Procariotas y Virus Tipos de procariotas Trabajo en clase 1. Cuáles son las dos categorías principales de organismos procariotas? 2. Por qué un médico recomendaría que una persona consuma un probiótico mientras esté tomando antibióticos para combatir una infección? 3. Qué es un extremófilo? 4. En qué grupo de procariotas es más probable que haya extremófilos? 5. Explica por qué los científicos creen que las archaeas están más estrechamente relacionados con los eucariotas que con las bacterias. Trabajo para la casa 6. Identifica dos formas en las que las bacterias pueden ser útiles para el cuerpo humano. 7. Proporciona dos razones de por qué las bacterias superan ampliamente número mamíferos en número y diversidad sobre la Tierra. 8. Qué características poseen los archaeas que les permitiría ser categorizados como extremófilos? 9. Teniendo en cuenta la reciente clasificación de las archaeas, explica por qué la ciencia es a menudo un tema maleable. Estructura y función Trabajo en clase 10. Describe lo que el nombre de Streptococcus te indica con respecto la forma y la organización de una bacteria específica. 11. Identifica una característica celular externa que distinga a las bacterias de las células animales. 12. Sería una bacteria con una cápsula, o sin una cápsula, más semejante a una pastilla de Tylenol de gel recubierto? Por qué? 13. Explica el comportamiento que observa en una bacteria que exhibe quimiotaxis. Qué orgánulo es más probable que esté involucrados en este proceso? 14. Compara las fimbrias de las bacterias con otro objeto visto en la naturaleza o un objeto artificial que se utiliza en la vida cotidiana. 15. Explica cómo los pili permiten estimular la diversidad genética en las bacterias. 16. En qué área de una bacteria sería más probable encontrar un peptidoglicano? 17. Explica cómo la presencia de un factor "F" podría afectar a la forma de vida de un procariota. Trabajo para la casa 18. Describe lo que el nombre de Staphylococcus te indica con respecto la forma y la organización de una bacteria específica. 19. Explica las similitudes entre la celulosa y peptidoglicano 20. Explica el comportamiento que observa en una bacteria que exhibe fototaxismo. 21. Cuál es la diferencia entre las fimbrias y pili sexual? 22. Qué impacto podría tener la falta de pili sexuales en el banco de genes de las bacterias?
23. Cómo identificarías las bacterias que llevan un plásmido R entre una población expuesta a un antibiótico? Reproducción y expresión genética Trabajo para la casa 24. Qué información podría revelarle a un observador el locus de un gen? 25. La reproducción en las células procariotas se llama. 26. Teniendo en cuenta la estructura de los cromosomas bacterianos, explica por qué existe una burbuja de replicación durante la replicación del cromosoma bacteriano. 27. Es la fisión binaria un ejemplo de la reproducción sexual o asexual? Explica tu respuesta. 28. Qué es un operón? 29. Explica por qué la existencia de operones en las células procariotas ayuda a demostrar una característica de los organismos vivos. 30. Explica cómo el operón lac ayuda a organismos procariotas conservar energía. 31. Qué molécula desempeña el papel de inductor en el operón lac? 32. Qué papel juega el triptófano en la activación o inactivación del operón trp? 33. Cómo impacta la presencia de triptófano en la transcripción del gen que permite la producción de triptófano en un organismo que utiliza el operón trp? 34. Explica el papel de cada uno de los siguientes en la utilización de los operones: operador, promotor, gen. 35. Qué tipo de relación simbiótica se muestra en este ejemplo? Explica tu respuesta. Un pez payaso recibe la protección de una anémona través de sus tentáculos urticantes y la anémona recibe alimentos y se limpia mediante el pez payaso. 36. Qué tipo de relación simbiótica se muestra en este ejemplo? Explica tu respuesta. Una cepa específica de bacterias vive en el intestino delgado. Esta bacteria absorbe los nutrientes de tu cuerpo, y ocasionalmente, cuando se reúnen en abundancia, pueden hacer que te enfermes. 37. Por qué la selección natural favorecería a bacterias que viven en las proximidades de otras bacterias, a diferencia de las bacterias que viven en relativo aislamiento? Trabajo en casa 38. Describe los cromosomas procariotas. 39. Cuántas horquillas de replicación existen durante la duplicación del cromosoma procariota? Explica tu respuesta. 40. Dónde ocurre la transcripción en una célula procariota? 41. Qué papel juegan los represores en la función de los operones? 42. De qué manera se usa el operón lac, en forma similar a cuando apagas las luces cuando no estás en una habitación? 43. Cuál es la diferencia entre un operón inducible y un operón reprimible? 44. Por qué el cuerpo se beneficiaría a partir de la inactivación del gen triptófano, cuando el triptófano está presente en el cuerpo? 45. Define simbiosis.
46. Qué tipo de relación simbiótica se exhibe cuando un organismo se beneficia y otro organismo se ve afectada negativamente en una relación? 47. Da un ejemplo de cómo dos bacterias, que viven en estrecha proximidad entre sí, pueden crear una relación mutualista. Variación genética Trabajo en clase 48. Explica por qué es más probable que la mutación aumente la diversidad genética a un ritmo más rápido en procariotas que en otros organismos. 49. Explica brevemente cómo el experimento de Fredrick Griffith demostró el proceso de transformación bacteriana. 50. Cuál es la diferencia entre la reproducción sexual y la conjugación exhibida en las bacterias? 51. Qué papel juegan los virus en el proceso de transducción? 52. Puede un virus reproducirse sin la presencia de otro organismo? Explica tu respuesta. 53. Se dice a menudo que los virus se infiltran en las células huéspedes. Explica por qué los científicos utilizan esta terminología para explicar el ciclo de vida del virus. 54. Explica la diferencia entre el ciclo lítico y el lisogénico. 55. Explica cómo los fagos atemperados son diferentes de los virus que utilizan el ciclo lítico. 56. Qué significa la frase "la gama de huéspedes en términos de la reproducción viral? Trabajo para la casa 57. Explica cómo el proceso de transformación puede conducir a la diversidad genética en procariotas. 58. Cómo las pili sexuales permite un aumento de la diversidad genética en procariotas? 59. Son los virus considerados como organismos vivos? Explica tu respuesta. 60. Explica cómo los virus utilizan células huésped para reproducirse. 61. Algunos científicos creen que los virus han evolucionado junto con otras células. Usa lo que sabes acerca de los ciclos de vida del virus para apoyar esta declaración. 62. Cómo podría un virus que utiliza el ciclo lisogénico propagarse en todo un organismo sin inmediatamente matar a las células del huésped? 63. Explica el concepto de parásito intracelular obligado
Respuesta Libre 1. Compara y contrasta los operones lac y trp, respondiendo a las siguientes preguntas: a. Identifica el operón lac y el operón trp, ya sea como un operón inducible o reprimible. b. Identifica qué tipo de operón es típicamente (inducible o reprimible). c. Identifica qué tipo de operón es por lo general desactivado (inducible o reprimible). d. Explica los pasos que se producen con un operón reprimible (identifica los factores o moléculas que alteran el estado típico de un operón que se puede reprimir, así como la siguiente terminología: co-represor y el operador) 2. La siguiente ilustración representa cómo los antibióticos resistentes pueden desarrollarse dentro de una población bacteriana. Todos los círculos representan una colonia bacteriana con diferentes niveles de resistencia a los antibióticos. Explica este proceso respondiendo a las instrucciones a continuación: Antes de los antibióticos Después de los antibióticos Población final Nivel de resistencia Bajo Alto a. Explica lo que ocurre dentro del primer círculo, Antes de los antibióticos", que conduce a los resultados en el segundo círculo, Después de los antibióticos". b. Explica lo que sucede dentro del segundo círculo, Después de los antibióticos", que nos lleva a la tercera círculo, "población final". c. Describe la población final de bacterias.
3. La siguiente ilustración muestra un tipo de virus que infecta las células bacterianas. a. Cuál es el nombre de este tipo de virus? b. Ponle nombre a las partes del virus que se muestra en la ilustración c. Describe la secuencia de acontecimientos que ocurren dentro del ciclo lítico de la fijación del virus a una célula bacteriana a través de la liberación de nuevos virus. 4. Hay cuatro fases en el crecimiento de bacterias, como se muestra en el gráfico siguiente. 2 3 4 Número de bacterias en log 1 Tiempo (hs) http://www.smccd.edu/accounts/case/biol230/growth Referencias 1- Fase de latencia 2- Fase de crecimiento logarítmico 3- Fase estacionaria 4- Fase de la muerte o declinación logarítmica
Para cada una de las cuatro fases marcadas en el gráfico anterior, describe lo siguiente: a. las actividades de las células bacterianas b. el estado de los recursos disponibles para las bacterias. 5. Se realizó un experimento para determinar la eficacia de varios antibióticos en una especie particular de bacterias. Los resultados de la placa se muestran a continuación. http://loudoun.nvcc.edu/vetonline/vet132/micro/microbiology_unit_lesson5.htm Utiliza los resultados que se muestran en la imagen anterior para responder a las indicaciones a continuación: a. Dos discos, el C y el E, tienen zonas de inhibición. Explica lo que este resultado indica y por qué estos círculos están más claros. b. Las células de las bacterias que rodean el disco A crecieron a un ritmo rápido una vez que se sembraron en el agar. Esta área de la placa se inició con 100 células bacterianas. Esta especie de bacterias tiene un tiempo de generación de 60 minutos. Las placas se colocaron en una incubadora a 37 º C durante 48 horas. Cuando se retiraron y se vieron las placas, aproximadamente cuántas células bacterianas habían crecido alrededor del disco A? Procariotas Respuestas 1. Los procariotas están organizados en bacterias y archaeas. 2. Los antibióticos matan a las bacterias. Algunas de estas bacterias son necesarias para la digestión de los alimentos, por eso los probióticos ayudan a disminuir la pérdida de las bacterias útiles en el cuerpo. 3. Los extremófilos son archaeas que viven en ambientes físicos extremos. 4. Archaeas. 5. El bagaje genético y los procesos de expresión génica de las archaeas son más similares a los de los eucariotas que a la de las bacterias. 6. Las bacterias ayudan a nuestro cuerpo en la digestión, y algunas de ellas son útiles ya que atacan las formas perjudiciales de las bacterias.
7. Las bacterias son muy pequeñas, y evolucionaron mucho antes que los eucariotas y han tenido millones de años más para desarrollar mayores niveles de diversidad. 8. El hecho de que las archaeas viven en ambientes con condiciones físicas extremas. 9. Hasta hace poco, los archaeas se consideraban más estrechamente relacionadas con las bacterias que con las eucariotas. Nuevas pruebas y técnicas científicas refutan esta idea. Como los científicos descubrieron nuevas pruebas y desarrollaron nuevas técnicas, las ideas anteriores han sido desafiadas y refinadas. 10. Strep significa que las bacterias están organizadas en una línea, coccus es su forma esférica. 11. Las bacterias tienen paredes celulares y muchas veces cápsulas. Las células animales no tienen ninguna de las dos. 12. El de la cápsula. La cápsula funciona muy parecido a la capa del gel del Tylenol. 13. Las bacterias se moverían en respuesta a la presencia de una sustancia química. Un flagelo probablemente estaría involucrado en el movimiento. 14. Las fimbrias son como las rebabas en una semilla o como Velcro, cualquier cosa que ayuda en la fijación externa de una superficie exterior. 15. Pili se utiliza para transferir la información genética de una bacteria a otra. 16. El peptidoglicano se encuentra en la pared celular. 17. El factor "F" permite la existencia de un pilus sexual que permitiría a la bacteria propagar su material genético a otra bacteria. 18. Staph significa que las bacterias forman grupos, coccus significa que su forma es esférica. 19. La celulosa y el peptidoglicano son ambos hidratos de carbono resistentes utilizados en la construcción de las paredes celulares. 20. La bacteria se movería en reacción a la luz. 21. Si bien ambos son extensiones rígidas que se extienden desde la superficie exterior de una bacteria, las fimbrias se utilizan para la fijación, y los pilis sexuales se utilizan para la transferencia de material genético. 22. La diversidad no sería tan grande en el grupo de genes en ausencia de los pili. 23. La bacteria que lleva el plásmido R tendría más probabilidades de sobrevivir y exhibir resistencia que un antibiótico de las bacterias que carecen de la plásmido. 24. El locus de un gen indicaría donde se localiza el gen en un cromosoma. 25. Fisión binaria 26. El cromosoma bacteriano es circular y de doble cadena, por lo que es durante la replicación cuando se divide el cromosoma y aparece la burbuja. 27. La fisión binaria es la reproducción asexual. Es la división de una bacteria individual. 28. Un operón es un sistema de moléculas que se utiliza para regular la expresión génica. 29. Los operones permiten a los procariotas regular su expresión génica en respuesta a los cambios en el medio ambiente. La respuesta del medio ambiente es una de las características de los organismos vivos.
30. El operón lac permite a la procariota ahorrar energía al no producir lactasa en la ausencia de lactosa. Dado que la lactasa es básicamente inútil en ausencia de lactosa, el organismo ahorra energía al no producirla cuando no la necesita. 31. Lactosa 32. El triptófano es el represor en este operón. 33. Dado que este es un operón que se puede reprimir, el triptófano desactiva la transcripción del gen que iniciaría su producción en el organismo. 34. El operador esencialmente activa o desactiva el operón. El promotor es la región de ADN que atrae a las enzimas para iniciar la transcripción y el gen es el segmento de ADN que codifica una proteína que se ve afectada por la activación o desactivación operones. 35. El mutualismo. Ambos organismos se benefician de esta relación. 36. El parasitismo. La bacteria se ve afectada de manera positiva, pero el cuerpo se ve afectado negativamente. 37. Estas bacterias se beneficiarán entre sí mediante la utilización de diferentes sustancias producidas por cada tipo de bacterias. Estas bacterias serán más propensas a vivir más tiempo y reproducirse con más frecuencia que las bacterias que viven en aislamiento. 38. Los cromosomas procariotas son singulares y circulares. 39. Dos. Hay una horquilla de replicación en cada extremo de la burbuja de replicación. 40. La transcripción se produce en el citoplasma. 41. Los represores se unen a la región del operador de un gen y cancelan la transcripción. 42. Ambas acciones conservan energía. Apagar las luces conserva la electricidad, el operón lac conserva la energía celular al no producir innecesariamente lactasa. 43. Los operones inducibles están por lo general desactivados y se pueden activar, en cambio los operones represibles suelen ser activos y se pueden desactivar. 44. El cuerpo no tiene que producir innecesariamente el aminoácido triptófano si ya está presente en el medio ambiente. 45. La simbiosis es una interacción entre dos organismos que proporcionan beneficio para al menos un organismo. 46. El parasitismo. 47. Las bacterias tienen acceso a los productos producidos por los demás ya que estos no pueden ser capaces de producirlos por su cuenta. 48. Los procariotas son más numerosos y se reproducen más rápidamente que otros organismos, lo que creará naturalmente una mayor tasa de mutación, que conduce a un aumento de la diversidad genética. 49. Griffith demostró que una cepa no virulenta de la bacteria podría ganar virulencia simplemente a través de exponer a los individuos muertos a una cepa virulenta. 50. La reproducción sexual implica la donación de material genético de dos individuos para crear una descendencia genéticamente única. 51. Los virus transfieren información genética de una bacteria a otra, ya que incorporan el ADN del huésped e infectan bacterias futuras. 52. No. El virus necesita inyectar su material genético en una célula huésped y utiliza la maquinaria celular de la célula huésped con el fin de reproducir.
53. Los virus inyectan su material genético en una célula, y la célula copia el ADN viral y produce la capa de proteína viral para la 'descendencia.' 54. El ciclo lítico resulta en la muerte inmediata de la célula huésped, mientras que en el ciclo lisogénico se incorpora el ADN viral, pero puede permanecer latente durante un tiempo indeterminado. 55. Los fagos temperados pueden utilizar el ciclo lítico o el ciclo lisogénico. 56. La gama de huéspedes es el número de huéspedes que un virus específico puede infectar con éxito. Un virus puede reproducirse con éxito sólo en una de estas células huésped. 57. La transformación permite a una procariota asimilar el material genético de otro procariota, aumentando así la diversidad genética. 58. El pili sexual permite a una bacteria transferir material genético a otra bacteria. 59. No. Los virus no satisfacen los requisitos de los organismos vivos. Ellos no tienen células, ningún metabolismo, no puede reproducirse por sí mismos. 60. Los virus inyectan su ADN / ARN en una célula huésped y usan los orgánulos de la célula huésped para replicar su ADN / ARN y producir nuevos virus. 61. Dado que los virus requieren de otras células para reproducirse, y los virus sólo utilizan células huéspedes específicas, tiene sentido que evolucionarían en relación con sus células huéspedes. 62. El ciclo lisogénico permite al virus incorporar su material genético en la célula huésped, lo que le permite replicarse y ser transferido a nuevos células huéspedes sin llegar a ser activado y destruyendo la célula huésped. 63. Obligado que requiere otras células; intracelular -dentro de las células; parásito beneficioso mientras no afecte negativamente a la célula huésped. RESPUESTA LIBRE 1. Pregunta 1 a. El operón lac es un operón inducible; el operón trp es un operón reprimible. b. Los operones reprimibles son los que son típicamente "on (activos)". c. Los operones inducibles son los que son típicamente "off" (inactivos) d. Un operón reprimible es típicamente activo. Cuando la concentración de un co-represor se vuelve lo suficientemente alta, esto se atribuye a un represor. El represor es entonces capaz de conectar con el ADN en un sitio llamado el operador. Cuando el represor se encuentra en esta posición, el gen no puede ser transcrito, alterando la producción de la proteína. Por lo tanto, la proteína que inicialmente fue producida de manera constante, no está siendo producida. 2. Pregunta 2 a. Antes de los antibióticos hay una población algo diversa de bacterias, con respecto a la resistencia a los antibióticos. Las bacterias van de baja resistencia a la alta resistencia. Los antibióticos son introducidos, lo cual cambia la población bacteriana. b. Después los antibióticos muestran las bacterias restantes, después los antibióticos se han introducido en el medio ambiente. Las bacterias que
tenían baja a moderada resistencia a los antibióticos ya no están en el medio ambiente. Sólo aquellas bacterias que son altamente resistentes han sobrevivido. Las bacterias altamente resistentes que quedan sobreviven y se reproducen dando lugar a la "población final". c. La población que existió una vez se ha cambiado por completo a las bacterias con alta resistencia a los antibióticos. Si los mismos antibióticos fueran insertados en este nuevo entorno, esto probablemente tendría muy poco efecto sobre estas bacterias, sino que además continuarían creciendo y aumentando en número. 3. Pregunta 3 a. Bacteriófago b. De arriba a abajo: cabeza; vaina; cola, base c. 1. Una partícula de virus se adhiere a una célula huésped. 2. La partícula libera sus instrucciones genéticas en la célula huésped. 3. El material genético inyectado recluta las enzimas de la célula huésped. 4. Las enzimas hacen piezas para más nuevas partículas de virus. 5. Las nuevas partículas ensamblan las piezas en los nuevos virus. 6. Las nuevas partículas se liberan de la célula huésped. 4. Pregunta 4 a. Fase lag: las bacterias se reproducen y crecen en número; Fase de crecimiento exponencial: las bacterias se multiplican rápidamente, duplicando con cada generación; Fase estacionaria: las bacterias se reproducen a un nivel sostenible, sin aumento de la población en general; Disminución logarítmica: más bacterias se están muriendo que las que están siendo reemplazadas. El número de la población va disminuyendo rápidamente. b. Fase lag: más recursos que la población actual pueden utilizar, El Crecimiento Exponencial: la abundancia de recursos apoyan el aumento de la población; Fase estacionaria: los recursos se vuelven limitados; Disminución logarítmica: disminución de los recursos en cada generación; incapaces de soportar cualquier crecimiento de la población, las bacterias mueren. 5. Pregunta 5 a. Las zonas de inhibición indican que no crecieron bacterias en estas áreas, en este caso alrededor de los discos A y E. Los discos se sumergieron en antibióticos. Por lo tanto, las bacterias en placas sobre agar son susceptibles a los antibióticos. C y E y no son susceptibles a los antibióticos A, B o D. Los círculos alrededor de C y E son claros, porque no hay crecimiento bacteriano. b. 2.81 x 10 16 células bacterianas estimadas.