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Genética Microbiana Professora: Fernanda Fraga Campos Diamantina, 2015. Introdução Importância da genética para os micro- organismos. Replicação Transferências das características Fator de virulência Mecanismo de ação dos antibióticos Síntese proteica Genética (do grego genno; fazer nascer) É a ciência da hereditariedade (semelhanças) e da variabilidade (diferenças)dos organismos. Genoma Informação genética de uma célula. Definição Genes São segmentos de DNA que codificam produtos funcionais. Fluxo da Informação genética GENE expresso Componentes do DNA Macromolécula composta por unidades repetidas de nucleotídeos Estrutura do DNA DNA – duas cadeias de nucleotídeos complementares e antiparalelas 5’ fosfato ligado ao açúcar. 3’ hidroxila ligado ao açúcar. 3’ 5’ DNA – duas cadeias de nucleotídeos complementares e antiparalelas 5’ fosfato ligado ao açúcar. 3’ hidroxila ligado ao açúcar. Replicação semiconservativa do DNA Replicação semiconservativa do DNA A replicação ocorre sempre no sentido 5’ 3’. Grupo fosfato se liga ao açúcar da molécula e libera ATP. Helicases Proteínas de ligação Fragmentos de Okasaki Sentido 5’ 3’. Acrescenta-se novos nucleotídeos ao carbono 3’ do açúcar. Replicação do Cromossomo Bacteriano Replicação bidirecional (direções opostas) Fluxo da Informação genética Transcrição É a síntese de uma fita complementar de RNA a partir de um molde de DNA. - Uma fita do DNA serve de molde (sense strand) - Tem Uracil (U) no lugar de Timina (T) - RNA fita simples - Gene mRNA DNA ATGCAT mRNA UACGUA 1. RNA polimerase – promotor 2. RNA sintetizado pelo molde de DNA 3. O DNA transcrito se enrola da fita complementar novamente 4. A transcrição atinge o terminador 5. O RNA e a RNA polimerase são liberados. Tradução Códons – grupos de três Nucleotídeos. Determina a sequência de aminoácidos. Cada códon codifica um aminoácido! - 64 códons e somente 20 aminoácidos. - Vários códons pode gerar o mesmo aminoácido. 2a base U C A G 1a base U UUU (Phe/F) Fenilalanina UUC (Phe/F) Fenilalanina UUA (Leu/L) Leucina UUG (Leu/L) Leucina UCU (Ser/S) Serina UCC (Ser/S) Serina UCA (Ser/S) Serina UCG (Ser/S) Serina UAU (Tyr/Y) Tirosina UAC (Tyr/Y) Tirosina UAA "Ocre" (Stop) UAG "Âmbar" (Stop) UGU (Cys/C) Cisteína UGC (Cys/C) Cisteína UGA "Opala" (Stop) UGG (Trp/W) Triptofano C CUU (Leu/L) Leucina CUC (Leu/L) Leucina CUA (Leu/L) Leucina CUG (Leu/L) Leucina CCU (Pro/P) Prolina CCC (Pro/P) Prolina CCA (Pro/P) Prolina CCG (Pro/P) Prolina CAU (His/H) Histidina CAC (His/H) Histidina CAA (Gln/Q) Glutamina CAG (Gln/Q) Glutamina CGU (Arg/R) Arginina CGC (Arg/R) Arginina CGA (Arg/R) Arginina CGG (Arg/R) Arginina A AUU (Ile/I) Isoleucina AUC (Ile/I) Isoleucina AUA (Ile/I) Isoleucina AUG (Met/M) Metionina, Start ACU (Thr/T)Treonina ACC (Thr/T)Treonina ACA (Thr/T)Treonina ACG (Thr/T)Treonina AAU (Asn/N) Asparagina AAC (Asn/N) Asparagina AAA (Lys/K) Lisina AAG (Lys/K) Lisina AGU (Ser/S) Serina AGC (Ser/S) Serina AGA (Arg/R) Arginina AGG (Arg/R) Arginina G GUU (Val/V) Valina GUC (Val/V) Valina GUA (Val/V) Valina GUG (Val/V) Valina GCU (Ala/A) Alanina GCC (Ala/A) Alanina GCA (Ala/A) Alanina GCG (Ala/A) Alanina GAU (Asp/D) Ácido aspártico GAC (Asp/D) Ácido aspártico GAA (Glu/E) Ácido glutâmico GAG (Glu/E) Ácido glutâmico GGU (Gly/G) Glicina GGC (Gly/G) Glicina GGA (Gly/G) Glicina GGG (Gly/G) Glicina 61 códons senso 03 anti-senso Tradução (DNA Proteínas) Participação do: mRNA e tRNA códon anticódon Aminoácidos Proteínas Tradução Tradução Tradução Tradução Tradução Diferenças entre eucariotos e procariotos Nucleases – retiram os íntrons. Ligases – unem dos éxons. Diferenças entre eucariotos e procariotos Variabilidade em Microrganismos A variabilidade está associada a duas propriedades: Genótipo: Informação genética que codifica todas as características do organismo. Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. Plasmídeos) Eucariotos: cromossomo + DNA organelas (mitocôndrias e cloroplastos) Fenótipo: Refere-se as propriedades reais, expressas. Condições ambientais também podem influenciar o fenótipo Ex: Produção de pigmentos em Serratia marcescens Diferenças entre eucariotos e procariotos Variabilidade em Micro-organismos Serratia marcescens 37ºC 28ºC Diferenças entre eucariotos e procariotos Variações genotípicas Ocorre graças a dois mecanismos: 1. Mutações Alterações (hereditárias) na sequência de nucleotídeos do genoma do organismo. 2. Recombinação Elementos genéticos contidos em dois genomas diferentes são reunidos numa unidade – nova combinação de genes. - Provoca alterações mais significativas. Diferenças entre eucariotos e procariotos Mutações Mudanças hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene Diferentes tipos Substituição de bases (troca de bases) Adição ou perda de bases (proteínas não funcionais) Mutações sem sentido (término da cadeia de aa) Mutações silenciosas (não acarreta efeito no fenótipo) Diferenças entre eucariotos e procariotos Substituição de uma Base (pontual) Como detectar mutações? Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição Agentes Mutagênicos - Físicos Ex: Luz ultravioleta - Químicos Ex: Análogos de bases - Biológicos Ex: Elementos transponíveis Efeito da luz ultravioleta e mecanismo de reparação • Radiação ionizante – raios X, raios gama • Bronzeamento excessivo dímero de timina que não reparados podem causar câncer de pele. • Causam erro no pareamento de bases. • AZT (Azidotimidina) Interrompe prematuramente o crescimento da cadeia de DNA. Análogos de bases Elementos transponíveis Transposons – Segmentos de DNA que podem se mover de uma região da molécula de DNA para outra, no mesmo cromossomo ou outro cromossomo ou plasmídeo. • baixa frequência: 10-5 a 10-7 por geração. • transportam genes que conferem resistência aos antibióticos Exemplos de Mutantes • Mutantes resistentes a antibióticos • Mutantes auxotróficos • Mutantes morfológicos Mutantes resistentes a antibióticos Mutantes auxotróficos Mutante auxotrófico perdeu a capacidade de sintetizar a histidina Mutantes Morfológicos Aspergillus nidulans Variações genotípicas 2. Recombinação Elementos genéticos contidos em dois genomas diferentes são reunidos numa unidade – nova combinação de genes. - Provoca alterações mais significativas. Recombinação genética em procariotos • Transformação • Conjugação • Transdução Experimento de Griffith (1928) Conjugação É necessário o contato entre as células Depende da presença do fator de fertilidade – Fator F (contém plasmídeo). Bactérias Gram (-) produzem pili sexuais. Bactérias Gram (+) produzem substâncias aderentes. Conjugação Conjugação Conjugação Ciclo lítico e ciclo lisogênico Vírus como vetor – Bacteriófagos ou fagos - Ciclo lítico - adsorção, penetração, replicação, montagem e liberação - Ciclo lisogênico - adsorção, penetração, integração e replicação Fagos virulentos e temperados Transdução Célula de Escherichia coli Bacteriófago Cromossomo de E. coli Forma circular do cromossomo do fago Ciclo lítico Ciclo lisogênico Recombinação sítio-específica Profago Replicação Montagem Lise Transdução especializada
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