Seminario mejoramiento microbiano

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHOMAN

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL 2013

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE BIOLOGIA

MICROBIOLOGIA

SEMINARIO

TERCERA SEMANA

“Mejoramiento microbiano por selección natural.

Mejoramiento por recombinación”

TACNA – PERU

2013



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Índice

Índice…………………………………………………………………………2

1) Mejoramiento microbiano

Introducción…………………………………………………………………3

2) Selección natural

Definición……………………………………………………………………4

Microorganismos que producen antibióticos……………………………5

Premisas importantes para la selección natural………………………..6

Bibliografía

3) Recombinación

Transformación…………………………………………………

Transducción

Conjugación



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MEJORAMIENTO MICROBIANO

Introducción

En general los organismos aislados de la naturaleza productores de

metabolitos de interés industrial producen a los mismos en niveles muy bajos,

por lo tanto se hace necesario incrementar estos rendimientos para lograr una

mayor rentabilidad de los procesos.

Una forma de mejorar el rendimiento es mediante la optimización del medio

de cultivo y de las condiciones de operación, pero esto está limitado por la

capacidad de síntesis máxima del producto deseado que tiene el organismo. La

otra posibilidad es el mejoramiento genético de la cepa.

Como ya se dijo, la productividad potencial de un organismo es controlada

por su genoma, pudiendo el mismo ser modificado para incrementar los

rendimientos.

Con el organismo modificado, se reexaminan las condiciones del cultivo

para lograr nuevamente la máxima productividad. Por lo tanto los programas de

desarrollo involucran una continua modificación genética del microorganismo,

seguida por una readaptación del medio de cultivo a los nuevos requerimientos,

mejoras de las condiciones de operación y también de los procesos de

extracción y purificación.

La obtención de cepas modificadas genéticamente se puede realizar por:

1)Selección natural de variantes, 2) Mutación inducida, y 3) Recombinación

genética.



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SELECCIÓN NATURAL

Es un mecanismo evolutivo que se define como la reproducción diferencial de

los genotipos en el seno de una población biológica.

En éste proceso las condiciones del medio ambiente favorecen o dificultan, es

decir seleccionan, la reproducción de los organismos vivos según sean sus

peculiaridades. Por ejemplo, un microorganismo X que es sensible a una

sustancia inhibidora secretada por alguna bacteria que convive con ella sería

afectado, y sólo aquellas que tengan alguna característica genética distinta

para afrontar los efectos del antibiótico podrían sobrevivir pues el resto moriría

bajo su efecto por ser sensible a él.

Imagen1: Resistencia a los antibióticos (modificado de WikimediaCommons).

Microorganismos que producen antibióticos

http://www.monografias.com/trabajos27/crecimiento-bacteriano/crecimiento-bacteriano.shtml



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Antibiótico

Organismo productor Organismo blanco sitio o

modo de acción

Penicilina Penicilliumchrysogenum (H) Bacterias Gram + Síntesis de

la pared

Cefalosporina Cephalosporiumacremonium (H) Bacterias Gram + y - Síntesis

de la pared

Bacitracina Bacillussubtilis (B) Bacterias Gram + Síntesis de

la pared

Polimixina Bacilluspolymyxa (B) Bacterias Gram + Membrana

celular

Anfotericina Streptomycesnodosus (B) Hongos Membrana celular

Griseofulvina Penicilliumgriseofulvum (H) Hongos

dermatofitosMicrotúbulos

Rifampicina Streptomycesmediterranei (B) M. tuberculosis Síntesis

proteica

Gentamicina Micromonospora purpurea (B) Bacterias Gram + y - Síntesis

proteica

Vancomicina Streptomycesorientalis (B) Bacterias Gram + Síntesis

proteica

Tetraciclina Streptomycesrimosus (B) Bacterias Gram + y - Síntesis

proteica

Streptomycina Streptomycesgriseus

(Actinomices)

(B) Bacterias Gram - Síntesis

proteica

Neomicina Streptomycesfradiae (B) Bacterias Gram + y - Síntesis

proteica

Eritromicina Streptomyceserythreus (B) Bacterias Gram + Síntesis

proteica



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Imagen: Replicación de un cultivo bacteriano en un medio con antibiótico



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En éste tipo de selección se parte de dos premisas:

Que entre los descendientes de un organismo hay una variación

aleatoria, no determinista, que es en parte heredable.

Que la variabilidad que aquí se presenta puede dar lugar a diferencias

de supervivencia y de éxito reproductor, haciendo que algunas

características de nueva aparición se puedan extender en la población.

La selección natural depende del tamaño de la población; a mayor número de

individuos de una misma especie es probable que ocurra la selección del más

apto-evolucionado. En una gran masa celular la población es heterogénea

(cambios al momento de reproducirse).

En resumen:

- Puede presentar problemas de rendimientos (las variantes con menor

nivel de producción que la población parental).

- Cambios definitivos (mutaciones) diferente a las variaciones fenotípicas

(condiciones ambientales y afectan a toda la población). Son estables y

hereditarios, con una frecuencia estadísticamente medible

(tasademutación)



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RECOMBINACIÓN

Es el proceso por el que los elementos genéticos contenidos en dos genomas

separados se juntan en una unidad.

• En 1963 se logró aislar y extender el cromosoma de E. coli, determinado

que tiene una longitud de 1 mm. Es una tira circular doble y que se

encuentra superenrollado.

• El termino genoma se refiere al conjunto completo de elementos

genéticos (genes) dentro de la célula.

Ventajas:

Permite que alelos de cepas parentales, después que se han reunido en

una sola cepa, por sus efectos acumulativos de mutaciones originan un

efecto mayor que el de una sóla mutación.

Impide, a través de influencias pleiotrópicas, un aumento adicional en

la producción de metabolitos por mutaciones no detectadas.



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Desventajas:

Puede aumentar el costo de la fermentación debido al cambio de las

propiedades fisiológicas ( mayor producción de espumas, cambios de

los requerimientos del medio de cultivo, etc.).

DNA bacteriano:

El cromosoma bacteriano único contiene dos tiras complementarias de

DNA que están enrolladas alrededor una de la otra en patrón helicoidal,

con los extremos unidos para formar una molécula circular.

El cromosoma de una bacteria, E. coli, es una molécula circular única

que contiene alrededor de 4,500,000 pares de bases o 4500 kb. Con una

longitud aproximada de 1 mm.

Recombinación genética en bacterias:

Se dá por mecanismos: Transformación, Transducción y Conjugación.

1.1. TRANSFORMACIÓN:

Este descubrimiento fue uno de los hechos mas relevantes, pues

condujo a experimentos que probaron que el DNA es el material

genético. Fred Grifth (1920).

Trabajos con Streptococcuspneumoniae.

Es una transferencia de genes de ADN libre soluble, liberado por

una bacteria dadora o que se ha extraído de ella, hasta una

bacteria aceptora, ejem: Streptococcuspneumoniae.



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En este proceso las células receptoras de ADN son células

competentes que toman trozos pequeños de ADN.

La capacidad de la competencia de la célula receptora es

afectada por la densidad celular del cultivo, la temperatura, los

nutrientes (fuente de carbono, nitrógeno, etc.) y el pH.

Son células competentes para la transformación:

Haemophilusinfluenzae, Ptreptococcuspneumoniae, Bacillus,

Neisseria

1.2. TRANSDUCCIÓN:

Es una transferencia de ADN a partir de una célula donadora a

otra receptora mediante bacteriófagos, en donde generalmente

se transfiere únicamente un pequeño fragmento del ADN

donador para luego ser incorporado en el genoma de la célula

receptora.

TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA (inespecífica): Implica que

puede transferirse un fragmento cualquiera del ADN del

donador. En este proceso se incorpora el ADN del donador en

lugar o además del genoma del fago, los fagos son



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generalmente defectuosos (temperados), ejemplo: fago P1 en

E. Coli.

TRANSDUCCION ESPECIALIZADA (ESPECÍFICA): Implica

que sólo se transfiere unos fragmentos determinados del ADN.

Se transfieren solo los loci que están adyacentes al sitio de

unión del fago en el cromosoma bacteriano. La inserción del

profago en el cromosoma resulta en la incorporación adicional

de la pieza de ADN unida al genoma de la célula huésped,

ejemplo: fago lambda en E. coli.

1.3. CONJUGACIÓN:



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Es un proceso de transferencia de material genético por

contacto directo de una célula a otra por medio de plásmidos.

Ocurre en la mayor parte de las bacterias (si no en todas).

En este proceso en el sistema de E. coli las células F+ son

donadoras, en ellas el plásmido se encuentra en forma libre;

después del contacto con células F- que no contienen el factor

de fertilidad se transfiere una copia del factor F. Por lo tanto una

población F- se transforma casi completamente en el tipo F+.

La conjugación se observa en Strptococcus, Clostridium, E. coli.

2. RECOMBINACIÓN GENÉTICA EN HONGOS:

1.1. R. CICLO SEXUAL:



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Implica se dé: Fusión de hifas.....Fusión de núcleos

(cariogamia).....Micelio heterocarióntico (diploide) .....MEIOSIS

(Recombinación) ........... Nuevo genotipo (por combinación de

cromosomas parentales o por intercambio de segmentos) .

Se dáen :Saccharomyces, Aspergillus, Claviceps, Emericellopsis.

1.2. R. CICLO PARASEXUAL:

Implica se dé: Fusión de hifas (de igual o diferente polaridad) ......

Micelio con dos núcleos.....Fusión nuclear.......Núcleo

diploide....Entrecruzamiento mitótico entre cromátidas de

cromosomas homólogos .........Haploidización (células esporas).

En este tipo de Recombinación la haploidización es relativamente rara

(10-3 ) pero puede ser inducida con p-fluorofenilalanina. La haploidía

se produce, no a través de la meiosis, sino por distribución al azar de

los cromosomas a los núcleos de la progenie.

Se dá en Penicilliumchrysogenum, Cephalosporiumacremonium



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BIBLIOGRAFÍA

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Microbiología Ambiental. Editoral Addison Wesley. Madrid – España.

2. MARTIN ALEXANDER. Introducción a la microbiología del suelo. Libros

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4. BROCK. Biología de los Microorganismos. Decima edición M- 18467-

2006

5. FRIONI LILLIAM. Procesos Microbianos. Editorial de la Fundación

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6. Morell, Virginia. “Antibiotic Resistance: Road of No Return.” Science 278

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9. Gérvas J. La resistencia a los antibióticos, un problema de salud pública.

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10. Pastor-Sánchez R. Alteraciones del nicho ecológico. Resistencias

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1. FRIONI LILLIAM. Procesos Microbianos. Editorial de la Fundación

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2. Conceptos de Neodarwinismo. Guía de biología:

http://biologia.laguia2000.com/biologia/conceptos-de neodarwinismo

#ixzz 2R7 BTuTiE

http://biologia.laguia2000.com/biologia/conceptos-de%20neodarwinismo#ixzz 2R7 BTuTiE

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