Aula bacteriologia 2

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Microbiologia 
Caderno de estudos de bacteriologia 2 
 
Genética bacteriana 
 
Importância do conhecimento dos 
mecanismos envolvidos em genética 
bacteriana 
o Genes função celular. 
o Sistemas simples  interferência para outros 
organismos. 
o Isolamento e duplicação de genes de outros 
organismos. 
o Produtores de antibióticos, fermentações, 
plásticos, anti-tumorais e agentes de interesse 
industrial  principal fonte de drogas 
antimicrobianas são as próprias bactérias. 
o Causadoras de doenças. 
o Combate à resistência adquirida aos 
antibióticos. 
Estruturas das proteínas 
o Estrutura primária: sequencia de aa. 
o Estrutura secundária: dobras feitas pelas 
proteínas (beta e alfa hélices)  determinado 
pela sequencia dos aa. 
o Estruturas terciárias  dobramentos maiores 
e interações entre as estruturas secundárias 
diversas. 
o Toda a informação de como uma proteína vai 
se dobrar está contida no DNA. 
o Formação de pontes di-sulfeto entre dois aa 
cisteínas. 
o Algumas alterações podem ser benéficas ou 
maléficas (causam a morte). 
Alterações genéticas bacterianas 
o Ocorrem comumente nas bactérias, com fins 
de garantir a sobrevivência das mesmas. 
o Podem ser: 
→ Alterações fenotípicas: 
 Ocorrem por regulação da expressão 
gênica. 
 As bactérias produzem proteínas que 
já era capaz de produzir com seu 
material genético. 
→ Alterações genotípicas: 
 Ocorrem por mutação ou 
recombinação do material genético 
bacteriano já existente na bactéria. 
 Consequentemente, essas alterações 
geram proteínas distintas das que eram 
produzidas anteriormente. 
→ Variabilidade fenotípica: 
 Todas as células possuem um potencial 
de genes, mas nem todos estão sendo 
expressos, fatores esses que podem ser 
alterados pelo meio ambiente. 
 
Mutações bacterianas 
o Alteração na sequencia de bases de um gene, 
sem adicionar novas informações ao gene. 
Podem ser selecionáveis (promover resistência 
às drogas) ou não. 
→ Mutações bioquímicas: 
 Mutações que causam um mudança na 
bioquímica da célula. A maioria das 
bactérias mutantes apresenta natureza 
bioquímica. 
 Mutantes auxotróficos: as 
mutações bioquímicas podem 
inibir uma via biossintética 
(impedir a produção de sintetizar 
uma macromolécula essencial  
ex.: aa). Microorganismos que 
sofrem esse tipo de mutação são 
chamados de microorganismos 
auxotróficos para a molécula que 
não conseguem sintetizar (a cepa 
selvagem consegue). 
 Mutantes de resistência: 
organismos que sofrem mutação e 
adquirem resistência a agentes 
microbianos, como drogas, metais 
pesados e bacteriófagos. 
 
o Processos de mutações bacterianas são raros e 
se acumulam ao longo dos processos de 
multiplicação populacional e, portanto, 
podem ser significativos. 
o Esses processos dificilmente criam um novo 
gene, com propriedades novas, apenas alteram 
as propriedades dos produtos que já existem. 
o As mutações que alteram genes que já existem 
nas bactérias promovem ouça variabilidade. 
A mutação deletéria resulta em morte da 
célula bacteriana 
o A célula morre e não gera descendente. 
o Se a quantidade de células que morrer for 
pouca, não há grandes consequências. 
o Uma mutação em um códon que resulta em 
substituição de um aminoácido pode resultar 
em alteração de forma da proteína ou até 
parada de tradução abrupta. 
 
 
Mutações que não interferem no fitnes e na 
sobrevivência das bactérias podem 
continuar sendo transferidas para as 
descendentes daquela células. Vai ser útil 
para ela? 
o Células vão se multiplicando defeituosas. 
o Podem gerar populações de resistência. 
o As mutações que possam trazer vantagens 
para uma bactéria seriam aquelas que alteram 
uma determinada proteína sem que ela 
comprometa demais a função da células, mas 
ao mesmo tempo traga uma vantagem para ela. 
o Ex: Resistência a droga por impermeabilidade 
ou alteração de alvo da droga. 
 
o Ex.: a tetraciclina age na proteína ribossomal 
→ se ocorre uma mutação que altera a forma 
do ribossomo, mas sem causar a sua perda, 
ocorre a perda da função desse ribossomo. 
o Bactérias mutantes ao sofrerem uma pressão 
severa como um antimicrobiano, só irão 
sobreviver se houver uma base genética de 
resistência para aquela droga. 
 
Recombinação Bacteriana 
o Troca de genes entre genoma bacteriano e 
moléculas de DNA, de qualquer organismo, 
para formar uma nova combinação de genes no 
cromossomo bacteriano. São processos de 
transferência de material genético bacteriano 
seguido de recombinação. 
o As mutações contribuem para o aumento da 
variabilidade genética e serve de fonte de 
variação para evolução. 
o Os eucariotos possuem processo de meiose 
para reduzir os diplóides para haplóides e a 
fertilização para retornar ao estado diplóide 
o A recombinação ocorre quando a célula 
bacteriana capta fragmentos de DNA 
transferidos a ela por algum mecanismo 
(conjugação, transformação e transdução), os 
introduz no seu citoplasma e integra ao seu 
genoma. 
→ Homologia: a integração do DNA exógeno 
no genoma bacteriano depende da 
homologia, que é a igualdade de 30 
nucleotídeos em pelo menos duas regiões 
do fragmento de DNA e do cromossomo 
bacteriano  sequencias palindrômicas. 
Todo processo de recombinação bacteriana ocorre 
somente depois de acontecer um processo de 
transferência de material genético. Nem todo 
processo de transferência resulta em uma 
recombinação. 
 
Recombinação homologa 
o Necessidade de pareamento de nucleotídeos 
(pelo menos 30), por homologia em duas 
regiões do fragmento de DNA e do 
cromossomo bacteriano. 
o A bactéria não consegue diferenciar a origem 
do DNA em termo de constituição (bases 
nitrogenadas, ligações). Logo, se um DNA 
entrar na células esse poderá ser incorporado 
ao genoma bacteriano. 
o Quem determina a proximidade do DNA para 
o da bactéria é a sequencia dos nucleotídeos 
 essa sequencia vai encontrar ou não, na 
célula hospedeira, homologia (sequencias 
similares). 
 
o Se o DNA não houver a homologia necessária, 
após a multiplicação bacteriana nenhuma 
célula vai conter o DNA estranho. 
→ O DNA estranho não é duplicado, sendo 
degradado e reciclado. 
→ Os descendentes não terão DNA. 
o Se o DNA exógeno tiver a homologia 
necessária , o processo de recombinação 
acontecerá. 
→ Homologia  semelhança ente os DNAs. 
→ Semelhança de 20 a 40 nucleotídeos. 
→ Vai encontrar uma sequencia idêntica no 
material da bactéria. 
→ As fitas do DNA se dissociam e paream 
com a fita exógena  processo transitório. 
→ A proteína rec A  identifica o 
pareamento transitório das fitas, 
estabilizando esse processo  ocorre 
recrutamento de endonucleases que irão 
quebrar o DNA próprio e ligar a fita 
estranha. 
→ Para a recombinação ter sucesso a fita 
precisa ser fechada. 
 
1. Primeiro evento: pareamento das fitas 
homologas, com a quebra das fitas de DNA 
cromossomal e religação da fita exógena. 
 
2. Segundo evento: vai ocorrer na região de 
homologia do outro lado da sequencia 
exógena, o novo material genético, que não 
precisa ter homologia com cromossoma, é 
incorporado na fita de DNA cromossomal. 
 
o A partir dessa recombinação ocorre a 
transmissão para os descendentes. 
Transferência de material genético 
o Trata-se da forma de como o material genético 
é introduzido no interior do citoplasma da 
célula bacteriana, podendo resultar em 
recombinação ou não. 
o Os processos de transferência de material 
genético bacteriano, considerados processos 
sexuais bacterianos (mistura de genes de 
organismos distintos), são: 
 
Transformação 
→ Incorporação de DNA livre no meio 
externo pela Bactéria, geralmente 
liberados pela lise de outras bactérias. As 
bactérias capturam trechos de DNAs e os 
incorporam ao próprio cromossomo por 
recombinação. 
→ Quando uma célula receptora está em um 
estado fisiológico em quepode captar 
DNA, ela é dita competente. 
→ É importante no trabalho de DNA 
recombinante. 
→ Usado para comprovação de que o DNA é 
o principio transformante. 
→ Se o DNA incorporado for eucarioto, 
dificilmente vai encontrar homologia para 
sofrer recombinação. 
→ Os genes são transferidos de uma bactéria 
para outra como DNA nu em solução. 
 
 
Conjugação 
→ Transferência unidirecional de DNA 
plasmidial de uma bactéria (F+, ou célula 
doadora) para outra (F-, ou células 
receptora) por meio do pilus sexual da F+, 
que promove o contato entre as duas e 
funciona como canal para o plasmídio de 
F+, para F-. 
 
→ Fator fertilidade (F): 
 Permite uma célula bacteriana 
transferir seu DNA plasmidial para a 
outra. 
 Ex.: Pode ser o gene que permite a 
formação do canal plasmidial. Isso 
poderia tornar a células receptora, uma 
doadora. 
→ Conjugação de célula Hfr: 
 Em algumas células com o fator F, o 
fator se integra no cromossomo, 
convertendo a célula F+ em uma célula 
Hfr (alta frequência de recombinação). 
 Quando a conjugação ocorre entre uma 
célula Hfr e uma célula F-, o 
cromossomo da célula Hfr (com o fator 
F integrado) replica, e uma fita 
parental do cromossomo é transferida à 
célula receptora. 
 Quando livre, o plasmídeo F só 
transfere a si mesmo. Isto não é muito 
útil do ponto de vista genético. 
 Algumas vezes o plasmídeo F pode se 
incorporar ao cromossomo através de 
uma recombinação  A bactéria passa 
a ser chamada de HFR que quer dizer 
alta frequência de recombinação. 
 Bactérias HFR conjugam como as F+, 
mas elas levam uma parte do 
cromossoma para a célula F-. 
 Plasmídeo conjugativo. 
 A bactéria que recebe uma parte do 
cromossoma pode adquirir novas 
versões. 
 No entanto, ela permanece como F-, 
pois não recebeu o fator F completo. 
 
→ Pro si somente a conjugação promove 
variabilidade genética. 
→ Requer o contato direto célula-célula. 
→ As células doadoras devem transportar o 
plasmídio e as receptoras não. 
→ Transferência de uma copia do filamento 
simples do DNA do plasmídio para o 
receptor, onde o filamento complementar é 
sintetizado. 
 
Transdução 
→ Processo que envolve transferência de 
DNA bacteriano de uma célula para outra 
através de um bacteriófago (fago). 
→ Bacteriófagos são vírus bacterianos. Eles 
consistem de um pequeno DNA dentro de 
um capsídeo proteico. A capsula proteica 
se liga à superfície bacteriana e injeta seu 
material genético para dentro da célula 
bacteriana. 
→ O DNA viral assume o controle do 
metabolismo bacteriano e produz muitas 
partículas virais. 
→ Pode ser de dois tipos: 
 Generalizada: qualquer pedaço do 
genoma bacteriano pode ser 
transferido. 
 Especializada: só pedaços específicos 
do cromossoma são tranferidos. 
→ Vírus temperado: ciclo lítico (as células 
morrem liberando os novos bacteriófagos) 
e lisogênico. 
→ Ciclo lítico do fago: 
1. A fago adere e injeta seu DNA na célula 
bacteriana 
2. O DNA do fago se replica → é 
transcrito emRNA → traduzido em 
proteínas do fado 
3. Novas partículas são montadas 
4. A célula é lisada liberando cerca de 200 
partículas virais 
5. Tempo total = 15 minutos. 
 
→ É possível que alguns bacteriofagos 
encontrem o DNA bacteriano que está se 
integrando e que é do tamanho do DNA 
viral → formação de uma partícula viral 
com o DNA bacteriano. 
 
→ Mecanismo: 
 O fago adere e injeta seu DNA na célula 
bacteriana. 
 A replicação do fago no interior da 
bactéria provoca a fragmentação do 
DNA bacteriano. 
 No momento da montagem de novas 
partículas virais, fragmentos do DNA 
bacteriano acabam sendo incorporados 
por algumas partículas virais. 
 Durante o ciclo lítico os fagos são 
liberados com o DNA bacteriano. 
 Quando o fago com DNA bacteriano 
infectar outra célula, ele irá promover a 
integração deste DNA, e não do DNA 
viral original, ao DNA bacteriano da 
nova célula. 
 A nova célula acaba por ter DNA 
bacteriano de uma célula diferente 
incorporado ao seu próprio genoma. 
 
Transdução especializada 
→ Alguns fagos coneguem transmitir 
somente alguns genes específicos para 
outras bactérias. 
→ Primeiro o fago se integra no genoma do 
hospedeiro em regios específicas  ciclo 
lisogênico. E assim permanece enquanto 
houverem condições adequadas. 
→ Em condições de estresse o fago se 
desintegra do genoma bacteriano, 
reassumindo o ciclo lítico do bacteriófago. 
 
→ Na saída do cromossomo, os vírus 
carregam pedaços da bactéria → todas as 
partículas virais formadas carregam 
consigo pedaços de DNA bacteriano → 
esses vírus podem infectar outras bactérias 
carregado esse material genético para 
dentro delas. 
→ Forma mais frequente de transferência 
horizontal de genes entre as bactérias.