9.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA ARTIFICIAL:

9.2.1 FÍSICOS

Los métodos físicos utilizan técnicas como la microinyección con una fina aguja de cristal y la electroporación exposición de las células aun choque eléctrico.

La microinyección:

Es una técnica muy potente y eficaz, ya que 1 de cada 5 células consigue incorporar el DNA foráneo de forma permanente. El problema de esta técnica es que exclusivamente se puede inyectar una célula cada vez, y por tanto no es el más recomendable para una terapia médica debido a que es demasiado laboriosa como para obtener un número de células indicadas  para que el tratamiento tenga éxito.

Es una técnica muy efectiva aunque laboriosa. Es el método que se emplea en la introducción del DNA recombinante en las células embrionarias en el proceso de obtención de animales transgénicos.

                                          

La electroporación:

Es una técnica que crea o que dota a la membrana de cierta permeabilidad al DNA durante unos pocos segundos debido a una descarga eléctrica. Si la célula o grupo de células sometidas, a dicho choque eléctrico están sumergidas en un medio rico en plásmidos, alguno de ellos puede penetrar en una célula. El problema que suscita este método es que los choques eléctricos no pueden producir los efectos deseados en algunas células y dañarlas o matarlas debido a esta causa.

                           

Bibliografía:

Bacchetti S, Graham F (1977). "Transferencia del gen de la timidina quinasa a la timidina quinasa deficientes en células humanas por purificó herpes simplex ADN viral». Proc Natl Acad Sci U S A 74 (4). 1590-4.

9.1.5 TRANSFECCIÓN.

La transfección consiste en la introducción de material genético externo en células eucariotas mediante plásmidos, vectores víricos u otras herramientas para la transferencia.

Son técnicas que se han desarrollado fundamentalmente para permitir la introducción de ácidos nucleicos en el interior de las células, han permitido en gran medida ampliar los conocimientos acerca de la regulación génica y de la función de las proteínas en los sistemas celulares. Actualmente se emplean en gran número de aproximaciones experimentales, en la generación de animales transgénicos, en la selección de líneas celulares modificadas.

Las técnicas de transfección actuales se pueden clasificar en los llamados métodos físicos (se basan en el uso de sistemas mecánicos, no biológicos, para lograr la inserción de material genético en las células) y los métodos químicos.

Las diferencias entre métodos químicos y físicos se encuentran a nivel metodológico, no a nivel de resultados, ya que el conjunto de métodos físicos no se basa en ningún sistema biológico, sino que pretende una inserción a la fuerza, de ese material genético. También hay que decir que este conjunto de técnicas sólo es funcional in vitro, ya que es necesaria la exposición de las células a medios extremos.

                                      

Bibliografía:

Graham FL, AJ van der Eb (1973). "Una nueva técnica para el ensayo de infectividad del adenovirus humano 5 ADN». Virología 52 (2). 456-67

9.1.4 RECOMBINACIÓN.

Es el proceso mediante el cual los elementos genéticos de dos orígenes diferentes se reúnen en una sola unidad. A nivel molecular, se puede considerar cómo un movimiento de información genética (secuencias de ácidos nucleicos) de una molécula de ácido nucleico a otra.

Una bacteria receptora puede recibir genes de otra bacteria donadora. Los genes donados entran a formar parte del genoma y son expresados por la bacteria receptora. Esto se debe no sólo a la posibilidad de transferencia de genes de una bacteria a otra, sino que también a los genes que entran a la nueva bacteria se recombinan con el genoma existente.

                        

Bibliografía:

http://www.slideshare.net/breid/recombinacin-gentica-bacteriana

9.1.3 TRANSDUCCIÓN.

Es la trasferencia de ADN de célula donadora a otra receptora mediante partículas de bacteriófagos que contienen ADN genómico de la primera.

Se distinguen dos etapas:

1.      Formación de la partícula fágica transductora:

      Un trozo de material genético de la célula donadora se introduce en el interior de la cabeza de la cápsida de un fago.

2.    La partícula transductora inyecta de forma habitual el ADN que porta a la célula receptora, donde este ADN puede eventualmente recombinarse y expresar su información.

                         

Transducción Generalizada

La transducción fue descubierta por Lederberg y Zinder y se llama transducción generalizada.

Se caracteriza porque en ella se puede transferir cualquier trozo de genóforo bacteriano, con tal de que tenga un tamaño compatible con la capacidad de empaquetado de ADN de la cápsida del fago. La partícula transductora pseudovirión se forma por empaquetamiento anómalo de ADN genofórico bacteriano. En el interior de la cabeza del pseudovirión sólo existe ADN bacteriano, sin ADN del fago. Las partículas transductoras sólo se forman como consecuencia de infecciones líticas del fago.

Transducción Especializada

En 1956, Lederberg junto con su mujer, y con Morse hallaron un tipo nuevo de transducción, mientras estaban estudiando el sistema del fago moderado & y su hospedador, E. coli. Este tipo de transducción recibió el nombre de transducción especializada.

Estas son algunas características distintivas:

Sólo se transfieren marcadores cromosómicos cercanos al sitio de integración del ADN del fago en la célula lisogénica.

Se produce únicamente como consecuencia de la inducción de la célula lisogénica por escisión del profago y consiguiente entrada a fase lítica, productora de nuevas partículas de fago.

El ADN genómico de la bacteria transportado por la partícula transductora va unido a ADN del fago.

La célula transductante se suele convertir en lisogénica para el fago correspondiente.

En este vídeo, se muestra dicho proceso:

Bibliografía:

http://bio2bach10.blogspot.mx/2011/04/transduccion_01.html

9.1.2 CONJUGACIÓN.

Ocurre cuando una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plásmido, además del cromosoma bacteriano.

En la conjugación, el intercambio de material genético necesita de un contacto entre la bacteria dadora y la bacteria receptora. La cualidad de dador está unida a un factor de fertilidad (F) que puede ser perdido. La transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. 

La duración del contacto entre bacteria dadora y bacteria receptora condiciona la importancia del fragmento cromosómico transmitido. El estudio de la conjugación ha permitido establecer los mapas cromosómicos de ciertas bacterias. La conjugación juega un papel en la aparición en las bacterias de resistencia a los antibióticos.

Ejemplo:

Se tiene una cepa receptora junto con material genético que aporta otra célula, de forma que a partir de ahí, puede producirse la conjugación, que es la transferencia de material; aunque para que sea viable, debe darse la recombinación gracias al proceso del entrecruzamiento. 

El intercambio genético no tiene lugar entre dos genomas completos como ocurre en eucariota, sino que, tiene lugar entre un genoma completo que se denomina endogenote, y otro incompleto, del donante, denominado exogenote. Obtendremos un merocigoto. La genética bacteriana es la genética de la merocigosis.

Para que la recombinación dé algún cromosoma viable que podrá ser circular, debe producirse un número par de entrecruzamientos, puesto que si no, no obtendremos ningún producto viable, sino un cromosoma largo lineal y extraño, parcialmente diploide. Si se da este número par de entrecruzamientos, obtendremos dos productos, uno que se perderá durante el crecimiento celular y otro que será viable. 

En este vídeo se muestra dicho proceso:

Bibliografía:

http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/27_micro.htm

9.1 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA NATURAL

Algunas bacterias (cerca del 1% de todas las especies) son capaces de incorporar de manera natural, ADN bajo condiciones de laboratorio; y muchas más pueden ser capaces de hacerlo en sus ambientes naturales. Estas especies traen un conjunto de maquinaria genética específica para llevar el ADN a través de la membrana o membranas.


Los mecanismos de Transferencias natural en bacterias son:

*        Transformación

*        Conjugación

*        Transducción

*        Transfección

9.1.1 Transformación.

Se da cuando en determinadas condiciones fragmentos de ADN exógeno o ADN transformante con estructura helicoidal intacta pueden unirse a células bacterianas competentes y entrar en su interior. La entrada de estos segmentos necesita de la presencia de iones de k+, Mg++ y Ca++. El ADN entra en el espacio periplasmático, entre la pared celular y la membrana plasmática, allí una endonucleasas corta las dobles hélices en fragmentos de menor tamaño, posteriormente se degrada una de las dos hélices, de manera que lo que entra en el citoplasma es ADN de una hélice. Estos fragmentos de ADN monocatenario o ADN transformante pueden sustituir a fragmentos de ADN homólogo del cromosoma principal bacteriano mediante un mecanismo especial de recombinación. La recombinación genética tiene lugar entre el ADN transformante y el ADN de la bacteria receptora y se detecta por la aparición de bacterias descendientes transformadas para algún carácter. La existencia de este mecanismo permite construir Mapas genéticos de transformación.

En este vídeo se muestra dicho proceso:

Bibliografía:

Chen I, Dubnau D (2004). "ADN captación durante la transformación bacteriana».Nat. Rev. Microbiol. 2 (3): pp 241-9. doi: 10.1038/nrmicro844. PMID 15083159

CARACTERÍSTICAS DE LAS BACTERIAS

Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta.

Son microorganismos unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores.

Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el superior en las 50m; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1m.

Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores.

Son células procariotas, su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear.

Son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.

Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre:

La presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque gérmenes son patógenos.

Tienen un papel importante en la industria y permiten desarrollar importantes progresos en la investigación, concretamente en fisiología celular y en genética. El examen microscópico de las bacterias no permite identificarlas, ya que existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos), bacilos (bastón), espirilos (espiras) y es necesario por lo tanto recurrir a técnicas que se detallarán más adelante.

El estudio mediante la microscopia óptica y electrónica de las bacterias revela la estructura de las bacterias.

Morfología y estructura.

Las bacterias son microorganismos procariotas de organización muy sencilla. 

La célula bacteriana consta de:

Citoplasma: Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética , dispersos por el citoplasma: son los plásmidos.

La membrana plasmática: Presenta invaginaciones, que son los mesosomas, donde se encuentran enzimas que intervienen en la síntesis de ATP, y los pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas.

En el citoplasma se encuentran inclusiones de diversa naturaleza química.

Flagelos: Pueden presentarlos generalmente rígidos, implantados en la membrana mediante un corpúsculo basal. Pueden poseer también, fimbrias o pili muy numerosos y cortos, que pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra

Poseen ARN y ribosomas característicos: Para la síntesis de proteínas.

Pared celular: Es rígida y con moléculas exclusivas de bacterias. 

Reproducción
Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición.

Tras la duplicación del ADN, que está dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

Pero además de este tipo de reproducción asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproduccion sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN.

                                           

Bibliografía:

Woese C, Kandler O, Wheelis M (1990). «Hacia un sistema natural de los organismos: propuesta para la Archaea dominios, Bacteria y Eucaria». Proc Natl Acad Sci U S A 87 (12): pp 4576-9. PMID 2112744.