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LP. Enfermagem - UFRJ. 2017.1 
Genética Bacteriana e Antimicrobianos 
Genoma: ​informação genética. ​Cromossomo: ​estrutura contendo DNA e proteínas. 
Código genético:​ relação entre cada códon e o aminoácido específico. 
 
Genoma do procarioto:​ dupla fita, altamente empacotado e dobrado (DNA girase). 
Estrutura do DNA: ​milhões de pares de bases. Replicação: sítio origem com capacidade 
de replicação autônoma. 
A replicação (duplicação) do genoma procariótico ocorre ​antes da divisão celular​. É 
bidirecional, inicia-se na forquila de replicação, pareamento de bases pelas DNA 
polimerases (sentido 5’ e 3’). Ambas as fitas mães servem de molde para a fita filha 
sintetizada sendo por isto o processo descrito como ​replicação semiconservativa​. 
O material está solto no citoplasma e encontra-se condensado em uma estrutura 
chamada nucleóide​ (que é constituído por uma molécula de DNA de fita dupla, circular, 
não é delimitado por membrana nuclear, é capaz de auto replicação, seu genes contém 
todas as informações necessárias para sobrevivência da célula). 
Função do material genético: ​passar o material para os descendentes, além de conter 
genes fundamentais para a produção de proteínas fundamentais à vida. 
O DNA bacteriano divide-se em: Cromossomial -​ fita dupla circular que contém 
informações necessárias. ​Extra-cromossomial -​ são os plasmídios, transposons e 
integrons. 
Plasmídios -​ segmentos de DNA que carregam informações genéticas e se auto-duplicam 
independentemente de cromossomo. São muito comuns em bactérias. Não são essenciais 
às células, porém podem capacitar suas bactérias a matar outras bactérias ou resistir à 
ação de antibióticos. 
 
Transposons -​ são elementos genéticos móveis que podem transferir DNA dentro de uma 
célula, de uma posição para outra no genoma ou entre diferentes moléculas de DNA 
(plasmídio - plasmídio ou plasmídio - cromossomo). Não se auto-duplicam. 
 
Integrons -​ segmentos de DNA menores que os transposons que também não se auto 
duplicam e também são elementos genéticos móveis. Estão relacionados à captura de 
genes de resistência. 
 
 
 
 
Replicação do DNA:​ é o processo que copia as sequências de nucleotídeos de uma 
molécula de DNA parental de fita dupla em duas moléculas de DNA filhas de fita dupla. 
Esse processo é denominado ​replicação semiconservativa​ porque cada molécula-filha 
contém uma fita da molécula parental, ou seja, uma fita velha conservada e uma nova 
sintetizada. 
Etapas da replicação: ​Iniciação -​ a enzima DNA girase desenrola as duas fitas parentais 
em um local específico da molécula de DNA, formando duas forquilhas de replicação. 
Ampliação ou alongamento -​ as forquilhas movem-se em direções opostas em torno da 
molécula de DNA. Como as fitas parentais estão separadas, cada um serve de modelo para 
a síntese de uma nova fita, que é complementar à fita parental. 
Término -​ a enzima DNA ligase junta os segmentos de DNA. 
Replicação do DNA:​ a enzima DNA polimerase assegura a complementaridade pela 
adição de nucleotídeos para a fita nova de tal forma que cada novo nucleotídeo é 
complementar a base correspondente da fita parental. 
 
 
 
Tipos de RNA:​ RNAm - é formado de núcleo e contém “mensagem” (o código transcrito a 
partir do DNA) para a síntese de proteína. Cada conjunto de 3 nucleotídeos no RNAm é 
chamado de ​CÓDON. 
RNAt - está presente no citoplasma e responsável pela transporte de aminoácido até os 
ribossomos para a síntese protéica. No RNAt existe uma sequência de nucleotídeos 
correspondente ao códon chamado de ​ANTI-CÓDON. 
RNAr - ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de 
TRADUÇÃO DOS CÓDONS​ para construção das proteínas. 
Transcrição da informação genética: as mensagens genéticas orientam a produção de RNA 
e proteínas. 
Transcrição do DNA e RNA​ - processo pelo qual o DNA produz RNA. Envolve somente 
uma fita do DNA. A enzima RNA polimerase, DNA dependente, é quem transcreve o gene 
para o RNAm. As duas fitas de DNA são separadas e uma fita RNAm é sintetizada. A 
transcrição acaba quando a enzima alcança sequência terminadora do gene. 
Síntese de RNA - Transcrição:​ RNA polimerase, DNA dependente liga-se ao DNA. 
Montagem dos nucleotídeos. Crescimento do RNA. RNA polimerase atinge o “terminador”. 
RNA polimerase e RNA mensageiro são liberados. 
Tradução da informação genética:​ Tradução do RNA em proteína. É o processo pela qual 
o RNA produz proteína. A informação do RNAm é traduzida em RNAt.Cada molécula de 
RNAt possui uma trinca de 3 bases, o anticódon, que é complementar ao códon RNAm. 
Cada trinca de RNAt transporta um aminoácidos são ligados formando uma cadeia 
polipeptídica. A síntese de cadeia acaba quando um códon sem sentido (nosense) é 
encontrado pelo ribossomo. 
Variabilidade genética:​ está associada com duas propriedades fundamentais de um 
organismo - Genótipo: composição genética = coleção de genes. Fenótipo: genótipo + 
influência do ambiente. 
Alteração fenotípica ​- acontece sempre que a presença pu ausência de algum fatos no 
ambiente - determina a expressão - ou não de uma característica genética. Ou seja, são 
resultados das condições ambientais. Não ocorre alteração no DNA, apenas expressão 
genética. 
Genotípica: ​ocorre como resultado de alteração do DNA. Elas podem ocorrer de duas 
formas: pela mutação ou recombinação. 
Mutação:​ é uma alteração na sequência de nucleotídeos do DNA e ocorre durante a 
replicação do cromossomo bacteriano. Qualquer gene pode sofrer mutação. Se um gene 
tem sua sequência de nucleotídeos alterada, a proteína que ele codifica pode ter uma 
alteração na sequência dos aminoácidos. Uma célula que possui um gene alterado é 
chamado de mutante e a célula parental com o gene normal é chamado de tipo selvagem. 
Elas podem ser de 4 tipos: Mutação neutra, errônea, sem sentido (nosense) e por 
deslocamento de quadro. 
Neutra: ​resulta de uma substituição de um nucleotídeo no qual o códon alterado continua 
codificar o mesmo aminoácido, assim, a mesma proteína é sintetizada. Se o códon RNAm é 
AAU e tornar-se AAC continuará a codificar o mesmo aminoácido e então não acarreta 
nenhum dano ou vantagem para a célula. 
Errônea:​ resulta de uma substituição de um nucleotídeo no qual, o códon alterado codifica 
um aminoácido diferente, assim não poderá sintetizar a mesma proteína.Se o códon AAU 
tornar-se AAG, codificará um aminoácido diferente. Isso pode alterar as propriedades da 
proteína e até tornar-la não funcional. 
Sem sentido: resulta da substituição de um nucleotídeo no qual produz um códon de 
terminação de cadeia. Isto resulta em um término prematuro da proteína durante a tradução 
produzindo uma a proteína incompleta que provavelmente não será funcional. O códon UAA 
é terminação. Se houver alteração do códon UAU por UAA na tradução, como o UAA é de 
terminação, a proteína pára de ser sintetizada e fica incompleta. 
Mutação por deslocamento do quadro de leitura:​ resulta da adição de um ou mais 
nucleotídeos do gene e é denominada mutação de inserção (se houver adição) ou mutação 
de deleção (se houver retirada de um nucleotídeo). Isso geralmente leva a formação de 
uma proteína não funcional. 
Recombinação: ​é processo que produz um novo genótipo por meio da troca de material 
genético durante os processos de conjugação, transdução ou transformação. 
Mecanismo de recombinação: conjugação, transdução e transformação. 
Mecanismos de recombinação​: conjugação - mecanismo de transferência de informações 
genéticas (pili de conjugação). Transdução -processo no qual o DNA bacteriano é 
transferido as células mediante um vírus. Transformação - processo no qual o DNA livre no 
meio é tomado pela célula bacteriana, resultando em alterações genotípicas. 
Conjugação em bactérias:​ o material genético é transferido de uma bactéria para outro. A 
conjugação é mediadapor um tipo de plasmídio, um fragmento circular de DNA que se 
replica independentemente do cromossomo da célula. 
 
 
Recombinação genética:​ assegura que as combinações genéticas sejam possíveis. 
Envolve um conjunto de processos que produzem rearranjos entre genes ou parte desses 
genes. Processos de recombinação - transformação, transdução e conjugação. 
Transformação​ ​-​ incorporação do DNA livre no meio, circundante. Células competentes 
(fase final de crescimento exponencial). Fragmentos de DNA unem-se a célula receptora 
por meio de receptores na superfície celular. Fita dupla de dna é hidrolisada e a cadeia 
simples é recombinada com a região homóloga do cromossomo receptor. Em gram 
negativas apena espécies estritamente relacionada fazem transformação 
 
Transdução -​ permuta de informação genética por meio de bacteriófagos (fagos líticos - 
assumem comando celular). Fagos lisogênicos - incorporação de material genético no DNA 
bacteriano, havendo lise pela multiplicação). 
 
Tipos de transdução: ​generalizada​ - interiorização acidental e aleatória do DNA bacteriano 
ao capsídeo viral. Recombinação ocorre quando o fago infecta uma nova célula. 
Especializada ​- incorporação de genes específicos de célula hospedeira dentro do fago 
transdutor. 
 
Conjugação: ​requer contato célula-célula. Bactérias que possuem plasmídeo F (codifica 
pilis sexual). As células doadoras são denominadas F+ e receptoras F-. Há dois tipos: 
conjugação simples e Hfr. 
 
Células Hfr -​ plasmídio F é integrado ao genoma da bactéria. Há transferência de genes do 
plasmídio F e de material genético da célula doadora. Célula receptora F- continuam F-. 
Característica da bactéria doadora são expressas na receptora. 
 
 
Antimicrobianos 
 
Antimicrobianos (antibióticos e quimioterápicos​) 
 
Basicamente estes agentes antimicrobianos podem ser conceituados como compostos 
produzidos por microrganismos que possuem atividade antimicrobiana ​bactericida (​são 
antibióticos que destroem a bactéria, por meio de diversos ​mecanismos​, ​destruição da 
parede celular​, ​inibição da ​síntese proteica​, inibição na ​síntese do ​ácido fólico​, ​eliminando 
a ​bactéria​) ou ​bacteriostática (​são agentes quimioterápicos da classe dos ​antibióticos 
que detêm o crescimento de determinadas ​bactérias​, dificultando sua proliferação e 
deixando ao sistema imunitário a tarefa de eliminar as bactérias que já estão presentes 
no organismo​). Devem ser diferenciados das bacteriocinas que também são produtos do 
metabolismo secundário de microrganismos. As bacteriocinas (peptídios) variam entre as 
bactérias e a atividade antimicrobiana destes compostos é ainda pouco conhecida. Não 
são utilizados usualmente no tratamento de doenças infecciosas por serem tóxicas. 
Atualmente existem pomadas apenas para uso tópico. 
Os agentes antimicrobianos no tratamento de doenças infecciosas podem ser ​divididos 
em aqueles ​obtidos de microrganismos, chamados de antibióticos ​e os obtidos não 
naturalmente, apresentando compostos químicos sintéticos e semi-sintéticos 
chamados de quimioterápicos. Neste conjunto, estes produtos podem ser chamados 
também de antimicrobianos quimioterápicos. Entretanto este termo não pode ser 
genericamente confundido com desinfetantes, outros agentes químicos que também 
possuem atividade antimicrobiana, porém extremamente tóxicos como medicamentos. 
Os antimicrobianos possuem atividade anti-bacteriana, anti-fúngica, 
anti-parasitária, anti-viral e anti-blástica (usualmente utilizados no tratamento de 
neoplasias ). O resultado é a morte microbiana (microbiocida) ou causam inibição de 
crescimento (microbiostático). ​Existem antimicrobianos de largo espectro​, que têm 
atividade contra diversos microrganismos, e os de curto espectro que agem contra 
poucas espécies e os específicos para determinados grupos bacterianos. Os 
antimicrobianos podem ser agrupados em betalactâmicos, aminoglicosídios, 
tetraciclinas, rimfamicinas, macrolídios, cloranfenicol, quinolônicos , sulfonamidas, 
trimetropim e metronidazol. 
 
Considerando a importância da ​toxidade seletiva​, resumidamente os principais 
mecanismos de ação dos antimicrobianos contra bactérias e que servem como modelos. 
O mecanismo de ação dos antibióticos possuem os seguintes principais alvos na célula 
bacteriana; 
 
a) ​Síntese da parede celular 
b) ​Interferência na integridade da membrana celular 
c) ​Interferência na síntese proteica 
d)​ Atividade anti-metabólica 
e)​ Síntese e integridade de ácidos nucleicos. 
 
Parede celular: 
 
Esta estrutura inicia sua síntese intracelularmente na formação de seus 
percursores seguida de etapas de transporte através da membrana e a sua finalização. 
Assim a ​penicilina​, ​cefalosporina , monobactâmicos e ​carbapenemas são conhecidos 
como ​antibióticos betalactâmicos que são estruturalmente semelhantes à 
transpeptidase enzima que permite a obtenção da rigidez da parede. Estes antibióticos 
por competição substituem a atividade da transpetidase e interferem principalmente na 
rigidez da parede levando a célula a lise osmótica. De maneira geral as bactérias gram 
positivas são mais sensíveis. Especialmente estafilococos e estreptococos. Outros 
mecanismos de ação das penicilinas são descritos como a sua fixação as ​“proteínas 
fixadoras de penicilinas (PBPs) e na ativação de autolisinas. Deve-se no entanto, 
lembrar de que, se a bactéria encontrar-se em ambiente isotônico a célula bacteriana 
pode sobreviver e se multiplicar em forma de esferoplasto ou protoplasto. Ainda neste 
contexto temos os Mollicutes (micoplasmas) que também são resistentes à estes 
antibióticos por não possuírem naturalmente a parede celular. A ​bacitracina​, ​cicloserina​, 
fosfomicina ​e a ​vancomicina interferem na síntese da parede celular interferindo nos 
percursores da parede celular. A bacitracina por exemplo, interfere na etapa do transporte 
dos percursores pela membrana tornado-se portanto relativamente tóxica para célula do 
hospedeiro pois as membranas biológicas são semelhantes. A bacitracina pode ser 
utilizada topicamente em forma de pomada nas infecções cutâneas, mas não nas 
sistêmicas. 
A penicilina em termos de toxicidade seletiva, pelo mecanismo de ação, seria um 
antibiótico ideal, pois as células humanas não possuem a parede celular. Os efeitos 
colaterais (alergias) das penicilinas são mediados por mecanismos de resposta 
imunológica do hospedeiro à droga. 
 
Membrana celular: 
 
Esta estrutura pode ser outro alvo microbiano, mas a toxicidade seletiva torna-se 
mais crítica pela semelhança das membranas celulares entre eucariotos e procariotos. As 
polimixinas, por exemplo, são polipeptídios cíclicos e agem como detergentes catiônicos 
rompendo a estrutura fosfolipídica das membranas. Estas drogas possuem melhor 
eficácia contra bactérias gram negativas, especialmente ​Pseudomonas aeruginosa​. A 
Anfotericina B e ​Nistatina são anti-fúngicos que apesar de agirem sobre o ergosterol 
das membranas celulares dos fungos, possuem também toxidade ao hospedeiro. A 
anfotericina B por exemplo é administrada sob monitoramento hospitalar. ​Os 
Cetoconazóis inibem a síntese do ergosterol e são utilizados no tratamento de micoses 
superficiais e sistêmicas. 
 
Sínteseprotéica 
 
Diversas drogas interferem a síntese proteica sem interferir nesta maquinaria em 
células eucarióticas principalmente pela variação das subunidades ribossomais. Contudo 
deve-se lembrar, que os ribossomos de mitocôndrias são semelhantes e por esta razão 
alguns antibióticos podem apresentar ​hepatotoxidade​, ​nefrotoxidade​, ​toxicidade 
vestibular no 8° nervo craniano, entre outras interferências. 
 
A)Atividade na subunidade 30S 
 
● Aminoglicosídios​- ​Estreptomicina​, Neomicina, ​Canamicina​, Tobramicina​, 
Gentamicina​, Sisomicina​. ​Amicacina e ​Netilmicina ​são derivados sintéticos da 
Canamicina ​e ​Sisomicina respectivamente. Estas drogas bactericidas ​são pouco 
absorvidas no intestino e portanto, ​não devem ser administradas via oral​. 
Basicamente estes compostos ligam-se as proteínas ribossomais 30 S resultando 
na inibição da iniciação da síntese proteica ou na produção de proteínas 
defeituosas decorrente da leitura errada dos codons. A ​estreptomicina é utilizada 
na terapia da tuberculose causada por bactéria multi-resistente e a Gentamicina 
pode ser associada com penicilina G por exemplo contra enterococos. 
 
● Tetraciclinas - Antimicrobianos bacteriostáticos atuam basicamente na inibição da 
incorporação de aminoácidos na cadeia peptídica do RNAt. Apesar destes 
compostos inibirem igualmente a síntese proteica de células procarióticas e 
eucarióticas, as bactérias mostram-se mais susceptíveis as tetraciclinas do que 
células humanas. As ​tetraciclinas interferem na microbiota normal causando 
diarreia e na coloração dentaria, pois são agentes quelantes do cálcio. Desta 
maneira este antibiótico é contra-indicado para gestantes. 
 
B)Atividade nas subunidade 50 S 
 
● Cloranfenicol​- ​Possui largo espectro de ação (bactérias gram positivas e gram 
negativas). Este antimicrobiano é bacteriostático contra ​Salmonella thyphi , mas 
é bactericida contra ​Haemophylus influenza​, ​Streptococcus pneumoniae ​e 
Neisseria meningitidis. Basicamente a droga age inibindo o alongamento da 
cadeia peptídica. Esta droga possui toxicidade sobre a medula óssea e um a cada 
30.000 pacientes que recebem altas doses podem desenvolver anemia aplástica 
irreversível. 
 
● Eritromicina e derivados (macrolídios) - Bacteriostático de amplo espectro, adere à 
unidade 50s e bloqueia o deslocamento do RNAt após a formação da ponte 
peptídica. A droga possui toxicidade menor e é utilizada via oral nas infecções 
gastrointestinais. 
 
Clindamicina - ​Bacteriostático usualmente utilizado contra anaeróbios. Impede a 
formação da ponte peptídica por um mecanismo desconhecido, esta droga não adere a 
unidade 60S de células eucarióticas. Causa supressão da microbiota intestinal 
favorecendo o desenvolvimento de amostras resistentes ​Clostridium difficile ​que por 
sua vez elimina uma exotoxina e causa pseudomembrana no cólon. 
 
Antimetabólitos 
 
● Sulfonamidas- Bacteriostáticos análogos ao ácido paraminobenzóico(PABA) e por 
competição interferem na produção de ácido fólico, principal doador de carbono na 
síntese de nucleotídios. As células humanas são incapazes de sintetizar seu 
próprio ácido fólico e portanto, possui toxicidade seletiva ideal. Utilizada no 
tratamento de infecções urinárias por E.coli, otites por S. pneumoniae ou H. 
influenza em crianças, shigeloses, nocardiose e cancro mole. É também utilizada 
no tratamento da toxoplasmose e pneumonias. Raramente causa febre 
medicamentosa, exantemas e supressão da medula óssea. 
● Trimetropim- Inibe a síntese do ácido fólico em etapa posterior desta via de 
síntese (inibe a enzima dihidrofolato redutase). Usualmente utilizado em 
associação com sulfonamida, pois resulta em efeito sinérgico. Com espectro e 
funções semelhantes das sulfonamidas a combinação é utilizada também na 
profilaxia de infecções oportunistas em pacientes granuloleupênicos. 
 
Ácidos nucleicos 
 
● Quinolonas- Bactericidas que inibem a ação das girases bacterianas. As girases 
de células eucarióticas são diferentes das células eucarióticas e portanto 
apresentam toxicidade seletiva. As girases impedem o enrolamento do DNA. 
Assim temos a norfloxacina, ciproflaxicina entre outras quinolonas. Utilizada em 
infecções respiratórias, intestinais, urinárias, tecidos esqueléticos e moles. O ácido 
nalidíxico é o menos eficaz e pela sua propriedade de se concentrar na urina é 
usualmente utilizado no tratamento de infecções urinárias. 
 
● Rifampim- ​Bloqueia a síntese de RNAm inibindo a polimerase das bactérias e não 
das células humanas apresentando também toxicidade seletiva. Inicialmente 
utilizada no tratamento da tuberculose em associação com outras drogas e na 
profilaxia de contactantes com indivíduos com meningite meningocóccica ou por 
Haemophilus influenza. É usada em combinação com outros antimicrobianos 
contra bactéria mutantes. É uma droga de cor vermelha e portanto um pigmento 
de cor laranja é eliminado no suór, saliva, urina de indivíduos medicados com este 
antimicrobiano. Rifabutin, um derivado do Rifampim, é utilizado na prevenção da 
tuberculose por Mycobacteruim avium- intracelulare em pacientes HIV positivos. 
● Antimicrobianos como a Isoniazida, Metronidazol e Pentamidina e outros, 
os mecanismos de ação são pouco conhecidos.