domingo, 12 de diciembre de 2010

Archeas hipertermófilas

Empezamos fuerte.

Éste es un tema que me apasiona de la microbiología más inexplorada y a la vez antigua, debido a que estos microorganismos son las primeras bacterias que surgieron en la faz de La Tierra, poseen mecanismos bioquímicos casi exclusivos y relevantes a gran escala global que contribuyen en el "equilibrio" terrestre y en el mantenimiento de la vida en general. Así pues, son capaces de vivir a temperaturas extremas (de ahí el apellido "hipertermófilas").

Por lo pronto, a modo de breve introducción, las bacterias se clasifican en dos grandes dominios:
- Dominio Archaea (se lee /arkea/)
- Dominio Bacteria (aquí, entre muchas otras, están englobadas todas las bacterias patógenas)

A su vez, el dominio Archaea se subdivide en tres phylum principales:
- Phylum Crenarchaeota (Archeas hipertemófilas).
- Phylum Euryarchaeota (Archeas metanógenas, halófilas, termoplasmas, reductoras de sulfato, y termococos).
- Phylum Korarchaeota (todavía no se han conseguido aislar).


Me centraré en las bacterias del Phylum Crenarchaeota, las cuales son hipertermófilas o termófilas OBLIGADAS, crecen de manera óptima entre los 70-110ºC.
Como características principales presentan que son microorganismos anaerobios estrictos (aunque también hay facultativos). Generalmente acidófilos. Casi siempre utilizan azufre elemental como aceptor final de electrones, por ello son habitantes típicos de aguas termales ricas en este elemento.

Atendiendo a su metabolismo, pueden ser:
- Quimioorganotrofos (pueden asimilar diferentes sustratos con base de carbono (compuestos orgánicos) para obtener energía).
- Quimiolitotrofos (emplean compuestos inorgánicos para obtener energía, en este caso, hidrógeno gaseoso como donador de electrones).

Fijan CO2(para producir compuestos con base de carbono, y después transformar dichos compuestos en materia orgánica para obtener energía) a través de rutas alternativas al ciclo de Calvin (la ausencia de dicho ciclo es una característica EXCLUSIVA del dominio Archaea).

Para destacar la relevancia de este grupo en la biología experimental actual, os presento una bacteria llamada Thermophilus aquaticus, cuya relevancia reside en que vive a temperaturas comprendidas entre 50-80 ºC y todos sus componentes enzimáticos, protéicos, y el propio ADN resisten dichas temperaturas, cuando normalmente en organismos superiores (plantas y animales), dichos componentes constitutivos estarían desnaturalizados a esa temperatura, volviéndose no funcionales, forzando a la muerte molecular, celular y del organismo completo.
Así pues, una de las enzimas implicadas en la replicación del ADN de esta bacteria se llama TAQ-DNA-POLIMERASA, la cual es ampliamente utilizada por sus propiedades termorresistentes en reacciones en cadena de la polimerasa, o también conocidas como reacciones de PCR. Este proceso se utiliza para replicar en cantidades masivas y en tiempo record el ADN, su utilidad reside en que tras la amplificación resulta mucho más fácil identificar con una muy alta probabilidad virus o bacterias causantes de una enfermedad, identificar personas (cadáveres), establecer la diversificacion de las especies y del propio ser humano a partir de fósiles, o hacer investigación científica sobre el ADN.

Por tanto, nuevamente, los microorganismos componen nuestro "pan de cada día", y ayudan a la investigación científica.

Os podreis imaginar, siendo ésta una pequeña muestra de la gran diversidad metabólica de las Archaeas, de lo que seríamos capaces de descubrir en los próximos años que pudiera contribuir a tratar diversos tipos de enfermedades y plagas agrícolas, así como problemas medioambientales.



FOTOS:


1. Parque de Yellowstone (Se sitúa entre tres Estados de EEEUU: Montana, Wyoming e Idaho). Posee grandes afloramientos de azufre y altas temperaturas, por tanto, se desarrollan gran concentración de bacterias hipertemófilas.



2. Imágen a microscopía electrónica de barrido de la bacteria hipertermófila Thermophilus aquaticus.

7 comentarios:

  1. Este blog promete :) Siempre me han interesado estas cosas, pero no tanto como para estudiarlas :P Si alguien te las cuenta de esta manera, ¡así da gusto aprender!

    ¿Y estas células cada cuanto se reproducen? Si replican ADN tán rápido puedo pensar que lo hacen más rápido de lo normal? (Suposición de novato en el tema). En dicho caso serían poco resistentes a la radiación electromagnética :P

    Un saludo y enhorabuena por el blog, que como dije arriba, apunta maneras ;D

    PS: ¡A esas horas deberías estar dormido!

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  2. Aish, me gusta mucho que digas eso, viniendo de ti, es más (L) que nunca.

    Verás, te lo voy a explicar más extendido porque a lo mejor lo dije muy rápido arriba y has podido mezclar conceptillos (normal vaya, porque esto es arduo).

    A ver, la tasa de generación de una bacteria es el tiempo necesario para que una bacteria se divida, y en ese tiempo se realiza principalmente la replicación del DNA. Por tanto esa tasa la ocupa casi el 90% el tiempo de replicación del ADN. Así pues, ese tiempo varía muchísimo de una especie a otra, y no te digo nada, de un género, o de un phylum a otro.
    Así pues, por ejemplo, una bacteria hipertípica (la que tenemos en el intestino los humanos) Escherichia Coli, tiene una tasa de generación de 20 minutos, pues más o menos ese es el tiempo en replicarse un ADN.

    Depende de muchísimos factores, como:

    - pH del medio (concentración de H+ (protones) en el medio).

    - Número de kilobases (número de "constituyentes" del ADN. Cuantas más Kilobases, más grande es el ADN; así que si es mas grande, más se tarda en replicarlo).

    - Temperatura (Hay un rango óptimo de temperatura, de ahí que estas bacterias sean tan FLIPANTES xD, porque a nivel molecular, resisten las altas temperaturas y no se desnaturalizan las moléculas y dejan de ser funcionales, pero claro, es lo que tu dices, seguramente transcurrirá el proceso de replicación más rápido que una bacteria psicrófila (las que se desarrollan a menos de 15ºC), debido a que a nivel molecular, a mayor temperatura, una molécula vibra a mayor velócidad e interacciona tb a mayor velocidad).

    - Depende también del número de constituyentes sintetizados por la célula, lo cual depende de los nutrientes del medio (en este caso, azufre elemental, y CO2), en fin, de muchos factores.

    Pues ahora, TODO ESE RAPAPOLVO QUE TE HE SOLTAO xD. Tienes que separarlo del concepto de "PCR", ya que dicho proceso es sintético, es un método experimental creado por seres humanos que simula la replicación del ADN, pero a mucha mayor velocidad: si quieres, puedes leerlo en wikipedia como funciona, pero resumido:

    - Transcurren ciclos en los que 1º tienes que tener en un tubo eppendorf (un tubito pequeñito ^^) con todos los constituyentes para que se dé la replicación (no te voy a aburrir, porque son una pila, y te tendría que explicar la replicación entera para entenderlo).

    Pero en resumen en un ciclo se producen choques térmicos que hacen que se unan enzimas al DNA-se despeguen-y copien el DNA, sin embargo a esas temperaturas las enzimas normales de replicación no funcionan, pero la enzima Taq-ADN-POLIMERASA (la que va uniendo cada constituyente de DNA, copiando la cadena molde, pero de la bacteria Thermus aquaticus) sí aguanta esos choques térmicos, posibilitando que en un tiempo aproximado de 2-3-4 horas, tengas millones y millones de copias en un factor 2^n (siendo n el número de ciclos).

    Teniendo en cuenta, que ese número amplificado de copias, a nivel biológico hubiéramos tardado días, semanas o meses (dependiendo de la especie), pues el proceso experimental PCR creeme que es lo mejor que se ha descubierto para análisis del DNA.

    ESPERO HABERTELO ACLARADO MI POGGIN PREFERIDO, un placer informarte de biologuilfrikadas =)

    Si quieres información a piñón, en wikipedia viene muy bien, pero obvia los tipos de PCR porque eso lia más que aclara xD.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_en_cadena_de_la_polimerasa

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  3. Ah si!! se me olvidó comentarte acerca de lo de las radiaciones electromagnéticas.

    La verdad, yo por radiación electromagnética entiendo la luz, y como luz perjudicial que puede provocar mutaciones en el ADN tenemos a nuestra amiga la luz ultravioleta (UV).

    Hay 3 tipos de luz ultravioleta, pero sin entrar al trapo, te digo que tienes razón, cuanto más rápido acontece el mecanismo molecular de la replicación, mayor tasa de mutación se produce, y mayor número de proteínas inviables se producen propiciando a la muerte del microorganismo.

    Por si no has entendido ésto (sorry si a lo mejor parezco pedante o algo, es que no sé hasta que punto llegan tus conocimiento en biología): pero la replicación del ADN es el proceso que primero acontece, para sintetizar proteínas en una célula, y las proteínas haylas de milmillones de funciones, ya que no sólo sirven para producir energía, sino para mantenimiento estructural, canales de entrada, salida de elementos y compuestos, etc etc etc etc.

    Pero bueno, en resumen, acontece así (a ésto se le llama el "dogma central de la biología"):

    1º) ADN
    2º) REPLICACION DEL ADN (a partir de un ADN, se producen 2 copias exactas).
    3º) TRANSCRIPCIÓN DEL ADN (paso de transformación de una cadena de ADN a una cadena correspondiente de ARN llamado ARNmensajero).
    4º) Traducción del ARNm (paso en el cual intervienen los ribosomas (las bolitas ^^, que leen la secuencia del ARNm y lo traducen en aminoácidos, y se van uniendo entre sí, formando las proteínas).

    =)

    espero que con esta aclaracion, lo veas mas claro todo =)

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  4. Ooook!

    Todo mucho más claro ahora, te habrás quedado a gusto escribiendo, pero puedes estar contento que me lo he leido y entendido todo xD

    Un saludo :P

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  5. Solo una cosa... ¿la imagen que dices que esta tomada con MET no es de barrido (o scanning si lo prefieres así, ya que te gusta tanto el "inglish")? Que yo sepa para el MET hay que hacer cortes, y ahí se ven las bacterias enteritas =S.
    El blog me mola mucho, voy a ver si me animo yo también a escribir algo que merezca la pena leer XD. El fondo "neuronal" me encanta ^^ Espero que sigas escribiendo cositas de estas y que me enseñes algo nuevo, que en la facultad hay muchas cosas que no se aprenden, por desgracia.

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  6. Perdona, se me ha pasao, es de barrido ;)

    Por cierto, que Laura eres? jajaja

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  7. que Laura voy a ser cuando te puedo decir esas cosas, Mndls?? XDD

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