Ciclos Biológicos y Reproducción

Ciclo en organismos mícticos. Ejemplo: maíz. Importancia y
aplicación genética.
Ciclo en organismos apomícticos. Ejemplos. Importancia y
aplicación genética.
Ciclo en organismos amícticos. Recombinación en bacterias:
Conjugación en Escherichia coli. Transducción en Salmonella.
Transformación en Neumococos.
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Agronomía y Zootecnia - UNT
Organismos mícticos: diferenciación sexual, formación de
gametas masculinas y femeninas, fertilización (unión de
gametas)
Organismos apomícticos (apo = incompleto): existe diferenciación
sexual, con formación de gametas masculinas y femeninas
pero no hay fecundación
Organismos amícticos: organismos que poseen multiplicación
asexual o vegetativa. Un individuo se divide en dos partes y
cada una de ellas crece hasta formar un nuevo individuo
Ciclos biológicos en organismos mícticos
Ciclo Biológico del maíz
El maíz es una planta alógama, los individuos de una misma generación en una
planta alógama son medio hermanos porque son fecundados por distintos padres
(ventajas desde el punto de vista evolutivo, por la variabilidad genética que resulta).
En autógamas, los individuos son hermanos.
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Apomixis. Concepto
La apomixis es el proceso a través del cual se produce la formación de
semillas (ver disemínulos) que contienen embriones genéticamente idénticos
a la planta madre, generados sin que intervengan los procesos de meiosis y
fecundación (Ortiz, Pessino y Quarin; en Biotecnología y Mejoramiento
Vegetal).
La apomixis fue descripta por primera vez en 1841 por J. Smith.
Se considera que la apomixis ha evolucionado como un sistema de
reproducción alternativo a la sexualidad. Por lo tanto, para comprender su
funcionamiento es necesario compararlo con el de la reproducción sexual.
La apomixis elude la ruta sexual evitando la reducción meiótica y la
fecundación.
Agamospermia.
El óvulo desarrolla disemínulos (similares a una semilla cuyo embrión
contiene exactamente el mismo genotipo que la planta que lo origina). Este
carácter se llama agamospermia
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y Zootecnia - UNT
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Apomixis no recurrente: Los individuos que surgen son haploides.
Por estimulación de la oosfera (n), surge un embrión con n
cromosomas. El crecimiento se da por partenogénesis .
n
n
n
n
n
n
n
n
Uno de los núcleos del tubo
polínico fertiliza los núcleos
polares y se forma el
endosperma.
Esto es Pseudogamia:
fertilización de los núcleos
polares pero no de la oosfera.
Esta planta resulta con un
vigor muy disminuído.
Es infértil porque no tiene los
dos juegos de cromosomas.
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
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Diplosporia: se produce una falla en la meiosis, en la gametogénesis
femenina
2n
2n
2n
≠
2n
n
n
n
2n 2
n
2n
n
n
n
2n 2n
2n 2n 2n
La oosfera, 2n, no es
fertilizada y por medio
de mitosis origina un
embrión 2n.
Si los núcleos polares
son fertilizados por un
núcleo generativo, se
forma el endosperma
5n.
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Aposporia: Las células de la nucela que rodean el saco embrionario,
son de constitución 2n. Estas, penetran al saco embrionario. Puede
haber embriones producto de mitosis de células nucelares y poseen un
complemento cromosómico con 2n cromosomas.
Por otro lado, hay especies en las que el embrión sexual aborta y otras,
en las que no. Ej.; en citrus, puede haber varios, entre 3 y 12 embriones,
de los cuales uno de ellos es de origen sexual.
n
n
n
2n
2n
n
n
2n
2n
n
n
n
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En los organismos apomícticos, hay producción de
gametas pero no hay fecundación.
Apomixis facultativa:
Cuando coexisten los procesos de apomixis y de
reproducción por unión de gametas.
En los animales, el equivalente a la apomixis es la
partenogénesis.
Consecuencias de la apomixis:
El nuevo individuo formado es igual
a su progenitor, por lo que hay uniformidad
en las poblaciones.
Preservación de determinadas
recombinaciones y genotipos.
Pérdida de la capacidad de evolución.
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
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Ciclo biológico y reproducción en
Neurospora
crassa:
y Zootecnia
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Moho del pan (ascomicetes)
Características:
-ciclo de vida corto.
-Propagación asexual por conidios o
multiplicación de fragmentos de micelio no
especializado.
- La reproducción solo tiene lugar cuando se unen
células de tipos opuestos. El núcleo de la célula
que se forma como resultado de la fusión es la
única fase diploide de este organismo.
-El cigoto inicia rápidamente una meiosis, en una
estructura de saco denominada Asca . El asca es
tan estrecha que las divisiones tienen lugar una
tras otra y quedan en la posición en que se han
formado. Así, se originan los cuatro productos
normales de la meiosis, luego se vuelve a dividir
cada célula por mitosis con lo que se generan los
ocho núcleos alineados en el asca. Alrededor de
cada núcleo se forman las membranas de las
esporas: las ascosporas.
-Finalmente las ascosporas se rompen. La
germinación de una ascospora inicia una nueva
generación de micelio haploide, con constitución
genética determinada por la recombinación de
genotipos en meiosis.
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
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MECANISMOS DE RECOMBINACIÓN EN BACTERIAS:
CONJUGACIÓN, TRANSFORMACIÓN Y TRANSDUCCIÓN
Las bacterias poseen un cromosoma en forma de anillo distribuido en toda
la célula, no posee núcleo definido, sin embargo se han descubierto
ciertos organismos en algunas especies de bacterias que dan prueba
de que existen recombinaciones.
En un par de
bacterias que se
unen, la célula que
es receptora del
material inyectado se
designa con F-, la F+
es la donadora. Las
células derivadas por
división de las
receptoras, muestran
tipos recombinantes
de genes
marcadores.
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
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CONJUGACIÓN EN BACTERIAS
a+ ba- b+
Bacilos de Escherichia coli en conjugación. El bacilo donante de la
izquierda se encuentra unido al bacilo receptor de la derecha
por un largo puente citoplasmático, a través del cual se
transfiere un plásmido
a+ b+
a- b-
Si se considera una misma especie bacteriana, con dos cepas diferentes,
donde una cepa tenga la característica a+ y una b-, otra cepa puede ser a- y
b+. si las dos se colocan en mismo medio de cultivo, existe una
recombinación entre sus caracteres, de tal forma que las bacterias
descendientes de este “cruzamiento” pueden ser a+ b+ ó a- b- . Este es el
caso de la recombinación por conjugación en Escherischia coli
CONJUGACIÓN EN BACTERIAS
Existen cepas silvestre o salvaje en E. coli, que
son capaces de sintetizar algunos elementos
vitales como aminoácidos (Treonina y Leucina),
pero son sensibles al antibiótico estreptomicina.
También se encontró otra cepa incapaz de
sintetizar estos aminoácidos.
Ej. En una caja de Petri en medio de cultivo
apropiado se coloca la cepa silvestre capaz de
sintetizar Treonina y Leucina y la cepa incapaz
de sintetizar esa mezcla. Luego de un tiempo
surgen cepas capaces de sintetizar uno de los
aminoácidos y que a su vez resistentes al
antibiótico estreptomicina.
existe un cierto apareamiento entre bacterias de
una forma y de la otra.
Es lo que hoy se conoce como conjugación.
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Conjugación en bacterias
Ya se dijo que las bacterias
que se conjugan son de dos
clases, una conocida como F-,
que es la bacteria receptora y
otra F+.
La cepa F+ se llamó Hfr, por
su
alta
frecuencia
de
recombinación, y es la bacteria
dadora.
La receptora es redonda y la
dadora es más grande y
alargada.
Se llama dadora
porque el ADN introduce parte
de su cromosoma a la bacteria
receptora. Los caracteres que
se han tomado en cuenta son
Treonina y Leucina, entre otros
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
Conjugación en bacterias
Carácter
Treonina
Leucina
Azida Zódica (inhibidor)
T1 (bacteriófago)
Lactosa
Galactosa
Streptomicina
Hfr
Tr+
Leu+
Sensible a Azida Zódica
T1 -s
Lac+
+
Gal
Str-s
Receptora F TrLeuResistente a Azida Zódica
T1 –r
LacGal
Str-r
La bacteria dadora puede crecer en un medio mínimo, compuesto de sales
inorgánicas y una fuente de carbono (glucosa). La receptora no puede crecer en un
medio mínimo, porque no tiene capacidad para sintetizar Treonina y Leucina pero
tiene otras características como T1-r, que se utiliza como marcador.
Tomando en cuenta las dos primeras características, se mezclan las dos clases de
bacterias en una caja de Petri que contenga lo necesario para que crezcan las
mismas.
Se replican las colonias a un medio que contenga Estreptomicina, luego de un
tiempo, desarrollan colonias de bacterias. Al cabo de 25 a 30 minutos ocurre el
pasaje de la parte del cromosoma que tiene estas características, el 90% de las
colonias recombinantes son Tr+ y Leu+
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



En la conjugación Hfr x F-- el cromosoma entra en la célula receptora con una
orientación determinada, de modo que los genes entran en forma ordenada y
secuencial.
El tiempo en que comienza a detectarse un determinado marcador, así como la
frecuencia final de dicho marcador en los recombinantes dan una estimación de su
distancia respecto del origen de transferencia.
Precisamente esto último es la base por la que se aprovecha el sistema de
conjugación para la elaboración de mapas genéticos del cromosoma bacteriano.
Ej.: un sector de mapa genético obtenido por este mecanismo
O
Tre+
8
Leu+
8½
Azi-S
9
T1s
Lac+
Gal+
11
18
25
Transducción en Salmonella
La transducción es una manera de producir recombinantes pero con un intermediario que
se conoce como profago (atenuado).
De tal forma que se produce un traspaso de material de una bacteria a otra por medio de
un vehículo.
Los bacteriófagos pueden ser virulentos y no virulentos, en este caso los intermediarios son
los no virulentos.
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Transducción en Salmonella
la transferencia de genes bacterianos se produce por la incorporación
de genes bacterianos al interior de la cápside de un fago.
El virus que tiene estos genes los inyecta a otra bacteria.
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Transformación en
bacterias
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

Este descubrimiento fue uno de los hechos mas relevantes,
pues condujo a experimentos que probaron que el DNA es el
material genético. Fred Griffith (1920).
Trabajos con Streptococcus pneumoniae.
En la transformación
bacteriana, una cepa
incorpora en su material
genético fragmentos de DNA
que están libres en el medio,
debido a la lisis de otras
bacterias.
Algunas imágenes fueron tomadas de la bibliografía citada y de sitios de internet recomendados
Transformación en
bacterias Experimento de
transformación de
Griffith. Las imágenes
muestran colonias
bacterias que contienen
células con cápsula
(IIIS) y sin cápsula (IIIR)
En 1944, Avery, McLeod y
McCarty demostraron que el
principio transformador era el
DNA. El “principio” de las
células donadoras se podía
purificar químicamente y
conservar su actividad
transformadora. Se se trata
con DNAasa, que destruye el
DNA, pierde su actividad
transformadora,
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 PIERCE, B. A. Genética Un enfoque conceptual. 2da. Edición.
Ed. Panamericana. 2005.
SRB, A. M.; R. Q. OWEN Y R. S. EDGAR. Genética General.
Omega. 1968.
 Pessino y Quarin; en Biotecnología y Mejoramiento
Vegetal