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ANEXO I
1-
CARRERA/DIPLOMA: Licenciatura en Biotecnología
2-
AÑO / CUATRIMESTRE. 2009 / 1er cuatrimestre
3-
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Fisiología y Genética
Bacteriana
4-
NOMBRE DEL PROFESOR: Claudio Valverde
5-
NÚCLEO AL QUE PERTENECE LA ASIGNATURA:
(Obligatorio, electivo, complementario): Complementario
6-
AREA DE CONOCIMIENTO: Microbiología e Inmunología
7-
TIPO DE ASIGNATURA ( Teórico/Teórico-experimental):
Teórico-experimental
8-
CRÉDITOS: 12 (doce)
9-
CARGA HORARIA TOTAL: 108 hs totales (6 hs por semana)
10- PROGRAMA ANALÍTICO (incluyendo programa de
laboratorio si correspondiera)
Unidad 1. Organización estructural, diversidad, crecimiento y preservación de bacterias.
Organización estructural de las bacterias. Diversidad bacteriana. Métodos de análisis de la
diversidad bacteriana. Hábitat y requerimientos nutricionales. Crecimiento en el laboratorio.
Métodos de preservación de bacterias. Estudio de microorganismos no cultivables.
Unidad 2. Almacenamiento y mantenimiento de la información genética.
Mecanismo y maquinaria de replicación del ADN cromosomal. “Citoesqueleto” y aparato
“mitótico” bacteriano. Replicación del ADN y la división celular: coordinación de la segregación de
cromosomas y la división celular. Sistemas de partición. Mutaciones espontáneas y mecanismos de
reparación. El proceso de recombinación. Mutagénesis inducida (específica y generalizada).
Sistemas de restricción-modificación.
Unidad 3. Utilización de la información genética y su regulación.
La transcripción del ADN y su regulación: propiedades de la ARN polimerasa, los factores sigma,
promotores, terminadores transcripcionales, secuencias regulatorias, reguladores transcripcionales,
efectos de retorcimiento (bending) del ADN. Los operones y sus mecanismos de regulación.
Atenuación. Regulación post-transcripcional mediada por proteínas regulatorias y elementos de
ARN en cis o en trans (“riboswitches” y termosensores, ARNs no codificantes o
“riboreguladores”). La traducción del ARNm y su regulación. Acoplamiento traduccional.
Mecanismos de regulación post-traduccional. Métodos para el estudio de la expresión genética y su
regulación en bacterias: genes reporteros, análisis de promotores, transcriptomas, proteomas,
metabolomas.
Unidad 4. Movilidad de elementos génicos.
Mecanismos de transferencia de material genético entre bacterias. Transformación: competencia
natural e inducida; mecanismos. Conjugación: propiedades de los plásmidos, elementos génicos,
regulación del número de copia, incompatibilidad plasmídica, sistemas de partición y sistemas
toxina-antitoxina o de “adicción plasmídica”. Transducción: bacteriófagos líticos y bacteriófagos
lisogénicos. Secuencias de inserción, transposones e islas genómicas. ¿Qué es el genoma de una
bacteria?
Unidad 5. Plasticidad metabólica e Ingeniería metabólica.
Diversidad de rutas metabólicas: fuentes de energía y rutas de metabolismo primario en procariotas.
Mecanismos regulatorios: represión catabólica, asimilación de nitrógeno y síntesis de aminoácidos,
síntesis de bases púricas y pirimidínicas, regulación de acumulación de glucógeno en E. coli.
Metabolismo secundario: diversidad, regulación transcripcional, producción de antibióticos.
Ingeniería metabólica: concepto y ejemplos.
Unidad 6. Mecanismos de transducción de señales. Fisiología y genética de las respuestas a estrés.
Transducción de señales extracelulares y respuestas a distintos niveles de la expresión genética. El
rol de los sistemas de dos componentes y los reguladores globales. Los fenómenos “tácticos”
(quimiotaxis, aerotaxis) y los tipos de movimiento bacteriano. Respuestas bacterianas a diversas
situaciones de estrés: limitación nutricional, pH, temperatura, estrés salino. Segundos mensajeros
bacterianos (AMPc, ppGpp). La fase estacionaria y la muerte celular programada.
Unidad 7. Comunicación intercelular
Los sistemas de “quorum sensing”: principio de funcionamiento y diversidad de sistemas en
procariotas. Modelos: Vibrio spp., Pseudomonas spp., Staphylococcus spp. Interferencia en la
comunicación por degradación de los autoinductores. Señalización entre procariotas y eucariotas.
Aplicaciones biotecnológicas.
Unidad 8. Diferenciación celular. Películas bacterianas.
Fisiología y genética de modelos de diferenciación celular: esporulación en Bacillus subtilis,
formación de heterocistos y fijación de nitrógeno en cianobacterias, ciclo de vida en Caulobacter
crescentus. Las poblaciones bacterianas como un organismo multicelular: las películas bacterianas
(“biofilms”) y su importancia en procesos naturales y patológicos. El ciclo de “vida” de un biofilm.
Determinantes genéticos.
Unidad 9. Interacciones entre bacterias y hospedadores.
Mecanismos comunes en la interacción de bacterias y organismos hospedadores. Intercambio de
señales, factores de virulencia e islas de patogenicidad, rol de los sistemas de secreción, regulación
de la expresión genética y la diferenciación celular en modelos de interacción bacteria-hospedador.
Ejemplos: P. aeruginosa-epitelio pulmonar en la fibrosis quística, Salmonella-epitelio intestinal, P.
fluorescens-raíces-hongos fitopatógenos, Frankia spp. y rizobios - raíces de actinorrizas y
leguminosas. Estudios de expresión diferencial de genes en la interacción. Métodos para la
identificación de genes esenciales. La estrategia de expresión in vivo IVET.
Programa de trabajos experimentales de laboratorio
-
-
TP1: Aislamiento de pseudomonas fluorescentes a partir de raíces de plantas,
análisis de actividad exoproteolítica, actividad antifúngica y de solubilización de
fosfato cálcico.
TP2: Conservación de cepas bacterianas.
TP3: Radiación UV, foto-reactivación y mutagénesis.
TP4: Regulación transcripcional del operón lac en Escherichia coli.
TP5: Transferencia de elementos génicos: Transducción generalizada en
Pseudomonas aeruginosa mediada por el bacteriófago E79tv-2.
TP6: Transferencia de elementos génicos: Conjugación triparental entre E. coli y
Pseudomonas fluorescens y selección de recombinantes simples.
TP7: Mutagénesis generalizada con transposón Tn5.
TP8: Análisis de producción de moléculas de comunicación intercelular de tipo
quorum sensing.
TP9: Visualización de distintas etapas de la interacción simbiótica entre rizobios y
raíces de alfalfa mediante microscopia óptica convencional y microscopía de
fluorescencia para visualizar rizobios marcados con la proteína verde fluorescente
(GFP).
11-
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA:
12-
BIBLIOGRAFIA DE CONSULTA:
**
“Brock Biología de los Microorganismos”. Madigan et al. 10ma edición. Prentice
Hall.
**
“Biology of the prokaryotes”. Lengeler et al. 1ra edición (1999). Blackwell Science.
**
“Molecular Genetics of Bacteria”. Snyder & Champness. 2da edición (2002). ASM
Press; 3ra edición (2008).
“Molecular Genetics of Bacteria”. Dale JW. 4ta edición (2004). Wiley & Sons.
“Fundamental bacterial genetics”. Trun & Trempy. 1er edición (2004). Blackwell
Publishing.
“Modern microbial genetics”. Streips & Yasbin. 2da edición (2002). Wiley Liss.
“The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes”. D. White. 2da edición (2000),
3ra edición (2007). Oxford University Press.
“Structural and functional relationships in prokaryotes”. L. Barton. 1er edición
(2005). Springer.
Artículos (pdfs) de revisión bibliográfica (reviews) publicados en revistas científicas
periódicas (journals). Se seleccionarán artículos científicos recientemente publicados en
revistas periódicas que permitan ilustrar los temas desarrollados. Los alumnos deberán
exponer brevemente en forma oral los aspectos relevantes de cada trabajo y su relación con
los contenidos del curso.
** Disponibles en la Biblioteca de la UNQ. El resto de la bibliografía se proveerá en la
forma de fotocopias o en formato electrónico.