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INFORME Nº5 FILOGENIA MOLECULAR DE GENES RIBOMALES Y CONSTRUCCIÓN DE UN DENDOGRAMA

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INFORME Nº5 FILOGENIA MOLECULAR DE GENES RIBOMALES Y CONSTRUCCIÓN DE UN DENDOGRAMA

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  1. 2022 UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL FILOGENIA MOLECULAR DE GENES RIBOMALES Y CONSTRUCCIÓN DE UN DENDOGRAMA

  2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Facultad de ingenierías: Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental INFORME Nº5 :” FILOGENIA MOLECULAR DE GENES RIBOMALES Y CONSTRUCCIÓN DE UN DENDOGRAMA” ALUMNOS: Quispe Durand, Sahury Jellitza Hancco Larota ,Diego Waldir Curso: Biotecnologia Profesor: Soto Gonzales, Hebert Hernan VII CICLO – 2022 Ilo – Perú

  3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Contenido 1.INTRODUCCION 3 2.OBJETIVOS 3 2.1General 3 2.2Específicos 3 3.MARCO TEORICO 3 4.RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS 5.CONCLUSIONES 3 6.RECOMENDACIONES 3 7.BIBLIOGRAFIA 3 8.ANEXOS 3 9.CUESTIONARIO 3

  4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 1. INTRODUCCION Antes del desarrollo de diferentes tecnologías para obtener secuencias de ADN , la reconstrucción filogenética era considerada para describir relaciones entre especies , hoy en día con la reconstrucción se plantea para resolver problemas que van desde relaciones hasta el origen y propagación de infecciones asi como patrones de migración entre otros .Por lo que en las dos últimas décadas se han desarrollado algoritmos probabilísticos implementados en numerosos programas que permiten interpretar información y a su vez procesar a partir de los datos de secuencia ,es decir diversos software que nos proporcionan herramientas para estos analisis como por ejemplo el software es MEGA . El software Molecular Evolutionary Genetic Analysis incluye muchos programas para ensamblar alineaciones de secuencias, inferir arboles evolutivos , estimar distancias y diversidades genéticas, inferir secuencias ancestrales, computar árboles temporales y probar la selección. 2. OBJETIVOS 2.1General ●Análisis de microorganismos seleccionados y construcción de un dendograma a través del software MEGA DNA 2.2Especificos ●Selección de microorganismos a través del banco de genes NCBI. ●Elaboración de un dendrograma utilizando el software MEGA DNA ●Interpretación del dendrograma filogenético, generado por el software MEGA DNA 3. MARCO TEORICO 3.1. Bases teóricas 3.1.1.ADN El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el código genético único que se encuentra en la mayoría de las células de todos los seres vivos, ya sean bacterias, parásitos, animales o plantas, incluido el hombre;

  5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL también es el material genético de muchos virus. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, una larga estructura molecular compuesta por unidades llamadas nucleótidos (polinucleótido). Cada nucleótido está formado a su vez por una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas que pueden formar parte del ADN son cuatro: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Los nucleótidos se unen entre sí formando cadenas largas que se diferencian unas de otras por las secuencias de sus bases. 3.1.2.Gen Unidad física y funcional básica de la herencia, formados por ADN. Algunos genes actúan como instructores para producir moléculas denominadas proteínas. Los genes varían en tamaño desde unos pocos cientos de bases de ADN hasta más de 2 millones de bases. Tras una investigación denominada proyecto de genoma humano, determinó la secuencia del genoma humano e identificar los genes que contiene, estimando que los humanos tienen entre veinte mil y veinticinco genes. 3.1.3.Filogenia molecular Analiza las diferencias moleculares hereditarias en las secuencias de ADN, ARN y proteínas, es decir, realiza una comparativa de secuencias homologadas mediante el alineamiento de secuencias múltiples. Actualmente es muy utilizado para la comparación de genomas y la clasificación de metagenomas. 3.1.4.Bacterias Organismos microscópicos unicelulares. Se encuentran entre las formas de vida más antiguas conocidas.

  6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 3.1.5.Dendograma Representación gráfica de los datos en forma de árbol que los organiza en subcategorías que se van dividiendo hasta llegar al nivel de detalle deseado. Se elabora a través de observaciones en cada paso y sus niveles de similitud. El nivel de solicitud se mide en el eje vertical, y las diferentes observaciones se especifican en el eje horizontal. 4. METODOLOGIA 4.1. Materiales y Programas 4.1.1.Laptop 4.1.2.MEGA DNA Software 4.2. Software MEGA DNA 4.2.1.La interfaz principal del software nos muestra una pantalla de fondo blanca con opciones, depende de lo que queremos realizar. En este caso nos dirigimos a la opción de agregar el buscador en el banco de genes NCBI usando “ALIGN->Show web browser” Imagen: Interfaz principal

  7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Imagen: Interfaz NCBI 4.2.2.Al estar en el banco de genes, realizamos la búsqueda de los microorganismo para seleccionarlos, y de manera seguida agregar un microorganismo a un listado para luego realizar el alineado de las secuencias obtenidas por los genes, en el Banco NCBI. Imagen: Búsqueda de Bacterias

  8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 4.2.3.Al tener los microorganismos seleccionados, se procede a utilizar una herramienta denominada “MUSCLE” el cual sirve para alinear las secuencias, aunque no todo es perfecto, para tratar de alinear correctamente las secuencias se requiere la intervención, eliminado zonas que no coincidan, para que el alineado sea casi perfecto. Imagen: Alineación de secuencias 4.2.4.Para finalizar, tenemos el listado con las alineaciones de las secuencias, se procede a elaborar el dendograma con ayuda del software, el cual lo hace de manera automática. En la pantalla principal, está la opción de Phylogeny, siendo la opción para realizar el dendograma. Entonces daremos click a “PHYLOGENY- >Construct/Test UPGMA Tree”, donde nos aparecerá una ventana con el dendograma formado. Imagen: Dendograma

  9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Siguiendo la metodología en el paso anterior se presenta la alineación y elaboración de los dendogramas en las siguientes tablas: Imagen: Alineación Imagen:Dendograma con los 5 tipos de bacterias escogidas

  10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL En el dendograma que se muestra se quiere crear conglomerados de observaciones en cada paso y sus niveles de similitud. El ancestro de los tipos de bacteria Pseudomonas y Salmonella y el ancestro de los tipos Bacilus y Enterococcus tienen un ancestro en común el cual tiene mucha distancia evolutiva y con respecto a las características no son tan similaresy se alejan genéticamente y morfológicamente La bacteria de tipo Pseudomonas y Salmonella tienen un ancestro en común, pero con pocas características similares y también vemos que su distancia evolutiva es demasiado amplia, asimismo estos ambos ancestros tienen uno, pero también con mucha distancia evolutiva por lo que significa que paso demasiado tiempo. La bacteria de tipo Bacilus y Enterococcus su ancestro en común tienen mucha distancia de evolución y también tienen pocas características similares. Con respecto a las distancias evolutivas de la bacteria tipo pseudomona vemos que tienen poca distancia evolutiva a excepción de la pseudomona aeruginosa que tiene más distancia evolutiva, asimismo tienen mucha similitud genética y características generales están relacionadas estrechamente ya que salen de la misma rama de Pseudomonas . Por consiguiente, la bacteria de tipo Salmorella vemos que los 5 microorganismos escogidos casi tienen nula distancia evolutiva y que entre las 5 tienes características similares. Para el tipo de bacteria bacilus vemos que el tipo F-133 y Cicurug tiene un ancestro en común, así como poca distancia evolutiva, ST51 y 17-2 también tienen un ancestro en común, y ambos ancestros tienen un ancestro en común con el tipo HB2 que tiene más distancia evolutiva, todos estos comparten características similares, así como similitud genética. Finalmente, con el tipo de bacteria Enterococcus vemos que el tipo SMC-1 Y C61 tienen un ancestro en común y que su distancia evolutiva es mayor que las anteriores, también se

  11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL deduce que el tipo SMC y K-4 tienen un ancestro en común y este ancestro en común tiene el mismo ancestro que N1-33. 6. CONCLUSIONES ▪Los 5 tipos de bacterias : tanto como Pseudomonas , Salmonella , Bacilius y Enterococcus representa que las relaciones evolutivas entre estos organismos son pocas debido a su baja similitude asimismo como una amplia distancia evolutiva. ▪Los 5 microorganismo escogidos para cada tipo de bacteria tienen caracteristicas similares debido a que son de la misma rama. ▪El software MEGA DNA es intuitivo de usar, para la clasificación de los microorganismos a partir de sus secuencias de genes, utilizando como base de información el NCBI banco de genes. ▪El NBCI constituyo a ser una importante fuente de información de biología molecular para la elaboracion del dendodrama ya que almacena y constantemente actualiza la información referente a secuencias genómicas ▪La importancia del dendrograma para el análisis, en cuanto a la similitud o relaciones que existe en los microorganismos que deseemos estudiar. ▪El arbol filogenetico muestra las relaciones evolutivas entre varias especies u otras entidades que se cree que tienen una ascendencia común. 7. RECOMENDACIONES ▪Se recomienda tener una base de conocimiento, para el análisis de los dendrogramas, a pesar de que el procedimiento es sencillo, el software contempla otras funciones, por ello, aprender todas las funciones que ofrece, puede ser significativo si se desea realizar estudios de diferentes microorganismos. ▪Es importante conocer los componentes que incluye un árbol filogenético como las puntas o nodos terminales que son los organismos de interés que se pretende estudiar

  12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 8. BIBLIOGRAFIA ●Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., & Kumar, S. (2013). MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Molecular Biology and Evolution, 30(12), 2725–2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197 ●MEGA. (2019). Home. Retrieved from Megasoftware.net website: https://www.megasoftware.net/ ●Arenas, N., Gutiérrez, A., Salazar, L., Polanco, J., & Gómez, A. (2009). Construction of a molecular phylogeny for klebsiella and Raoultella SP based on rRNA 165 and RNA polimarase subunit genes. Retrieved from http://www.scielo.org.co/pdf/recis/v7n2/v7n2a4.pdf ●ARN ribosomal 5S. (2022). Hmn.wiki. https://hmn.wiki/es/5S_ribosomal_RNA ANEXOS 9. ANEXO 1:Arbol filogenetico ANEXO 2:Interfaz NBCI

  13. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 10. CUESTIONARIO 10.1. ¿Qué es el MEGA DNA? Es un programa gratuito que permite realizar una exploración visual de datos y resultados, ejecutándose por lotes o secuencias y para la elaboración de dendrogramas que nos sirvan en la interpretación de los genes analizados. 10.2. ¿ En la ingeniería ambiental para que nos servirá el MEGA DNA? Para la rama de la ingeniería ambiental, el presente programa es útil el análisis de diferentes genes, dando información para interpretar visualmente, las secuencias de los genes, y la clasificación de los genes mediante la formación de un dendrograma, siendo una función importante que nos brinda el programa MEGA DNA. 10.3. ¿El programa muscle, que funcion tiene? Este programa es capaz de crear múltiples alineaciones de secuencias múltiples de secuencias de proteínas y nucleótidos. Los elementos del algoritmo incluyen una estimación rápida de la distancia usando kconteo de mer, alineación progresiva usando una nueva función de perfil que llamamos

  14. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL puntaje de expectativa de registro y refinamiento usando particiones restringidas dependientes de árboles,este programa es veloz y eficiente . 10.4. En base al articulo : Actividad antifúngica e identificación molecular de cepas nativas de Bacillus subtilis elabore un mapa

  15. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL 10.5. Indicar y conceptualizar cuales son los genes que se utilizan en taxonomia molecular Los genes de RNA se consideran una herramienta ideal para la clasificación taxonómica ya que son genes altamente conservados y evolutivamente estables, algunos seres utilizados son los siguientes: •16S rRNA: El rRNA es el componente estructural central de la subunidad ribosomal 30S de bacterias y arqueas y es necesario para el inicio de la síntesis de proteínas y la estabilización del emparejamiento codón-anticodón correcto en el sitio A del ribosoma durante la traducción del ARNm ,debido a la constancia funcional y

  16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL la naturaleza altamente conservada del gen 16S rRNA, ha sido un importante marcador filogenético y se utilizó para definir los tres dominios de la vida . •5S rDNA: Esta es una molécula de ARN ribosomal de aproximadamente 120 nucleótidos de largo con una masa de 40 kDa . Es un componente estructural y funcional de la gran subunidad del ribosoma en todos los dominios de la vida ,con la excepción de los ribosomas mitocondriales de hongos y animales . La designación 5S se refiere a la velocidad de sedimentación de la molécula en una ultracentrífuga,en procariotas se encuentra normalmente en los operones de rRNA corriente abajo de la subunidad pequeña y grande del rRNA, y se cotranscribe en un precursor policistrónico .

  17. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL •23S rDNA: Es un gen de aproximadamente 3,000 nucleótidos de longitud que se localiza en la subunidad grande de los ribosomas en procariotas. Este gen presenta inserciones y deleciones más grandes que el gen 16S rRNA. Las inserciones estables y deleciones de algunas bases en el gen 23S rDNA son características comunes en algunas clases y subclases de bacterias. El gen 23S rDNA se ha utilizado en conjunto con el 16S rRNA para la clasificación taxonómica de bacterias no cultivables. Además se ha utilizado el espaciador intergénico (ITS) localizado en la región 16S-23S, la cual es una región muy variable para diferenciar entre dos cepas pertenecientes a la misma subespecie.

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