GENERACIÓN DE ORGANISMOS AUXOTROFICOS

I. INTRODUCCIÓN

Una mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen, que puede dar como resultado la producción de una proteína mutante con una secuencia de aminoácido alterada o puede afectar el control de la síntesis del producto del gen. Si la proteína mutante difiere funcionalmente de la forma sin mutar, puede ocasionar un cambio correspondiente en un carácter observable y producir un organismo mutante. La diferencia puede encontrarse en la actividad o estabilidad enzimática, o puede afectar la función de la proteína como portador o como componente estructural de la célula.

En el laboratorio, las mutaciones proporcionan herramientas valiosas, pues las que carecen de ventaja o incluso son letales en la naturaleza pueden compensarse en el laboratorio y así ser preservadas para el estudio y aún para su uso comercial. Las técnicas para inducir mutaciones en la biotecnología moderna se han utilizado para producir cepas de microorganismos con mejores con mejores rendimientos o que forman productos nuevos.

Un proceso global se puede acelerar considerablemente usando agentes mutagénicos para aumentar la producción de mutantes en una población; tales como la irradiación y los mutágenos químicos. La irradiación ultravioleta, que se usa frecuentemente, es solo indirectamente mutagénica. En la presente practica se utiliza un agente químico (Colchicina), con la finalidad de determinar la influencia de la Colchicina en el desarrollo y morfología de las levaduras (Saccharomyces cerevisae).

1.1. Objetivos

1.1.1. Objetivo General

- Determinar la influencia de la Colchicina en el desarrollo y morfología de las levaduras (Saccharomyces cerevisae).

1.1.2. Objetivos Específicos

- Observar el desarrollo de las levaduras (Saccharomyces cerevisae) sobre el AMD resaltando las características del crecimiento.

- Realizar coloraciones para determinar la morfología de las levaduras (Saccharomyces cerevisae).

1.2. Hipótesis:

- Ho: la Colchicina tuvo una gran influencia en el desarrollo y morfología de la levadura (Saccharomyces cerevisae).

- Ha: la Colchicina no tuvo influencia en el desarrollo y morfología de la levadura (Saccharomyces cerevisae).

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1 Mutación.

La mutagénesis se define como la inducción de cambios heredables, mutaciones, en el material genético de cualquier organismo. Estas mutaciones son causadas por cambios en el genotipo y pueden ser detectadas como una modificación fenotípica del organismo (mutante). Las mutaciones pueden ocurrir in vivo espontáneamente o después de la inducción por mutágenos tales como agentes químicos o radiaciones. Las mutaciones pueden así mismo ser inducidas in vitro mediante técnicas de ingeniería genética (CRUEGER, 1993).

Las mutaciones sufridas por un organismo varían según las alteraciones presentadas en el genoma, así se distinguen tres clases : 1. Mutaciones en el genoma, que pueden causar cambios en el número de cromosomas 2. Mutaciones en el cromosoma que pueden causar cambios en el orden de los genes dentro del cromosoma. 3. Mutaciones en el gen o mutaciones puntuales que pueden resultar de cambios en la secuencia de bases en el gen.

Por otro lado, para el éxito en el mejoramiento de una cepa, se requiere de la selección apropiada tanto del tipo de mutágeno como de la dosis correcta. Para cada tipo de mutágeno así como para cada organismo, existen una serie de combinaciones que permiten obtener la más alta proporción de una clase de mutante en particular entre los sobrevivientes del tratamiento mutagénico, tales como: concentración del mutágeno, tiempo de exposición y condiciones del tratamiento (QUEENER Y LIVELY., 1986).

En cuanto a la dosis, debe tomarse en cuenta que altas dosis de mutágeno usualmente incrementan la posibilidad de producir simultáneamente mutaciones secundarias indeseables (ROWLANDS, 1984; BOS, 1987).

2.2 Efecto de las Mutaciones

Una mutación se define como cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos o en la ordenación del ADN. A grandes rasgos, las mutaciones pueden clasificarse en tres categorías: las que afectan al número de cromosomas en la célula (mutaciones genómicas), las que alteran las estructuras de cromosomas individuales (mutaciones cromosómicas) y las que alteran genes individuales (mutaciones génicas) THOMPSON (2005).

Las mutaciones determinan gran parte de la diversidad de la vida. Una bacteria que confiere resistencia a un antibiótico sobrevivirá y se reproducirá en presencia de ese antibiótico, TORTORA (2007).

Debido a que las diferentes características de una célula son el resultado de la interacción herencia-ambiente, cualquiera de ellas puede cambiar como consecuencia de la mutación de un gen dado. Uno de los diferentes tipos de mutaciones que pueden presentarse, es la pérdida de la capacidad para sintetizar alguna enzima catabólica o involucrada en una vía biosintetica esencial para el microorganismo. Esta última deficiencia se puede subsanar al agregar al medio de cultivo el nutriente que el microorganismo no puede sintetizar. Estos mutantes nutricionales se llaman auxótrofos. La célula de donde se origina un auxótrofos se llama prototrofo o tipo silvestre, RODRÍGUEZ (2006).

LURIA Y DELBRUCK (1943), Transferencia de material genético de un organismo a otro. Procesos que producen cambios en la información genética de un organismo y pueden tener como consecuencia un cambio en su fenotipo y adaptación a distintos ambientes.

2.2.1 Tasa de mutación para un determinado fenotipo.

La probabilidad de que una célula mute a un determinado fenotipo cada vez que la misma se divide.

a = Tasa de mutación

m = Número de mutaciones surgidas en el cultivo en el tiempo t

d = Número de divisiones ocurridas en ese tiempo t

N = Número de células

Figura 1. Aplicación a experimento en placa

Eventos de mutación ≠ número de mutantes. Si se hace en cultivo líquido hay que hacer correcciones en base a cálculos estadísticos.

La tasa de mutación se saca experimentalmente y depende del tamaño, secuencia del gen, secuencia de una y estructura tridimensional del producto del gen que se está mutando.

2.2.2 Tipos de Mutación.

a) Mutaciones puntuales

Sustitución de pares de bases: El cambio fenotípico depende de donde exactamente ocurre la mutación en el gen, que cambio de nucleótido tuvo lugar y que producto codifica dicho gen.

Figura 2. Mutación Puntual

b) Mutaciones por desfase

Por inserción o detección se origina un desfase en el marco de lectura. La traducción resulta alterada.

Figura 3. Mutación por Desfase.

2.2.3 Ocurrencia de las mutaciones:

Fuente: BROCK Y MADIGAN (1994).

2.3. Efecto de la mutación sobre levaduras.

Los efectos de la radiación con luz UV sobre los microorganismos pueden variar de especie a especie y, en las mismas especies, puede depender de la cepa, medio de cultivo, estado del cultivo, densidad de microorganismos y otras características como el tipo y composición del alimento. Los hongos y levaduras son más resistentes durante la desinfección; sin embargo, los niveles altos de microorganismos deben tomarse en cuenta cuando se usa UV-C para desinfectar.

Las levaduras silvestres pueden sintetizar su propia adenina (un nucleótido esencial) a partir de otras fuentes de alimento, a través de la ruta de biosíntesis de la adenina: son protótrofas. En cada paso de esta ruta una enzima convierte un sustrato en un producto, transformado las moléculas simples de partida en adenina. Una levadura haploide portadora de una mutación en un gen de una enzima implicada en la ruta de la adenina no podrá sintetizar adenina, y acumulará uno o más productos intermediarios de la ruta. Estos mutantes son auxótrofos, sólo crecerán si pueden absorber adenina del medio de cultivo: medio mínimo suplementado con adenina o medio rico compuesto de hidrolizados completos de células.

Por otro lado, las levaduras están involucradas en el deterioro de varios alimentos, particularmente aquellos que contienen altos niveles de azúcar BROCK Y MADIGAN (1994).

2.4. Biotecnologías aplicadas a la mejora del medio ambiente.

Diversas técnicas biotecnológicas permiten resolver, de diferentes y novedosas maneras, el problema de la contaminación ambiental. Se pueden utilizar diversos microorganismos para afrontar problemas de tratamiento y control de la contaminación química de distintos ecosistemas. La ingeniería genética permite combinar las características de estos microorganismos para aumentar su eficacia o generar microbios recombinantes con nuevas características. Aunque muchos microorganismos diferentes juegan un papel esencial en los equilibrios ambientales, la mayoría de las aplicaciones biotecnológicas actuales se realizan con ciertos tipos de bacterias (GARCIA, 2004).

Algunas de las aplicaciones de la biotecnología

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