efecto de radiaciones sobre bacterias

7/21/2019 efecto de radiaciones sobre bacterias

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1. EFECTO DE LAS RADIACIONES SOBRE LASBACTERIAS

1.1. CONCEPTOS GENERALES SOBRE RADIACIONES Y BIOMOLCULAS

Se puede definir la radiacin como la propagacin de energa por elespacio. Los principales tipos de radiaciones que pueden tenerefectos sobre los seres vivos son:

radiacin elecr!"a#n$ica %l!n#i&de' de !nda( en n")

Radiacin infrarroja (IR) !!"#!$

Radiacin visible %!"!!&ltravioleta (&') #%$"%!

Raos * !.#+"#%.$

Raos !.!!#"!.#+

Raos csmicos , !.!!#

La radiacin particulada con carga masa consiste en:

raos (n-cleos de e)

raos / (electrones)

0omo se recordar1 la radiacin electromagn2tica presenta un dobleaspecto: ondulatorio cu1ntico (3paquetes discretos de energacuantos o quanta).

0uando una mol2cula absorbe la energa de un cuanto de radiacinelectromagn2tica se pueden producir una serie de cambios en losniveles energ2ticos de algunos de sus 1tomos.

La energa de un cuanto (4) est1 inversamente relacionada con sulongitud de onda ( en nm) seg-n la ecuacin de 5lanc6:

4 3 78c9

siendo 73 constante de 5lanc6 ($.$8#!";erg8seg"#) c3 velocidad dela lu< (.==8#!#;nm8seg"#)


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>eniendo en cuenta los valores de las constantes la equivalencia #e'3#.?=8#!"#erg la ecuacin de 5lanc6 se puede e@presar como:

4 3 #+!9(en e')

Sustituendo por sus valores concretos correspondientes a distintostipos de radiaciones electromagn2ticas se calculan f1cilmente losrespectivos rangos de energa:

raos *: =!!!"=# e'

lu< &': =#"%.% e'

visible: %.%"#.? e'

F&ene' de radiaci!ne'*

Las +&ene' na&rale' nos llegan desde el espacio: radiaciones de lalu< solar (visible A &') los raos csmicos. Sin embargo la capa deo


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la inen'idadde la radiacin por el coeficiente de absorcin delmaterial.

Los efectos derivados de la absorcin de esa radiacin dependen de:

la energa de la radiacin absorbidaB

la naturale


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reacci!ne' +!!2&-"ica': se origina un cambio qumicoB

e"i'in de cal!r: la energa simplemente se disipa encolisiones entre mol2culas.

La lu< visible &' pueden dar origen a reacciones fotoqumicasaparte de calor. 5ero la radiacin infrarroja slo conduce a disipacinde calor si bien ciertas bacterias fotosint2ticas ano@ig2nicas puedenaprovec7ar el infrarrojo para la fotosntesis.

1.7. EFECTOS DE LAS RADIACIONES IONI8ANTES Y SUSAPLICACIONES

Los efectos de las radiaciones ioni


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Los e+ec!'de las radiaciones ioni


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material m2dico"quir-rgico (guantes de cirujano suturas denlon jeringas desec7ables agujas bistures cat2teresprtesis etc)B

alimentos envasados (aunque en algunos pases a-n sigueabierta la pol2mica po r parte de ciertos grupos sobre laseguridad de este tratamiento).

La dosis de esterili


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tanto el e'3ecr! de accin 4i!l#ica de la l& U0 e2&i;ale al dea4'!rcin del U0 3!r el ADN($! nm).

1.:.1. FOTOPRODUCTOS DEL ADN OCASIONADOS POR LA LU8 U0

Los fotoproductos generados por la lu< &' en el CGJ derivanprincipalmente de alteraciones en las bases pirimidnicas (citosinatimina):

a. dmeros de pirimidina (anillo ciclobutano)

b. fotoproducto de la endospora (?"timinil"?$"di7idrotimina)

c. 7idratos de pirimidina

Los d-"er!' de 3iri"idinason los fotoproductos m1s importantes enlas c2lulas vegetativas bacterianas. 4l principal es el dmero detimina (>">) aunque tambi2n se producen >"0 0"0. Se trata deaductos (uniones) entre dos pirimidinas adacentes en la misma7ebra de CGJ mediante la creacin de un anillo de ciclobutano. Suefecto principal es la distorsin local de la configuracin de la doble72lice que interfiere en el normal emparejamiento de basescomplementariasB ello a su ve


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1.:.,. MECANISMOS DE REPARACION DE LOS FOTOPRODUCTOS

Gebido al car1cter esencial del CGJ como mol2cula centralinformativa de los seres vivos la evolucin 7a desarrollado una seriede mecanismos capacitados para enfrentarse con los posibles daKosocasionados por la lu< ultravioleta. Los principales mecanismos7allados en bacterias se pueden agrupar as:

#. Eecanismos prerreplicativos:

a. reparacin fotoen


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ciclobutano del dmero de pirimidina rompi2ndolo regenerando las dos pirimidinas sin alterar.

Cunque se sabe que el segundo cromforo (la pterina) favorece lareparacin no est1 claro cu1l es su papel e@acto.

Jo todas las bacterias tienen en5 merceda su aci;idad


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?Q"""%Q) tomando como molde la cadena intacta usandocomo cebador ("primer") el e@tremo %Q"H que se 7abagenerado en la fase anterior.

?. Minalmente la actuacin de la ADN=li#a'asella la cadena(regeneracin del enlace fosfodi2ster del lado ?Q).

C) Reparacin por recombinacin

0uando la CGJ"polimerasa"III bacteriana (que es la en


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$. Resolucin de los dos sobrecru


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reparar a la c2lula 7ija lo que podra ocasionarle lamuerte).

o Gescone@in de la respiracin.

o Incremento de la degradacin de protenas.

Descripcin del sistema en una clula normal (no sometida a da#osal $D%):

4l gen le&$posee un nivel basal de e@presin de modo que codificala protena Le@C que act-a como represor sobre su propio gen(represin autgena) as como sobre los genes rec$' uvr$' ' C'umuDC. La represin no es total sino que se da un nivel basal deproduccin de los polip2ptidos correspondientes a estos genes. Cspor ejemplo el nivel de protena RecC es suficiente para efectuar losprocesos normales de recombinacin los niveles de &vrCD0 sonsuficientes para reparar pequeKos daKos en el CGJ.

Descripcin del sistema en una clula severamente da#ada:

&na c2lula seriamente afectada por un agente que daKa el CGJ ointerfiere con su replicacin poseer1


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Se e@presan los genes umuDC lo que se traduce en un aumentode la mutag2nesis. 5ero )por qu2 aumenta la mutag2nesisT 4lmecanismo e@acto no est1 claro. Se sabe que en esta situacinde emergencia algunos dmeros de pirimidina son procesados

con la intervencin de los productos de rec$de umuD umuC de modo que 7a una '-ne'i' de e"er#enciade ADN 2&e acarrea la +rec&ene inr!d&ccin de 4a'e'inc!rreca'(es decir es un proceso de reparacin propenso aerror).

a dos 7iptesis principales sobre este respecto:

#. Los genes umuD'Ccodificaran una nueva polimerasa deemergencia con menor fiabilidad de copia que las polimerasas

7abitualesB

. H bien los productos de umuDCmodificaran alguna polimerasanormal (como la CGJ"pol"III) de manera que 2sta relajara sucapacidad correctora de pruebas (e@onucleasa %Q ?Q) demodo que ante ausencia de molde o ante un molde afectadopor el daKo colocara nucletidos al a


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4l uso pr1ctico de la lu< &' como agente esterili


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Si a una suspensin de bacterias aKadimos ciertos pigmentosartificiales fluorescentes (colorantes) como el rosa de Dengala ela


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sobrevivan algunos individuos por lo que este m2todo no tieneutilidad para la esterili


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Baceria' 4ar+ila':

0recen ptimamente a m1s de +!! atmsferas. 5odemos distinguirentre barfilas moderadas (facultativas) barfilas e@tremas(obligadas):

Las barfilas moderadas son aquellas bacterias que 3&eden crecer a3re'in a"!'+$rica aunque su ptimo est1 a unas +!! atmsferas.abitan profundidades entre los ?!!! ;!!! metros.

Las barfilas e@tremas presentan ptimos de crecimiento a mu altaspresiones (por encima de $!!";!! atmsferas) son inca3ace' decrecer a 3re'in a"!'+$rica. Se 7an llegado a aislar a m1s de #!!!!metros de profundidad. Gebido a que a esas profundidades la

temperatura del agua es de slo "%o

0 suelen ser simult1neamentecrifilas. 4ste tipo de bacterias est1 empe


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porque la membrana citopl1smica se topa con la rigide< de la paredcelular. 4sta presin de turgor permite que la bacteria aguantecambios bruscos de concentracin de solutos en su entorno (dentrode ciertos lmites). 5ero esto plantea una pregunta (que intentaremos

responder a continuacin): Xcmo logra la bacteria ajustar suosmolaridad interna a esos cambios e@terioresT

A) En "edi!'


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#. 4n el caso de los iones el in bombeado suele ser el 3!a'i!%) por un sistema de antiporte WA9A. C7ora bien para queno se desequilibre la fuer


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4n Fram"positivas se produce una 3la'"!li'i'a&$nica(retraccin de la membrana citopl1smica respecto dela pared rgida supraacente)

4n Fram"negativas no e@iste aut2ntica plasmolisis a que lapared celular la membrana citopl1smica se retraen al mismotiempo. Las bacteria ent2ricas crecen lentamente por encimade !.$?E de Ja0l.

%. Sin embargo las bacterias pueden crecer a osmolaridadessuperiores a la m1@ima terica si en el medio e@istendeterminados compuestos llamados osmoprotectores. Labacteria bombea esos compuestos a su interior us1ndolos comosolutos compatibles.

4jemplos de osmoprotectores:

5rolina (p. ej. en +almonella t,p-imurium +tap-ilococcusaureus)

Detana (glicnbetana) un derivado trimetilado de la glicocola(en cianobacterias en algunas Fram"positivas).

0olina (en sc-eric-ia coli).

4ctona en enterobacterias.

5or ejemplo +. t,p-imuriumcrece mu lentamente en#E de 0lJa pero mejora si al medio se aKade #mE deprolina. &n m2todo normal de aislar+.aureusescomprobar el crecimiento en medio con ;.?U de 0lJa enpresencia de prolina.

Clgunas bacterias 7an desarrollado evolutivamente sistemasinducibles de transporte de estas sustancias mu eficaces paragaranti


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Htro mecanismo de control ante variaciones de presin osmticapresente en algunas bacterias Fram"negativas es la variacin en laproporcin de porinas de membrana e@terna (repasar cap. /'apartado 2.0.1).

4@isten ciertos microorganismos especiali


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maora de los procariotas viven a valores de actividad de agua de!.=. 5or ello un m2todo que a se conoca empricamente en laantigYedad para conservar ciertos alimentos era el desecarlos osalarlos o aKadirles grandes cantidades de a. EFECTO DEL 3

La maora de las bacterias pueden crecer dentro de un margen de

p de su medio manteniendo al mismo tiempo su p interno ptimopr1cticamente constante.

5or ejemplo sc-eric-ia colipuede crecer bien entre p$ p pero su p interno es siempre ;.$ o mucercano a ese valor.

Respecto del margen normal de p a los que crecen las bacterias2stas se pueden clasificar en:

Jeutrfilas si crecen de modo ptimo en torno a la neutralidad(entre p ?.? .

Ccidfilas si crecen normalmente entre p ! p ?.

Clcalfilas si crecen entre p .? p ##.?.

La maor parte de las bacterias son neutrfilas. Euc7as bacteriasneutrfilas modifican el p del medio resisten entornosrelativamente 1cidos o alcalinos. 5or ejemplo algunas bacteriasfermentativas e@cretan 1cidos mientras otras alcalini


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interior celular puede quedar en principio m1s alcalino que ele@terior. 4ste sistema introduce protones en el interior saca ionespotasio. Ge esta manera neutrali

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