aula microbiota e genetica

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Genética bacteriana
• Estudo da hereditariedade
• Termos como:
• Cromossomos 
• DNA - “colar”
• Gene – “as pérolas”
• Bases nitrogenadas
• Adenina, citosina, guanina, timina ou uracila
Genética 
• Genótipo – conjunto de genes do individuo
• Fenótipo – aspectos físicos, atributos e 
características do indivíduo.
• Ex. de fenótipo: cor do cabelo, olhos e pele.
• Fenótipo bacteriano – presença ou ausência de 
enzimas, cápsulas, flagelos, pili...
Genética
• Fenótipo é condicionado pelo genótipo e 
ambiente.
• Ex. somente pode produzir flagelos se apresentar 
o gene para tal.
• Bactérias possuem um cromossomo – longa 
molécula contínua e circular de DNA.
• Cada segmento do cromossomo constitui um 
gene.
Genética 
• As informações genéticas estão contidas:
• No cromossomo – quase a totalidade das 
informações genéticas da bactéria.
• Plasmídeos, DNA Frágil e Transposons - contêm 
poucas informações e a maioria não são 
essenciais para a vida bacteriana.
Genética 
• Cromossomo – é organela celular presente no 
citoplasma, única, circular, composta de DNA 
de cadeia dupla, forma enovelada e compacta.
Cromossomo 
• Plasmídio – molécula de DNA extra cromossômica, 
circular, fechada, fita dupla, altamente 
compacta; replicam-se automaticamente; 
menores que o DNA cromossômico.
• Apresenta número variável nas 
células.
Plasmidío 
• DNA Frágil – ou bacteriófago - são vírus 
bacterianos basicamente constituídos de DNA 
envoltos por uma capa protéica.
Bacteriófago
• Transposons – são pequenas moléculas de DNA 
capazes de trocar de posição, isto é, de 
cromossomo para plasmídio e de um plasmídio
para outro, ou de um plasmídio para um 
cromosssomo.
Transposons
• Gene – unidade da hereditariedade
• Carrega as informações para cada característica do 
indivíduo.
Gene
• Gene formado por DNA ->
• DNA formado por nucleotídeos ->
• Nucleotídeos são bases nitrogenadas:
• Adenina
• Citosina
• Guanina
• Timina
Gene
• Ácido desoxirribonucléico – dupla fita em 
espiral formada por 4 bases nitrogenadas:
• Adenina (A)
• Citosina (C)
• Guanina (G)
• Timina (T)
DNA 
• A -> T
• C -> G
DNA
Existem 5 maneiras pelas quais as bactérias podem ter seu 
material genético alterado:
• Mutação – envolve alteração na sequência de bases de 
genes.
• Conversão lisogênica – envolve bacteriófagos e aquisição 
de novos genes virais.
• Transdução – envolve bacteriófagos e aquisição de novos 
genes bacterianos.
• Transformação – captação de DNA desnudo. 
• Conjugação – transferência de informação genética de 
uma célula para outra através de um pili sexual.
Variações genéticas 
• Bacteriófagos ou fagos – vírus que infectam 
bactérias.
• Dois tipos:
- Fagos virulentos ou líticos – causam a lise e morte 
da bactéria e a utilizam como fábricas de novos vírus.
- Fagos lisogênicos ou temperados – injetam material 
genético na bactéria que se torna parte do 
cromossomo dela.
Agentes atuantes na genética 
bacteriana 
Fagos 
Alteração acidental de nucleotídeos que altera o 
produto gênico:
• Mutação benéfica – evolução, resistência a 
antibióticos.
• Mutação prejudicial – não ativação de 
enzimas (letal).
• Mutação silenciosa – não altera a estrutura ou 
função da célula.
Mutação 
Mutação 
• Transferência de genes de fagos para bactérias.
• Transformação da bactéria por lisogenia (fagos 
temperados) e agora é capaz de produzir um ou 
mais produtos gênicos que antes não produzia.
Conversão lisogênica
• Incorporação de material genético liberado por 
uma célula doadora no meio ambiente 
espontaneamente, por morte e lise.
• Bactérias receptoras tem que estar em estado de 
competência (sítios especiais na superfície 
permitindo passagem do DNA).
Transformação 
Transformação 
• Transferência de material genético por pili sexual 
de uma célula doadora para uma célula receptora. 
• Transferência de plasmídeo. 
• Transferência de genes de resistência a 
antibióticos.
• Fator R – plasmídeo com fatores de resistência a 
antibióticos.
Conjugação 
Conjugação 
• transferência de material genético entre bactérias 
mediada por vírus, podendo ser:
• generalizada (qualquer fragmento de DNA). 
• especializada (determinados genes, passados por 
fagos temperados).
Transdução 
Transdução
• Resistência bacteriana: intrínseca ou adquirida.
• Intrínseca – passada para a prole.
• Adquirida – externa ao genitor. 
• Proveniente de outras bactérias por mecanismos 
como transformação, conjugação, transdução, 
conversão...
• Via plasmídeo
Mecanismos de resistência 
Engenharia genética
• Engenharia genética ou Tecnologia do DNA 
recombinante ou manipulação gênica.
• é um conjunto de técnicas que envolvem a 
manipulação de genes de um determinado 
organismo, geralmente de forma artificial.
Engenharia genética
• objetivo de produzir organismos geneticamente 
melhorados para desempenharem melhor suas 
funções e produzir substâncias úteis ao homem. 
• Plasmídios são utilizados como vetores para 
inserção de genes nas células
Função 
• Alimentos enriquecidos com nutrientes
• Produção em larga escala de alimentos.
• Plantas resistentes a pragas.
• Produção de medicamentos e hormônios (insulina, 
somatotropina).
Benefícios da engenharia genética
• Limpeza de meio ambiente por degradação de 
substâncias tóxicas, por ex.
• Produção de vacinas recombinantes.
• Desenvolvimento de espécies com novas 
características desejáveis.
• Etc ...
Benefícios da engenharia genética
Microbiota Humana
Interações Biológicas 
• Relações entre os seres vivos podem ser:
• Harmônicas (-) – benefícios a ambos 
organismos ou somente um sem prejuízo ao 
outro.
• Desarmônicas (+) – prejuízo a um dos 
organismos envolvidos.
Interações Harmônicas 
• Sociedade
• Colônia
• Protocoperação
• Simbiose 
• Inquilinismo 
• Comensalismo* 
Interações Desarmônicas 
• Antibiose* 
• Predatismo
• Canibalismo 
• Parasitismo* 
• Competição*
Microrganismos 
• Estão presentes em todo lugar: no solo, águas e ar.
• Apesar dessa grande variedade de microrganismos, 
apenas uma pequena quantidade destes (cerca de 1%) 
causam infecções em humanos.
• Em muitos casos o processo doença se dá devido a 
alterações no equilíbrio microrganismo-hospedeiro.
Microbiota
Conjunto de microrganismos:
• Bactérias
• Fungos
• Protozoários
• Vírus...
• Residentes no interior ou na superfície 
corporal do indivíduo...
Microbiota
• O número e o tipo dos microrganismos 
constituintes da microbiota variam com o local 
e a idade do hospedeiro.
• Temos 10 trilhões de células.
• E 100 trilhões de microrganismos da microbiota.
• 500 a mil espécies diferentes.
Microbiota
• Colonização pela microbiota :
• O RN em 48 hs tem os tecidos invadidos pelos 
microorganismos da mãe e pela alimentação.
• Em uma a duas semanas o RN adquire todos 
os microorganismos encontrados em um 
adulto hígido.
Microbiota normal 
• Refere-se à população de microrganismos que 
habita a pele e as mucosas das pessoas sadias.
• Microbiota normal pode ser:
• Residente ou
• Transitória 
Microbiota normal residente
• Microrganismos encontrados com regularidade por 
longo período (meses a anos) em determinada 
idade e área do corpo.
• Quando é eliminada, recompõe-se rapidamente.
Microbiota normal transitória
• Microrganismos não patogênicos que 
permanecem na pele ou mucosa por horas, dias 
ou semanas, provenientes do meio externo.
• Não provocam doenças.• Não são definitivos. 
• *Tendem a ser substituídos pelos residentes.
Microbiota Normal
Benefícios:
• Grande quantidade de bactérias saprófitas no 
intestino e na boca dificulta a instalação de um 
patógeno.
• Bactérias do intestino produzem substâncias 
antibióticas às quais elas próprias são imunes.
• Colonização do recém-nascido é um estímulo para o 
desenvolvimento do sistema imune.
• Bactérias intestinais são produtoras de vitamina K, e 
auxiliam na digestão e absorção de nutrientes.
Microbiota Normal
Os microrganismos podem estar presentes em
locais como:
• Pele.
• Cavidade oral e vias aéreas superiores.
• Aparelho digestivo.
• Canal vaginal.
• Uretra.
• Conjuntiva.
• Ouvido.
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Microbiota Normal
Pouco numerosa (até 1000/ml):
• Pele 
• Uretra
• Estômago
• Duodeno
• Jejuno
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Microbiota Normal
Moderadamente numerosa (100.000 a 
1.000.000/ml):
• Couro cabeludo
• Axilas
• Face
• Fossas nasais
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Microbiota Normal
Muito numerosa (superior a 1.000.000/ml):
• Trato respiratório superior
• Saliva
• Sulco gengivodental
• Íleo inferior
• Cólon
• Vagina
Fatores que interferem na microbiota
natureza do ambiente local, tais como: 
• temperatura,
• pH, 
• água, 
• oxigenação, 
• nutrientes e 
• fatores mais complexos como a ação de 
componentes do sistema imunológico...
Microbiota Normal
Determinantes de patogenicidade de microbiota:
• Virulência,
• Habilidade de crescimento no hospedeiro,
• Reação as defesas imunes do hospedeiro,
• Capacidade de adesão,
• Condições nutricionais em geral,
• Resistência aos antibióticos,
• Resposta bacteriana (síntese de cápsula).