Genética bacteriana

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Gené%ca	
  bacteriana	
  
UNIVERSIDADE	
  FEDERAL	
  DE	
  JUIZ	
  DE	
  FORA	
  
INSTITUTO	
  DE	
  CIÊNCIAS	
  BIOLÓGICAS	
  
Departamento	
  de	
  Parasitologia,	
  Microbiologia	
  e	
  Imunologia	
  
Disciplina:	
  217061	
  –	
  Microbiologia	
  geral	
  –	
  curso	
  odontologia	
  
 
Márcia Bianchi 
2013 
Gené%ca	
  
Ciência	
  da	
  hereditariedade	
  
	
  
•  O	
  que	
  são	
  genes	
  
•  Como	
  os	
  genes	
  são	
  replicados	
  
•  Como	
  os	
  genes	
  transportam	
  informações	
  
•  Como	
  os	
  genes	
  determinam	
  caracterís%cas	
  
•  Como	
  os	
  genes	
  são	
  transmi%dos	
  
	
  
O	
  que	
  são	
  genes	
  
gene	
  
Gené%ca	
  
Tradução	
  da	
  mensagem	
  do	
  gene	
  em	
  proteínas	
  
	
  
GENE	
  
	
  
RNA	
  MENSAGEIRO	
  
	
  
PROTEÍNA	
  
	
  
–  RNA	
  ribossômico	
  
–  RNA	
  transportador	
  
	
  
Procariotos	
  x	
  eucariotos	
  
Como	
  os	
  genes	
  são	
  replicados	
  
e	
  determinam	
  caracterís%cas	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Bases	
  nitrogenadas	
  
NucleoPdeo:	
  DNA	
  x	
  RNA	
  
Cadeia	
  DNA	
  
Estrutura	
  DNA	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Uma	
  molécula	
  de	
  DNA	
  “parental”	
  de	
  dupla	
  fita	
  é	
  
converNdo	
  em	
  duas	
  moléculas	
  “filhas”	
  idênNcas	
  
	
  
	
  
	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Crescimento	
  na	
  direção	
  
5’à3’	
  
	
  
•  Separação	
  das	
  fitas	
  
•  Primers	
  
•  Bases	
  são	
  pareadas	
  
•  DNA	
  polimerase	
  une	
  bases	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Proofreading	
  
Bases	
  incorretamente	
  inseridas	
  são	
  subs%tuídas	
  
	
  
	
  
	
  
Replicação	
  do	
  DNA	
  
Transcrição	
  
Transcrição	
  
Síntese	
  de	
  uma	
  fita	
  complementar	
  de	
  RNA	
  a	
  
parNr	
  de	
  um	
  molde	
  de	
  DNA	
  
	
  
•  Gene	
  específico	
  como	
  molde	
  
•  RNA	
  polimerase:	
  não	
  há	
  correção	
  
•  A	
  -­‐>	
  U	
  
•  Transcrição	
  de	
  somente	
  uma	
  fita	
  
•  Não	
  há	
  necessidade	
  de	
  primers	
  
	
  
Transcrição	
  
Transcrição	
  
Transcrição	
  
Tradução	
  
Tradução	
  
Conversão	
  da	
  informação	
  conNda	
  no	
  mRNA	
  em	
  
proteína	
  
	
  
	
  
•  mRNA	
  (mensageiro)	
  
•  tRNA	
  (transportador)	
  
•  rRNA	
  (ribossomico)	
  
	
  
Tradução	
  
mRNA	
  
	
  
	
  
•  mRNA	
  -­‐>	
  códon	
  (grupos	
  de	
  3	
  nucleoPdeos)	
  
•  Códon	
  -­‐>	
  aminoácido	
  
•  A	
  sequencia	
  de	
  códons	
  de	
  um	
  mRNA	
  determina	
  
a	
  sequencia	
  de	
  aminoácidos	
  de	
  uma	
  proteína	
  
	
  
Tradução	
  
22	
  aminoácidos	
  
Tradução	
  
64	
  possíveis	
  códons	
  
Tradução	
  
Tradução	
  
	
  
•  mRNA	
  -­‐>	
  códon	
  	
  
•  tRNA	
  -­‐>	
  an%códon	
  
	
  
	
  
Pareamento	
  da	
  
úl%ma	
  base	
  é	
  mais	
  
flexível	
  
	
  
Tradução	
  
	
  
•  Códon	
  senso:	
  codificam	
  os	
  aminoácidos	
  
•  Códons	
  an%senso:	
  fim	
  da	
  síntese	
  de	
  proteína	
  	
  
– UAA,	
  UAG	
  e	
  UGA	
  
•  Códon	
  de	
  iniciação:	
  inicio	
  da	
  síntese	
  de	
  proteína	
  
– AUG	
  	
  
	
  
	
  
	
  
Tradução	
  
Reading	
  frame	
  
Tradução	
  
•  Leitura	
  do	
  códon	
  de	
  iniciação:	
  rRNA	
  
•  Interação	
  do	
  mRNA	
  com	
  rRNA	
  dentro	
  do	
  
ribossomo	
  
•  Ribossomo:	
  local	
  de	
  tradução	
  
	
  
	
  
	
  
Passos	
  da	
  tradução	
  
Tradução	
  
Poliossoma	
  
Mecanismos	
  de	
  evolução	
  
Mecanismos	
  de	
  evolução	
  
Processo	
  que	
  fornece	
  diversidade	
  aos	
  
organismos	
  
A	
  diversidade	
  fornece	
  material	
  bruto	
  para	
  a	
  
evolução	
  e	
  a	
  seleção	
  natural	
  a	
  perpetua	
  	
  
	
  
•  Mutação	
  
•  Transferência	
  gênica	
  
	
  
Mutações	
  
Mutações	
  
Alteração	
  na	
  sequencia	
  de	
  bases	
  de	
  um	
  gene	
  
	
  
•  Letal	
  ou	
  Desvantajosa	
  
– Alteração	
  de	
  caracterís%ca	
  fenoPpica	
  necessária	
  
•  Silenciosa	
  
– Não	
  há	
  alteração	
  na	
  a%vidade	
  do	
  produto	
  codificado	
  
•  Vantajosa	
  
– Alteração	
  benéfica	
  de	
  caracterís%ca	
  
	
  
	
  
Mutações	
  pontuais	
  
•  Subs%tuição	
  de	
  bases	
  
•  Missense:	
  troca	
  de	
  
aminoácido	
  
•  An%-­‐senso:	
  códon	
  de	
  
parada	
  
	
  
	
  
	
  
Inserção	
  ou	
  deleção	
  de	
  nucleo`deos:	
  troca	
  da	
  fase	
  de	
  leitura	
  
Frame	
  shie	
  
•  Freqüência	
  de	
  erros	
  variam	
  10-­‐7	
  a	
  10-­‐11	
  por	
  par	
  
de	
  bases	
  durante	
  um	
  ciclo	
  de	
  replicação;	
  
•  Gene	
  bacteriano:	
  1000pb	
  -­‐	
  10-­‐4	
  a	
  10-­‐8	
  ;	
  
•  Crescimento	
   exponencial:	
   vários	
   mutantes	
  
acumulam;	
  
	
  
Frequência	
  de	
  mutação	
  
Agentes	
  mutagênicos	
  
Transferência	
  gênica	
  
Transferência	
  gênica	
  
Troca	
  de	
  genes	
  entre	
  duas	
  moléculas	
  de	
  DNA	
  
formando	
  novas	
  combinações	
  	
  
	
  
•  Conjugação	
  
•  Transformação	
  
•  Transdução	
  
	
  
	
  
Transferência	
  gênica	
  
Conjugação	
  
Conjugação	
  
•  Contato	
  direto	
  célula	
  a	
  célula	
  
– Pili	
  sexual	
  ou	
  contato	
  direto	
  
•  Célula	
  doadora	
  
– Transportam	
  plasmídeo	
  
•  Célula	
  receptora	
  
– Não	
  transportam	
  plasmídeo	
  
	
  
Conjugação	
  
Conjugação	
  
Conjugação	
  
Conjugação	
  
Mecanismos	
  de	
  resistência	
  a	
  
an%bió%cos	
  
Transformação	
  
Transformação	
  
•  Bactéria	
   recebe	
   DNA	
   nu	
   do	
   ambiente	
   e	
   o	
  
incorpora,	
  podendo	
  passá-­‐lo	
  à	
  progênie.	
  
•  Célula	
  precisa	
  estar	
  competente	
  
– Natural-­‐,	
  química-­‐	
  ou	
  mecanicamente	
  
•  	
   Importante	
   rota	
   de	
   intercâmbio	
   gené%co	
   no	
  
meio	
  ambiente	
  
Transformação	
  
Transformação	
  
Transdução	
  
Transdução	
  
Transferência	
  de	
  genes	
  bacterianos	
  por	
  intermédio	
  de	
  	
  
bacteriófagos	
  
Transdução	
  generalizada	
  
Transdução	
  
Especializada	
  
Transpons	
  
Transpons	
  
•  Segmentos	
   de	
   DNA	
   que	
   podem	
  mover-­‐se	
   de	
   um	
  
local	
  a	
  outro	
  
–  Dentro	
  do	
  cromossomo	
  
–  Para	
  outro	
  cromossomo	
  
–  Para	
  plasmídeo	
  
•  Transportam	
  informações	
  
–  Transposição	
  
–  Outros	
  genes	
  (enterotoxinas,	
  resistência)	
  
Transpons