Modelos moleculares

Biotecnologia Molecular

Modelos Moleculares

v Las especies modelo son una herramienta fundamental en algunas áreas de la investigación científica, ya que permiten realizar estudios sobre determinados caracteres y los resultados pueden ser extrapolados a otras especies.

Características de una especie modelo

ò  Fácil mantenimiento y manipulación en el laboratorio

ò  Ciclos de vida cortos

ò  Gran número de descendencia

ò  Disponibilidad de variabilidad fenotípica y genotípica

ò  Fenotipo de interés sencillo de observar o medir

ò  Escherichia coli es un tipo de bacteria que ha sido utilizada durante décadas como organismo modelo y, con el surgimiento de la ingeniería genética, pasó a ser el “organismo estrella” de la disciplina del ADN recombinante.

ò  E. coli se utiliza, para obtener muchas copias de un fragmento de ADN de interés (amplificación), y para la fabricación de proteínas recombinantes a gran escala (la insulina humana).

ò  Los plásmidos de E.coli son importantes ya que contienen genes de interés biológico, como aquellos que determinan ventajas adaptativas (por ejemplo, resistencia a antibióticos) y son utilizados como vectores de clonación y de expresión en ingeniería genética

ò  Reino

ò  Bacteria

ò  Filo

ò  Proteobacteria

ò  Clase

ò  Gammaproteobacteria

ò  Orden

ò  Enterobacteriales

ò  Familia

ò  Enterobacteriacea

ò  Género

ò  Escherichia

ò  Especie

ò  E.coli

Características

ò  Organismo procariota más estudiado

ò  Fue descrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich, bacteriólogo alemán, quien la denominó Bacterium coli.

ò  Es un bacilo que reacciona negativamente a la tinción de Gram

ò  Anaerobio facultativo

ò  Móvil por flagelos peritricos

ò  No formador de esporas

ò  Fermenta glucosa y lactosa

Gram Negativo

ò  La Escherichia coli, en su hábitat natural, vive en los intestinos de la mayor parte de los mamíferos

ò  Principal organismo anaerobio facultativo del sistema digestivo

ò  Organismo comensal ayuda a la absorción de nutrientes

Patogenia

ò  La Escherichia coli puede causar infecciones intestinales y extraintestinales generalmente graves.

ò  Infecciones del sistema excretor, cistitis, meningitis, peritonitis, mastitis, neumonía y septicemia.

Flora Normal

ò  Se distinguen seis cepas según su capacidad patógena (virotipos)

ò  Escherichia coli enteropatogénica (ECEP)

ò  Escherichia coli enterotoxigénica (ECET)

ò  Escherichia coli enteroinvasiva (ECEI)

ò  Escherichia coli enterohemorrágica o verotoxigénica (ECEH)

ò  Escherichia coli enteroagregativa (ECEA)

ò  Escherichia coli de adherencia difusa (ECAD)

Escherichia coli enteropatogénica (ECEP)

ò  Esta cepa causa diarrea en humanos, conejos, perros y

caballos, al igual que la enterotoxigénica, pero la etiología y los mecanismos moleculares de colonización son diferentes.

ò  Carece de fimbrias, utiliza la proteína intimina, una adhesina para adherirse a las células intestinales.

Escherichia coli enterotoxigénica (ECET)

ò  Se parece mucho a Vibrio cholerae, se adhiere a la mucosa

del intestino delgado, no la invade y elabora toxinas que producen diarrea.

ò  Produce diarrea no sanguinolenta en niños y adultos, sobre todo en paises en vias de desarrollo.

Escherichia coli enteroinvasiva (ECEI)

ò  Es inmóvil

ò  No fermenta la lactosa

ò  Invade el epitelio intestinal causando diarrea sanguinolenta en niños y adultos, libera el calcio en grandes cantidades impidiendo la solidificación ósea. (artritis y arterioesclerois)

E. coli enterohemorrágica (ECEH)

ò  Aparece en la década del 80 en casos esporádicos y en brotes epidémicos fundamentalmente en países desarrollados. El serotipo más observado en EE.UU., Europa y Japón ha sido O157 H7.

ò  La convención internacional de nomenclatura de patógenos ha recomendado el uso de STEC (Shiga Toxin Escherichia coli) para este grupo, debido a que estas bacterias producen una toxina citotóxica.

Escherichia coli enteroagregativa (ECEA)

ò  Sólo encontrada en humanos. Son llamadas enteroagregativas porque tienen fimbrias con las que aglutinan células en los cultivos de tejidos.

ò  Se unen a la mucosa intestinal causando diarrea acuosa sin fiebre.

ò  No son invasivas.

ò  Producen una toxina similar a la de las enterotoxigénicas

Escherichia coli de adherencia difusa (ECAD)

ò  Se adhiere a la totalidad de la superficie de las células epiteliales y habitualmente causa enfermedad en niños inmunológicamente no desarrollados o malnutridos. No se ha demostrado que pueda causar diarrea en niños mayores de un año de edad, ni en adultos y ancianos.

ò  Kingdom: Fungi

ò  Phylum: Ascomycota

ò  Subphylum: Saccharomycota

ò  Class: Saccharomycetes

ò  Order: Saccharomycetales

ò  Family: Saccharomycetaceae

ò  Genus: Saccharomyces

ò  Species: S. cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae

ò  Es una especie modelo perteneciente a los hongos unicelulares. Este organismo ha sido parte de la biotecnología desde los comienzos de la historia ya que es la levadura utilizada en la elaboración del pan, el vino y la cerveza, entre otros productos obtenidos por fermentación.

ò  La levadura Saccharomyces cerevisiae es el microorganismo eucarionte ideal para estudios biológicos y genómicos, y ha resultado una herramienta poderosa para el entendimiento de los genes de organismos eucariontes superiores.

ò  La simplicidad de manipulación genética de la levadura permite que sea utilizada convenientemente para analizar la función de los productos génicos de organismos eucariontes superiores.

ò  En cuanto a su utilización biotecnológica como fábrica de moléculas recombinantes, la levadura es de gran utilización para la preparación de proteínas recombinantes de uso comercial.

S. cerevisiae

ò  S. cerevisiae tiene un tiempo de generación corto (doubling time 1.25–2 hours at 30 °C (86 °F))

ò  Fácil de cultivar.

Saccharomyces cerevisiae

ò  Especie de levadura

ò  Células son redondeadas a ovoides (5-10 um de diámetro)

ò  Se reproducen por un proceso que se llama germinación (budding)

ò  Crecen aeróbicamente en glucosa, maltosa y no crecen en lactosa ni celulosa.

ò  Habilidad para crecer en distintas azúcares.

ò  Todas las cepas pueden usar amonia y urea como fuente de nitrógeno, pero no pueden usar nitrato.

ò  Levaduras tienen un requerimiento por fósforo, algunos metales son requeridos para un buen crecimiento de la levadura.

ò  S. cerevisiae puede ser transformado por la adición de nuevos genes o delección atraves de recombinación.

ò  Comparte estructuras celulares internas de plantas y animales sin el alto porcentaje de DNA que no codifica.

ò  S. cerevisiae fue el primer genoma eucariota completamente secuenciado

ò  El genoma salio al público en Abril 24,1996.

ò  Base de Datos del Genoma de Saccharomyces (SGD)

ò  Centro de Información para secuencias de proteínas (Munich) (MIPS)