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aula 8 nocoes genetica bacteriana 2016

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Noções de genética bacteriana I e II 
Eliana Barreto Bergter
Farmácia- Microbiologia Geral- 2º semestre de 2016
Mecanismos que contribuem para a evolução do 
genoma bacteriano
1. Deleções no DNA, rearranjos e mutações de ponto.
Rearranjos e 
deleções
Rearranjos e 
deleções
Deleções
2. Aquisição de DNA por transferência horizontal de gens 
através dos processos de transformação, conjugação ou 
transdução.
Mecanismos que contribuem para a evolução do 
genoma bacteriano
Transformação , 
transdução e 
conjugação
WT
WT
WT
Mutante
Mutação
Mutações
Espontaneamente
- Ocorrem na ausência de agentes mutagênicos através de erros 
ocasionais que ocorrem na replicação do DNA.
Induzidas
- Causadas por agentes mutagênicos que podem ser de natureza 
química ou física.
Como as mutações podem ocorrer?
Tipos de mutações
Mutações de ponto – É o tipo mais comum de mutação, 
onde um único par de bases é substituído por outro.
Mutações no código de leitura (“frame shift 
mutations”) - Um ou mais pares de bases são inseridos 
ou deletados do DNA, resultando em uma mudança na 
leitura dos codons.
Exemplos de mutação de ponto
Normal: antes da mutação
Substituição 
de base
Mutações de ponto
Normal: antes da mutação
Inserção
Deleção
Mutações no código de leitura do DNA 
( “frame shift mutations”)
• Mutação no código de leitura (“Frameshift mutation”): 
adição ou deleção de uma ou mais bases
• Resulta na leitura errada dos codons.
• Quase sempre resulta em proteínas inativas.
Molécula normal DNA Mutação
Como podemos identificar mutantes em uma 
população bacteriana?
Seleção positiva – as células mutantes crescem ou 
apresentam fenótipos diferentes.
Ex: mutantes resistentes a penicilina podem ser 
identificados pela capacidade de crescer em meio 
contendo o antibiótico. As células selvagens ( “wild type”) 
não crescem.
Seleção negativa – as células mutantes não crescem. 
Ex: mutantes deficientes na biosíntese de histidina, não 
crescem na ausência deste aminoácido no meio de 
crescimento. As células selvagens ( “wild type”) crescem.
Seleção natural de bactérias resistentes a antibióticos
Detecção de mutantes usando meio enriquecido com 
antibióticos. Seleção positiva 
Bactérias sensíveis e 
resistentes na 
população
Bactérias sensíveis 
começam a morrer
Bactérias resistentes 
sobrevivem
Como os mutantes podem ser detectados?
- Mutantes nutricionais ou auxotróficos- pela técnica de “replica plate”
Exemplo de seleção negativa
Meio completo (+ 
fator de crescimento)
Meio mínimo ( - fator de 
crescimento)
mutantes
mutantes
Seleção de mutantes nutricionais ou auxotróficos
Frequência das mutações
A taxa de mutação espontânea em uma população de 
E.coli é de 1 em 109 células.
Os agentes mutagênicos aumentam a taxa de 
mutação 10-1000 vezes.
As mutações podem ser induzidas por agentes 
químicos ou físicos
1. Agentes químicos
-Análogos de base
-Ácido nitroso
-Agentes alquilantes
-Agentes intercalantes
2. Agentes físicos
-Radiação UV
-Radiações ionizantes
substitui
substitui
Agentes mutagênicos químicos: análogos de bases
Pareamento normal : A- 5BU Pareamento errado : G- 5BU
Análogo de base: 5 bromo uracil
Tratamento com 5-
bromouracil Após 
várias replicações 
AT→ GC ou GC-AT
Perda de um grupamento amino e pareamento com outra base
Agente mutagênico químico: ácido nitroso
Agente mutagênico químico: ácido nitroso
Agente mutagênico químico: Ácido nitroso 
desaminação de bases
Guanina → xantina com citosina- Continua GC 
Citosina → uracil com adenina – CG muda para AT
Adenina → hipoxantina com citosina – AT muda para GC
Agentes mutagênicos: Agentes alquilantes 
Se inserem nas bases adjacentes do DNA , distorcendo a estrutura 
tridimensional da hélice , causando inserção ou deleção de um 
nucleotídio durante a replicação do DNA.
Agentes mutagênicos químicos: agentes 
intercalantes
Agentes mutagênicos químicos: agentes 
intercalantes
Brometo de etidium
Agente mutagênico físico: Radiações ultra-violeta (UV)
Formação de dímeros de timina
Radiação UV : formação de dímeros de timina e 
mecanismo de reparo do DNA
Reparo do DNA
Dimeros de timina
Agentes mutagênicos físicos: radiações 
ionizantes
No espectro eletromagnético, a energia aumenta com o decréscimo 
do comprimento de onda
O que pode causar?
Degradação do DNA 
Peroxidação de lipídios
Teste de Ames para substâncias carcinogênicas
Em que se baseia?
-Utilização de mutantes de Salmonella que requerem 
histidina para o seu crescimento ( bloqueio na via de 
síntese deste aminoácido).
-A substância teste causa uma mutação reversa ( “back 
mutation”) nos mutantes permitindo o seu crescimento na 
ausência de histidina.
Aproximadamente 90% das substâncias identificadas como 
mutagênicas pelo teste de Ames tem sido confirmadas 
como carcinogênicas em animais.
Teste de Ames 
- Mutante auxotrófico
- Mutação reversa
Substância química causa 
mutação reversa
2. Aquisição de novas informações por transferência horizontal de 
gens através dos processos de transformação, conjugação ou 
transdução.
Mecanismos que contribuem para a evolução do 
genoma bacteriano
Transformação , 
transdução e 
conjugação
Fluxo da informação genética
Transferência de DNA em bactérias
Transformação
Transdução
Conjugação
Processos de transferência de DNA em bactérias
Conjugação bacteriana : plasmídio é transferido sozinho ou 
integrado ao cromossoma da bactéria
Demonstração da transformação bacteriana “in vivo”
Transformação de Streptococcus pneumoniae avirulento (cepa R) em 
virulento (cepa L) - Experiência de Griffith
Demonstração da transformação bacteriana “in vitro”
DNA é o fator 
transformante
Avery, MacLeod and McCarty 1944
Isolamento do “princípio transformante”
Meio seletivo para detectar recombinantes 
genéticos
Transformação bacteriana
Transdução bacteriana
Transdução bacteriana
Conjugação bacteriana
→Célula 
doadora
Célula 
receptora←
Como ocorre?
- Transferência do DNA através do contato entre as duas
células bacterianas ( formação de um par conjugante).
- Transferência do plasmídio ou do cromosoma bacteriano.
Conjugação bacteriana
Participação de dois tipos de células:
1. Célula doadora- contém o plasmídio F ( fertilidade) 
e é denominada F+.
2. Célula receptora- não contém o plasmídio F e é 
denominada F-.
3. O DNA é transferido da F+ para a F-
Esquema da conjugação bacteriana
Quando o fator F se integra no cromosoma de uma célula F+, 
temos a alta frequência de recombinação.
Conjugação bacteriana – HFr x F-
Esquema da conjugação em Gram negativas
Vermelho et al., 2008
Cromossoma
Plasmídio conjugativo 
Ácido lipoteicoico
Substâncias de agregação
Receptor para feromônio
Esquema da conjugação em Gram positivas
Vermelho et al., 2008
A conjugação bacteriana requer contato célula-célula
Experimento realizado por 
Davis ( 1950)
Plasmidios e suas diferentes funções
A transferência de plasmídios contendo gens de 
resistência (plasmídio R) ocorre por conjugação, 
transformação e transdução
Resistência aos antibióticos mediada por plasmídios
Comparação entre transformação, conjugação e 
transdução
Característica Transformação Conjugação Transdução
Método de 
transferência do 
DNA
Livre,através da 
parede e 
membrana
Através do 
plasmídio e por 
contato célula-
célula
Através de um 
bacteriófagoQuantidade de 
DNA transferida
Poucos gens Variável Poucos gens
Transferência do 
cromossoma 
inteiro
Não As vezes Não
Participação de 
virus
Não Não Sim
Necessidade de 
fragmento de 
DNA extracelular 
Sim Não Não
Plasmídios e a tecnologia do DNA recombinante
Obtenção de uma bactéria recombinante
Cromosoma 
bacteriano
Plasmídio
Célula contendo gen de interesse
DNA recombinante
Bactéria recombinante
bactéria
Inserção em plantas: gen para 
resistência a praga
Inserção em bactérias: gen 
para limpeza resíduos tóxicos
Gen de interesse
Bactéria recombinante
Crescimento da 
bactéria e síntese da 
proteína de interesse
Utilização de 
bactéria 
recombinante
Biotecnologia: produção de insulina

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