Aula 07- Genética microbiana

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Centro Universitário de Lavras
Faculdade de Farmácia
Disciplina de Microbiologia Geral
2022/2
Profª. Adrielle Pieve de Castro
Mª. Ciências Farmacêuticas – UFSJ
adriellepieve@unilavras.edu.br 
Genética bacteriana
Recapitulando...
Segmentos de DNA que 
codificam produtos funcionais
Estruturas contendo DNA que transportam 
fisicamente a informação
Genes
• Ácido desoxirribonucleico (DNA): código genético da célula,
• Ácido ribonucleico (RNA): converte esse código em sequências
definidas de aminoácidos em proteínas.
Recapitulando...
Recapitulando...
Informações essenciais para 
manutenção celular
Informações “extras” 
DNA dupla fita, circular
Plasmídeos, integrons, transposons
Recapitulando...
DNA da E. coli tem cerca de 4.6 milhões de pares de bases e possui cerca
de 1mm de comprimento – mil vezes maior do que o tamanho da célula!!
O cromossomo ocupa 10% do volume celular – DNA superenovelado
Enovelamento DNA 
• Molécula de DNA dupla fita circular (maioria)
• Disperso no citoplasma (nucleiode)
• 1 cromossomo (maioria)
• Haploides – um único conjunto de genes (reprodução assexuada)
• Todas as informações essenciais para a sobrevivência da célula
• Praticamente todo o DNA tem função codificante ou regulatória (85% regiões
codificadoras/ humanos= 2%; 1% genes codificadores de rRNA e tRNA; ~ 15% regiões
regulatórias (promotor, operador).
• Genes organizados na forma de operons (genes ligados)
Cromossomo bacteriano
Cromossomo bacteriano- operons
Promotores são sequências de nucleotídeos
que controlam a expressão (taxa de
transcrição) de um conjunto de gene.
Operadores são sequências de
nucleotídeos que sinalizam para parar ou
prosseguir a transcrição
Operons= conjunto genes regulados
por uma única região reguladora
Informação genética
DNA RNA proteína
Dogma central da Biologia molecular
Replicação DNA
• Pareamento de bases entre a dupla fita
• A replicação é realizada pela enzima DNA-polimerase
DNA = dupla fita (cada
cromossomo = duas fitas
de DNA)
Genes e fluxo da Informação genética
Como a informação do DNA é utilizada para produzir as proteínas que 
controlam as atividades celulares?
DNA RNA proteína
Genes e fluxo da Informação genética
• Quando os genes são expressos, a informação genética armazenada no DNA é
transferida ao ácido ribonucleico (RNA).
• Enquanto várias classes de RNA existem nas células, três tipos principais
atuam na síntese de proteínas:
➢ RNA mensageiro (RNAm) é uma molécula de fita simples que carrega a
informação genética do DNA ao ribossomo, a máquina de síntese proteica.
➢ RNAs transportadores (RNAts) convertem a informação genética nas sequências
nucleotídicas do RNA em uma sequência definida de aminoácidos em proteínas.
➢ Os RNAs ribossomais (RNArs) são importantes componentes catalíticos e
estruturais dos ribossomos.
Fluxo da informação genética
• Transcrição. A transferência da informação genética do DNA para o RNA
é denominada transcrição. A transcrição é realizada por uma enzima
denominada RNA-polimerase;
• Tradução. A síntese de uma proteína, utilizando a informação genética
contida no RNAm, é denominada tradução
DNA RNA proteína
Fluxo da informação genética
Replicação e Transcrição
Fluxo da informação genética-
TRANSCRIÇÃO
Transferência da informação genética 
Fluxo da informação genética- TRADUÇÃO
Síntese de proteína
• Decodificação da “linguagem” de ácido nucléico e conversão para a “linguagem” das
proteínas
• O RNAm está organizado na forma de códons:
- Grupos de 3 nucleotídeos
- A sequência de códons de uma molécula de mRNA determina a sequência de
aminoácidos que estarão na proteína sintetizada
• Cada códon codifica um aminoácido específico
• O código genético é degenerado
Fluxo da informação genética- TRADUÇÃO
Síntese de proteína
RNA mensageiro (RNAm) carrega a informação genética do DNA ao ribossomo
RNAs transportadores (RNAts) convertem a informação genética nas sequências
nucleotídicas do RNA em uma sequência definida de aminoácidos em proteínas.
Fluxo da informação genética- TRADUÇÃO
Síntese de proteína
Fluxo da informação genética- TRADUÇÃO
Síntese de proteína
Fluxo da informação genética- TRADUÇÃO
Síntese de proteína
Fluxo da informação genética
Eucariotos= cada gene é transcrito, originando um
único RNAm
Procariotos = uma única molécula de RNAm pode
carrear a informação genética de vários genes
DNA extracromossomal - Plasmídeos
• Moléculas de DNA dupla fita extracromossomal
• Replicam independentemente do cromossomo
• Circulares
• Menores que os cromossomos
• Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas
• Carregam informação genética não essencial a célula, mas podem conferir uma
vantagem adaptativa.
• Mais de 300 plasmídeos diferentes, de ocorrência natural, foram isolados de linhagens
de Escherichia coli
DNA extracromossomal - Plasmídeos
• Carreiam genes que exercem profunda
influência no fenótipo da célula
• Plasmídeo de resistência (R) – ameaça a
terapia antimicrobiana
R100: codifica genes que conferem resistência a sulfonamidas, estreptomicina,
espectinomicina, ácido fusídico, cloranfenicol e tetraciclina
DNA extracromossomal - Plasmídeos
• Carreiam genes que exercem profunda influência no fenótipo da célula
• Plasmídeo de resistência (R) – ameaça a terapia antimicrobiana
R100: codifica genes que conferem resistência a
sulfonamidas, estreptomicina, espectinomicina, ácido
fusídico, cloranfenicol e tetraciclina
DNA móveis: elementos transponíveis
• Segmentos distintos de DNA capazes de deslocarem-se de um sítio para outro
(transposição)
• Encontrados inseridos em uma molécula de DNA (plasmídeo, cromossomo ou
genoma viral)
• São replicados quando a molécula de DNA do hospedeiro é replicada
• Plasticidade do genoma
• Podem afetar a expressão de outros genes
• Ex: sequências de inserção (IS), transposons e integrons
DNA móveis: elementos transponíveis
Transposons
DNA móveis: elementos transponíveis
Transposons
DNA móveis: elementos transponíveis
Transposons
DNA móveis: elementos transponíveis
Integrons
• São sistemas que conseguem capturar e expressar elementos genéticos
chamados cassetes gênicos.
• Os cassetes geralmente estão associados com resistência a antimicrobianos.
Estrutura: 
Gene codificador de integrasse (intI). 
Sítio de recombinação (attI). 
Promotor constitutive (Pc). 
Para o cassete gênico ser integrado tem que possuir 
attC.
Variabilidade genética
Variabilidade genética
Genoma cerne versus pangenoma
• O genoma cerne é aquele compartilhado por
todas as amostras de uma determinada espécie,
• Pangenoma: genoma cerne + sequências extras
presentes em uma ou mais amostras, mas não
em todas as amostras da mesma espécie
(amostras particulares dentro de cada espécie)
Variabilidade genética
Genoma cerne versus pangenoma
Variabilidade genética
Variabilidade genética
• Alteração herdável
• Pode modificar o produto (proteína)
codificado pelo gene.
• As mutações podem ser:
• Desvantajosas – célula perde uma característica fenotípica que ela necessita
• Benéficas – célula ganha uma atividade nova ou intensificada que a beneficia
• Neutras ou silenciosoas – código genético degenerado
Mutação
Genótipo x Fenótipo
Recombinação genética
• Espontânea – Ocorre naturalmente sem a adição de um agente mutagênico
específico, geralmente decorrente de erros cometidos pela DNA polimerase
• Induzida – Resultado da exposição do microrganismo a um agente mutagênico
que é capaz de introduzir danos ou alterações no DNA.
*físico – raios X, radiações UV 
*químico – óxido nitroso
Tipos de mutação
Recombinação genética
Tipos de mutação
Induzida:
Recombinação genética
Tipos de mutação
Recombinação genética
Transformação
• 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 de DNA.
• E. coli – não é naturalmente competente.
Tratamento para induzir competência – engenharia
genética
Recombinação genética
Transformação
Descoberta da transformação em Streptococcus pneumoniae por Griffith
Recombinação genética
Conjugação
• Transferência genética envolvendo contato célula-
célula
• Não envolve transferência recíproca de material
genético, é unidirecional.
• Depende de um fator de fertilidade (fator F).
• Presente em células doadoras (F+) e ausente em
células receptoras (F-).
Recombinação genética
Conjugação
• Transferência genética envolvendo contato célula-
célula
• Não envolve transferência recíproca de material
genético, é unidirecional.
• Depende de um fator de fertilidade (fator F).
• Presente em células doadoras (F+) e ausente em
células receptoras (F-).
Recombinação genética
Conjugação
• Transferência genética envolvendo contato célula-
célula
• Não envolve transferência recíproca de material
genético, é unidirecional.
• Depende de um fator de fertilidade (fator F).
• Presente em células doadoras (F+) e ausente em
células receptoras (F-).
• Fator F: Plasmídeos conjugativos, genes para
conjugação, pili sexual.
Recombinação genética
Conjugação
Recombinação genética
Transdução
Processo de transferência de material genético através 
de bacteriófagos
Recombinação genética
Qual tipo de recombinação genética representa 
essa charge?
Conjugação 
bacteriana