Organização do genoma bacteriano e variabilidade genética-Microbiologia

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Resumo-Organização do 
genoma bacteriano e 
variabilidade genética
Como o material genético da célula bacteriana se organiza?
O genoma bacteriano está disperso no seu citoplasma em uma região 
conhecida como nucleoide. Além do cromossomo no nucleoide as bactérias 
possuem também um material genético extra-cromossomal que é o plasmídeo, 
que possui funções importantes para essa célula.
Qual a diferença entre genótipo e fenótipo?
O genótipo é a composição genética, a informação que codifica as 
características particulares do organismo ( São as propriedades potenciais)- O 
genótipo é o conjunto de genes
O fenótipo são características expressas, manifestação do genótipo( São as 
propriedades reais)- O fenótipo é a coleção de proteínas
De que forma pode ocorrer o fluxo da informação gênica?
Esse fluxo pode ocorrer de três formas:
Através da expressão, que é quando a informação genética é utilizada 
dentro da célula para produzir as proteínas necessárias para o 
funcionamento celular. Nesse processo a célula vai realizar a transcrição e 
tradução (metabolismo) e assim vai passar a ter uma proteína e expressar 
algum tipo de informação.
Através da recombinação, que é quando a informação genética pode ser 
transferida horizontalmente entre células da mesma geração, ou seja, a 
célula vai adquirir uma nova característica genética através do material 
genético de outra célula e vai passar a ser uma célula recombinante.
Através da replicação, que é quando a informação genética pode ser 
transferida verticalmente para a próxima geração de células, ou seja, uma 
célula vai dar origem a células-filhas.
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Quais as principais características do cromossomo bacteriano?
É uma molécula de DNA de fita dupla circular (maioria)
O cromossomo está disperso no citoplasma ( nucleoide)
Normalmente possui 1 cromossomo
No cromossomo estão todas as informações essenciais par a sobrevivência 
da célula
As bactérias apresentam tamanho do cromossomo e número de genes 
variáveis dependendo da bactéria
O cromossomo pode apresentar superenovelamentos que são introduzidos 
pelas enzimas topoisomerases.
O que são os plasmídeos e quais as suas principais funções?
Plasmídeos ou plasmídios são moléculas circulares( a maioria) duplas de DNA 
capazes de se reproduzir independentemente do DNA cromossômico.
São bem menores que os cromossomos da célula
Replicam-se independentemente do cromossomo
Pode existir uma ou até várias cópias de uma mesmo plasmídeo em uma 
única célula.
Estão presentes tanto em bactérias Gram-positivas como em bactérias 
Gram-negativas
Carregam informação genética não essencial a célula, mas podem conferir 
uma vantagem seletiva, sob determinadas condições
O número de cópias de plasmídeos pode variar de acordo com o seu 
tamanho- Plasmídeos menores possuem um maior número de cópias 
enquanto que plasmídeos maiores possuem um menor número de cópias.
Qual a importância biológica dos plasmídeos?
Possuem genes que exercem profunda influência no fenótipo da célula e o 
plasmídeo pode dar resistência à antibióticos a uma determinada bactéria, por 
isso são uma ameaça a terapia antimicrobiana.
Os plasmídeos ainda podem serem usados para a produção de antibiótico, 
podem ser usados no processo de conjugação da célula, aumentando a gama 
de bactérias, pode ser usado para melhorar ou mudar funções metabólicas da 
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célula, pode servir como resistência como já falado, e ainda pode servir para 
aumentar a virulência de uma determinada bactéria por exemplo. 
O que é mutação e quais são os tipos de mutação que podem ocorrer?
A mutação é uma alteração de bases do DNA sem aquisição de genes de outro 
organismo. Mutações podem ser causadas por erros de cópia do material 
durante a divisão celular, por exposição a radiação ultravioleta ou ionizante, 
mutagênicos químicos, ou vírus.
Por o código genético ser degenerado as mutações podem ser neutras ou 
silenciosas, ou seja, pode ocorrer uma mutação e essa mutação não fazer 
nenhuma diferença no organismo.
As mutações podem modificar o produto( proteína) codificado pelo gene. E elas 
podem ser desvantajosas( quando a célula perde uma característica fenotípica 
que ela necessita) e benéficas ( Quando o gene mutante codifica uma proteína 
alterada que possui atividade nova que beneficia a célula. 
Mutação de sentido trocado: Ocorre quando a substituição de base resulta em 
uma substituição de aminoácidos na proteína, ou seja, a sequência de 
aminoácidos vai ficar diferente
Mutação sem sentido: Ocorre quando a substituição de uma base da origem a 
um códon de parada e a tradução para antes da hora, desse forma impede a 
síntese de uma proteína funcional.
Mutação da fase de leitura: Ocorre quando bases são removidas ou inseridas 
ou removidas do DNA e isso altera a fase de leitura da tradução, já que a ordem 
e os aminoácidos produzidos vai ser diferente, produzindo assim uma proteína 
inativa.
Qual a diferença entre mutação espontânea e mutação induzida?
Mutação espontânea: Ocorre naturalmente sem a adição de um agente 
mutagênico específico, geralmente decorrente de erros cometidos pela RNA 
polimerase.
Mutação induzida: Resultado da exposição do microrganismo a um agente 
mutagênico que é capaz de introduzir danos ou alterações no DNA. O 
agente pode ser químico ou físico.
O que é a recombinação genética? ( Bactérias)
É uma alteração no genótipo que ocorre pela aquisição de material genético de 
outro microrganismo e pode ocorrer de três tipos: Por meio da transformação, 
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conjugação e transdução.
A célula doadora é a célula que doa o DNA para a outra
A célula receptores/ Recombinante é a célula que recebe o DNA da outra célula 
e passar a ter um DNA recombinante.
Explique cada um dos tipos de recombinação genética das bactérias.
Transformação 
Transformação é a alteração genética de uma célula resultante da captação 
direta e incorporação de material genético exógeno de seu entorno através 
da (s) membrana (s) celular. Na transformação, o material genético passa 
pelo meio intermediário e a absorção é completamente dependente da 
bactéria receptora.
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O experimento de Griffith comprovou a ocorrência de transformação 
bacteriana.
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Algumas bactérias são naturalmente transformáveis (competentes)
Célula competente: Célula receptora em um estado fisiológico capaz de 
captar o DNA doador
Competência: Alterações na parede celular, tornando-a permeável a 
moléculas grandes de DNA.
Conjugação
A conjugação bacteriana é a transferência de material genético entre as 
células bacterianas por contato direto célula a célula ou por uma conexão 
semelhante a uma ponte entre duas células. Isso ocorre por meio de um 
pilus . É um modo de reprodução parassexual em bactérias.
1. A célula doadora produz pilus
2. Pilus liga-se à célula receptora e junta as duas células.
3. O plasmídeo móvel é cortado e uma única fita de DNA é então 
transferida para a célula receptora.
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4. Ambas as células sintetizam uma fita complementar para produzir um 
plasmídeo circular de fita dupla e também reproduzir os pili; ambas as 
células agora são doadores viáveis para o fator F.
Célula doadora (F+) e célula receptora ( F-)
Mediada por plasmídeo ( Fator F)
"Pilus sexual"
Durante a conjugação há transferência de plasmídeo para a célula 
receptora
Transdução
Transdução é o processo pelo qual DNA estranho é introduzido em uma 
célula por um vírus ou vetor viral. A transdução não requer contato físico 
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entre a célula doadorado DNA e a célula que recebe o DNA. 
A transdução ocorre por meio do ciclo lítico ou do ciclo lisogênico . Quando 
os bacteriófagos (vírus que infectam bactérias) que são líticos infectam 
células bacterianas, eles aproveitam o mecanismo de replicação , 
transcrição e tradução da célula bacteriana hospedeira para produzir novas 
partículas virais ( vírions ). As novas partículas de fago são então liberadas 
por lise do hospedeiro. No ciclo lisogênico, o cromossomo do fago é 
integrado como um profagono cromossomo bacteriano, onde pode 
permanecer dormente por longos períodos de tempo. Se o profago for 
induzido (por luz ultravioleta, por exemplo), o genoma do fago é excisado do 
cromossomo bacteriano e inicia o ciclo lítico, que culmina na lise da célula e 
na liberação de partículas de fago. A transdução generalizada ocorre em 
ambos os ciclos durante o estágio lítico, enquanto a transdução 
especializada ocorre quando um profago é excisado no ciclo lisogênico.
Transdução generalizada
Envolve o ciclo lítico
A transdução generalizada ocorre quando pedaços aleatórios de DNA 
bacteriano são empacotados em um fago. Acontece quando um fago está 
no estágio lítico, no momento em que o DNA viral é empacotado nas 
cabeças dos fagos. Se o vírus se replica usando 'embalagem com cabeça', 
ele tenta encher a cabeça com material genético. Se o genoma viral resultar 
em capacidade ociosa, os mecanismos de empacotamento viral podem 
incorporar material genético bacteriano ao novo virion. Alternativamente, a 
transdução generalizada pode ocorrer por meio de recombinação . A 
transdução generalizada é um evento raro e ocorre na ordem de 1 fago em 
11.000.
A nova cápsula do vírus que contém parte do DNA bacteriano infecta outra 
célula bacteriana. Quando o DNA bacteriano empacotado no vírus é 
inserido na célula receptora, três coisas podem acontecer com ele:
1. O DNA é reciclado para peças de reposição.
2. Se o DNA era originalmente um plasmídeo
, ele circulará novamente dentro da nova célula e se tornará um 
plasmídeo novamente.
3. Se o novo DNA corresponder a uma região homóloga do cromossomo 
da célula receptora, ele trocará material de DNA semelhante às ações 
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na recombinação bacteriana
Transdução especializada
Envolve o ciclo lisogênico
Transdução especializada é o processo pelo qual um conjunto restrito de 
genes bacterianos é transferido para outra bactéria. Os genes que são 
transferidos (genes de doadores) flanqueiam onde o profago está localizado 
no cromossomo. A transdução especializada ocorre quando um profago 
https://en.wikipedia.org/wiki/Prophage
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extirpa imprecisamente do cromossomo, de modo que os genes bacterianos 
adjacentes a ele sejam incluídos no DNA excisado. O DNA excisado é 
então empacotado em uma nova partícula de vírus, que então entrega o 
DNA a uma nova bactéria. Aqui, os genes do doador podem ser inseridos 
no cromossomo receptor ou permanecer no citoplasma, dependendo da 
natureza do bacteriófago.
Quando o material do fago parcialmente encapsulado infecta outra célula e 
se torna um profago, o DNA do profago parcialmente codificado é chamado 
de "heterogenota".