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

3
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

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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
y editoriales s.a. 1980 México 18,d.f. colaboradores: Biol. Esperanza
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3. COYNE MARK. 1999, Microbiología de suelo: Un enfoque
exploratorio, México.
4. BROCK. Biología de los Microorganismos. Decima edición M- 18467-
2006
5. FRIONI LILLIAM. Procesos Microbianos. Editorial de la Fundación
Nacional de Rio. Argentina – 1999
6. Morell, Virginia. “Antibiotic Resistance: Road of No Return.” Science 278
(October 24, 1997): 575-576.
7. Soulsby EJ (2005) «Resistance to antimicrobials in humans and
animals» BMJ. Vol. 331. n.º 7527. pp. 1219-20.
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9. Gérvas J. La resistencia a los antibióticos, un problema de salud pública.
Aten Primaria. 2000; 25(8):589-96.
10.Pastor-Sánchez R. Alteraciones del nicho ecológico. Resistencias
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11.ATLAS, M., RONALD y R., BARTHA. 2002. Ecología microbiana y
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1. FRIONI LILLIAM. Procesos Microbianos. Editorial de la Fundación
Nacional de Rio. Argentina – 1999
2. Conceptos de Neodarwinismo. Guía de biología:
http://biologia.laguia2000.com/biologia/conceptos-de neodarwinismo
#ixzz 2R7 BTuTiE

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