bacterias luminiscentes y bioluminiscencia
TRANSCRIPT
BACTERIAS LUMINISCENTES Y BIOLUMINISCENCIA
JORGE SPATHTHALIA HERNANDEZ
CAROLAY PEREZLUIS TAMARA
ALDAIR VILLEGAS
Bioluminiscencia : proceso bioquímico, por el
que los organismos emiten luz. Ocurre en muchas especies de animales tanto
vertebrados como invertebrados, plantas, hongos, insectos y bacterias.
Cosmopolita. Bacterias bioluminiscentes mas abundantes en la naturaleza.
Océano- habitad principal.
GENERALIDADES
Las especies de bacterias marinas mayormente
estudiadas son Vibrio harveyi y Vibrio fischeri. V. harveyi puede estar asociado al intestino de
algunos animales marinos o encontrarse como un microorganismo de vida libre en el océano.
V. fischeri además de encontrase en estos hábitats también vive en cultivo puro como simbionte de los órganos productores de luz en varios peces y calamares.
GENERALIDADES
Photobacterium phosphoreum,
Photobacterium leiognathi y Xenorhabdus luminescens.
Estos organismos han captado la atención de investigadores a lo largo de la historia, desde Caius Plinius (23-79 A.D) hasta Harvey en 1957 (Koncz y col., 1990), dada su notable belleza en la oscuridad debida a su capacidad de emitir luz.
GENERALIDADES
GENERALIDADES
La facilidad de evaluar una respuesta fisiológica a
partir de la producción de luz, han convertido al estudio de la bioluminiscencia en un sistema modelo de regulación biológica. Ha sido de vital importancia para la descripción de los mecanismos de comunicación celular entre los organismos, mecanismo conocido como quorum sensing, y que está relacionado con la regulación del crecimiento microbiano en función de la cantidad de microorganismos presentes.
GENERALIDADES
por medio de técnicas de DNA recombinante,
abren la posibilidad de desarrollar sistemas de monitoreo para ser aplicados en áreas tan diversas como la industria farmacéutica, alimentaria o ambiental.
GENERALIDADES
Bioluminiscencia intracelular: esta es generada por células especializadas de especies unicelulares cuya luz se emite al exterior a través de la piel o se intensifica mediante reflectantes como los cristales de urato de luciérnagas o placas de guanina en peces. Este tipo de luminiscencia es propia de muchas especies de calamar y de dinoflagelados, en especial del género Protoperidinium.
Bioluminiscencia extracelular: se da a partir de la rx entre la luciferina y luciferasa fuera del organismo, se almacena en la piel o glándulas .la interacción de estos produce nubes luminosas. Este tipo de luminiscencia es común a bastantes crustáceos y algunos cefalópodos abisales.
TIPOS DE BIOLUMINISCENCIA
Simbiosis con bacterias luminiscentes: se
conocen en celenteros, gusanos, moluscos , equinodermos, peces. Los animales tienen vejigas donde guardan las bacterias luminiscentes, estos están conectados al SN. Fenómeno de luminiscencia de origen biológico más extendido en el reino animal. Relación entre la bacteria Vibrio fischeri y el calamar sepiólide Euprymna scolopes.
TIPOS DE BIOLUMINISCENCIA
FENÓMENO DE EMISIÓN DE LUZ
Es un proceso de oxidación aeróbica que no conduce a la producción de ATP si no a la excitación de un proceso intermediario que emite luz.
Extracto de agua caliente (luciferina) y de agua fría (luciferasa) ----> Pholos dactylus.
Se requieren 3 substratos : oxigeno , luciferina y ATP ----> Co2 + Oxiluciferina.
PROCESO LUMINISCENTE BACTERIANO
Están incluidos varios componentes : FMN reducido, oxigeno y un aldehído de cadena larga.
ácidos grasos ---> reducidos ----> Aldehídos (reductasa especifica) ----->emisión luz azul-verde (490 nm).
La bioluminiscencia es un proceso en el que se consume energía. Para producir luz las bacterias podrían usar hasta un 20% de la energía total de la célula.
La inducción del sistema de bioluminiscencia
durante el crecimiento de algunas bacterias marina, se acompaña de síntesis de polipeptidos, que se sugiere están involucrados en la síntesis enzimática del aldehído. Así pues se sabe que en la misma Rx, el NADPH+ H+ se convierte a NADP+ y el ATP es hidrolizado a ADP.
La regulación genética del proceso de
bioluminiscencia en bacterias, está controlado en el operon luxCDABE.
REGULACIÓN GENÉTICA
DIFERENCIAS ENTRE SISTEMAS LUX DE LAS BACTERIAS MARINAS
Ante del gen luxC, existen dos genes regulatorios el luxI y el luxR en el caso de V. fischeri; mientras que en V. harveyi y especies de Photobacterium, existe una región rica en A-T de más de 500pb.
Después del gen luxG en V.fischeri se encuentra el sitio de terminación del operon, mientras que en V. harveyi el operon lux contiene otro gen, el luxH antes del sitio de terminación.
se ha encontrado en P. phosphoreum un gen extra, el luxF, que se encuentra localizado entre luxB y luxE
Los operones lux también son regulados por
represión catabólica, porque sus promotores contienen sitios de unión a cAMP.
Por otra parte, se ha mostrado que la inducción en la síntesis de algunas enzimas, es frecuentemente reprimida por la glucosa, incluso en presencia del inductor, y esta represión puede ser superada por cAMP exógeno; la represión de la glucosa y la inversión por cAMP es a lo que se le llama represión catabólica.
El entendimiento del mecanismo de esta
regulación provee los principios básicos de la emisión de luz por parte de las bacterias marinas y a su vez, auxilia en el entendimiento de los mecanismos de comunicación celular, mejor conocida como quorum sensing.
QUORUM SENSING
El autoinductor producido por las bacterias, se
acumula en el medio circundante durante la fase de crecimiento y cuando la población alcanza altos niveles de densidad, esta sustancia se acumula hasta alcanzar una concentración crítica, produciendo la activación específica de genes, por ejemplo, los relacionados con luminiscencia.
QUORUM SENSING
Este tipo de regulación resulta en una
luminiscencia visible cuando las células se encuentran en colonias o en las superficies de materia orgánica en descomposición o como simbiontes en los órganos específicos de emisión de luz dentro de organismos marinos como los peces y los cefalópodos.
QUORUM SENSING
La bioluminiscencia no sólo es útil para los
seres vivos que la producen, sino también para los humanos. Las bacterias bioluminiscentes del agua se utilizan como detectores ecológicos de la contaminación de su entorno. Como los elementos tóxicos afectan a la intensidad de su luz, se puede estimar el grado de polución por esta variable.
APLICACIONES DE LA BIOLUMINISCENCIA
La medicina también se beneficia de esta
propiedad. La ingeniería genética ha logrado expresar las sustancias bioluminiscentes en cualquier tejido. De esta manera, se pueden estudiar gran cantidad de procesos biológicos ocultos hasta ahora y mejorar el estudio de enfermedades como el Alzheimer, el Parkinson o algunos tipos de cáncer. Con estas sustancias, se evita el uso de marcadores radiactivos, más nocivos para los seres humanos.
APLICACIONES DE LA BIOLUMINISCENCIA
Algunas empresas han aprovechado los
avances en este terreno para comercializar peces fluorescentes. En otros casos, se han creado instrumentos para detectar las reacciones químicas luminiscentes más sutiles.
APLICACIONES DE LA BIOLUMINISCENCIA
GRACIAS