Biologia de los microorganismos-1068 (439)

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G E N Ó M I C A M I C R O B I A N A 209
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reprimidos, mientras que las funciones del ciclo del ácido cítrico 
(necesario para el crecimiento aeróbico) son fuertemente acti-
vadas por el cambio. En conjunto, unos 700 genes son activados 
y unos 1.000 son desactivados durante esta transición metabó-
lica. Además, utilizando una micromatriz se puede hallar tam-
bién el patrón de expresión de genes de función desconocida, lo 
que aporta pistas sobre su posible papel.
Aplicaciones en identificación
Las micromatrices se pueden utilizar también para identificar 
microorganismos. En este caso, la matriz contiene un grupo de 
secuencias características de DNA de cada uno de una serie de 
organismos o virus. Este método se puede utilizar para diferen-
ciar especies o cepas muy relacionadas entre sí a partir de las 
diferencias en sus patrones de hibridación. Esto permite una 
identificación muy rápida de virus o bacterias patógenas a partir 
de muestras clínicas o la detección de estos organismos en otras 
sustancias, como alimentos. Por ejemplo, los chips de identi-
ficación (ID) se han utilizado en la industria alimentaria para 
detectar patógenos específicos, como Escherichia coli O157:H7. 
Otro uso similar de las micromatrices de DNA es la compara-
ción de genes en organismos que guardan una estrecha relación. 
Por ejemplo, se ha utilizado para estudiar la evolución de bacte-
rias patógenas a partir de sus parientes inocuos. 
En estudios ambientales, micromatrices conocidas como filo-
chips se han utilizado para evaluar la diversidad microbiana. 
Los filochips contienen oligonucleótidos complementarios de 
las secuencias de rRNA 16S de diferentes especies bacteria-
nas, una molécula muy utilizada en la sistemática procarió-
tica (Capítulo 12). Tras extraer el DNA o el RNA en masa de 
un ambiente, se puede evaluar la presencia o ausencia de cada 
especie por la presencia o ausencia de hibridación en el chip 
( Sección 18.6).
También se pueden diseñar chips génicos para identificar 
organismos superiores. Un chip disponible comercialmente, 
Aplicaciones de los chips génicos: expresión génica
Los chips génicos se pueden usar de diferentes maneras, depen-
diendo de los genes que sean fijados al chip. La expresión génica 
global se controla mediante el ensamblado de una matriz de 
oligonucleótidos complementarios a cada gen en el genoma y 
usando luego la población completa de mRNA como muestra 
de estudio. La Figura 6.18b muestra un fragmento de un chip 
utilizado para estudiar la expresión génica en Saccharomy-
ces cerevisiae. Este chip alberga fácilmente los 6.000 genes que 
codifican proteínas de S. cerevisiae (Tabla 6.5), de modo que en 
un solo experimento se puede medir la expresión génica glo-
bal de este organismo. Para ello, el chip se hibrida con cRNA 
o cDNA derivado del mRNA obtenido de las células de leva-
dura cultivadas en condiciones específicas. Para visualizar la
unión, se marcan los ácidos nucleicos con un pigmento fluo-
rescente, y se escanea el chip con un detector de fluorescencia
inducida por láser. Se observan patrones de hibridación dife-
rentes, según qué secuencias de DNA correspondan a cada uno
de los mRNA (Figura 6.18b). La intensidad de la fluorescencia
mide la expresión génica de manera cuantitativa, lo cual per-
mite al ordenador elaborar una lista con los genes expresados y
los grados de expresión. Esto pone de manifiesto el transcrip-
toma del organismo de interés cultivado en condiciones espe-
cíficas (Tabla 6.6).
El chip génico de S. cerevisiae se ha utilizado para estudiar el 
control metabólico en este importante organismo industrial. La 
levadura puede crecer por fermentación o por respiración. Los 
análisis transcriptómicos pueden demostrar qué genes se de- 
sactivan y cuáles se activan cuando las células de levadura cam-
bian del metabolismo fermentativo (anaeróbico) al respirato-
rio o viceversa. Los análisis transcriptómicos de esta expresión 
génica muestran que la levadura sufre una «reprogramación» 
metabólica fundamental durante el paso del crecimiento anae-
robio al aerobio. Los genes que controlan la producción de eta-
nol (un producto clave de la fermentación) son fuertemente 
Figura 6.18 Uso de chips génicos para ensayar la expresión génica. (a) El chip del genoma humano contiene más de 40.000 fragmentos génicos. La
ampliación de (a) en (b) indica la localización real de la micromatriz. (b) Chip de levadura ya hibridado que muestra fragmentos de una cuarta parte del genoma de 
la levadura de panadería, Saccharomyces cerevisiae, fijado a un chip génico. Cada gen está presente en varias copias y se ha sondeado con cDNAs marcado con 
fluorescencia derivado del mRNA extraído de células de levadura cultivadas en condiciones específicas. El fondo del chip es azul. Los sitios en los que el cDNA ha 
hibridado están indicados con una gradación de color hasta el máximo de hibridación, que se muestra con el color blanco. Dado que se conoce la ubicación de 
cada gen en el chip, cuando se escanea el chip se detectan los genes expresados.
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