas utilizan en su metabolismo el hidrógeno y el carbono como fuente de energía. Son microorganismos anaerobios por excelencia. Producen gas metano que al acumularse en el ambiente sirve como fuente natural de gas industrial. Las metanogénicas habitan en el intestino de los animales y en el estómago de los rumiantes. Las arqueobactrerias halófitas son aerobias y viven en ambientes acuáticos con alto contenido salino, de hasta un 25% de cloruro de sodio.En síntesis, dentro de los ecosistemas las procariotas establecen relaciones con lo seres vivos, ya sea favorables como en las simbiosis o perjudiciales como en el parasitismo. No obstante, son de suma importancia por su papel en la descomposición de la materia orgánica en inorgánica como así también en los ciclos biogeoquímicos, en especial en el ciclo del carbono y del nitrógeno.
17. ¿Qué caracteriza a un ser vivo?
Organización
Un ser vivo es resultado de organización muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los seres vivos poseen una organización específica y compleja a la vez.HomeostasisDebido a la tendencia natural de la pérdida del orden, denominada entropía, los organismos están obligados a mantener un control sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse sanos. Para lograr este cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores regulados son:•Termorregulación : Es la regulación del calor y el frío.•Osmorregulación : Regulación del agua e iones, en la que participa el sistema excretor principalmente.IrritabilidadLa reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc.) del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general los seres vivos no son estáticos, son irritables, responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno. Es la respuesta a los estímulos, una característica que exhiben los seres vivos, en cualquier etapa de su ciclo de vida, que les permite responder a cambios ambientales de temperatura, humedad, intensidad de luz, presión atmosférica, olor, sed, hambre o cualquier tipo de sensación.MetabolismoEl fenómeno del metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se efectúan dos procesos fundamentales:•Anabolismo : Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas.•Catabolismo : Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en materiales simples liberando energía.Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas. Así como el crecimiento, la auto reparación y la liberación de energía dentro del cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos metabólicos:•El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución.•El ciclo energético, o sea, la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular, así como la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la energía se obtienen de los alimentos. Éstos actúan formando la sustancia propia para crecer,
mantenerse y reparar el desgaste, suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo.ReproducciónLos seres vivos son capaces de multiplicarse (reproducirse). Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y se perpetúa la especie.En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción:•Asexual : En la reproducción asexual un solo organismo es capaz de originar otros individuos nuevos, que son copias exactas del progenitor desde el punto de vista genético. Un claro ejemplo de reproducción asexual es la división de las bacterias en dos células hijas, que son genéticamente idénticas. En general, es la formación de un nuevo individuo a partir de células maternas, sin que exista meiosis, formación de gametos o fecundación. No hay, por lo tanto, intercambio de material genético (ADN). El ser vivo progenitado respeta las características y cualidades de sus progenitores.•Sexual : La reproducción sexual requiere la intervención de dos individuos, siendo de sexos diferentes. Los descendientes producidos como resultado de este proceso biológico, serán fruto de la combinación del ADN de ambos progenitores y, por tanto, serán genéticamente distintos a ellos. Esta forma de reproducción es la más frecuente en los organismos complejos. En este tipo de reproducción participan dos células haploides originadas por meiosis, los gametos, que se unirán durante la fecundación.Relación•Adaptación : Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea lenta o rápidamente y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir.El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama adaptación o evolución biológica. Mediante la evolución todos los seres vivos mejoran sus características de adaptación al medio en el que se encuentran, para maximizar sus probabilidades de supervivencia.
18. ¿Cuáles son los reinos de la naturaleza y enumera algunas de las especies que integran cada uno de ellos?
Existen cinco reinos en la naturaleza a nivel biológico:
El reino MóneraEl reino ProtistaEl reino Fungi o de los hongosEl reino vegetalEl reino Animal
Dentro de cada uno de estos grandes grupos existenotros más pequeños en los cuales se ubucan organismos con características morfofisiológicas similares, así:Mónera: Conformado por bacterias verdaderasy cianobacterias o bacterias fotosintéticasProtista: Conformado por las algas, los hongos musilaginosos y los protistos.Hongos: Conformado por hongos inferiores y superiores.Vegetal: Conformado por Vegetales inferiores o Briófitas, dentro del que están los músgos y las hepaticas;vegetales superiores o Pteridófitos, como los helechos;y traqueófitos o plantas como pinos, las acacias, etc.Animal dentro del cual están los vertebrados como peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos; y los invertebrados como los insectos, los arácnidos, las mariposas, etc.
19. Desarrolla la deducción de la ecuación de Michaelis – Menten.
20. ¿Qué entiende por inhibición enzimática competitiva?
21. ¿Qué entiende por inhibición enzimática no competitiva?
22. ¿Qué caracteriza a la célula eucariote?
Se denominan células eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario, fundamentalmente su información genética, encerrado dentro de una doble bicapa lipídica: la envoltura nuclear; la cual delimita un núcleo celular. Las células eucariotas son las que tienen núcleo definido (poseen núcleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario que las procariotas que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material genético se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma), por lo cual es perceptible solo al microscopio electrónico. A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes.La alternativa a la organización eucariótica de la célula la ofrece la llamada célula procariota. En estas células el material hereditario se encuentra en una región específica denominada nucleoide, no aislada por membranas, en el seno del citoplasma. Las células eucariotas no cuentan con un compartimento alrededor de la membrana plasmática (periplasma), como el que tienen las células procariotas.El paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su evolución. Sin este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres pluricelulares. La vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. De hecho, los cinco reinos restantes proceden de ese salto cualitativo. El éxito de estas células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que existe en la actualidad.
Organización
Las células eucariotas presentan un citoplasma organizado en compartimentos, con orgánulos (semimembranosos) separados o interconectados, limitados por membranas biológicas que tienen la misma naturaleza que la membrana plasmática. El núcleo es el más notable y característico de los compartimentos en que se divide el protoplasma, es decir, la parte activa de la célula. En el núcleo se encuentra el material genético en forma de cromosomas desde este se da toda la información necesaria para que se lleve a cabo todos los procesos tanto intracelulares como fuera de la cálula, es decir, en el organismo en sí.En el protoplasma distinguimos tres componentes principales, a saber la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma, constituido por todo lo demás. Las células eucariotas están dotadas en su citoplasma de un citoesqueleto complejo, muy estructurado y dinámico, formado por microtúbulos y diversos filamentos proteicos. Además puede haber pared celular, que es lo típico de plantas, hongos y protistas pluricelulares, o algún otro tipo de recubrimiento externo al protoplasma.FisiologíaLas células eucariotas contienen en principio mitocondrias, orgánulos que habrían adquirido por endosimbiosis de ciertas bacterias primitivas, lo que les dota de la capacidad de desarrollar un metabolismo aerobio. Sin embargo, en algunas eucariotas del reino protistas las mitocondrias han desaparecido secundariamente en el curso de la evolución, en general derivando a otros orgánulos, como los hidrogenosomas. Algunos eucariontes realizan la fotosíntesis, gracias a la presencia en su citoplasma de orgánulos llamados plastos, los cuales derivan por endosimbiosis de bacterias del grupo denominado cianobacterias (algas azules).Aunque demuestran una diversidad increíble en su forma, comparten las características fundamentales de su organización celular, arriba resumidas, y una gran homogeneidad en lo relativo a su bioquímica (composición), y metabolismo, que contrasta con la inmensa heterogeneidad que en este terreno presentan los procariontes (bacteria en sentido amplio).
Origen de los eucariotasEl origen de los eucariotas se encuentra en sucesivos procesos simbiogenéticos (procesos simbióticos que culminan en la unión de sus simbiontes, estableciéndose una nueva individualidad de los integrantes) entre diferentes bacterias.Hoy en día existen pruebas concluyentes a favor de la teoría de que la célula eucariota moderna evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de las bacterias. Diferentes aportaciones justifican el origen de los cloroplastos y las mitocondrias a partir de éstas.Isabel Esteve, Discurso de presentación de Lynn Margulis en el acto de investidura doctora honoris causa UAB2A principios del siglo XX, en 1909, el ruso Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de los cloroplastos tendría su origen en procesos simbióticos. A parecidas conclusiones llegaron KozoPolyansky y Andrey Faminstyn (también de la escuela rusa) que consideraban la simbiogénesis “crucial para la generación de novedad biológica". En Francia, el biólogo Paul Portier, en 1918, y Ivan Wallin en Estados Unidos en 1927, llegaron a las mismas conclusiones. Trabajos que o bien pasaron inadvertidos (como los de la escuela rusa) o no fueron tenidos en cuenta (en el caso de Portier y Wallis) costando el prestigio profesional a sus proponentes.Lynn Margulis rescata estos trabajos y en 1967 en el artículo On origen of mitosing cells presenta la que llegaría a conocerse como Serial Endosymbiosis Theory (SET) (Teoría de la endosimbiosis seriada) en la que describe con concreción, mediante procesos simbiogenéticos, los pasos seguidos por las procariotas hasta la eclosión de las diferentes células eucariotas. Los tres pasos descritos por Margulis son:Primera incorporación simbiogenética:Una bacteria consumidora de azufre, que utilizaba el azufre y el calor como fuente de energía (arquea fermentadora o termoacidófila), se habría fusionado con una bacteria nadadora (espiroqueta) habiendo pasado a formar un nuevo organismo y sumaría sus características iniciales de forma sinérgica (en la que el resultado de la incorporación de dos o más unidades adquiere mayor valor que la suma de sus componentes). El resultado sería el primer eucarionte (unicelular eucariota) y ancestro único de todos los pluricelulares. El núcleoplasma de la células de animales, plantas y hongos sería el resultado de la unión de estas dos bacterias.A las características iniciales de ambas células se le sumaría una nueva morfología más compleja con una nueva y llamativa resistencia al intercambio genético horizontal. El ADN quedaría confinado en un núcleo interno separado del resto de la célula por una membrana.5Segunda incorporación simbiogenética:Este nuevo organismo todavía era anaeróbico, incapaz de metabolizar el oxígeno, ya que este gas suponía un veneno para él, por lo que viviría en medios donde este oxígeno, cada vez más presente, fuese escaso. En este punto, una nueva incorporación dotaría a este primigenio eucarionte de la capacidad para metabolizar oxígeno. Este nuevo endosombionte, originariamente bacteria respiradora de oxígeno de vida libre, se convertiría en las actuales mitocondrias y peroxisomas presentes en las células eucariotas de los pluricelulares, posibilitando su éxito en un medio rico en oxígeno como ha llegado a convertirse el planeta Tierra. Los animales y hongos somos el resultado de esta segunda incorporación.Tercera incorporación simbiogenética:Esta tercera incorporación originó el Reino vegetal, las recientemente adquiridas células respiradoras de oxígeno fagocitarían bacterias fotosintéticas y algunas de ellas, haciéndose resistentes, pasarían a formar parte del organismo, originando a su vez un nuevo organismo capaz de sintetizar la energía procedente del Sol. Estos nuevos pluricelulares, las plantas, con su éxito, contribuyeron y contribuyen al éxito de animales y hongos.7El primer paso, al día de hoy, no se considera demostrado. A finales de los años ochenta y principio de los noventa diversos trabajos no admitían las homologías propuestas entre los flagelos de los eucariontes y de las espiroquetas. Margulis defiende que las asociaciones entre espiroquetas y protistas apoyan su teoría, y "la comparación de genes y genomas arqueobaterianos con secuencias de eucariontes han demostrado la relación filogenética de ambos grupos". No obstante, desde su formulación por Margulis, han surgido innumerables interrogantes. Margulis admite que este es el punto de su teoría con más dificultades para defenderse y
Antonio Lazcano, en 2002, previene que para comprender el origen de este primer paso, se acepte o no su origen simbiogenético, "es indispensable secuenciar no sólo los genomas de una gama representativa de protistas sino también reconocer la importancia del estudio de la biología de estos organismos".Ya en los años setenta surgió, como alternativa al origen simbiogenético de este primer paso, la hipótesis de que éste se hubiese producido mediante invaginaciones, propuesta que no contradice el paradigma neodarviniano y que, aún hoy, se considera plausible por amplios sectores del mundo académico.Recurrentemente se han propuesto diferentes hipótesis, también simbiogenéticas, en las que el propio núcleo sería resultado de la incorporación de otro simbionte, como en el caso de las mitocondrias y los cloroplastos.14A Margulis le ha costado más de 30 años hacer valer su teoría hasta lograr demostrar la incorporación de tres de los cuatro simbiontes, o si se quiere, dos de los tres pasos propuestos (la incorporación de las espiroquetas no se considera probada).El mundo académico se vio forzado a aceptar la parte de la teoría de Margulis que hoy se enseña en todos los libros de texto: que las mitocondrias y los cloroplastos provienen, por simbiosis, de antiguas bacterias de vida libre. La idea convencional, sin embargo, persiste aún gracias a que la teoría de Margulis se suele presentar en una versión edulcorada que no capta el fondo de la cuestión.Javier Sampedro, Deconstruyendo a Darwin, p. 40Afortunadamente, gracias a la genial bióloga estadounidense Lynn Margulis, hoy tenemos la solución a este desconcertante enigma: una explicación científica mucho más sensata, lúcida y creativa que la que se ha empeñado en sostener la ortodoxia neodarwinista durante los últimos 35 años, pese a tener la solución, publicada por Margulis en 1967, literalmente delante de sus narices. La ortodoxia se ha resistido con uñas y dientes —en gran medida sigue resistiéndose— a aceptar la teoría de Margulis por el sencillo hecho de que no encaja con sus prejuicios darwinistas. Pero si usted logra liberarse de ese lastre irracional y anticientífico, verá inmediatamente que la idea de Margulis no sólo es la correcta, sino que está dotada de un luminoso poder explicativo. El modelo de Margulis sobre el origen de la célula eucariota no es gradual, pero no le hace ninguna falta para ser factible. Implica un suceso brusco y altamente creativo, pero también enteramente materialista, ciego y mecánico.Javier Sampedro, Deconstruyendo a Darwin.15Margulis siempre ha opinado que el primer paso, la incorporación de la espiroqueta, es el que más dificultades encuentra para su demostración. Lynn Margulis ha anunciado que, en los próximos meses (a principios del año 2010), publicará un artículo científico en Biological Bulletin con sus últimos descubrimentos sobre los cirios de las células eucariotas que probarían su origen simbiotico y el origen de la mitosis: «Existen formas intermedias en las que no se puede ver si son cilios o espiroquetas (bacterias helicoidales). Ahora hemos obtenido cada paso, y eso es noticia.»Ahora tenemos cada paso y no hay eslabones perdidos en este tipo de simbiogénesis en la formación de cilios. Formamos relaciones con las espiroquetas pero cada paso está analizado. Para comprender este esquema hay que elegir cada elemento y ponerlo en orden porque en la naturaleza este orden no existe. Empezamos con un esquema teórico y en la vida tenemos ya exactamente lo que hemos predicho y todo va en la misma dirección.Entrevista con Lynn Márgulis, Muchas de las cosas que nadie sabe de Darwin han pasado en Chile, SINC, 27/11/2009Organismos eucariontesLos organismos eucariontes forman el dominio Eukarya que incluye a los organismos más conocidos, repartidos en cuatro reinos: Animalia (animales), Plantae (plantas), Fungi(Hongos) y Protista (que no pueden clasificarse dentro de los tres primeros reinos). Incluyen a la gran mayoría de los organismos extintos morfológicamente reconocibles que estudian los paleontólogos. Los ejemplos de la disparidad eucariótica van desde un dinoflagelado (un protista unicelular fotosintetizador), un árbol como la sequoia, un calamar, o un racimo de setas (órganos reproductivos de hongos), cada uno con células distintas y, en el caso de los pluricelulares, a menudo muy variadas.
Diferencias entre células eucariotasExisten diversos tipos de células eucariotas entre las que destacan las células de animales y plantas. Los hongos y muchos protistas tienen, sin embargo, algunas diferencias substanciales.Celula animalLas células animales componen los tejidos de los animales y se distinguen de las células vegetales en que carecen de paredes celulares y de cloroplastos y poseen centríolos y vacuolas más pequeñas y, generalmente, más abundantes. Debido a la carencia de pared celular rígida, las células animales pueden adoptar variedad de formas e incluso pueden fagocitar otras estructuras.
Células vegetalesLas características distintivas de las células de las plantas son:•Una vacuola central grande (delimitada por una membrana, el tonoplasto), que mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de moléculas entre citosol y savia.•Una pared celular compuesta de celulosa y proteínas, y en muchos casos, lignina, que es depositada por el protoplasto en el exterior de la membrana celular. Esto contrasta con las paredes celulares de los hongos, que están hechas de quitina, y la de los procariontes, que están hechas de peptidoglicano.•Los plasmodesmos, poros de enlace en la pared celular que permiten que las células de las plantas se comuniquen con las células adyacentes. Esto es diferente a la red de hifas usada por los hongos.•Los plastos, especialmente cloroplastos que contienen clorofila, el pigmento que da a la plantas su color verde y que permite que realicen la fotosíntesis.•Los grupos de plantas sin flagelos (incluidas coníferas y plantas con flor) también carecen de los centriolosque están presentes en las células animales. Estos también se pueden encontrar en los animales de todos los tipos es decir en un mamífero en una ave o en un reptil.
Células de los hongosLas células de los hongos, en su mayor parte, son similares a las células animales, con las excepciones siguientes:•Una pared celular hecha de quitina.•Menor definición entre células. Las células de los hongos superiores tienen separaciones porosas llamadosseptos que permiten el paso de citoplasma, orgánulos, y a veces, núcleos. Los hongos primitivos no tienen tales divisiones, y cada organismo es esencialmente una supercélula gigante. Estos hongos se conocen como coenocíticos.•Solamente los hongos más primitivos, Chytridiomycota, tienen flagelos.
Comparación de estructuras en células animales y vegetales
Célula animal típica Célula vegetal típica
Estructuras básicas
• Membrana plasmática• Citoplasma• Citoesqueleto
• Membrana plasmática• Citoplasma• Citoesqueleto
Orgánulos • Núcleo (con Nucléolo)• Retículo endoplasmático rugoso• Retículo endoplasmático liso• Ribosomas• Aparato de Golgi• Mitocondria• Vesículas• Lisosomas• Centrosoma (con Centriolos)• Peroxisoma
• Núcleo (con Nucléolo)• Retículo endoplasmático rugoso• Retículo endoplasmático liso• Ribosomas• Aparato de Golgi (Dictiosomas)• Mitocondria• Vesículas• Lisosomas• Vacuola central (con Tonoplasto)• Plastos (Cloroplastos, Leucoplastos, Cromoplastos)• Microcuerpos (Peroxisomas, Glioxisomas)
Estructuras adicionales
• Flagelo• Cilios
• Flagelo (sólo en gametos)• Pared celular• Plasmodesmos
Reproducción
Las células eucariotas se pueden reproducir de tres maneras distintas, principalmente:• Bipartición: Una célula se divide en dos, creando dos células idénticas.• Gemmación: A una célula le aparece una protuberancia y este bulto va creciendo hasta que se ha formado otra célula.• Esporulación: Una célula divide su núcleo en pequeñas réplicas y luego divide su citoplasma formando nuevas células.
23. ¿Qués la mitosis y cuáles son sus fases?
IntroducciónLas células se reproducen duplicando su contenido y luego dividiéndose en dos. El ciclo de división es el medio fundamental a través del cual todos los seres vivos se propagan. En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cada división de la célula produce un nuevo organismo. Es especies pluricelulares se requieren muchas secuencias de divisiones celulares para crear un nuevo individuo; la división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células perdidas por desgaste, deterioro o por muerte celular programada. Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundo simplemente para mantener el estado de equilibrio y, si la división celular se detiene el individuo moriría en pocos días.El ciclo celular comprende el conjunto de procesos que una célula debe de llevar a cabo para cumplir la replicación exacta del DNA y la segregación de los cromosomas replicados en dos células distintas. La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo durante el ciclo celular un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.MitosisLas plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas – células de un organismo eucariótico que no van a convertirse en células sexuales. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división celular, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. En este proceso se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.Durante la mitosis existen cuatro fases:•Profase: Un huso cromático empieza a formarse fuera del núcleo celular, mientras los cromosomas se condensan. Se rompe la envoltura celular y los microtúbulos del huso capturan los cromosomas.•Metafase: Los cromosomas se alinean en un punto medio formando una placa metafásica•Anafase: Las cromátidas hermanas se separan bruscamente y son conducidas a los polos opuestos del huso, mientras que el alargamiento del huso aumenta más la separación de los polos.•Telofase: El huso continúa alargándose mientras los cromosomas van llegando a los polos y se liberan de los microtúbulos del huso; posteriormente la membrana se comienza a adelgazar por el centro y finalmente se rompe. Después de esto, en torno a los cromosomas se reconstruye la envoltura nuclear.ProfaseEl comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de cromosomas como formas distinguibles, conforme se hacen visibles los cromosomas adoptan una apariencia de doble filamento denominada cromátidas, estas se mantienen juntas en una región llamada centrómero, y es en este momento cuando desaparecen los nucleolos. La membrana nuclear empieza a fragmentarse y el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno solo. En esta fase puede aparecer el huso cromático y tomar los cromosomas.
MetafaseEn esta fase los cromosomas se desplazan al plano ecuatorial de la célula, y cada uno de ellos se fija por el centrómero a las fibras del huso nuclear.
Anafase: Esta fase comienza con la separación de las dos cromátidas hermanas moviéndose cada una a un polo de la célula. El proceso de separación comienza en el centrómero que parece haberse dividido igualmente.
TelofaseAhora, los cromosomas se desenrollan y reaparecen los nucleolos, lo cual significa la regeneración de núcleos interfásicos. Para entonces el huso se ha dispersado, y una nueva membrana ha dividido el citoplasma en dos.
24. Idem para la meiosis.
Los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis, proceso de división de las células germinales. La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro.Dado que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.
Meiosis 1
Las características típicas de la meiosis I, solo se hacen evidentes después de la replicación del DNA, en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalente o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura bivalente que en si contiene cuatro cromátidas. Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos homólogos. Por lo tanto las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de DNA, pero estas difieren de las células diploides normales
ProfaseLeptoteno:
En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la apariencia de un collar de perlas.Cigoteno:
Es un período de apareamiento activo en el que se hace evidente que la dotación cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de cromosomas. Así pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.Paquiteno:
Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas indicativas de una sinapsis completa. Así pues, el número de unidades en el núcleo es igual al número n. A menudo, los nucleolos son muy
importantes en esta fase. Los engrosamientos cromosómicos en forma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo.Diploteno:
Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y pueden apreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas.ademas La aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta fase.Diacinesis:
Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejables para los desplazamientos de la división meiótica.
MetafaseAl llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucleolos han desaparecido y cada pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos.AnafaseComo la mitosis la anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos. Cada miembro de una pareja homologa se dirige a un polo opuestoTelofase
Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I. En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y las células pasan directamente a la meiosis II.En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos, y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de DNA y no cambia el estado genético de los cromosomas.
Meiosis II
Profase
Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos en numero haploide. Los centroiolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células
Metafase
En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la mitosis.Anafase
Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los polos opuestosTelofase
En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas.
En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis del DNA) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con solo la mitad del material genético que el meiosito original.
25. ¿Cuál es la clasificación de bacterias de acuerdo a su forma?
Según su forma y agrupación: Es la clasificación más antigua en la que se consideran: cocos, bacilos, espirilos y espiroquetas.Cocos o micrococos: Incluyen las bacterias de tamaño variable, cuya forma es esférica u ovoide y generalmente son aerobios estrictos. Algunas veces estas bacterias tienden a agruparse. Cuando se presentan asociadas dos bacterias reciben el nombre de diplococos como por ejemplo el diplococo Neisseria gonorrhoeae que es el agente causal de la gonorrea, el Pneumococo que es responsable de la neumonía infecciosa, etc.En otras ocasiones los micrococos se reúnen formando grupos de cuatro elementos dispuestos en cuadro, y se denominan entonces tetracocos, tetrágenos o tétradas.Las sarcinas, son especies de bacterias cocales que se dividen en tres planos perpendiculares para formar paquetes de ocho, dieciséis, treinta y dos, o más micrococos. Son anaerobios obligados y ácidotolerantes por lo que pueden crecer en un pH inferior a 2 después de fermentar azúcar. Algunas especies como Sarcina ventriculi producen una capa fibrosa y gruesa de celulosa que se dispone alrededor de la pared celular y funciona como cemento para mantenerse adheridas entre sí. Esta especie habita en sitios muy ácidos como suelos, barro, heces y en el contenido estomacal.Cuando los cocos se agrupan en tres, cuatro o más células dispuestas en forma lineal reciben el nombre de estreptococos que desempeñan funciones importantes en la producción de leche ácida y otros fermentos. Para distinguir los estreptococos no patógenos de las especies patógenas, el género Streptococcus presenta tres divisiones: Lactococcus, importante en la industria láctea y Enterococcus que son principalmente de origen fecal. Algunos estreptococos se envuelven en una cubierta gelatinosa y constituyen una forma de agrupación que recibe el nombre de leuconostoc, que pueden ser heterofermentativos, y descomponen el citrato para obtener diacetilo y acetoína. Otras cepas producen grandes cantidades de dextrano (material viscoso) el cual es útil en medicina como expansor del plasma en las transfusiones sanguíneas.Cuando los cocos se reúnen de manera irregular formando racimos se conocen como estafilococos, éstos se encuentran comúnmente en las fosas nasales y piel de humanos y animales. Pueden causar graves infecciones como forúnculos, granos, neumonía, osteomielitis, meningitis y artritis. Además producen exotoxinas como la cuagulasa, que actúa sobre la fibrina presente en el plasma, para formar un coágulo. El Staphylococcus aureus produce varias enterotoxinas que secreta al medio circundante o alimento, si se come este alimento que contiene la toxina, en el plazo de una a seis horas se observarán reacciones que incluyen náuseas, vómitos y diarreas. En especial se pueden encontrar en: productos cocidos al horno y rellenos de crema o de nata, las aves, la carne, las salsas, las ensaladas con huevo y carne, los flanes y los aliños con nata para ensalada. Puede evitarse el crecimiento microbiano manteniéndolos alimentos a 4ºC. Otro tipo de asociación que utilizan las bacterias cocales es la formación de agregados compactos denominados zoogleas, en las cuales se encuentran los microorganismos incluídos dentro de una envoltura gelatinosa. La importancia de estas bacterias radica en su utilización en el tratamiento de aguas residuales donde son capaces de adherir protozoos y pequeños animales a la cubierta mucosa.Bacilos: Son bacterias que tienen forma de bastoncillo, se pueden encontrar en grupos de dos denominados diplobacilos, o en cadenas similares a las que presentan los cocos por los que se les llama estreptobacilos. El género más representativo de esta morfología lleva el nombre Bacillus, el cual se caracteriza por la formación de endosporas.Son útiles en la producción de antibióticos tales como bacitracina, gramicidina y polimixina, entre otros. También se han utilizado como biocontroladores en la erradicación de ciertas plagas en cultivos de importancia económica, de las cuales son parásitos.Espirilos: Son bacterias bacilares, helicoidales con movilidad flagelar, que se clasifican dentro de las Gram negativas. Para su clasificación taxonómica se utilizan criterios como la forma de la célula, el tamaño, la flagelación y las relaciones simbióticas entre otras.Los espirilos con muchas vueltas a pesar de su semejanza morfológica con las espiroquetas, se diferencian de ellas porque poseen flagelos bacterianos típicos externos mientras las espiroquetas poseen flagelos periplásmicos o filamentos axiales internos. Dentro de este grupo se pueden encontrar especies benéficas y patógenas. La especie Azospirillum lipoferum es un organismo fijador de nitrógeno, de importancia agronómica debido a que establece una relación simbiótica laxa con plantas herbáceas tropicales y con cereales cultivados.Un ejemplo de espirilo patógeno es el género Helicobacter asociado con las úlceras pilóricas en los humanos.
Espiroquetas: Son bacterias filiformes, flexibles, muy largas, que presentan forma de espiral con diez o más vueltas. En algunas ocasiones con un flagelo en cada extremo (como por ejemplo el espirilo responsable de la sífilis: Treponema). Habitualmente se hallan en ambientes acuáticos o en el cuerpo de animales. El cilindro protoplásmico de estas células se encuentra rodeado por una membrana de tres capas conocida como cubierta celular externa, además poseen una estructura única que le permite la movilidad llamada filamento axial, compuesta de un flagelo que atraviesa el cuerpo celular y se sitúa entre la pared delgada flexible y la envoltura externa. Las espiroquetas pueden encontrarse como parásitos en humanos mientras otras viven libres en agua o madera.
26. ¿Cuál es la clasificación de bacterias de acuerdo a su temperatura óptima de crecimiento?
* Por su óptimo de temperaturaSegún la temperatura óptima de crecimiento las bacterias se clasifican en:Termófilas: se desarrollan entre 25 y 80°C, óptima 50 y60°CMesófilas: se desarrollan entre 10 y 45°C, óptima 20 y 40°CPsicrófilas: se desarrollan entre 5y 30°C, óptima 10 y 20°C.
27. ¿Cuál es la clasificación de bacterias de acuerdo a la tinción de Gram? Indique los pasos de estén ensayo.
La tinción de Gram es un tipo de tinción empleado en microbiología para la visualización de las bacterias, debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram que desarrolló un método de tinciónen 1884.Por mas de una centuria las bacterias han sido clasificadas a la reacción de Gram, la habilidad de retener un complejo de iodo violeta cuando se trata con con un solvente orgánico tal como el alcohol o la acetona , las bacterias Gram positivas retienen la tintura y aparecen de color violeta, mientras que las Gram negativas no lo pueden retener y se tiñen de color rojo para ser vistas con el microscopio,Los pasos ha seguir para realizar la tinción son los siguientes:
1º Fijamos la muestra mediante calor.2º Violeta cristal (Tiñe todas las baterías, gram + y ) 1´.3º Fijamos con Lugol, 1´.4º Decoloremos con una mezcla alcoholcetona (los gram se decoloren).5º Safranina (colorante de contraste, tiñe a los gram ), 1´.Los tiempos para aplicar cada colorante es orientativo. En la tinción se observarán de color azulvioleta las gram + y de color rosa las gram .
28. ¿Cuál es la clasificación de bacterias de acuerdo a su metabolismo?
* Por su forma de nutriciónSegún su metabolismo interno, las bacterias presentan requerimientos nutricionales diversos y se clasifican en:
Autótrofas quimiosintéticas o fotosintéticas, Las autótrofas fotosintéticas utilizan la luz del sol y el bióxido de carbono para fabricar su alimento. Las autótrofas quimiosintéticas utilizan compuestos inorgánicos, por ejemplo, el azufre para fabricar su alimento y su fuente de energía es el CO2
Heterótrofas (por absorción) pueden utilizar fuente de carbono orgánico para su alimentación
Las bacterias pueden vivir como parásitos afectando los organismos donde habitan, como simbiontes formando parte de la flora bacteriana normal de la piel, cavidades y tracto digestivo del hombre y de los animales y saprofitas la gran mayoría, ayudando a la descomposición de la materia orgánica muerta.
29. ¿Cuál es la clasificación de bacterias de acuerdo a su movilidad?
Existen muchísimos tipos de bacterias muy distintos. Todas son microorganismos unicelulares microscópicos, aunque también existen bacterias multicelulares. No las podemos ver a simple vista pero abundan en cualquier lugar de la tierra y participan en casi todo fenómeno químico o forma de vida. Si alguna vez te preguntaste cómo se desplazan las bacterias intentaremos explicarlo de la forma más simple que sea posible.Las bacterias utilizan varios métodos para trasladarse de un lugar a otro en busca de condiciones favorables: Movimientos vibratorios, movimientos de torsión en los que cambian la densidad de su cuerpo y por último, la forma de desplazarse más común entre las bacterias: El uso de flagelos.Se llaman flagelos a unos pequeños pelos que tienen algunas bacterias y que utilizan para desplazarse moviéndolo como si fuera un látigo. El movimiento de las bacterias con un solo flagelo (monótrico) es muy similar al de los espermatozoides.Otras bacterias tienen dos flagelos (lofótrico), un grupo de flagelos en un extremo (anfítrico) o muchos flagelos distribuidos en toda la superficie de la bacteria (perítrico). La cantidad de flagelos que tiene una bacteria depende de qué especie se trate. Existen infinidad de tipos de bacterias; la gran mayoría tiene flagelos pero el numero de flagelos es tan variado como la cantidad de especies existentes.Cada flagelo es una estructura única completamente distinta a cualquier otro sistema utilizado por cualquier otro ser vivo. Básicamente, cada flagelo es como un motor rotativo formado por proteínas que puede alcanzar una velocidad de entre 200 a 1.000 rpm. El combustible de este “motor de proteínas” es el flujo de protones que resulta del metabolismo de la bacteria. Un flagelo está compuesto por varios elementos o piezas que, además de agitarse como un látigo, también da movilidad a la bacteria al moverse en forma helicoidal, como una hélice.30. Enuncie las propiedades de la membrana plasmática de las bacterias?
Son bacterias de gran interés evolutivo debido a la sencillez de su estructura celular y a su tamaño que oscila entre 0,2 y 2 µm. Están delimitadas solamente por una membrana celular flexible resistente a la lisis osmótica. Carecen de pared celular y gracias a ello pueden pasar fácilmente por filtros bacteriológicos. El nombre micoplasma se deriva de la propiedad de producir formas filamentosas, con aspecto de hongo.MEMBRANA PLASMATICAEn algunos micoplasmas los esteroles de la membrana (no comunes en los procariótas), al parecer son los responsables de su estabilidad y resistencia, en otras especies esta función la realizan compuestos como los carotenoides. Es posible encontrar en este grupo de microorganismos membranas con moléculas de heteropolisacáridos, unidos covalentemente a los lípidos formando los denominados lipoglicanos que se incrustan en la membrana para cumplir una función similar a la de los lipopolisacáridos de las Bacterias Gram negativas, como es la de estabilizar la membrana y facilitar su adherencia a los receptores de la superficie de las células de los animales.En medios protegidos osmóticamente como son los organismos de los hospedadores (en los cuales hay cierta estabilidad o equilibrio), los micoplasmas suelen sobrevivir pues no existe para ellos la posibilidad de enfrentarse a lisis osmótica como sucedería con alguna otra célula carente de pared celular. Aunque no se tiñen con la coloración de Gram, se clasifican como miembros de las bacterias Gram positivas, ya que genéticamente se relacionan con las bacterias del tipo clostridios.DATOS INTERESANTESPoseen menos de la mitad del ADN que la mayoría de los otros procariotes y esta cantidad tan pequeña es suficiente para codificar todas las propiedades esenciales de una célula. Los micoplasmas son aerobios o anaerobios. Algunas especies se encuentran en el suelo, otras en aguas residuales y otras más viven sobre las membranas mucosas de los cuerpos de los animales o en las plantas, pero por lo general no son patógenas. Dentro de las enfermedades causadas por micoplasmas se incluyen las infecciones del tracto urinario y algunas formas de neumonía. Como presentan resistencia natural a la penicilina y a la cicloserina, se deben tratar con antibióticos que no actúen sobre la síntesis de la pared celular, sino que inhiban la síntesis de proteínas como por ejemplo con tetraciclina. En los vegetales la
especie Spiroplasma citri causa la enfermedad conocida como "tristeza del naranjo" y en las plantas de maíz el "raquitismo del maíz". En los animales otras especies de Spiroplasma son responsables de enfermedades como la espiroplasmosis de la abeja melífera y las cataratas del ratón lactante.Con respecto a su metabolismo, los micoplasmas usan como fuente de energía principalmente los carbohidratos y requieren factores de crecimiento como las vitaminas, los aminoácidos y las bases nitrogenadas. Algunas especies son oxidativas y producen ATP por fosforilación a través de la cadena de transporte de electrones. Otras especies son fermentativas y utilizan azúcar para obtener ácido láctico.Poseen diversas formas debido a la carencia de una estructura rígida, lo que también ha generado inconvenientes al momento de medir su diámetro regular. Se pueden encontrar en un mismo cultivo formas cocoides(0.2 0.3 µm), espiraladas, filamentosas con frecuencia ramificadas, "hinchadas", etc.Para su reproducción recurren al mecanismo de división por gemación, así las células permanecen unidas entre sí por medio de hifas.
31. Enuncie características generales de los hongos.
Antes del desarrollo de los análisis moleculares de ARN y su aplicación en la dilucidación de la filogenia del grupo, los taxónomos clasificaban a los hongos en el grupo de las plantas debido a la semejanza entre sus formas de vida (fundamentalmente, la ausencia de locomoción y una morfología y ecología similares). Como ellas, los hongos crecen en el suelo y, en el caso de las setas, forman cuerpos fructíferos que en algunos casos guardan parecido con ejemplares de plantas, como los musgos. No obstante, los estudios filogenéticos indicaron que forman parte de un reino separado del de los animales y plantas, de los cuales se separó hace aproximadamente mil millones de años.Algunas de las características morfológicas, bioquímicas y genéticas de los hongos son comunes a otros organismos; no obstante, otras son diferentes, lo que permite su separación de otros organismos vivos.Aspectos comunesComo otros eucariotas, los hongos poseen células delimitadas por una membrana plasmática rica en esteroles y que contienen un núcleo que alberga el material genético en forma de cromosomas. Este material genético contiene genes y otros elementos codificantes así como elementos no codificantes, como los intrones. Poseen orgánulos celulares, como las mitocondrias y los ribosomas de tipo80S. Como compuestos de reserva y glúcidos solubles poseen polialcoholes (p.e. El manitol), disacáridos (como la trehalosa) y polisacáridos (como el glucógeno, que, además, se encuentra presente en animales).Al igual que los animales, los hongos carecen de cloroplastos. Esto se debe a su carácter heterotrófico, que exige que obtengan como fuente de carbono, energía y poder reductor compuestos orgánicos.A semejanza de las plantas, los hongos poseen pared celular11 y vacuolas. Se reproducen de forma sexual y asexual, y, como los helechos y musgos, producen esporas. Debido a su ciclo vital, poseen núcleos haploides habitualmente, al igual que los musgos y las algas.Los hongos guardan parecido con euglenoides y bacterias. Todos ellos producen el aminoácido Llisina mediante la vía de biosíntesis del ácido alfaaminoadípico.Las células de los hongos suelen poseer un aspecto filamentoso, siendo tubulares y alargadas. En su interior, es común que se encuentren varios núcleos; en sus extremos, zonas de crecimiento, se da una agregación de vesículas que contienen proteínas, lípidos y moléculas orgánicas llamadas Spitzenkörper. Hongos y omicetos poseen un tipo de crecimiento basado en hifas. Este hecho es distintivo porque otros organismos filamentosos, las algas verdes, forman cadenas de células uninucleadas mediante procesos de división celular continuados.Al igual que otras especies de bacterias, animales y plantas, más de sesenta especies de hongos son bioluminiscentes (es decir, que producen luz).Características diferenciales•Las levaduras, un grupo de hongos, presentan al menos una fase de su ciclo vital en forma unicelular; durante ésta, se reproducen por gemación o bipartición. Se denominan hongos dimórficos a las especies que alternan una fase unicelular (de levadura) con otra miceliar (con hifas).
•La pared celular de los hongos se compone de glucanos y quitina; los primeros se presentan también en plantas, y los segundos, en el exoesqueleto de artrópodos; esta combinación es única. Además, y a diferencia de las plantas y omicetos, las paredes celulares de los hongos carecen de celulosa.•La mayoría de los hongos carecen de un sistema eficiente de transporte a distancia de sustancias (estructuras que en plantas conforman el xilema y floema). Algunas especies, como Armillaria, desarrollan rizomorfos, estructuras que guardan una relación funcional con las raíces de las plantas.•En cuanto a rutas metabólicas, los hongos poseen algunas vías biosintéticas comunes a las plantas, como la ruta de síntesis de terpenos a través del ácido mevalónico y el pirofosfato. No obstante, las plantas poseen una segunda vía metabólica para la producción de estos isoprenoides que no se presenta en los hongos. Los metabolitos secundarios de los hongos son idénticos o muy semejantes a los vegetales. La secuencia de aminoácidos de los péptidos que conforman las enzimas involucradas en estas rutas biosintéticas difieren no obstante de las de las plantas, sugiriendo un origen y evolución distintos.•Carecen de fases móviles, tales como formas flageladas, con la excepción de los gametos masculinos y las esporas de algunas formas filogenéticamente “primitivas” (los Chytridiomycota).•No poseen plasmodesmos.
32. ¿Cómo se reproducen los hongos?
Los hongos se reproducen sobre todo por medio de esporas, las cuales se dispersan en un estado latente, que se interrumpe sólo cuando se hallan condiciones favorables para su germinación. Cuando estas condiciones se dan, la espora germina, surgiendo de ella una primera hifa, por cuya extensión y ramificación se va constituyendo un micelio. La velocidad de crecimiento de las hifas de un hongo es verdaderamente espectacular: en un hongo tropical llega hasta los 5 mm por minuto. Se puede decir, sin exagerar, que algunos hongos se pueden ver crecer bajo los propios ojos.Las esporas de los hongos se producen en esporangios, ya sea asexualmente o como resultado de un proceso de reproducción sexual. En este último caso la producción de esporas es precedida por la meiosis de las células, de la cual se originan las esporas mismas. Las esporas producidas a continuación de la meiosis se denominan meiosporas. Como la misma especie del hongo es capaz de reproducirse tanto asexual como sexualmente, las meiosporas tienen una capacidad de resistencia que les permite sobrevivir en las condiciones más adversas, mientras que las esporas producidas asexualmente cumplen sobre todo con el objetivo de propagar el hongo con la máxima rapidez y extensión posible.El micelio vegetativo de los hongos, o sea el que no cumple con las funciones reproductivas, tiene un aspecto muy simple, porque no es más que un conjunto de hifas dispuestas sin orden. La fantasía creativa de los hongos se manifiesta sólo en la construcción de cuerpos fructíferos, los cuales, como indica el nombre, sirven para portar los esporangios que producen las esporas.
33. ¿Cómo se clasifican los hongos?
Orden de caracteres para la identificación en hongos•Aspecto macroscópico de la colonia•Tipo de hifa•Colocación del o los esporóforos•Presencia de esterigmatas o conidióforo) y el orden que presentan•Forma tamaño y distribución de las esporas•Presencia o no de rizoides. Sólo se presentan en hongos de hifa no septada. Por ejemplo: Rihizopus, Rhizomucor, Absidia.•Practicar pruebas de identificación bioquímica.
A los hongos se les trata desde la antigüedad como vegetales, por la inmovilidad y la presencia de pared celular, a pesar de que son heterótrofos. Esto significa que son incapaces de fijar carbono a través de la
fotosíntesis, pero usan el carbono fijado por otros organismos para su metabolismo. Actualmente se sabe que los hongos son más cercanos al reino animal (Animalia) que al reino vegetal (Plantae), y se sitúan junto con los primeros en un taxón monofilético, dentro del grupo de los opistocontos.Durante la mayor parte de la era paleozoica, los hongos al parecer fueron acuáticos. El primer hongo terrestre apareció, probablemente, en el período silúrico, justo después de la aparición de las primeras plantas terrestres, aunque sus fósiles son fragmentarios. Los hongos de mayor altura que se conocen se desarrollaron hace 350 millones de años, es decir, en el período devónico y correspondían a los llamados protaxites, que alcanzaban los 6 m de altura. Quizás la aparición, poco tiempo después, de los primeros árboles provocó por competencia evolutiva la desaparición de los hongos altos.A diferencia de los animales, que ingieren el alimento, los hongos lo absorben, y sus células tienen pared celular. Debido a estas razones, estos organismos están situados en su propio reino biológico, llamado Fungi.Los hongos forman un grupo monofilético, lo que significa que todas las variedades de hongos provienen de un ancestro común. El origen monofilético de los hongos se ha confirmado mediante múltiples experimentos de filogenética molecular; los rasgos ancestrales que comparten incluyen la pared celular quitinosa y la heterotrofia por absorción, así como otras características compartidas.La taxonomía de los hongos está en un estado de rápida modificación, especialmente debido a artículos recientes basados en comparaciones de ADN, que a menudo traslocan las asunciones de los antiguos sistemas de clasificación. No hay un sistema único plenamente aceptado en los niveles taxonómicos más elevados y hay cambios de nombres constantes en cada nivel, desde el nivel de especie hacia arriba y, según el grupo, también a nivel de especie y niveles inferiores. Hay sitios en Internet como Index Fungorum,ITIS y Wikispecies que registran los nombres preferidos actualizados (con referencias cruzadas a sinónimos antiguos), pero no siempre concuerdan entre sí o con los nombres en la Wikipedia o en cada variante idiomática.Pese al carácter monofilético o de un ancestro común, los hongos presentan una sorprendente variabilidad morfológica, dada no sólo por el aspecto sino por las dimensiones y características. Así, son hongos los protaxites de 6 m de altura, también lo son los mohos y levaduras, las setas (nombre que se da con precisión a los hongos macroscópicos comestibles que crecen sobre el suelo), las subterráneas trufas o los casi microscópicos, como el oidio o los de la tiña u otras micosis (ptiriasis), la roya, etcétera.La asociación simbiótica de hongos con algas da lugar a los líquenes.Clasificación clásica de los hongos•Hongos ameboides o mucilaginosos•Mixomicotes (división Myxomycota)•Plasmodioforomicotes (división Plasmodiophoromycota)•Hongos lisotróficos o absorbotróficos:•Pseudohongos u oomicotes (división Oomycota)•Quitridios (división Chytridiomycota)•Hongos verdaderos o eumicotes (división Eumycota):•Zigomicetes (clase Zygomycetes)•Ascomicetes (clase Ascomycetes)•Hongos imperfectos (clase Deuteromycetes)39•Basidiomicetes (clase Basidiomycetes)Los grupos de la enumeración anterior hasta Oomycota (incluido) no son verdaderos hongos, sino protistas con distintos parentescos cuyas adaptaciones hicieron confundirlos con hongos. Los hongos filiporcios.Clasificación actual del reino de los hongosQuitridiomicetes (división Chytridiomycota).•Zigomicetos (división Zygomycota).•Glomeromicetes (división Glomeromycota).•Basidiomicetes (división Basidiomycota).•Ascomicetes (división Ascomycota).
34. Enuncie características generales de los virus.
Los virus son muy pequeños. Así, mientras que una bacteria mide alrededor de 1 micrómetro, un virus puede medir la décima parte o menos, es decir, en torno a 100 nm.Todos los virus son parásitos obligados. Se introducen en las células que van a infectar a través de la membrana celular. En su interior se reproducen, fabricando nuevos virus, utilizando las moléculas y orgánulos de la célula infectada. Cuando están fuera de las células, son inertes y no muestran ninguna actividad.Los virus son muy sencillos. Los más simples constan de un ácido nucleico (ADN o ARN), que contiene la información genética del virus, y una envoltura de proteínas, que protege al ácido nucleico y permite que el virus penetre en las células.Algunos son algo más complejos e incluyen, junto con el ácido nucleico, alguna enzima que necesitan.Algunos virus están rodeados por una envoltura membranosa. La consiguen cuando salen de las células a las que han infectado.35. ¿Cómo se clasifican y qué criterios se sigue para ello?
Las clasificaciones intentan describir la diversidad de virus dándoles nombre y agrupándolos según sus semejanzas. En 1962, André Lwoff, Robert Horne y Paul Tournier fueron los primeros en desarrollar una forma de clasificación de los virus, basada en el sistema jerárquico linneano. Este sistema basa la clasificación en filos, clases, órdenes, familias, géneros y especies. Los virus fueron agrupados según sus propiedades compartidas (no las de sus huéspedes) y el tipo de ácido nucleico del que se compone sugenoma. Posteriormente se formó Comité Internacional de Taxonomía de Virus.Clasificación del ICTVEl Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) desarrolló el sistema de clasificación actual y escribió pautas que daban más importancia a ciertas propiedades de los virus para mantener la uniformidad familiar. Un sistema universal para clasificar los virus y una taxonomía unificada han sido establecidos desde 1966. El 7 º Informe del ICTV formalizó por primera vez el concepto de especie vírica como el taxón más bajo de una jerarquía ramificada de taxones de virus. Sin embargo, actualmente sólo se ha estudiado una pequeña parte de toda la diversidad de los virus, y análisis de muestras obtenidas de humanos revelan que aproximadamente un 20% de secuencias víricas recuperadas no han sido observadas anteriormente. Muestras del ambiente, como sedimentos marinos y oceánicos, revelan que la gran mayoría de secuencias son completamente nuevas.La estructura general de la taxonomía es la siguiente:Orden (virales)Familia (viridae)Subfamilia (virinae)Género (virus)Especie (virus)La taxonomía actual del ICTV (2008) reconoce cinco órdenes: los caudovirales, los herpesvirales, los mononegavirales, los nidovirales y los picornavirales. El comité no distingue formalmente entre subespecies, cepas y aislamientos. En total, hay cinco órdenes, 82 familias, 11 subfamilias, 307 géneros, 2.083 especies y unos 3.000 tipos que aún no han sido clasificados.
Clasificación BaltimoreDavid Baltimore, biólogo ganador del Premio Nobel, diseñó el sistema de clasificación que lleva su nombre. El sistema de clasificación del ICTV es utilizado en combinación con el sistema de clasificación de Baltimore en la clasificación moderna de los virus.La clasificación de Baltimore de los virus se basa en el mecanismo de producción de ARNm. Los virus deben generar ARNm de su genoma para producir proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes. El genoma de los virus puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de ARN o ADN, y pueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus ARN monocatenarios pueden ser o positivos (+) o negativos (). Esta clasificación reparte los virus en siete grupos:•I: Virus dsDNA (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus)
•II: Virus ssDNA (ej., parvovirus)•III: Virus dsARN (ej., reovirus)•IV: Virus (+)ssRNA (ej., picornavirus, togavirus)•V: Virus ()ssRNA (ej., Ortomixovirus, rabdovirus)•VI: Virus ssRNART (ej., retrovirus)•VII: Virus dsDNART (ej., Hepadnaviridae)Como ejemplo de la clasificación vírica, el virus de la varicela, varicela zoster (VZV), pertenece al orden de los herpesvirales, la familia de los Herpesviridae, la subfamilia de los Alphaherpesvirinae y el género Varicellovirus. El VZV se encuentra en el grupo I de la clasificación de Baltimore porque es un virus ADN bicatenario que no utiliza la transcriptasa inversa.Tabla Periódica de los VirusExiste una organización no oficial, con un sentido docente, de los principales virus, bacteriófagos, viroides, virusoides y priones en una Tabla Periódica. Esta clasificación organiza a estas partículas infecciosas en función de la clasificación de Baltimore y atendiendo a la familia, según el ICTV, a la que pertenezca cada virus.
36. ¿Qué es un bacteriófago?
Los bacteriófagos (también llamados fagos del griego (phag tón), «alimento, ingestión») sonφαγητόν ē virus que infectanexclusivamente a bacterias.Al igual que los virus que infectan células eucariotas, los fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside en cuyo interior está contenido su material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena), de 5.000 a 500.000 pares de bases. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nmaproximadamente.Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas.
37. ¿Cuáles son las vías metabólicas más importantes para m.o. Aeróbicos?
38. Idem para los m.o. Anaeróbicos?
39. ¿Qué características debe tener un medio de cultivo para mo.?
Tipos básicos de medios de cultivoatendiendo a su estado físico:
líquidossemisólidossólidos
Atendiendo a su utilidad práctica:Medios para aislamientos primarios:para usos generales: no selectivos, para cultivo de una amplia variedad de organismos difíciles de hacer crecer. A menudo están enriquecidos con materiales como: sangre, suero, Hemoglobina, FX, FV, glutamina, u otros factores accesorios para el crecimiento de las bacterias (Agar Sangre, Schaeadler, etc)Selectivos: (pueden ser de moderada o de alta selectividad) se añaden sustancias que inhiban el crecimiento de ciertos grupos de bacterias, permitiendo a la vez el crecimiento de otras. Variando las sustancia añadidas, se varía el tipo y grado de selectividad (Mac Conkey, KanamicinaVancomicina)Enriquecidos: ralentizan/suprimen el crecimiento de la flora competitiva normal potenciando el cultivo y crecimiento deseado (Selenito, medio con Vitamina K).Para aislamientos especializados: formulaciones nutritivas especiales que satisfacen requerimientos de grupos específicos de bacterias, ayudando a su identificación (Lowenstein).
Medios para identificación:Diferenciales: formulaciones especiales en las que se estudian las peculiaridades fisiológicas (nutrición y respiración sobre todo) específicas de las bacterias. Seleccionando los medios adecuados se puede llegar a la identificación de casi cualquier bacteria (OxidaciónFermentación)
Condiciones generales para el cultivo de microorganismos
El desarrollo adecuado de los microorganismos en un medio de cultivo se ve afectado por una serie de factores
de gran importancia y que, en algunos casos, son ajenos por completo al propio medio.
1 disponibilidad de nutrientes adecuados
Un medio de cultivo adecuado para la investigación microbiológica ha de contener, como mínimo, carbono,
nitrógeno, azufre, fósforo y sales inorgánicas. En muchos casos serán necesarias ciertas vitaminas y otras
sustancia inductoras del crecimiento. Siempre han de estar presentes las sustancias adecuadas para ejercer de
donantes o captadores de electrones para las reacciones químicas que tengan lugar.
Todas estas sustancias se suministraban originalmente en forma de infusiones de carne, extractos de carne o
extractos de levadura. Sin embargo, la preparación de estas sustancias para su aplicación a los medios de
cultivo provocaban la pérdida de los factores nutritivos lábiles.
Actualmente, la forma más extendida de aportar estas sustancias a los medios es utilizar peptona que, además,
representa una fuente fácilmente asequible de nitrógeno y carbón ya que la mayoría de los microorganismos,
que no suelen utilizar directamente las proteínas naturales, tienen capacidad de atacar los aminoácidos y otros
compuestos más simples de nitrógeno presentes en la peptona.
Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas específicas por lo que se añade a muchos medios sustancias
como suero, sangre, líquido ascítico, etc. Igualmente pueden ser necesarios ciertos carbohidratos y sales
minerales como las de calcio, magnesio, manganeso, sodio o potasio y sustancias promotoras del crecimiento,
generalmente de naturaleza vitamínica.
Muy a menudo se añaden al medio de cultivo ciertos colorantes, bien como indicadores de ciertas actividades
metabólicas o bien por sus capacidades de ejercer de inhibidores selectivos de ciertos microorganismos.
2 consistencia adecuada del medio
Partiendo de un medio líquido podemos modificar su consistencia añadiendo productos como albúmina,
gelatina o agar, con lo que obtendríamos medios en estado semisólido o sólido.
Los medios solidificados con gelatina tienen el gran inconveniente de que muchos microorganismos no se
desarrollan adecuadamente a temperaturas inferiores al punto de fusión de este solidificante y de que otros
tienen la capacidad de licuarla.
Actualmente los medios sólidos son de uso universal, por su versatilidad y comodidad, pero hay también gran
cantidad de medios líquidos cuyo uso está ampliamente extendido en el laboratorio.
3 presencia (o ausencia) de oxígeno y otros gases
Gran cantidad de bacterias pueden crecer en una atmósfera con tensión de oxígeno normal. Algunas pueden
obtener el oxígeno directamente de variados sustratos. Pero los microorganismos anaerobios estrictos sólo se
desarrollarán adecuadamente en una atmósfera sin oxígeno ambiental. En un punto intermedio, los
microorganismos microaerófilos crecen mejor en condiciones atmosféricas parcialmente anaerobias (tensión de
oxígeno muy reducida), mientras los anaerobios facultativos tienen un metabolismo capaz de adaptarse a
cualquiera de las citadas condiciones.
4 condiciones adecuadas de humedad
Un nivel mínimo de humedad, tanto en el medio como en la atmósfera, es imprescindible para un buen
desarrollo de las células vegetativas microbianas en los cultivos. Hay que prever el mantenimiento de estas
condiciones mínimas en las estufas de cultivo a 3537ºC proporcionando una fuente adecuada de agua que
mantenga la humedad necesaria para el crecimiento de los cultivos y evitar así que se deseque el medio.
5 Luz ambiental
La mayoría de los microorganismos crecen mucho mejor en la oscuridad que en presencia de luz solar. Hay
excepciones evidentes como sería el caso de los microorganismos fotosintéticos.
6 pH
La concentración de iones hidrógeno es muy importante para el crecimiento de los microorganismos. La
mayoría de ellos se desarrollan mejor en medios con un pH neutro, aunque los hay que requieren medios más
o menos ácidos. No se debe olvidar que la presencia de ácidos o bases en cantidades que no impiden el
crecimiento bacteriano pueden sin embargo inhibirlo o incluso alterar sus procesos metabólicos normales.
7 Temperatura
Los microorganismos mesófilos crecen de forma óptima a temperaturas entre 15 y 43ºC. Otros como los
psicrófilos crecen a 0ºC y los temófilos a 80ºC o incluso a temperaturas superiores (hipertemófilos). En líneas
generales, los patógenos humanos crecen en rangos de temperatura mucho más cortos, alrededor de 37ºC, y
los saprofítos tienen rangos más amplios.
8 Esterilidad del medio
Todos los medios de cultivo han de estar perfectamente estériles para evitar la aparición de formas de vida que
puedan alterar, enmascarar o incluso impedir el crecimiento microbiano normal del o de los especimenes
inoculados en dichos medios. El sistema clásico para esterilizar los medios de cultivo es el autoclave (que
utiliza vapor de agua a presión como agente esterilizante)
40. ¿Cuáles serían las condiciones de crecimiento de los m.o.?
Los requisitos para el crecimiento microbiano incluyen factores físicos y químicos. Entre los factores físicos tenemos la temperatura, el pH y la presión osmótica. Los factores químicos necesarios para el crecimiento bacterial son diversos elementos constitutivos de las células.
Requisitos FisicosTemperaturaEl patrón de crecimiento bacterial se ve profundamente influenciado por la temperatura. La temperatura a crecimiento óptimo permite el crecimiento más rápido de las bacterias durante un período de tiempo, usualmente entre 12 y 14 horas. La temperatura mínima de crecimiento es aquella temperatura menor a la cual la especie puede crecer. La Temperatura de crecimiento máximo es la temperatura mayor en la cual el crecimiento es posible. Los microorganismos se dividen en 3 grandes grupos en base a su preferencia de rango de temperatura.Sicrófilos son capaces de crecer a 0°C ó menos, pero crecen mejor a una temperatura mayor. Estas bacterias son capaces de crecer a 0°C, pero tienen una temperatura óptima de 15°C ó menos y una máxima de aproximadamente 20°C. Los sicrófilos estrictos mueren si se exponen a la temperatura de salón. Un ejemplo de sicrófilos estrictos son las bacterias que crecen en la Antártica. Aún a una temperatura óptima estas bacterias se tardan en crecer de 2 a 3 semanas. Los sicrófilos facultativos o sicrotrofos son aquellos organismos que pueden crecer a 0°C, pero crecen mejor a una temperatura de entre 20 a 30°C. Los mesófilos crecen mejor a temperaturas que fluctúan de entre 25°C a 40°C. Aquí encontramos los patógenos de humanos y animales de sangre caliente, éstos crecen mejor a 37°C. Los termófilos son bacterias que crecen a una temperatura óptima sobre los 45°C. La región de crecimiento de muchos termófilos se extiende a la región de los mesófilos. Estas se conocen como termófilos facultativos. La temperatura óptima de crecimiento para estos últimos microorganismos es entre 50 a 60°C. Los termófilos extremos crecen a una temperatura mayor de 90°C. Es muy importante señalar que una bacteria no manifiesta las mismas características de cultivo cuando se crece a diferentes temperaturas, un ejemplo lo observamos en Serratia marcescens, esta bacteria produce un pigmento rojo solamente a cierta temperatura de cultivo.
pHEn la mayoría de las bacterias el crecimiento óptimo es entre 6.5 y 7.5. Muy pocas bacterias crecen a un pH menor de 4.0. Sin embargo, las bacterias clasificadas como acidófilos son tolerantes a la acidez, un ejemplo es Thiobacillus thiodans que crece a un pH óptimo de entre 2.0 a 3.5.Presión osmóticaLos microorganismos requieren agua para su crecimiento, además para obtener nutrientes de ésta. Una presión osmótica alta causa pérdida de agua y plasmólisis de la célula, por lo que se utiliza este fenómeno para conservar los alimentos ya sea añadiendo sal o azúcar, lo que previene el crecimiento bacterial. Sin embargo algunas bacterias se han adaptado a altas concentraciones de sal, a éstas se les conoce como halófilos extremos. Por otro lado, los halófilos facultativos no requieren una alta concentración de sal, pero pueden crecer hasta una concentración de 2%. Otras bacterias pueden tolerar hasta un 15% de sal.Requisitos QuímicosCarbóno (C) todos los organismos requieren C para sintetizar los componentes celulares.Nitrógeno, azufre.y fósforo. Estos elementos se requieren para la síntesis de DNA, RNA, proteínas y ATP. Las bacterias pueden obtener nitrógeno (N) ya sea fijándolo directamente de la atmósfera, como por ejemplo el género bacteriano Rhizobium. También pueden obtener este elemento de compuestos inorgánicos que contengan N como nitritos, nitratos, sales de amonia o amino ácidos. Las bacterias pueden obtener azufre de iones de sulfato, sulfito de hidrógeno y amino ácidos con azufre. El fósforo es esencial para la síntesis de ácidos nucleicos y membranas celulares. Una fuente para obtener fósforo son los iones de fosfato y el ATP.Elementos trazas. Otros elementos como hierro, cobre, molibdeno y zinc son requeridos por los microorganismos en pequeñas cantidades. Usualmente tienen función de cofactores.Oxígeno No todos los microorganismos necesitan 02, sin embargo, muchas formas de vida requieren oxígeno
para llevar a cabo respiración aeróbica. Los microorganismos que utilizan oxígeno molecular son llamados aeróbicos. Estos se clasifican en aeróbicos obligados que son los que requieren oxígenos molecular para vivir, y los aeróbicos facultativos los cuales utilizan el oxígeno molecular cuando está presente, pero en su ausencia continúan su crecimiento por la vía de fermentación o respiración anaeróbica, un ejemplo es Escherichia coli. Por otro lado tenemos los anaeróbico obligados que necesitan ausencia de oxígeno molecular para crecer y donde este generalmente es tóxico, un ejemplo es el género Clostridium. Estos microorganismos obtienen el átomo de oxígeno molecular del agua. También se observan microorganismos anaeróbicos aerotolerantes los cuales no utilizan el oxígenos molecular para su crecimiento, pero pueden tolerarlo. Los microaerofílicos sólo pueden crecer en concentraciones de oxígeno molecular menor a las encontradas en el aire.Factores orgánicos de crecimiento Estos son compuestos orgánicos esenciales que el organismo no puede sintetizar, aquí se incluyen las vitaminas, los amino ácidos, las purinas y las pirimidinas.
Medios de cultivoEs un material nutriente preparado para el crecimiento de microorganismos en el laboratorio. Un medio quimicamente definido es aquel donde su composición química exacta es conocida. Un medio compleio es aquel donde su composición exacta varía de un lote a otro, ya que este medio esta hecho de nutrientes como extractos de levaduras, carne, partes de plantas o proteínas digeridas. Hay medios específicos para crecer anaeróbicos, es estos se utiliza un ingrdiente reductor como tioglicolato de sodio, que se combina con el oxígeno molecular disuelto para eliminarlo del medio. También hay medios selectivos, éstos medios en particular proveen nutrientes que ayudan al crecimiento y predominancia de un tipo particular de bacterias, y a su vez inhibe que otros tipos de microorganismos estén presentes, un ejemplo de estos es el medio para crecer la bacteria Neisseria gonorrhoeae. El Medio diferencial nos permite diferenciar entre varios tipos de bacterias al incorporar a éste ciertas substancias como sangre, sal, tintes y otros. Si inoculamos el medio con bacterias que destruyen las células rojas mientras que otras bacterias no destruyen este tipo de células, podemos diferenciar unas de otras en el mismo medio.
41. Enuncie las etapas de crecimiento de m.o. en cultivo estático.
Fases del crecimiento de un cultivoEn este apartado vamos a revisar el estudio de la cinética del crecimiento de microorganismos que crecen en un cultivo realizado en un volumen finito. a esto se le denomina cultivo batch y podríamos traducirlo por cutivo discontinuo por contraposición con el cultivo continuo que desarrollaremos más adelante. El desarrollo de un cultivo discontinuo se ajusta al representado en la siguiente figura:Se pueden distinguir cuatro fases en el cultivo: (1) la fase lag en la que el microorganismo se adpata a las nuevas condiciones y pone en marcha su maquinaria metabólica para poder crecer activamente. La duración de esta fase es variable y en general es mayor cuanto más grande sea el cambio en las condiciones en las que se encuentra el microorganismo. (2) La fase exponencialcuya cinética explicamos en la página anterior. (3) La fase estacionaria en la que no hay aumento neto de microorganismos, lo que no significa que no se dividan algunos, sinio que la aparición de nuevos individuos se compensa por la muerte de otros. (4) La fase de muerte en la que el número de microorganismos vivos disminuye de forma exponencial con una constante k que depende de diferentes circunstancias.En la fase de muerte decimos que el número de microorganismos vivos disminuye exponencialmente. Pero ¿qué es un microorganismo vivo en términos microbiológicos?. Consideramos vivo al microorganismo que puede multipicarse (dividirse), y muerto al que ha perdido irreversiblemente la capacidad de dividirse. Es importante entender este concepto porque los microorganismos microbiológicamente muertos no tienen porqué estar metabólicamente inactivos.
42. ¿Cuál es la ecuación de crecimiento de m.o. en condiciones óptimas?
43. Enuncie cómo se puede inhibir el crecimiento de m.o.
Factores de inhibición del crecimiento microbiano
Intrínsecos (propios del alimento)Ph (acidez): La multiplicación de las bacterias se ve sustancialmente inhibida en medios muy ácidos (ph bajo). Algunos alimentos se caracterizan por su acidez inherente, otros deben su acidez a la acción de ciertos microorganismos o al agregado de ácidos= acidez biológica. Por ejemplo, yogurt, chucrut, pickles fermentados.Aw (actividad del agua): A medida que la actividad del agua disminuye, la capacidad de multiplicación de los microorganismos se reduce. Para inhibir o retardar la multiplicación de las bacterias en los alimentos, la actividad del agua de éstos se puede reducir mediante la deshidratación (frutas, vegetales y carnes desecados) o agregando sustancias que disuelvan o aten el agua, tales como la sal o el azúcar (productos en salmuera, mermeladas, dulces). Muchos alimentos que se emplean secos (harina, sal, azúcar, especias y hierbas secas, carnes, frutas y vegetales deshidratados) permanecerán seguros mientras se mantengan en este estado, aunque algunas bacterias estén presentes.Estructuras biológicas: Las cubiertas naturales de algunos alimentos brindan una excelente barrera de protección contra la entrada y subsecuente deterioro que causan los microorganismos.Disponibilidad de nutrientes: La gran mayoría de los alimentos contienen todos los nutrientes necesarios para el desarrollo de microorganismos, aunque sus distintas composiciones ejercen un efecto selectivo sobre las clases de microorganismos que son capaces de desarrollarse en estos.Potencial de óxido reducción: Es crítico para el crecimiento de los microorganismos y generalmente está asociado con la presencia de oxígeno molecular disuelto en el medio, el cual es muy oxidante. Las bacterias aerobias crecen más con los valores positivos (oxidados) y las anaerobias con los negativos (reducidos).Componentes Antimicrobianos: Son sustancias químicas que tienen naturalmente algunos alimentos para inhibir el crecimiento o matar a las bacterias o que han sido agregadas durante la producción de los mismos.Competencia microbiana (presencia y actividad de otros microorganismos): El cambio de las condiciones del alimento (temperatura de almacenamiento, cocción, agregado de otros ingredientes) puede estimular o disminuir los efectos competitivos dentro del mismo, favoreciendo o desfavoreciendo la multiplicación de microorganismos perjudiciales para la salud.Extrínsecos (del medio donde el alimento está almacenado)Temperatura: Es el principal factor en la conservación de los alimentos. Conocer el efecto de la temperatura en la vida de las bacterias es de primordial importancia para la higiene y seguridad de los alimentos ya que en función del producto considerado y del resultado deseado, resulta conveniente aplicar determinada temperatura.La mayoría de las bacterias que causan ETA se multiplican a temperaturas templadas, denominada Zona de Temperaturas Peligrosas para los alimentos, que comprende entre los 5° a los 57°. Por este motivo se debe evitar el mantenimiento de los alimentos potencialmente peligrosos en esta zona. Esto determina que aquellos alimentos que se almacenen en frío (refrigerados) se deben mantener siempre a una temperatura menor o igual a 5°, mientras que aquellos que se mantengan en caliente siempre deben estar a una temperatura mayor o igual a 57°, una de las reglas más importantes de la seguridad e higiene de alimentos es la que establece que se debe minimizar el tiempo (nunca debe exceder las 4 hs.) que un alimento potencialmente peligroso pasa en la ZTP.Además, ese tiempo es acumulativo.
El control de la temperatura y el tiempo es un factor clave para prevenir que las bacterias presentes en los alimentos puedan alcanzar números suficientemente grandes como para causar ETA.
• Efecto de las T° bajas: consiste en retardar o detener la multiplicación de las bacterias. A medida que la t° desciende, la velocidad de multiplicación de las bacterias disminuye. Los dos métodos que utilizan las temperaturas bajas para prolongar el período de conservación de los alimentos son la refrigeración y la congelación.La refrigeración consiste en conservar los alimentos a temperaturas entre los 2° a 5°. Se aplica a carnes, pescados, mariscos, leche, etc. El almacenamiento en refrigeración de los alimentos se limita a períodos de tiempo cortos, porque no detiene la multiplicación de las bacterias, solo la retarda.La congelación consiste en someter los alimentos a temperaturas inferiores o iguales a 18°. Se aplica a muchas clases de alimentos, y para muchos es el mejor método de conservación a largo plazo que puedan recibir porque combina los efectos de las bajas temperaturas en el descenso de la actividad del agua.• Efecto de las T° altas: Las temperaturas superiores a 57° se utilizan para destruir a las bacterias vegetativas. Su uso para tal propósito está regido por 2 principios:1). A mayor temperatura, mayor destrucción de bacterias.2). A mayor tiempo a una temperatura, mayor destrucción de bacterias.
Humedad relativa del medio ambiente
La humedad relativa (HR) del medio ambiente donde se almacenan los alimentos es importante tanto desde el punto de vista de la Aw dentro del alimento como de la multiplicación de microorganismos en su superficie.Así, si un alimento de baja Aw se almacena en un lugar con alta HR, va a absorber agua del aire y a aumentar la Aw de su superficie y la interna. Este proceso puede generar zonas de concentración de agua en la superficie del alimento, en la que prosperen microorganismos capaces de causar ETA o alterar el alimento, los que hasta el momento estaban en estado latente. De manera similar, si un alimento de alta Aw se almacena en un lugar con baja HR, tiende a perder agua y deshidratarse, con la consecuente pérdida de calidad.Atmósfera gaseosa (vacío, presencia de aire, oxígeno y otros gases)Las bacterias pueden agruparse de acuerdo con sus requerimientos de aire (oxígeno) para multiplicarse: 1. Aerobias: requieren la presencia de aire para multiplicarse. Por lo general, se multiplican únicamente en la superficie de los alimentos.
2. Anaerobias estrictas: La presencia de aire inhibe su multiplicación. Estas bacterias se encuentran en el medio ideal en todos los alimentos privados de aire, tales como los alimentos envasados al vacío; en el interior de los arrollados, piononos, matambres; las conservas mal esterilizadas; los caldos, salsas, fondos y guisos. Algunas bacterias de este grupo se multiplican fácilmente en los alimentos y pueden causar ETA muy graves, por ejemplo: el botulismo.
3. Anaerobias facultativas: La presencia de aire les es indiferente porque pueden multiplicarse tanto en su presencia como en su ausencia. Por lo tanto, estas bacterias se pueden multiplicar tanto en alimentos expuestos al aire como en aquellos que estén envasados al vacío. Este grupo comprende a la mayoría de las bacterias que causan ETA.Como la mayoría de las bacterias que causan ETA son anaerobias facultativas o anaerobias estrictas, en vasar un alimento al vacío no lo hace seguro.
44. Enuncie como se puede destruir o matar m.o.
Control de los MicroorganismosLos microorganismos ofrecen diversos beneficios a la sociedad en diferentes formas. En otro aspecto son también los microorganismos un vehículo para la producción de enfermedades, por la producción de toxinas propiamente dichas o metabolitos tóxicos. Además de daños en cultivos, descomposición de alimentos y enfermedades en animales. Es por esto que el ser humano ha buscado los procedimientos necesarios para destruir o controlar el crecimiento de los microorganismos perjudiciales. DEFINICIONES IMPORTANTES: Muerte microbiana: Pérdida irreversible de la capacidad de reproducirse. Esterilización: Proveniente del latín sterilis “incapaz de reproducirse”. Proceso por el cual las células vivas, esporas viables, virus y viroides destruidos o eliminados de un objeto o hábitat. Desinfección: Destrucción, eliminación o inhibición de los microorganismos que pueden producir enfermedad de una superficie u objeto. Se mantienen viables las esporas. Germicida: Terminación _cida del latín que significa “destruir”. Es un agente que puede destruir microorganismos patógenos y muchos no patógenos pero no necesariamente esporas. (Bactericida, fungicida, viricida)Terminación _statico: proveniente del griego statikos “que causa detención”, agente con capacidad de inhibir el crecimiento microbiano, pero sin matarlos. (Bacteriostático, fungistático)
Condiciones que influyen en la eficacia de un antimicrobiano:La destrucción de los microorganismos y la inhibición del crecimiento no es un proceso simple, debido a que la eficacia de un agente antimicrobiano es afectada por 6 factores:
1. Tamaño de la población: Debido a que la muerte es exponencial, una población muy grande requiere de mayor tiempo.2. Composición de la población: la eficiencia del antimicrobiano varía considerablemente con respecto a la naturaleza de los organismos que son tratados porque su susceptibilidad es distinta. Por ejemplo: las endosporas bacterianas son más resistentes que las células vegetativas, las células jóvenes mueren con mayor facilidad y algunas especies soportan mejor condiciones adversas.3. Concentración o intensidad del agente antimicrobiano: A menudo, pero no siempre, entre mayor sea la concentración del agente químico o más intenso agente físico, más rápidamente se destruyen los microorganismos. Pero generalmente la eficiencia no está relacionada con la concentración o intensidad. (alcohol)4. Tiempo de exposición: cuanto más tiempo se exponga una población a un determinado agente, más organismos se destruirán.5. Temperatura: A menudo, un aumento en la temperatura aumenta la actividad de un agente químico.6. Entorno: la población que se quiere destruir no se encuentra aislada, está rodeada de diversos factores ambientales que pueden protegerla o facilitar su destrucción. Por ejemplo: el calor es más efectivo en un medio ácido, la materia orgánica les da protección contra el calor y los desinfectantes químicos.
Modo de acción de los antimicrobianos:
Alteración de la permeabilidad de la membrana citoplasmática Daño a la pared celular o inhibición de la síntesis de sus componentes Alteración del estado físico químico de las proteínas y ácidos nucleicos, o inhiben su síntesis Inhibición enzimática
Procedimientos para el control microbiano: Métodos físicos Métodos químicos Agentes Antimicrobianos
MÉTODOS FÍSICOS: Los métodos físicos se utilizan a menudo para lograr la descontaminación, la desinfección y la esterilización microbiana.
CALOR: La exposición al agua en ebullición durante 10 minutos es suficiente para destruir células vegetativas, pero no es suficiente para destruir endosporas. No esteriliza.La eficacia del calor como agente antimicrobiano, se puede expresar como el Tiempo de muerte térmico (TMT), que se define como el tiempo más corto necesario para destruir los microorganismos en una suspensión, a una temperatura específica y en condiciones definidas. Sin embargo como la destrucción es logarítmica no es posible eliminar completamente los microorganismos de una muestra.
Existen diversos métodos de control de microorganismos por medio del calor:a. Esterilización por vapor (calor húmedo o autoclave): El agua es llevada a punto de ebullición de manera que el vapor llena la cámara, desplazando el aire frío. Cuando todo el aire es expulsado, se cierran las válvulas de seguridad y el vapor satura toda la cámara, por lo que incrementa la presión, hasta que se alcanzan los valores deseados (121°C y 15 lb presión).En estas condiciones se destruyen todas las células vegetativas y endosporas en un tiempo que por lo general es de 15 minutos. Se piensa que el calor húmedo degrada los ácidos nucleicos, desnaturaliza proteínas y además alterar las membranas celulares.Si no se cumplen las condiciones adecuadas, no hay esterilización. Para controlar el buen funcionamiento del equipo, se pueden incluir con la esterilización un control biológico o un indicador químico.
El indicador biológico consiste en una ampolla estéril con un medio y un papel cubierto con esporas de Bacillus stearothermophilus o Clostridium. Luego de la esterilización se rompe la ampolla y se incuba por unos días. El indicador químico consiste en una cinta especial con letras o líneas que cambian de color después del tratamiento suficiente con calor.b. Pasteurización: Se utiliza para sustancias o medios que no pueden ser calentadas a más de su temperatura de ebullición.Un calentamiento breve a 55 o 60°C destruirá los microorganismos patógenos y disminuye los causantes de la descomposición de la sustancia. NO esteriliza.Existen variaciones que son utilizadas en la industria de la leche: la pasteurización rápida (HTST high temperature shortterm) que consiste en calentar a 72°C por 15 segundos. Y la pasteurización a temperatura ultra elevada (UTH ultrahigh temperature) que calienta a 140150°C por 1 a 3 segundos.c. Tindalización o esterilización fraccionada al vapor: se utiliza para químicos o material biológico que no puede llevarse a más de 100°C. Se calienta a una temperatura de 90°C a 100°C durante 30 minutos por tres días consecutivos y se incuba a 37°C entra cada calentamiento.El primer calentamiento destruye células vegetativas pero no esporas, por lo que germinan a 37ºC y luego son eliminadas con el siguiente calentamiento.d. Calor seco: Se utilizan hornos o estufas a una temperatura de 160170°C por 2 o 3 horas. Es menos efectivo que el calor húmedo, pero no corroe utensilios metálicos. Es lenta y no se puede utilizar para material termo sensible.e. Incineración: Destruye por completo los microorganismos. (calentar las asas en los mecheros).f. Temperaturas bajas: Refrigeración y congelación, son únicamente bacteriostáticos. En general, el metabolismo de las bacterias está inhibido a temperaturas por debajo de 0° C. Sin embargo estas temperaturas no matan a los microorganismos sino que pueden conservarlos durante largos períodos de tiempo.Esta circunstancia es aprovechada también por los microbiólogos para conservar los microorganismos indefinidamente. Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a 70° C o incluso mejor en tanques de nitrógeno líquido a 196° C.g. Desecación: Es de efecto bacteriostático y las esporas permanecen viables.
FILTRACIÓN: es utilizada para materiales termosensibles.a. Filtros de profundidad: Se utilizan materiales fibrosos o granulados que forman una capa gruesa con canales de diámetro muy pequeño. La solución es aspirada al vacío y los microorganismos quedan retenidos o son adsorbidos por el material. Se utilizan diatomeas, porcelana no vidriada, asbestos.b. Filtros de membrana: Son circulares con un grosor de 0.1 mm y con poros muy pequeños, de unos 2 μm por lo que los microorganismos no pueden atravesarlo. Se fabrican de acetato de celulosa, policarbonato, fluoruro de polivinilo u otros materiales sintéticos.
RADIACIÓN:a. Ultravioleta: Es letal para todas las clases de microorganismos por su longitud de onda corta y su alta energía. Es letal a 260 nm ya que es la longitud de onda que es más efectivamente absorbida por el ADN.El mecanismo primario del daño al ADN es la formación de dímeros de timina lo que inhibe su función y replicación. Son escasamente penetrantes y se utilizan para superficies.b. Ionizante: Niveles bajos pueden producir mutaciones e indirectamente resultar en la muerte, niveles altos son letales. Específicamente causan una serie de cambios en las células: ruptura de puentes de hidrógeno, oxidación de dobles enlaces, destrucción de anillos, polimerización de algunas moléculas, generación de radicales libres.
La mayor causa de muerte es la destrucción del ADN. Es excelente esterilizante y con penetración profunda en distintos materiales, por lo que se utilizan para esterilizar materiales termolábiles (termosensibles) como jeringas desechables, sondas, etc.No se utilizan para medios de cultivo o soluciones proteicas porque producen alteraciones de los componentes.
MÉTODOS QUÍMICOS:
Condiciones ideales para un agente antimicrobiano químico: No tóxico para el ser humano, animales ni medio ambiente Actividad antimicrobiana No debe de reaccionar con la materia orgánica o corroer Estable y homogéneo
Modo de acción:
Bacteriostáticos: Inhibidores de síntesis proteica por unión al ribosoma, que es reversible, pues se disocia de este cuando disminuye en concentración. Bactericidas: Causa la muerte celular pero no la lisis. No se eliminan por dilución. Bacteriolíticos: Inducen la lisis celular al inhibir la síntesis de la pared celular o dañan la membrana citoplasmática.Agentes antimicrobianos químicos:
a. Fenoles: El primer desinfectante y antiséptico utilizado, en 1867 Joseph Lister los empleó para reducir el riesgo de infección en las cirugías. Hasta ahora los fenoles y sus derivados (cresol, xilenol) son utilizados como desinfectantes en laboratorios y hospitales. Elimina micobacterias, eficaz aún en presencia de materia orgánica y permanece activo en la superficie después de mucho tiempo de su aplicación. Desnaturaliza proteínas y altera la membrana. Tiene olor desagradable y puede producir irritaciones cutáneas.b. Alcoholes: No elimina esporas pero son bactericidas y fungicidas y algunas veces viricida (virus que contienen lípidos), son comúnmente utilizados principalmente el etanol y el isopropanol en concentraciones de 7080%. Tienen el mismo modo de acción de los fenoles.c. Metales pesados: mercurio, arsénico, plata, zinc y cobre. Son bacteriostáticos ya que el metal se combina con los grupos sulfihidrilos de las proteínas inactivándolas o precipitándolas. Son tóxicos. Ejemplos: sulfato de cobre (alguicida) y nitrato de plata (gonorrea oftálmica en niños)d. Halógenos: Yodo: antiséptico cutáneo. Oxida componentes celulares y forma complejos con las proteínas. En altas concentraciones puede destruir algunas esporas. Puede lesionar la piel, dejar manchas y desarrollar alergias. Cloro: oxida componentes celulares, requiere un tiempo de exposición de unos 30 minutos.El producto clorado más utilizado en desinfección es el hipoclorito de sodio, que es activo sobre todas las bacterias, incluyendo esporas, y además es efectivo en un amplio rango de temperaturas. La actividad bactericida del hipoclorito de sodio se debe al ácido hipocloroso (HClO) y al Cl2 que se forman cuando el hipoclorito es diluido en agua. La actividad germicida del ión hipocloroso es muy reducida debido a que por su carga no puede penetrar fácilmente en la célula a través de la membrana citoplasmática. En cambio, el ácido hipocloroso es neutro y penetra fácilmente en la célula, mientras que el Cl2 ingresa como gas.Su actividad está influida por la presencia de materia orgánica, pues puede haber en el medio sustancias capaces de reaccionar con los compuestos clorados que disminuyan la concentración efectiva de éstos.e. Compuestos cuaternarios de amonio (detergentes): Moléculas orgánicas emulsificantes porque contienen extremos polares y no polares, solubilizan residuos insolubles y son agentes limpiadores eficaces.Solo los catiónicos son desinfectantes, alteran membrana y pueden desnaturalizar proteínas. No destruyen micobacterias ni esporas. Se inactivan con el agua dura y el jabón.
f. Aldehídos: Formaldehído y glutaraldehído, se combinan con las proteínas y las inactivan. Eliminan esporas (tras 12 horas de exposición) y pueden usarse como agentes esterilizantes.g. Gases esterilizantes: Esterilización de objetos termosensibles. Oxido de etileno: microbicida y esporicida, se combina con las proteínas celulares. Alto poder penetrante. En concentraciones de 1020% mezclado con CO2 o diclorodifluorometano. Se debe de airear ampliamente los materiales esterilizados para eliminar el gas residual porque es muy tóxico.
AGENTES ANTIMICROBIANOS:La medicina moderna depende de los agentes quimioterapeuticos para el tratamiento de enfermedades. Estos agentes destruyen a los microorganismos patógenos o inhiben su crecimiento para evitar un daño significativo al hospedador.La mayoría de estos agentes son antibióticos derivados de productos microbianos o sus derivados. Existen también antibióticos sintéticos. Características de los agentes antimicrobianos: Toxicidad selectiva: debe de eliminar o inhibir exclusivamente el microorganismo patógeno que está dañando al hospedador. No causar efectos adversos: No deben de causar efectos indeseables para el hospedador. (respuestas alérgicas, daño renal, daño gastrointestinal, nauseas, depleción de la médula ósea)Espectro de acción: Algunos agentes tienen un espectro de acción estrecho por lo que su efecto es contra una limitada variedad de microorganismos. Otros tienen un espectro de acción amplio, y pueden atacar diferentes clases de patógenos.
Para tener una idea de la efectividad de un agente antimicrobiano puede obtenerse: Concentración Mínima Inhibitoria (CMI), que es la mínima concentración del agente antimicrobiano que puede inhibir el crecimiento de un patógeno en particular. Concentración Letal Mínima (CLM), es la mínima concentración de un agente antimicrobiano que mata a un patógeno. Mecanismos de acción de los agentes antimicrobianos:Las drogas antimicrobianas pueden causar un daño al organismo patógeno de varias maneras: Los antibióticos más selectivos son aquellos que interfieren con la síntesis de la pared bacteriana. (penicilinas, vancomicina, bacitracina, cefalosporinas). Pueden inhibir la síntesis proteica al unirse al ribosoma procariótico. (estreptomicina, gentamicina, cloranfenicol, eritromicina) Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos, inhibiendo la ADN girasa, interfiriendo con la replicación, transcripción o traducción, bloqueando la síntesis de ARN, etc. (ciprofloxacina, quinolonas, rifampicina) Daño en la membrana plasmática uniéndose a ella para dañar su estructura y alterar su permeabilidad. (polimixina B) Algunas drogas antimicrobianas pueden actuar como antimetabolitos: bloquean las vías metabólicas por competición inhibitoria. Compiten por los metabolitos.
Determinación del nivel de actividad antimicrobiana:Existen diversos métodos para determinar la actividad de los agentes antimicrobianos, entre ellos tenemos:Test de susceptibilidad por dilución:Se utiliza para determinar la CMI y la CLM. Es un método de dilución en caldo, en donde se colocan concentraciones decrecientes del agente antimicrobiano, generalmente diluciones 1:2, en tubos con un caldo de cultivo que sostendrá el desarrollo del microorganismo. El caldo más comúnmente usado para estas pruebas es el de MuellerHinton suplementado con los cationes magnesio y calcio.Un tubo de caldo se mantiene sin inocular como control negativo de crecimiento. Luego de la incubación adecuada (usualmente de un día para el otro) se observa la turbidez de los tubos que indicará desarrollo bacteriano. El microorganismo crecerá en el tubo control y en todos los otros que no contengan suficiente
agente antirnicrobiano como para inhibir su desarrollo. La concentración de antibiótico que presente ausencia de crecimiento, detectada por falta de turbidez (igualando al control negativo), se designa como la CMI. Para medir la CLM se debe realizar la prueba de actividad bactericida, que emplea el mismo sistema de dilución en caldo que para medir la sensibilidad.Una vez determinada la CMI, se siembra una cantidad conocida de inóculo de cada uno de los tubos de caldo que no presentaban turbidez en placas de agar (la pequeña cantidad del agente antimicrobiano que es llevada junto con el inóculo se elimina por dilución en el agar), y el número de colonias que crece en estos subcultivos, después de incubar durante la noche, se compara con el número de UFC/ml del cultivo original.Dado que incluso las drogas bactericidas no siempre esterilizan totalmente una población bacteriana, la mínima concentración del agente antibacteriano que permite sobrevivir a menos de 0,1 % del inóculo original se denomina CLM.
45. Clasifica y da características de estas bacterias: lactobacillus bulgaris, clostridium botulinum, streptococo thermofilus.
46. Clasifica y da características de estos hongos: sacharomyces cerevisiae, rhizopus nigricans, penicillium notatun