ORGANIZAÇÃO DO GENOMA BACTERIANO

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1 Victoria Diniz Magalhães 
ORGANIZAÇÃO DO GENOMA BACTERIANO 
 Diferença entre eucariotas e procariotas: 
Características Eucariota Procariota 
Principais grupos Algas, fungos, protozoários, plantas, animais Bactérias 
Tamanho aproximado > 5 μm 0,5 – 3 μm 
Estruturas nucleares 
Núcleo Membrana clássica Sem membrana nuclear 
Cromossomos Fitas de DNA de genoma diploide Genoma único e circular de DNA haploide 
Estruturas citoplasmáticas 
Mitocôndria Presente Ausente 
Complexo de golgi Presente Ausente 
Retículo endoplasmático Presente Ausente 
Ribossomos 80S (60S + 40S) 70S (50S +30S) 
Membrana citoplasmática Contém esteroides Não contém esteroides 
Parede celular Presente nos fungos, do contrário ausente Estrutura complexa contendo proteínas, 
lipídeos e peptídoglicanos 
Reprodução Sexuada e assexuada Assexuada (fissão binária) 
Movimento Flagelos complexos, se presentes Flagelos simples, se presentes 
Respiração Via mitocôndria Via membrana citoplasmática 
 
ESTRUTURA DAS MEMBRANAS BACTERIANAS 
Característica Gram positiva Gram negativa 
Membrana externa - + 
Parede celular Mais espessa Mais delgada 
Lipopolissacarídeo - + 
Endotoxina - + 
Ácido tecoico Frequentemente presente - 
Esporulação Algumas espécies - 
Cápsula As vezes presente As vezes presente 
Lisozima Sensível Resistente 
Atividade antibacteriana da 
penicilina 
Mais suscetível Mais resistente 
Produção de exotoxina Algumas cepas Algumas cepas 
 
 
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 FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA 
 
- Genoma= conjunto de genes, informação genética de uma célula (cromossomo e plasmídeos). Cada genoma 
contém vários óperons que são constituídos por genes. 
- Genes= segmentos de DNA que codificam produtos funcionais (proteínas). 
- Cromossomos= estruturas contendo DNA (fita dupla/circular) que transportam fisicamente a informação 
hereditária, contém os genes e a informação genética essencial a célula. Podem ter genes não essenciais. 
- Plasmídeos= DNA circular contendo informação genética não essencial a sobrevivência da célula. 
 
 CROMOSSOMO BACTERIANO 
- Molécula de DNA dupla-fita circular (maioria). 
- Disperso no citoplasma (nucleóide). 
- 1 cromossomo (maioria). 
- Haploides (único conjunto de genes). 
- Contém todas as informações essenciais para a sobrevivência da célula. 
- Praticamente todo o DNA tem função regulatória ou codificante. 
- O tamanho do cromossomo e o número de genes são variáveis. 
- Superposição de genes: superposição de nucleotídeos (“um em cima do outro”). 
- Colinearidade: entre cada gene e a proteína – equivalência entre a sequência nucleotídica do gene e a 
sequência de aminoácidos da proteína. 
- G + C – 25 a 75% - reflete a estrutura primaria (sequência de nucleotídeos) – importância taxonômica – 
microrganismos relacionados evolutivamente tendem a possuir um conteúdo G + C equivalente. A % indica 
a semelhança. 
- Organização dos genes em ÓPERONS. 
 TRANSCRIÇÃO 
A informação genética do DNA é transcrita em um RNAm útil para a subsequente tradução em uma 
proteína. A síntese de RNA é realizada por uma RNA polimerase DNA-dependente. 
O promotor se liga fortemente a sequências promotoras que se localizam imediatamente antes do 
início do DNA que realmente codifica uma proteína. Fatores sigma se ligam a esses promotores para formar 
um sítio de acoplamento para a RNA polimerase. 
 
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Uma vez que a polimerase esteja ligada ao sítio apropriado de DNA, a síntese de RNA segue com a 
adição sequencial de ribonucleotídeos complementares à sequência presente no DNA. Uma vez que um gene 
completo ou grupo de genes (óperon) tenha sido transcrito, a RNA polimerase se dissocia do DNA. 
 TRADUÇÃO 
O código genético, na forma de RNAm, é convertido (traduzida) a uma sequência de aminoácidos, 
produto proteico. Cada aminoácido e o código genético são escritos a partir de conjuntos de três nucleotídeos, 
códons. Existem 64 combinações diferentes de códons que codificam os 20 aminoácidos, os códons de 
iniciação e parada. Alguns aminoácidos são codificados por mais de um códon. Cada molécula de RNAt contém 
uma sequência de três nucleotídeos complementar (anticódon) a uma das sequências de códons, isto permite 
o pareamento das bases e a ligação ao códon no RNAm. Acoplado à extremidade oposta do RNAt está o 
aminoácido que corresponde ao par códon-anticódon específico. 
 PROCARIOTOS – ÓPERONS 
 
- Região promotora que regula dois ou mais genes (dois ou mais genes transcritos a partir de um único mRNA, 
sob controle de um único sitio regulatório). 
- Genes pouco usados pelas bactérias estão contidos nos óperons. Ela ativa a expressão gênica apenas quando 
é necessário (feedback positivo e negativo). 
- Os genes são transcritos em sequência/ligados, mas as proteínas são produzidas independentemente. 
- Uma bactéria pode ter óperons e expressão genica normal. 
- A RNA polimerase se liga na região promotora. 
- Óperon: grupos de genes estruturais expressos a partir de um promotor especifico. 
- Promotores e operadores: sequências de nucleotídeos que controlam a expressão de um gene 
determinando as sequências que serão transcritas no mRNA. 
 
 TIPOS DE RNA 
- RNA monocistrônico= o número de regiões promotoras e de RNAm variam de acordo com o número de 
genes. 
 
 
- RNA policistrônico= RNAm que codifica mais de uma proteína. 
 
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 ESTRUTURA DE UM ÓPERON 
 
 A RNA polimerase se liga no promotor, que se encontra na região regulatória. 
 Se a RNA polimerase andar pela fita de DNA após ter se ligado no promotor, haverá a transcrição mRNA e 
a produção de proteínas. 
 
 Caso haja um obstáculo na região reguladora, a RNA polimerase não conseguirá se ligar e andar pela fita 
de DNA. 
 Neste caso, há um REPRESSOR (proteína repressora) ligada no operador, bloqueando o caminho da RNA 
polimerase, impossibilitando assim a transcrição. 
 
 O ATIVADOR, ligado antes da região promotora, empurra a RNA polimerase para frente, fazendo ela 
potencializar a transcrição de RNA mensageiro, que por consequência gera o maior número de proteínas 
transcritas. 
 
 Para que o ativador se ligue na região reguladora do DNA, uma proteína ativadora deve se ligar no ativador 
antes, permitindo assim a interação proteína-proteína-DNA. 
 CONTROLE NEGATIVO: INDUÇÃO 
 
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 Quando não tem lactose, o REPRESSOR (proteína) se liga ao operador, bloqueando o caminho da RNA 
polimerase, impedindo a transcrição 
 Sem a alolactose = lac repressor se liga ao operador. O repressor Lac detecta a lactose indiretamente, 
através do isômero alolactose. 
 
 Com a presença de lactose, a alolactose se liga no repressor, impedindo que este se ligue no operador. O 
caminho está livre para a RNA polimerase transcrever o RNA mensageiro. 
 
 CONTROLE POSITIVO–PROTEÍNA ATIVADORA CAP-AMPC (REPRESSÃO CATABÓLICA) 
 
 Quando há pouca glicose, há produção de AMP cíclico (proteína ativadora), que se liga a CAP, possibilitando 
que esta se ligue ao DNA. A CAP ajuda o RNA polimerase a se ligar ao promotor, resultando em altos níveis 
de transcrição. 
 OBS: bactéria usa a glicose e a lactose como fonte de energia. 
 OBS: o AMPc é inversamente proporcional a quantidade de glicose. 
 
 Quando os níveis de glicose estão elevados, não há AMPc, então o CAP não pode se ligar ao DNA, pois ele 
necessita do AMPc para fazer essa ligação. A transcrição ocorre em baixo nível. 
Glicose presente e lactose presente. 
 Como a glicose está presente, não há AMPc, dessa forma, o CAP (que necessita que o AMPc se ligue nele) 
não se liga ao CAPsite. 
 Como a lactose está presente, a alolactose se liga ao repressor, impedindo que este se ligue ao operador, 
portanto, o RNA polimerase consegue passar sob a fita de DNA, transcrevendo-a. A expressão não é 
máxima. 
OBS: o óperon lac depende da disponibilidade de glicose e de lactose.
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Glicose ausente e lactose presente. 
 Como a glicose está ausente, haverá a presença de AMPc que irá se ligar ao CAP que se ligará ao CAP site. 
 Quando a lactose está presente, esta entra em pequena quantidade na bactéria e ela vira o isômero 
alolactose, que irá se ligar ao repressor, impedindo-o de se ligar a fita de DNA. 
 Como não há nenhum obstáculo no caminho da RNA polimerase, ela irá transcrever a fita de DNA. 
 A transcrição será máxima. Haverá o maior aproveitamento da lactose. 
Glicose ausente e lactose ausente. 
 Mesmo que haja a presença de AMPc para se ligar ao CAP para este se ligar ao CAPsite, a RNA polimerase 
não conseguirá transcrever o RNAm, pois sem a lactose, não há alolactose para se ligar ao repressor e 
impedir que ele se ligue a fita de DNA, gerando um obstáculo na passagem da RNA polimerase. 
 Não tem transcrição. 
 O que determina se haverá ou não transcrição é a presença da lactose. 
 
 O QUE ACONTECERIA COM O USO DE ANTIBIÓTICO? 
 
 3 espécies de bactérias. 
 Supondo que a bactéria azul com um círculo, tenha um plasmídeo de resistência (R) a antibióticos. 
 
 Todas as outras bactérias morreram, sobrando apenas a bactéria com o plasmídeo de resistência. 
 
 Então, houve a intensa reprodução da espécie da bactéria que tem resistência ao antibiótico. 
 
 
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 Uma bactéria pode ter mais de um tipo de plasmídeo de resistência e diversas quantidades deles. Quanto 
mais plasmídeos diferentes, mais a bactéria é super-resistente aos antibióticos. 
 
 O plasmídeo pode ou não se multiplicar na reprodução bacteriana. 
 
 PLASMÍDEOS F (fator de fertilidade bacteriana ou fator sexual bacteriano) 
- Capaz de dirigir a conjugação entre cepas diferentes. Ex. plasmídeo F da Escherichia coli. 
- Presente nas bactérias doadoras e ausente nas receptoras, ele contém genes que codificam a fímbria sexual 
ou pilus F (pili de conjugação), necessária para que a bactéria possa transferir material genético durante a 
conjugação. 
- Ocorre a passagem unidirecional de genes da cepa doadora para a receptora, através de comunicações 
(pontes de conjugação) que se formam entre os citoplasmas das duas células, conectando as duas bactérias. 
- Pode ocorrer entre mesma espécie ou não. 
 
 PLASMÍDEOS COL 
- Transportam genes que codificam as colicinas (bacteriocinas), que inibem ou matam espécies intimamente 
relacionadas ou mesmo de diferentes linhagens de uma mesma espécie, que não albergam o referido 
plasmídeo, com o intuito de obter uma maior vantagem adaptativa em relação as outras cepas. 
- As colicinas são substancias proteicas solúveis produzidas por Eschericha coli e outros membros da família 
Enterobacteriaceae e já são conhecidas mais de 30 tipos diferentes. 
 
 PLASMÍDEOS DE VIRULÊNCIA 
- Confere patogenicidade à bactéria hospedeira, transformando-a em um agente patogênico. 
- Ex.: plasmídeo Ti (Tumor iniciation) da Agrobacterium tumefaciens, que carrega genes para a indução de 
tumor em plantas. 
- Os genes de virulência que podem estar presentes em elementos genéticos móveis, como tranposons 
(elementos genéticos móveis) ou plasmídeos, assim como fazer parte de regiões especificas do cromossomo 
da bactéria, chamadas de ILHAS DE PATOGENICIDADE (genes de virulência em sequência). 
- O estudo desses genes é importante à medida que possibilita a compreensão do potencial de determinados 
microrganismos em causar infecção, assim como elaborar estratégias que permitam seu controle. 
 
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