T.1 INTRODUCCIO DIVERSITAT PROCARIOTA (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 2º curso
Asignatura Diversitat procariotes
Año del apunte 2015
Páginas 3
Fecha de subida 17/03/2015
Descargas 4
Subido por

Descripción

T.1 INTRODUCCIO DIVERSITAT PROCARIOTA

Vista previa del texto

TEMA 1. INTRODUCCIÓ A LA DIVERSITAT PROCARIOTA Diversitat microbiana → inclou la diversitat morfològica (filamentoses, espiral, formes regulars, irregulars, etc.), diversitat estructural (paret cel·lular; estructures externes com flagels, pilis, fímbries, càpsules i beines; estructures internes com espores, membranes fotosintètiques, vacúoles de gas, etc.), diversitat metabòlica (quimioheterotròfics, quimiautotròfics, fotoheterotròfics, fotoautotròfics, etc.) diversitat ecològica (salinitat, temperatura, pH, pressió, etc.), diversitat de comportament (motilitat i tàxies, cicles de desenvoupament com l'esporulació i la formació d'heterocists, resposta metabòlica a les condicions ambientals com canviant el metabolisme, comportament comunitari com simbiosi o reciclatge de nutrients), diversitat evolutiva (s'expressa usualment en forma d'arbres basats en la diversitat genètica, els quals són quantitatius).
Origen de la vida → els procariotes tenen un gran recorregut. La formació de la Terra es va donar fa uns 4.500 Ma. Segons el registre fòssil, les primeres formes de vida van ser originades fa uns 3.800Ma. Els estromatòlits són fòssils que s'han format gràcies a la interacció de microorganismes i la disposició de sediments, els quals recordaríen a cianobacteris. Van dominar durant un gran període de temps fins fa 2 milions d'anys. Les primeres cèl·lules eucariotes sorgeixen aproximadament fa uns 2-2.5 Ma.
El metabolisme primitiu era anaeròbic i quimolitotròfic, explotant les abundants fonts de FeS i sulfur d'hidrogen. L'hidrogen resultant va poder ser utilitzat per impulsar una ATPasa primitiva amb sofre. La fermentació i la respiració anaeròbica probablement van aparèixer després, juntament amb la fotosíntesi anoxigènica seguida de la fotosíntesi oxigènica.
Diversificació del metabolisme microbià: Fa 2.500Ma va aparèixer la fotosíntesis anoxigènica. El proteorozoic va ser una etapa dominada per procariotes, cianobacteris i algunes algues que produien oxigen. Gràcies a la producció d'oxigen es va poder crear la capa d'ozó, imprescindible per la vida tal com la coneixem, sinó la vida hagués quedat limitada a zones protegides de la radiació UV.
A partir d'això, com acaben apareixent les primeres cèl·lules? Tenim tres candidats, RNA, DNA i proteïnes. En un inici es necessitava una molècula que tingués capactitat autoreplicativa i que tingués a més una funció. La primera molècula autoreplicativa va ser el RNA, el qual és capaç d'emmagatzemar, copiar i expressar informació genètica. Presenta activitat catalítica, per tant, podria haver catalitzat la seva pròpia síntesis. Això es va descobrir en Tetrahymena i de manera simultània la Rnasa-P d'E.coli.
A més, es podien crear vesícules lipídiques que podrien incorporar molècules de RNA. Si aquestes vesícules incorporen proteïnes, es podrien quedar a la membrana, fent una membrana semimpermeable que permetria l'intercanvi de materials.
A partir d'aquí es podria obtenir una cèl·lula primogènia, un ancestre comú universal per totes les formes de vida (LUCA). És datat fa aproximadament 3,6Ma. És un cèl·lula procariota amb una membrana lipídica i sense nucli definit. Segurament s'havia establert el flux de la informació genètica (DNA → RNA → proteïna), a més de tenir un metabolisme central com el dels organismes actuals. Abans de l'aparició de LUCA van haver-hi diferents processos com la química prebiòtica (molècules precursores, bio-monòmers), món pre-RNA (proto-metabolisme, anàlegs RNA), món RNA (còdic genètic, ribosomes, proteïnes) i món DNA (cèl·lules).
Anàlisi evolutiva: La filogènia és la història evolutiva d'un grup d'organismes. La filogènia es dedueix indirectament de la seqüència nucleotídica. La seqüènciació del genoma bacterià es pot considerar el registre dels seus ancestres. D'aquesta manera ens permet veure la variació de la seqüenciació dels genomes.
Cronòmetres moleculars: Els canvis que han sofert el DNA, RNA i proteïnes ens ajuden a reconstruir la filogènia i la història evolutiva. Els canvis nucleotídics s'acumulen en la seqüència proporcionalment al temps transcorregut. A més, són selectivament neutrals, no interfereixen amb la funció gènica i es són a l'atzar. Aleshores ens preguntem si les sequències de DNA canvien a un ritme constant. No és tan important el ritme constant de canvi sinó la probabilitat de que es doni un canvi. Els cronòmetres mleculars són utilitzats com un model estocàstic. Els requisits que han de tenir els cronòmteres moleculars poden ser: – Estan universalment distribuits – Estan suficientment conservats (canvien lentament) – Són estables en la seva funció – Tenen la longitud adequada Les molècules que s'utilitzen com a cronòmetres moleculars poden ser per exemple, la subunitat petit del RNA ribosòmic (16S/18S).
Obtenció de seqüències de DNA: Primerament, s'ha d'obtenir la seqüènca a partir d'una extracció de DNA, amplificar-la per PCR i seleccionar-la per fer la seqüenciació. Quan es van introduir els mètodes de seqüenciació automàtica es va avançar molt. Un dels mètodes més antics és la utilització del dideoxinucleòtid.
Per tal d'aïllar la seqüència es comparen els genomes alineats, per veure si hi ha delecions, insercions. Si fem un alineament es veu que hi ha més coincidències i menys errors. S'ha de construir després un arbre filogenètic. Veient les similituds i diferències es pot arribat a la correlació de distància evolutiva sempre mirant 2 a 2. Això ens fa pensar si el canvi ha sigut conseqüència d'un sol pas o més d'un.
Arbres filogenètics: S'ha de tenir en compte el fenomen d'homoplasia (si dues seqüències han patit mutuacions de manera paral·lela o no).
Si un canvi és donat per una mutació puntual o per un conjunt d'aquestes. El model estadístic més senzill és el de Jukes-Cantor, que atribueix que la probabilitat de canvi de bases sempre és el mateix i això no és així. Aquest model doncs atribueix la probabilitat de canvi de base com la mateixa. No es la mateixa probabilitat el canvi d'una base purínica com el d'una pirimidínica.
Si aconseguim les seqüències del gen d'interés i a partir d'aquí seguint un model x i un model de correcció evolutiva y, acabarem tenint un arbre filogenètic. Aquesta idea ja es va tenir als anys 80 i es va formar l'arbre que s'anomena arbre de la vida que parla dels 3 models (Bacteria, Archaea, Eukarya).
...