Este documento describe los efectos de la radiación ultravioleta (UV) en los microorganismos y los mecanismos celulares para reparar el daño causado por la luz UV. Explica que la radiación UV puede causar mutaciones en los microorganismos al dañar su ADN, y describe diferentes tipos de mutaciones y mutantes. También describe los principales mecanismos de reparación del ADN dañado por UV, como la reparación fotoenzimática, escisión-resíntesis y SOS. Finalmente, presenta un experimento para evalu

1. Instituto Politécnico Nacional
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Departamento de Microbiología
Laboratorio de Microbiología General
“Efecto Letal y mutagénico de la radiación
ultravioleta sobre los microorganismos”

2. Introducción.
• Una mutación es una
modificación heredable en
una secuencia de bases del
genoma.
• En una población
bacteriana suelen aparecer
mutaciones sin
interferencia experimental,
se denominan mutaciones
espontaneas.

3. Genotipo-Fenotipo.
• De acuerdo al tipo de
mutación que se
presente, las
características
fenotípicas pueden
variar de la cepa
progenitora.

4. Tipos de Mutaciones.
• Mutaciones puntuales.
• Deleciones: Perdida de un
segmento cromosómico.
• Duplicación
• Translocación: Intercambio
de segmentos.
• Inversión: Rotación 180°.

5. Tipos de Mutantes.
• Auxótrofo
• Sensible a las
temperaturas.
• Resistentes.
• Sin pigmento.
• Colonias rugosas.
• Cápsula.
• Inmóvil.
• Fermentación de azucares.

6. Luz UV.
• Radiación electromagnética
emitida por la región del
espectro que ocupa la
posición intermedia entre la
luz visible y los rayos X.
• Regiones del espectro UV-
vacío UV entre 100 y 200nm,
UVC entre 200 y 280nm, UVB
entre 280 y 315nm, y UVA
entre 315 y 400nm
• Rango germicida se encuentra
entre 240 y 280 nm
• Se obtiene la máxima
eficiencia desinfectante cerca
de los 260 nm

7. Mutaciones por luz UV.
• La radiación UV es absorbida
por los nucleótidos, los
bloques constitutivos del ADN
y ARN de la célula y las
proteínas .
• La UV absorbida promueve la
formavión de fotoproductos
(dimeros e hidratos de
pirimidina).
• La formación de dímeros
dentro de un microorganismo,
impide que éste replique su
ADN y ARN, lo cual inhibe su
crecimiento incluso pudiendo
llegar a ser letal.

8. Reparación foto-
enzimática.
• Se debe a la acción de una
enzima
denominada fotoliasa o
enzima fotorreactivante
• Las fotoliasas
reparan directamente los
dímeros de pirimidina, en
una reacción que requiere
luz visible de 300-500
nm de longitud de onda
• Fotoliasas: flavina reducida
(FADH2) y una pterina.

9. Mecanismo.
• La primera fase del
mecanismo es independiente
de la luz.
• La fotoliasa reconoce el
dímero de pirimidina,
formando un complejo
enzima-sustrato [E-S].
• La flavina reducida (FADH2) de
la fotoliasa, en presencia de
luz , se excita, y dona
electrones al anillo de
ciclobutano del dímero de
pirimidina, rompiéndolo, y
regenerando las dos
pirimidinas sin alterar.

10. Reparación por escisión-
resíntesis.
• Complejo proteico con
actividad de endonucleasa
correctora, conocido
como correndonucleasa o
escinucleasa
• Las bases dañadas se
eliminan y el hueco
resultante se rellena por
resíntesis reparadora de
ADN.

11. Mecanismo.
1. Un complejo proteico (Uvr[A2B])
desenrolla localmente la doble
hélice.
2. Se une la proteína UvrC, formando
el complejo Uvr[A2BC], es decir, la
correndonucleasa, unido a la
cadena dañada del ADN, cerca del
dímero.
3. La correndonucleasa realiza dos
cortes en la cadena afectada por el
dímero
4. Este hueco es ocupado ahora por
la ADN-polimerasa-I y por la ADN-
helicasa-II (codificada por el
gen uvrD), que llevan a la síntesis
de nuevo ADN
5. La ADN-ligasa sella la cadena

12. Reparación SOS.
• Ocurre cuando el DNA es
lesionado por dosis elevadas
de agentes mutagénico y los
mecanismos anteriores no
son suficientes para reparar
el daño.
• Tienen lugar modificaciones
profundas, entre otras, un
retraso en la división celular
(tabique transversal),
respiración disminuida, etc.

13. Mecanismo.
• Dirigida por las proteínas
LexA y RecA.
• LexA inhibe funciones
celulares y en condiciones
SOS pierde su capacidad
represora, por lo que la
proteína queda sometida a
una proteólisis y pierde su
capacidad para unirse al
DNA, la proteólisis se ve
estimulada de nuevo por la
proteína RecA.
• Tiene una elevada tasa de
error. (umuDC)

14. Modelo de Holliday.
o Se inicia con roturas de cadena
sencilla en ambos cromosomas
o Formación de la estructura de
Holliday.
o Migración de la estructura de
Holliday y formación de regiones
heteroduplexas.
o Resolución de la estructura por corte
de las cuatro cadenas sencillas
o Resolución de la estructura por corte
de dos cadenas:
• Rotación de la estructura:
estructura isométrica de
Holliday
• Corte longitudinal en la
estructura y posterior ligación
de extremos.
• Corte transversal en la
estructura y posterior ligación
de extremos.

15. Esquema del modelo de
Holliday.

16. Serratia marcescens.
1. Bacilo G(-)
2. Anaerobios facultativos.
3. Móviles.
4. Produce pigmento
característico conocido
como prodigiosina.
5. Colonias altamente
mucoides.
6. Oxidasa (-) y reducen el
nitrato.
7. Indol (-)
8. VP (+)
9. Citrato y Malonato (+)
10. Se encuentra en suelo,
agua y plantas.

17. Objetivos.
1. Realizar una técnica que nos ayude a realizar una mutación.
2. Identificar colonias mutantes.
3. Observar la eficacia de los diferentes métodos de
reparación.

18. Serie A
0, 15, 30, 45, 60,
90, 120, 210 y
300 segundos.
Serie B
0, 15, 30, 45 y 60
segundos.
S.
marcescens

19. Serie A
Serie B
Exposición a luz UV durante los
tiempos marcados
Incubaci
ón 37°C
por 48hr.

20. Conteo de colonias apigmentadas y pigmentadas en cada
placa de Serie A y Serie B

21. RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
•Laboratorio 3

22. SERIE A (OSCURIDAD)
Tiempo de
exposición
0 15 45 60 90 120 210 300
R B T R B T R B T R B T R B T R B T R B T R B T
1 IN IN I
N
9 I
N
2
9
0 2
9
1
7
0 1
7
2 0 2 0 0 0 0 0 0
2 IN IN 2
8
1
2
4
0
2
4
2 2
6
1
3
0 1
3
7 0 7 0 0 0 0 0 0
3 IN IN I
N
7 I
N
2
1
0 2
1
1
9
0 1
9
5 0 5 0 0 0 2 0 2
4 IN 5
3
3
7
9
0
7 0 7 4
3
2 4
5
0 7 7 2 0 2 1 0 1 7 3 7
5 IN IN 4 2
0
2
4
2 1
2
1
4
0 1
0
1
0
0 2 2 0 0 0 0 0 0
6 IN 1
0
9
6
5
1
7
4
2 2 4 9 0 9 1 0 1 2 0 2 4 0 4 0 0 0
7 IN IN 8
4
7 9
1
8 5 1
3
6
2
1 6
3
1
8
3 2
1
7 3 1
0
8 1 9
8 IN I
N
5 I
N
2
5
0 2
5
1
0
0 1
0
1
2
0 1
2
1
0
0 1
0
5 0 5 3 0 3

23. CÁLCULOS SERIE A
Tiempo de
exposición
15 45 60 90 120 210 300
%
M
%
M
%
S
%
M
%
S
%
M
%
S
%
M
%
S
%
M
%
S
%
M
%
S
1 0% 3% / 0% 11.6% 0% 58.6% 0% 11.7% 0% 0% 0% 0%
2 0% 30% 16% 7.6% 65% 0% 50% 0% 53.8% 0% 0% 0% 0%
3 0% 2.8% 0% 0% 8.4% 0% 90.4% 0% 26.3% 0% 0% 0% 0%
4 41.1% 0% 7.7% 4.4% 642% 100% 15.5% 0% 28.5% 0% 50% 43
%
700
%
5 0% 83.3% 9.6% 85.7% 58.3% 100% 71.4% 100% 20% 0% 0% 0% 0%
6 37.5% 50% 2.29% 0% 225% 0% 11.1% 0% 200% 0% 200% 0% 0%
7 0% 7.69% 36.4% 38.4% 14.2% 1.5% 485% 14.2% 33.3% 30
%
48% 11
%
90
%
8 2% 0% 10% 0% 40% 0% 120% 0% 83.3% 0% 50% 0% 60
%

24. 0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200 250 300
Promediodecoloniasdespigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie A)

25. 0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el tiempo
de irradiación con luz UV (Serie A)

26. SERIE B (LUZ)
Tiempo de
exposición
0 15 30 45 60
R B T R B T R B T R B T R B T
1 IN 27 83 110 27 83 110 112 26 128 15 15 30
2 IN IN 14 0 14 60 0 60 5 0 5
3 IN IN IN 4 INC 45 9 54 25 4 29
4 IN IN 166 20 186 50 1 51 25 20 45
5 IN IN 10 34 44 4 63 67 3 6 9
6 IN 105 24 129 8 1 9 7 8 15 0 0 0
7 IN IN IN 32 9 41 15 2 17
8 IN IN IN 10 IN 22 1 23 13 1 14

27. CÁLCULOS SERIE B
Tiempo de
exposición
15 30 45 60
%
M
%
M
%
S
%
M
%
S
%
M
%
S
1 75.4% 75.4% 100% 20.3% 116.3% 50% 23.4%
2 / 0% 5.6% 0% 428.5% 0% 8.3%
3 / 1.6% / 16.6% 21.6% 4% 53.7%
4 / 10.7% 74.4% 1.9% 27.4% 44.4% 88.2%
5 / 77.2% 17.6% 77.2% 152.2% 66.6% 13.4&
6 / 11.1% 6.9% 11.1% 166.6% 0 0
7 / 0% / 21.9% 16.4% 11.7% 41.4%
8 18.6% 4% / 4.34% 9.2% 7.1% 60.8%

28. 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniasapigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie B)

29. 0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie B)

30. 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniasdespigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Comparación).
Serie B
Serie A

31. 0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el
tiempo de irradiación con luz UV (Comparación)
Serie B
Serie A

32. Serie A – E.5 L.3
Serie B – E.1 L.3

33. RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
•Laboratorio 4

34. SERIE A (OSCURIDAD)
Tiempo de
exposición
0 15 30 45 60 90 120 210 300
R B T R B T R B T R B T R B T R B T R B T R B T R B T
1 INC 4
9
7
5
1
2
4
0 0 0 6 1
7
2
3
4 1
3
1
7
1 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 INC 3
0
4
6
8
3
7
2
2
5
7
8
1
0
3
8 1 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 INC 2
9
9
1
1
2
0
2 2
3
2
5
5 9 1
4
3 0 3 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 INC 0 0 0 1
4
1 1
5
5 1 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 INC 3
8
5
6
9
4
1
2
0 1
2
8 0 8 6 0 6 2 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 INC 0 0 0 6 0 6 1
1
3 1
4
9 1 1
0
0 0 0 3 1 4 1
1
2 1
3
2 0 2
7 INC 6 1
1
1
7
3 2 5 0 0 0 1
5
4 1
9
0 1 1 1 1 2 0 1 1 0 0 0
8 INC 5
2
1
2
0
1
7
2
1
9
2 2
1
1
5
2 1
7
9 0 9 5 0 5 4 0 4 0 0 0 0 0 0

35. CÁLCULOS (SERIE A)
Tiempo de
exposición
15 30 45 60 90 120 210 300
%M %M %S %M %S %M %S %M %S %M %S %M %S %
M
%S
1 60% / / 74% / 76% 74% 80% 29% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
2 18% 75% 28% 11% 8.7% / / 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
3 76% 92% 21% 64% 56% 0% 21% 0% 67% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
4 0% 6.6% / 17% 40% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
5 59.5
$
0% 13% 0% 67% 0% 75% 0% 33% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
6 0% 0% / 21% 233
%
10% 71% 0% 0% 25% / 15% 325
%
0% 15
%
7 6% 67% 29% 0% 0% 21% 0% 100
%
5% 50% 200
%
100
%
50% 0% 0%
8 69.7
%
9.5% 12% 12% 81% 0% 53% 0% 56% 0% 80% 0% 0% 0% 0%

36. -7
3
13
23
33
43
53
0 50 100 150 200 250 300
Promediodecoloniasdespigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie A)

37. 0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el tiempo
de irradiación con luz UV (Serie A)

38. SERIE B (LUZ)
Tiempo de
exposición
0 15 30 45 60
R B T R B T R B T R B T R B T
1 INC INC 55 8 63 26 2 28 0 0 0
2 INC INC INC 95 10 105 IN
C
7 IN
C
3 INC INC 35 95 130 13 2 15 10 2 12
4 INC 0 0 0 36 12 192 18 4 88 0 0 0
5 INC INC 160 92 252 19 2 21 17 1 18
6 INC INC 48 4 52 8 1 9 6 0 6
7 INC INC 16 INC 11 6 17 8 2 10 10 0 10
8 INC INC 174 11 185 37 1 38 26 0 26

39. CÁLCULOS (SERIE B)
Tiempo de exposición 15 30 45 60
%M %M %S %M %S %M %S
1 0% 12.6% 25.2% 7.14% 44.4% 0% 0%
2 0% 0% / 9.52% 42% 2.8% /
3 0% 73% 52% 13.3% 11.5% 16.6% 80%
4 0% 6.2% / 4.54% 45.8% 0% 0%
5 0% 36.5% / 9.5% 8.3% 5.5% 85.7%
6 0% 7.6% 20.8% 11.1% 17.3% 0% 66.6%
7 6.4% 35.2% 6.8% 20% 58.8% 0% 100%
8 0% 5.9% 74% 2.6% 20.5% 0% 68.4%

40. -5
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniasapigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie B)

41. 0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el
tiempo de irradiación con luz UV (Serie B)

42. 0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70
Promediodecoloniasdespigmentadas
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos
Relación entre el número de colonias mutadas y el
tiempo de irradiación con luz UV (Comparación).
Serie B
Serie A

43. 0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60 70
Promediodecoloniastotales
Tiempo de irradiación con luz UV (segundos)
Relación entre el número de colonias totales y el tiempo de
irradiación con luz UV (Comparación)
Serie B
Seire A

44. Serie B E-6 L-4
Serie A E-8 L-4

45. Conclusiones
• Al irradiar con luz UV pudimos poner en practica una técnica para producir una
mutación que se puso de manifiesto con la observación de colonias
pigmentadas y no pigmentadas y se pusieron de manifiesto algunos
mecanismos mediante la comparación de la serie A con la serie B.
• No se logró demostrar cual mecanismo presenta mayor eficiencia en la
reparación de dímeros de pirimidina.
• Se logró poner de manifiesto la relación que existe entre el tiempo de
exposición a la radiación UV y el efecto mutagénico y/o letal que éste
presenta.

46. Bibliografía
• HOWARD-FLANDERS, P. (1982): Reparación inducible del ADN. Inv. y
Ciencia 64 (enero): 28-37.
• SANCAR, A., G.B. SANCAR (1988): DNA repair enzymes. Ann. Rev.
Biochem. 57: 29-67.
• http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-
ianez/18_micro.htm#uv
• Madigan M.. (2009). Brock. Biologia de los microorganismos..
México: Pearson Education.