Organismos modelo

Organismos modeloClulas como modelos experimentalesLa evolucin de las clulas actuales a partir de un antepasado comn tiene importantes implicaciones para la biologa celular y molecular como ciencia experimental. Debido a que las propiedades fundamentales de todas las clulas se han conservado durante la evolucin, los principios bsicos obtenidos de los experimentos desarrollados con un solo tipo de clula son generalmente aplicables a otras clulas. Por otra parte, debido a la diversidad de las clula actuales, muchos de los experimentos son ms fciles de llevar a cabo con un tipo de clulas en lugar de otras. Se utilizan diferentes tipos de clulas y organismos como modelos experimentales para estudiar diversos aspectos de la biologa celular y molecular.

rbol filogentico de la vidaEn biologa, un virus (del latn virus, toxina o veneno) es una entidad infecciosa microscpica que slo puede multiplicarse dentro de las clulas de otros organismos.

Los virus infectan todos los tipos de organismos, desde animales y plantas hasta bacterias y arqueas. Los virus son demasiado pequeos para poder ser observados con la ayuda de un microscopio ptico, por lo que se dice que son submicroscpicos.Virus

Virus de la influenza

Protenas involucradas en la sntesis de ADN, ARN y protenasRegulacin gnicaCncer y control de la proliferacin celularTransporte de protenas y organelos dentro de las clulasInfeccin e inmunidadPosible va de acceso para terapia gnicaFago T4

El fago T4 tiene algunas caractersticas nicas como:Intrones al estilo eucariota.Alta velocidad de copia de ADN con slo un error cada 300 copias.Mecanismos especiales de reparacin.El fago T4 de enterobacteria es un fago que infecta bacterias E. coli.

Su ADN mide 169-170 kb y es bicatenario. Su ciclo vital (desde que entra en la bacteria hasta su destruccin) dura cerca de 30 minutos (a 37 C) y consta de:Adsorcin y penetracin (se inicia inmediatamente).Secuestro de la expresin gnica del husped (se inicia inmediatamente).Sntesis de enzimas (se inicia al cabo de 5 minutos).Replicacin del ADN (se inicia al cabo de 10 minutos).Formacin del virus (se inicia al cabo de 12 minutos).Fago T4

Sntesis de insulina en las clulas islotes del pncreasBrevemente, antes del inicio del gen de la insulina (en la regin que bordea el extremo 5), se encuentran varios elementos de secuencia que son decisivos para la produccin de insulina. Diversas protenas de regulacin se unen a estas secuencias y se activan. Diversas protenas de regulacin se unen a estas secuencias y se activan. En las clulas que no producen insulina se bloquean los fragmentos de ADN mediante otras protenas.

Se representa un gen de insulina tpico de una clula de un mamfero, con intrones, secuencias codificadoras (exones) y secuencia de regulacin, que se utilizan para la transcripcin.Cadena simple de ADNParvovirusCadenasimplede ADNCadenadoblede ADNCadena simple de ADNPapovavirusCadenadoblede ADNReplicacinReplicacinPolioma,SV40 Pequeo

Adeno Mediano

Herpes, GrandePox, EBV ADN/ARNHepadnaReplicacinARN de cadena ( + )Hepatitis BARN de cadena ( - )RabdovirusOrtomixovirusParamixovirusADN de cadenaParcialmente simpleARN de cadena ( + )ARN de cadena ( - )ReplicacinRabia, influenza, sarampin, paperas, Sendai y otrosARN de cadena ( + )PicornavirusCoronavirusTogavirusARN de cadena ( + )ARN de cadena ( - )ReplicacinRabia, influenza, sarampin, paperas, Sendai y otrosCadena doble de ARNReovirusARN/ADNRetrovirusReplicacinARN de cadena ( + )DiarreaARN de cadena ( + )Cadena doble de ADNARNmEsquema de la replicacin y la transcripcin de los virus

Complejo de duplicacinBacteriasLas bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamao de unos pocos micrmetros (entre 0,5 y 5 m, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos) y hlices (espirilos). Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las clulas eucariotas (de animales, plantas, hongos, etc.), no tienen el ncleo definido ni presentan, en general, orgnulos membranosos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son mviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriologa, una rama de la microbiologa.

Las bacterias son los organismos ms abundantes del planeta. Son ubicuas, se encuentran en todos los hbitats terrestres y acuticos; crecen hasta en los ms extremos como en los manantiales de aguas calientes y cidas, en desechos radioactivos, en las profundidades tanto del mar como de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que se pueden encontrar en torno a 40 millones de clulas bacterianas en un gramo de tierra y un milln de clulas bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 51030 bacterias en el mundo.

La Escherichia coli (pronunciado /eske'rikia 'koli/), tambin conocida por la abreviacin de su nombre, E. coli, es quizs el organismo procariota ms estudiado por el ser humano. Se trata de una enterobacteria que se encuentra generalmente en los intestinos animales, y por ende en las aguas negras, pero se lo puede encontrar en todos lados, dado que es un organismo ubicuo. Fue descrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich, bacterilogo alemn, quien la denomin Bacterium coli. Posteriormente la taxonoma le adjudic el nombre de Escherichia coli, en honor a su descubridor.

sta y otras bacterias son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo, adems de producir las vitaminas B y K. Es un bacilo que reacciona negativamente a la tincin de Gram (gramnegativo), es anaerobio facultativo, mvil por flagelos peritricos (que rodean su cuerpo), no forma esporas, es capaz de fermentar la glucosa y la lactosa.Escherichia coli

Protenas involucradas en el metabolismo, sntesis de ADN, ARN y protenasRegulacin gnicaDiana para nuevos antibiticosCiclo celularSealizacinEscherichia coli Se denomina levadura a cualquiera de los diversos hongos microscpicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la descomposicin mediante fermentacin de diversos cuerpos orgnicos, principalmente los azcares o hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.

Aunque en algunos textos de botnica se considera que las levaduras "verdaderas" pertenecen slo a la clase Ascomycota, desde una perspectiva microbiolgica se ha denominado levadura a todos los hongos con predominio de una fase unicelular en su ciclo de vida, incluyendo a los hongos basidiomicetes.

A veces suelen estar unidos entre s formando cadenas. Producen enzimas capaces de descomponer diversos sustratos, principalmente los azcares.

Una de las levaduras ms conocidas es la especie Saccharomyces cerevisiae. Esta levadura tiene la facultad de crecer en forma anaerobia realizando fermentacin alcohlica. Por esta razn se emplea en muchos procesos de fermentacin industrial, de forma similar a la levadura qumica, por ejemplo en la produccin de cerveza, vino, hidromiel, aguol, pan, produccin de antibiticos, etc.

Las levaduras se reproducen asexualmente por gemacin o brotacin y sexualmente mediante ascosporas o basidioesporas. Durante la reproduccin asexual, una nueva yema surge de la levadura madre cuando se dan las condiciones adecuadas, tras lo cual la yema se separa de la madre al alcanzar un tamao adulto. En condiciones de escasez de nutrientes las levaduras que son capaces de reproducirse sexualmente formarn ascosporas. Las levaduras que no son capaces de recorrer el ciclo sexual completo se clasifican dentro del gnero Candida.

La levadura es la primera clula eucariota en la que se ha intentado expresar protenas recombinantes debido a que es de fcil uso industrial: es barata, cultivarla es sencillo y se duplica cada 90 minutos en condiciones nutritivas favorables. Adems, es un organismo fcil de modificar genticamente lo que permite realizar experimentos en varios das o semanas. Sin embargo, las levaduras poseen un mecanismo de glicosilacin diferente al que se encuentra en clulas humanas, por lo que los productos son inmunognicos.Levaduras

Control del ciclo celular y de la divisin celularSecrecin de protenas y biognesis de la membranaFuncin del citoesqueletoDiferenciacin celularEnvejecimiento Regulacin gnica y estructura de los cromosomas

Saccharomyces cerevisiaeLos nematodos (Nematoda, del griego nema, "hilo", eids u oidos, "con aspecto de"), tambin conocidos como nemtodos, nematodes y nematelmintos, son un filo de vermes pseudocelomados con ms de 25.000 especies registradas, el cuarto del reino animal por lo que se refiere al nmero de especies, y un nmero estimado mucho mayor, tal vez 500.000. Se conocen vulgarmente como gusanos redondos debido a la forma de su cuerpo en un corte transversal.

Son organismos esencialmente acuticos, aunque proliferan tambin en ambientes terrestres. Se distinguen de otros gusanos por ser pseudocelomados, a diferencia de los anlidos que son celomados al igual que los animales superiores. Existen especies de vida libre, marinas, en el suelo, y especies parsitas de plantas y animales, incluyendo el hombre, al que provocan enfermedades como la triquinosis, filariasis, anquilostomiasis, ascariasis, estrongiloidiasis, toxocariasis, etc. Sin embargo el nmero de especies que parasitan directamente al hombre y las que parasitan plantas (nemtodos fitoparsitos) son un grupo muy pequeo en comparacin al nmero de especies del filo Nematoda.

Microfotografa coloreada de un nematodo (Heterodera glycines), parsito de la planta de soya

Desarrollo del plan corporalLinaje celularFormacin y funcin del sistema nerviosoControl de muerte celular y genes del cncerEnvejecimientoComportamientoRegulacin gnica y estructura de los cromosomasNematodo intestinal (Caenorhabditis elegans)Nematodo intestinal (Caenorhabditis elegans)

Ahorro en tiempo: la esperanza de vida de C. elegans es de 2-3 semanas frente a 2-5 aos de ratones. Esto permite obtener resultados en menos tiempo.Ahorro en costes: el mantenimiento y estudio de C. elegans en laboratorio es ms barato y sencillo que otros modelos animales como ratones o mosca de la fruta.Ahorro en espacio, frente a otros modelos animales de mayor tamao como ratones.Mayor valor estadstico: el grupo habitual de trabajo es de 300 individuos para C. elegans frente a 30-50 en ratones, aumentando la fiabilidad de los resultados.Permite aadir una etapa intermedia entre estudios in vivo y ensayos clnicos para ciertos modelos de enfermedades de los que no existe modelo en ratones.Drosophila melanogaster (literalmente "amante del roco de vientre negro"), tambin llamada mosca del vinagre o mosca de la fruta, es una especie de dptero braqucero de la familia Drosophilidae. Recibe este nombre debido a que se lo encuentra alimentndose de frutas en proceso de fermentacin tales como manzana, cambur, uva, etc. Es una especie utilizada frecuentemente en experimentacin gentica, dado que posee un reducido nmero de cromosomas (4 pares), breve ciclo de vida (15-21 das) y aproximadamente el 61% de los genes de enfermedades humanas que se conocen tienen una contrapartida identificable en el genoma de las moscas de la fruta, y el 50% de las secuencias protenicas de la mosca tiene anlogos en los mamferos.

Para propsitos de investigacin, fcilmente pueden reemplazar a los humanos. Se reproducen rpidamente, de modo que se pueden estudiar muchas generaciones en un corto espacio de tiempo, y ya se conoce el mapa completo de su genoma. Fue adoptada como animal de experimentacin gentica por Thomas Morgan a principios del siglo XX. Sus 165Mb de genoma (1Mb = 1 milln de pares de bases) fueron publicados en marzo de 2000 gracias al consorcio pblico y la compaa Celera Genomics. Alberga alrededor de 13.600 genes.

Drosophila melanogaster

Desarrollo del plan corporalGeneracin de linajes celulares diferenciadosFormacin del sistema nervioso, el corazn y la musculaturaMuerte celular programadaControl gentico del comportamientoGenes del cncer y control de la proliferacin celularControl de la polarizacin celularEfectos de drogas, alcohol y pesticidasDrosophila melanogaster El cebrita o danio cebra (Danio rerio) es un ciprnido emparentado con las carpas y los barbos, originario del sudeste asitico, de uso frecuente en acuarios as como para investigacin cientfica.

Son peces alargados, fusiformes, con una nica aleta dorsal, boca dirigida hacia arriba y un par de finas barbillas que son difciles de ver salvo que el animal este parado. El color de fondo es dorado o plateado, sobre los flancos y longitudinalmente se presentan de 5 a 9 bandas de color azul oscuro que comienzan detrs del oprculo y llegan hasta el final del animal (incluyendo la cola), dndole un aspecto cebrado del que toma el nombre. El oprculo es azulado y la zona ventral de un tono blanquecino rosado. Alcanza 5cm como talla mxima.

Pez cebra

Desarrollo de tejidos corporales de los vertebradosFormacin y funcin del cerebro y del sistema nerviosoDefectos congnitosCncerPez cebraEs especialmente apreciado por su homologa gentica con el hombre (compartimos con estos peces ms del 80% del genoma) que permite que los resultados obtenidos de los frmacos probados en estos animales sean potencialmente extrapolables al ser humano.Sus embriones son transparentes, algo que hace posible observar los efectos de estos medicamentos en sus rganos internos en formacin.

Otra de las ventajas de este pez es su capacidad reproductiva -la hembra pone hasta 200 huevos-, continua- se reproducen durante todo el ao- y rpido desarrollo -sus rganos se forman en slo 24 horas-, gracias a los cuales se pueden realizar diferentes experimentos en una misma generacin de animales, investigar la evolucin de las patologas e identificar las causas de las enfermedades investigadas.

Este pez tropical posee tambin la cualidad de regenerar los rganos que le son parcialmente amputados, lo que amplia las capacidades de investigacin en este campo que tiene como horizonte la recuperacin de las lesiones medulares.

Pueden criarse de modo tal que los mutantes pueden ser investigados y propagados y es adems, el primer vertebrado en el que se ha intentado una mutagnesis intensiva.

Su pequeo tamao hace fcil su almacenaje, ya que caben hasta un centenar de animales en contenedores de un litro de agua, y su sencillo mantenimiento decantan finalmente a favor del pez cebra las preferencias de los cientficos como animal de laboratorio en el siglo XXI.

Los genes del pez cebra son muy dciles de estudiar ya que los embriones son sensibles a las molculas antisentido de Morfolino y por tanto, este mtodo puede ser utilizado para analizar si un gen dado es importante para una funcin en particular.Pez cebraEl ratn comn (Mus musculus), llamado tambin ratn casero, ratn domstico, ratn de laboratorio, laucha, es una especie de roedor miomorfo de la familia Muridae. Es la especie ms frecuente de ratn. Se cree que es la segunda especie de mamferos con mayor nmero de individuos, despus del Homo sapiens. Habita siempre cerca a los humanos, con los que mantiene una relacin de comensalismo. Es tambin el mamfero ms utilizado en experimentos de laboratorio y existen multitud de variantes transgnicas que simulan enfermedades genticas humanas. Est incluido en la lista 100 de las especies exticas invasoras ms dainas del mundo de la Unin Internacional para la Conservacin de la Naturaleza.

Ratn (Mus musculus)

Desarrollo de tejidos corporalesFuncin del sistema inmune de los mamferosFormacin y funcin del cerebro y del sistema nerviosoModelos de cnceres y de otras enfermedades humanasRegulacin gnica y herenciaEnfermedades infecciosasRatn (Mus musculus) Arabidopsis es un gnero de plantas herbceas de la familia de las brasicceas, que han sido objeto de intenso estudio en poca reciente como modelos para la investigacin fitobiolgica. Arabidopsis thaliana fue la primera planta cuyo genoma se secuenci por entero, una tarea completada en diciembre del 2000 por el proyecto AGI (Iniciativa para el Genoma de la Arabidopsis).

La investigacin gentica ha permitido precisar el alcance del grupo; numerosas especies clasificadas anteriormente en el gnero han sido desplazadas a Beringia , Crucihimalaya, Ianhedgea, Olimarabidopsis y Pseudoarabidopsis, mientras que otras de Cardaminopsis, Hylandra y Arabis han sido reclasificadas en l. Las investigaciones recientes indican que existen 9 especies y 8 subespecies en el mismo.

Arabidopsis thaliana

Desarrollo y patrn de tejidosGentica de la biologa celularAplicaciones en la agriculturaFisiologaRegulacin gnicaInmunidadEnfermedades infecciosasArabidopsis thalianaLas clulas HeLa (tambin conocidas como clulas hela o simplemente Hela) son un tipo particular de clulas inmortales usadas en investigacin cientfica. Es el linaje celular humano ms antiguo y utilizado con mayor frecuencia. El linaje al cual pertenecen estas clulas deriva de una muestra de cncer crvico-uterino obtenida el 8 de febrero de 1951 de una paciente llamada Henrietta Lacks (de all el acrnimo He{nrietta} La{cks}) quien falleci el 4 de octubre de ese mismo ao debido al cncer. El linaje HeLa ha mostrado ser particularmente duradero y prolfico, esto se ha demostrado puesto que contamina otros cultivos celulares usados tambin en investigacin en los mismos laboratorios.

Clulas HeLa