BACTERIS

1

17) Exercici 3B (--> pautes)(--> pàgina principal) (-->continguts bàsics)

Un investigador vol obtenir mutants d'Escherichia coli. Per aconseguir-ho, sotmet a diverses colònies bacterianes a tractament amb raigs X (un agent mutagen, és a dir, que provoca mutacions). Després de molts assaigs, obté algunes colònies mutants que no creixen en un medi de cultiu anomenat "mínim" (conté glucosa i sals minerals), sinó que necessiten algunes substàncies suplementàries (cal afegir al medi aminoàcids o bé bases nitrogenades).

Alguns dels seus resultats s'indiquen en la taula següent. SÍ vol dir que hi ha creixement bacterià, i NO que no n'hi ha.

Creixement en un

medi mínim Creixement en un medi

suplementat amb aminoàcids Creixement en un medi

amb bases nitrogenades

Colònia 1 (control)

SI SI SI

Colònia 2 NO SI NO

Colònia 3 NO NO SI

a) Què són les mutacions? On es manifestarà de forma més immediata l'efecte d'una mutació, a un bacteri o a una cèl·lula humana? Per què? L'efecte de les mutacions es manifestarà abans en un bacteri, ja que només disposa d'una sola còpia de cada gen; una cèl·lula humana, disposem de dues còpies de cada gen, localitzades a cromosomes homòlegs. Una mutació pot afectar una de les còpies i l'altra pot seguir codificant la proteïna no-alterada. Això és així en cèl·lules diploides: les cèl·lules germinals són haploides i disposen d'una sola còpia de cada gen.

b) Formuleu una hipòtesi que pugui explicar que els bacteris de les colònies mutants 2 i 3 no creixin en un medi mínim i sí en un medi suplementat amb aminoàcids i bases nitrogenades, respectivament. (1 punt) Qualsevol agent mutagen (com ara els raigs X) pot provocar mutacions al DNA dels bacteris. Si la mutació altera la seqüència de nucleòtids d'un gen, la proteïna que se'n deriva per trascripció i posterior traducció als ribosomes podrà ser defectuosa, i podria no realitzar correctament la seva funció biològica. Podem suposar, doncs, que als bacteris de la colònia 2 s'ha vist alterat un o més gens que codifiquen enzims bàsics per a les vies metabòliques de formació d'aminoàcids. Per això aquests bacteris no creixen si no els hi subministrem aquests aminoàcids al cultiu. A la colònia 3, per les mateixes raons, s'hauran alterat gens que codifiquen enzims de les vies de síntesis de bases nitrogenades.

c) Digueu dos elements químics que formaran part de les sals minerals del medi mínim. Justifique-ho tenint en compte la composició química de les proteïnes, del àcids nucleics i de l'ATP. (1 punt) Carboni, hidrogen i oxigen ja formen part de la glucosa subministrada en el medi, però faltarien encara nitrogen, fòsfor i sofre com a bioelements majoritaris que formen part de biomolècules imprescindibles com ara àcids nucleics (N, P) i proteïnes (N, S) i ATP. Podrien subministrar-se en forma de sals d'amoni, fosfats i sulfats, tot i que no cal que s'hi especifiqui.

BACTERIS

2

18) Pregunta 3 A (2 punts) (-->pautes) (--> pàgina principal) (-->continguts bàsics) L'antibiograma és una tècnica que permet analitzar la sensibilitat d'una espècie bacteriana a diferents antibiòtics. L’eficàcia d’un antibiòtic es mesura per la inhibició que provoca del creixement dels microorganismes al seu voltant.

Es va sembrar un microorganisme en una placa de cultiu amb medi nutritiu on s'havien col·locat prèviament idèntiques quantitats de 4 antibiòtics diferents (A, B, C i D). Es va deixar la placa a l'estufa de cultius durant 24 hores a una temperatura de 35ºC.

El dibuix mostra esquemàticament els resultats de l’experiment. A partir d’ells es va escollir l’antibiòtic B per combatre una infecció causada per aquest microorganisme.

1) A partir de les 5 colònies que estàn situades dins del radi d'acció de l’antibiòtic D es fa una nova sembra en una placa de cultiu que conté aquest antibiòtic. Expliqueu el que creieu que succeirà. Les cinc colònies properes a l’antibiòtic D estan constituïdes per bacteris que mostren resistència a aquest antibiòtic (raó per la qual les colònies han proliferat tant a prop d’ell). Si a partir d’elles es fa una sembra en un medi que conté l’antibiòtic hi haurà un creixement normal perquè els bacteris són resistents.

2) L’aparició de resistència bacteriana als antibiòtics és un dels problemes sanitaris que més preocupen a les persones que treballen en el camp de les malalties infeccioses. Expliqueu a través de quin mecanisme apareixen bacteris que són resistents als antibiòtics. La resistència als antibiòtics és una característica que apareix com a conseqüència de mutacions espontànies. Les colònies bacterianes estan formades per un gran nombre de bacteris. Tot i que la taxa d’aparició d’aquestes mutacions no és alta, donat l’elevat nombre de cèl·lules, és d’esperar que en una colònia, tot i que no hi hagi antibiòtic al medi, aparegui de forma natural algun bacteri resistent. El tractament amb un antibiòtic seria eficaç amb els bacteris sensibles però afavoriria l’expansió dels bacteris resistents, als quals no afectaria el tractament. Els fenòmens de sexualitat bacteriana, que permeten l’intercanvi de fragments de DNA entre 2 bacteris, complementa el procés ja que permeten l’extensió de la resistència a microorganismes que no eren portadors de la mutació

BACTERIS

3

19) Pregunta 2B (3 punts) (-->pautes) (--> pàgina principal) (-->continguts bàsics)

En funció de la naturalesa de la font d’energia i de la font de carboni que utilitzen, els organismes poden classificar-se com s’indica a la taula següent:

Font d'energia

Llum

(fotòtrof) Substrats oxidables

(quimiòtrof)

Font de carboni

Matèria orgànica

(heteròtrof) fotoheteròtrof quimioheteròtrof

Matèria inorgànica (autòtrof)

fotoautòtrof quimioautòtrof

1) Pel que fa a aquesta terminologia, què dirieu que és un gerani? Per què? I un humà, què es? Per què? vegetals: fotòtrofs poden usar la llum com a font d’energia autòtrofs poden usar CO2 com a font de carboni és a dir, son fotoautòtrofs

animals: quimiòtrofs hem d’usar substrats oxidables com a font d’energia heteròtrofs hem d’usar matèria orgànica com a font de carboni és a dir, som quimioheteròtrofs

2) Trobeu dues espècies bacterianes desconegudes i voleu determinar alguna de les seves característiques. Per això feu crèixer les dues espècies bacterianes en les condicions que es deriven de combinar: Cada mitja hora preneu una mostra de cada cultiu i feu un comptatge de cèl·lules per tal de veure si es dóna (+) o no (-) creixement de la població bacteriana. Anoteu al quadern els següents resultats:

Condicions de creixement Espècie 1 Espècie 2

llum sacarosa

SI SI + +

NO SI - +

NO NO - -

SI NO + -

Què podeu dir de cada espècie pel que fa a les seves fonts de carboni i d’energia ? Perquè ? espècie 1: només sobreviu en presència de llum: és fotòtrofa pot sobreviure en absència de sacarosa: és autòtrofa

espècie 2: només sobreviu en presència de sacarosa: és heteròtrofa pot sobreviure amb o sense llum: és quimiòtrofa

BACTERIS

4

20) Exercici 1(-->pautes)(--> pàgina principal) (-->continguts bàsics) Lynn Margulis és una investigadora que ha tractat de reescriure la història de l’evolució de les espècies sobre la Terra. La seva aportació fonamental és la teoria endosimbiont: totes les cèl·lules que formen els fongs, els animals i les plantes provenen de l’associació de diferentes cèl·lules primitives. En un llibre recent (Què és el sexe?), diu: "El sexe, activitat que ha fet anar de bòlit la humanitat, va sorgir dels bacteris. La repetició de la sexualitat aporta més variabilitat genètica." 1) Coneixeu algun mecanisme que posi de manifest la sexualitat bacteriana? Descriviu-lo conjugació bacteriana: mitjançant unes estructures cel·lulars anomenades fímbries o pèls sexuals, que són com una mena de flagels molt prims por on es transfereix el DNA. - transducció: mitjançant virus portadors de fragments de DNA bacterià que poden infectar altres bacteris i integrar els seus gens (junt amb els fragments de DNA bacterià) al genoma de l'hoste - plasmidis: petits fragments de DNA circular que es repliquen amb independència del cromosoma bacterià i que es transmeten per contacte entre dues cèl·lules. - transformació: incorporació al genoma bacterià de DNA lliure

2) Els bacteris ja manifestaven fenòmens de sexualitat fa milions d’anys. Raoneu quin avantatge té la reproducció sexual sobre la reproducció asexual des del punt de vista evolutiu.. La reproducció asexual genera individus genèticament iguals als seus progenitors, mentre que la reproducció sexual genera individus genèticament diferents als dels pares: permet la barreja del material genètic de dos individus de l’espècie. La variabilitat dels descendents permet l'acció de la selecció natural, amb la qual cosa l’evolució avança.

3) Esmenteu dos tipus d’orgànuls d’una cèl·lula vegetal que probablement es varen originar en cèl·lules bacterianes, i que haurien establert relacions simbiòntiques amb la cèl·lula hoste. Quins indicis (morfològics, bioquímics…) semblen corroborar aquesta hipòtesi ? Mitocondris i cloroplasts. Ambdós ténen DNA, i la maquinària (ribosomes, etc) necessària per traduïr-lo. També hom pot parlar de la similitud en la composició de les membranes internes de mitocondris i cloroplasts amb les d'alguns procariotes. 21) Exercici 2b (-->pautes)(--> pàgina principal) (-->continguts bàsics)

La conjugació és una forma de reproducció sexual pròpia dels fongs, que consisteix en la fusió de dues cèl·lules d’hifes diferents i dels seus nuclis. Els fongs, però, també es reprodueixen mitjançant espores vegetatives asexuals. )Figura : Hifes de Amanita durant la conjugació) 1) Expliqueu breument per què la conjugació es considera una forma de reproducció sexual

La conjugació es una forma de reproducció sexual perquè les noves cèl·lules tenen informació genètica procedent de dues cèl·lules d’individus diferents. 2)Quin procés de divisió cel·lular està relacionat amb la reproducció sexual? Expliqueu el seu significat biològic. El procés de divisió cel·lular relacionat amb la reproducció sexual és la meiosi. a) reducció del nombre de cromosomes: mitjançant la meiosi, una cèl·lula es divideix dues vegades successives i les quatre cèl·lules resultants tenen la meitat del número de cromosomes que tenia la primera. D’aquesta manera, tot i la fusió de dues cèl·lules i dels seus nuclis en la reproducció sexual, la reducció que es dóna a la meiosi permet mantenir constant el nombre de cromosomes de l’espècie. b) increment de variabilitat genètica per recombinació

BACTERIS

5

22) Exercici 2A a) Observeu el cicle biològic següent. Identifiqueu-lo i descriviu els processos que s'esdevenen a les fases assenyalades A, B, C, y D. (1 punt)

A: El virió s'absorbeix a la membrana cel·lular, penetra a l'interior de la cèl·lula (1,2, i 3), i es desprèn de la càpside (4). (Fase d'infecció)

B: Un cop a dins del nucli cel·lular, l'àcid nuclear víric es replica tot formant rèpliques idèntiques a l'original (5). Aquestes rèpliques sintetitzen moltes còpies de mRNA (6). Els mRNA interaccionen amb el ribosomes, i es produeix la síntesi de proteïnes de la càpside. (Fase de síntesi)

C: Els nous àcids nucleics vírics s'uneixen a les proteïnes nuclears i s'envolten de les seves cobertes (8). (Fase de maduració).

D: Els nous virions surten de la cèl·lula hoste i s'alliberen a l'exterior (9). (Fase d'alliberament)

b) El 27 de novembre de 1997 es va publicar en un diari que actualment al món una de cada 100 persones sexualment actives són portadores del virus de la SIDA (seropositives), i que nou de cada 10 portadors no saben que es troben infectats ni que poden contagiar altres persones, ja que la malaltia pot trigar de 10 a 15 anys a desenvolupar-se. És l'anomenada fase asimptomàtica. A quin procés o fase del cicle víric és deguda l'existència d'aquesta fase de la malaltia? Expliqueu-ho. (1 punt) L'alumne ha d'esmentar que el cicle lisogènic, es produeix quan el genoma del virus queda integrat en el genoma de la cèl·lula infectada, de forma que no expressa els seus gens i es replica amb la cèl·lula; el virus queda atenuat fins que hi hagi algun tipus d'alteració al medi que condicioni que el genoma víric es separi del genoma de la cèl·lula infectada i que comenci el cicle líticc) Els virus són paràsits obligats de les cèl·lules. Per què? Raoneu la resposta. (1 punt)

BACTERIS

6

23) Pregunta 3B (2 punts) (-->pautes)(--> pàgina principal) (-->continguts bàsics) El següent text és un fragment adaptat d'un article aparegut al diari El País el juliol de 1999.

"S'ha desxifrat el genoma de Rickettsia prowazekii, bacteri causant d'un tipus de tifus, i s'ha pogut comprovar que d'una rickettsia primitiva van derivar els actuals orgànuls productors d'ATP de les cèl·lules eucariotes". 1a) Justifiqueu a quin orgànul cel·lular s'està referint el text i expliqueu almenys un parell de semblances que poden tenir aquests orgànuls amb els bacteris actuals. El text s'està referint als mitocondris, que són els orgànuls implicats amb els processos energètics de les cèl·lules. Entre les semblances entre els bacteris actuals i els mitocondris poden esmentar-se (entre altres): la mida i la forma; la presència de DNA propi i ribosomes; els replegaments de les membranes (crestes als mitocondris, mesosomes als bacteris). L'alumnat també pot fer referència a la teoria endosimbiont tot i que no se li demana.

2) Les rikettsies són el que s'anomena paràsits intracel·lulars obligats, és a dir, que només poden viure dins de les cèl·lules humanes o d'altres animals les quals infecten. Hi ha un altre tipus de paràsits intracel·lulars obligats que no tenen organització cel·lular. Esmenteu-los i feu un esquema de la seva estructura, tot assenyalant les seves parts principals. Els virus són els paràsits obligats als que es refereix l'apartat. L'esquema de l'estructura del virus pot correspondre a qualsevol dels tipus de virus (bacteriòfags, icosaèdrics, amb embolcall, helicoidals), però, en qualsevol cas, caldrà indicar la càpside externa i els àcids nucleics de l'interior.