Genetica bacteria UFV

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Aula:	
  Genética Microbiana: Fundamentos 
 
Prof. Cynthia Canêdo da Silva 
 
Tortora et al., 2012 
Cap 8: 211-221; 226-232 
Departamento de Microbiologia 
MBI	
  102	
  
Microbiologia Básica para Engenharias 
Aula: Genética Microbiana: Fundamentos 
Ao final desta aula o estudante deverá ser capaz de: 
 
•  Reconhecer a importância dos micro-organismos em 
estudos genéticos; 
•  Diferenciar alterações genotípicas de fenotípicas; 
•  Reconhecer os tipos de mutações e suas consequências; 
•  Reconhecer agentes mutagênicos físicos, químicos e 
biológicos; 
•  Descrever os métodos de isolamento e caracterização de 
mutantes. 
MBI 102 
•  Importância	
  da	
  gené9ca	
  
•  Papel	
  dos	
  micro-­‐organismos	
  em	
  estudos	
  gené9cos	
  
A sobrevivência 
de uma espécie 
depende da sua 
capacidade de 
auto-replicação 
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Etapas do fluxo da informação genética 
•  A informação genética 
de todos os 
organismos celulares 
é codificada pelo DNA 
•  Código genético é 
universal 
•  Mecanismos de 
replicação e 
expressão do material 
genético são 
semelhantes 
DNA polimerase, 
Helicase, Primase, 
Ligase, DNA girase 
RNA polimerase DNA 
dependente 
mRNA, Ribossomos, 
tRNA (anticódon) 
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Principais tipos de elementos genéticos de organismos 
celulares e de vírus 
Eucariotos Vários cromossomos 
lineares 
Mitocôndria 
(moléculas de 
DNA circular) 
Vírus 
Genoma viral (DNA) 
Genoma viral (RNA) Cloroplastos (moléculas de 
DNA circular) 
Plasmídeos 
lineares ou 
circulares 
Procariotos 
Cromossomo circular único 
Plasmídeos 
circulares 
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Organização gênica e fluxo da informação 
genética em procariotos 
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Transcrição e Tradução em Bactérias 
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Organização 
gênica e fluxo 
da informação 
genética em 
eucariotos 
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Cromossomo Bacteriano 
Escherichia coli 
Haemophilus influenzae 
Primeiro genoma bacteriano 
sequenciado (1995) 
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•  Circular	
  
•  Molécula	
  de	
  DNA	
  fita	
  dupla	
  
•  Replicação	
  semiconserva<va	
  
•  Não	
  apresenta	
  membrana	
  
nuclear	
  
•  Genoma	
  haplóide	
  
Forquilha de 
replicação 
Forquilha de 
replicação 
Divisão 
celular 
Origem da 
replicação 
Término da 
replicação 
Replicação semi-
conservativa 
Cromossomo bacteriano 
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Entre as gerações de células No interior de uma célula 
Utilização 
da informação 
genética 
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Fontes de variabilidade genética 
1)  Mutações gênicas 
Ø  Mutações espontâneas e induzidas 
•  Genótipo e fenótipo 
•  Alterações genotípicas e fenotípicas 
 
2) Recombinação genética 
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Primeira 
letra do 
códon 
(final 5’) 
Segunda letra do códon 
Códons de 
parada 
Códon 
iniciador 
Códon: 
3 bases = 1 Aa 
Código genético é degenerado 
Nem todas as 
alterações 
gênicas irão 
resultar em 
proteínas 
alteradas!! 
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Mutação 
 
Alteração herdável na sequência de bases do 
genoma de um organismo 
1. Mutações de ponto 
 - Substituições de pares de bases 
 - Inserção ou deleção de um par de bases 
 
2. Mutações de fase de leitura 
 - Deleções 
 - Inserções 
 - Translocações e inversões 
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Mutação de Ponto 
 A A C U A G U A U U A C 
 Asparagina Parada Tirosina Tirosina 
Transcrição 
(mRNA) 
Tradução 
(Proteína) 
Proteína 
alterada 
Proteína 
incompleta 
Proteína 
normal 
Proteína 
normal 
Mutação 
silenciosa 
Mutação 
errônea ou de 
sentido trocado 
Mutação sem 
sentido 
Tipo 
selvagem 
Gene 
(DNA) 
5’…T A C … 
 …A T G …5’ 
A A C T A G T A T T A C 
T T G A T C A T A A T G 
Replicação normal 
Tipo selvagem 
(códon de tirosina) 
Mutação	
  
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Substituição de pares de bases 
•  Mutação errônea ou de sentido trocado (missense) 
•  Mutação sem sentido (nonsense) 
•  Mutação silenciosa ou neutra 
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Mutação de fase de leitura 
Sequência original (Fase de leitura normal) 
Leva ao deslocamento do quadro de leitura pela 
inserção ou remoção de um ou alguns pares de 
nucleotídeos no DNA 
Inserção 
Deleção 
Deleção de uma base (G) 
Sequência alterada de aminoácidos 
(Fase de leitura alterada) 
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Alterações fenotípicas 
Exemplos: 
 
•  Produção de β-galactosidase por E. coli na presença de lactose 
•  Produção de pigmentos em Serratia marcescens 
 
•  Causada por modificações nas condições ambientais 
•  São alterações reversíveis do fenótipo 
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Serratia marcescens 
37ºC 28ºC 
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Agentes Mutagênicos 
•  Agentes físicos 
 Luz ultravioleta 
 Radiação ionizante (ex.: raios X, gama) 
•  Agentes químicos 
 Análogos de bases 
 Agentes químicos que reagem com o DNA 
•  Agentes biológicos 
 Elementos transponíveis 
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Efeito da 
luz ultravioleta e 
mecanismo de reparo 
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Análogos de bases 
Incorporado como Timina; 
pareamento incorreto com 
Guanina (AT à GC) 
Incorporado como Adenina; 
pareamento incorreto com 
Citosina (AT à GC) 
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Ácido nitroso (HNO2) 
•  Reage com o DNA causando desaminação de adenina 
•  Adenina pareia com citosina 
•  Causa substituição (transição) de ATàGC e GCàAT 
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Tipos de elementos transponíveis: 
 - Sequências de inserção 
 - Transposons 
 - Bacteriófago Mu 
 
Mutagênese biológica: Elementos Transponíveis 
Elementos transponíveis: Elemento genético que tem a 
capacidade de se mover (transposição) de um local para 
outro no genoma. 
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Repetições Terminais 
Duplicação do sítio-alvo 
Gene que codifica a enzima responsável pela transposição 
Características dos transposons 
Repetições invertidas 
Sítio alvo no 
DNA 
hospedeiro 
Preenchimento dos gaps 
Preenchimento dos gaps 
Duplicação do sítio alvo 
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Tipos de Mutantes 
•  Mutantes resistentes a antibióticos 
•  Mutantes auxotróficos 
•  Mutantes morfológicos 
•  Mutantes resistentes a bacteriófagos 
•  Mutantes termosensíveis 
•  Mutantes sensíveis ao choque osmótico 
•  Etc... 
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Mutantes resistentes a 
antibióticos - Bactéria 
Mutantes morfológicos 
Fungos 
Exemplos de Mutantes 
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Precursor Ornitina Citrulina Arginina 
arg1 
Enzima X 
arg2 
Enzima Y Enzima Z 
arg3 
Crescimento dos mutantes arg- em resposta a presença de 
suplementos 
Mutantes Ornitina Citrulina Arginina 
arg1 + + + 
arg2 - + + 
arg3 - - + 
 Mutantes auxotróficosMBI 102 Aula: Genética Microbiana: Fundamentos 
Meio	
  com	
  
His9dina	
  
Meio	
  sem	
  
His9dina	
  
Placa	
  mestre	
  
com	
  meio	
  
contendo	
  
His	
  	
  
A	
  colônia	
  que	
  cresce	
  no	
  
meio	
  com	
  his9dina,	
  mas	
  
que	
  não	
  pode	
  crescer	
  
no	
  meio	
  sem	
  his9dina	
  é	
  
mutante	
  auxotrófico	
  	
  
O	
  crescimento	
  nas	
  
placas	
  replicas	
  é	
  
comparado	
  	
  
Placa 
réplica 
 
Análise de 
mutantes 
auxotróficos 
 
 
 
MBI 102 Aula: Genética Microbiana: Fundamentos 
Ao	
  final	
  desta	
  aula	
  o	
  estudante	
  deverá	
  ser	
  capaz	
  de:	
  
	
  
•  Reconhecer	
   a	
   importância	
   dos	
   micro-­‐organismos	
   em	
   estudos	
  
gené<cos	
  
•  Diferenciar	
  alterações	
  genoFpicas	
  de	
  fenoFpicas	
  
•  Reconhecer	
  os	
  <pos	
  de	
  mutações	
  e	
  suas	
  consequências	
  
•  Reconhecer	
  agentes	
  mutagênicos	
  Isicos,	
  químicos	
  e	
  biológicos	
  
•  Descrever	
   os	
   métodos	
   de	
   isolamento	
   e	
   caracterização	
   de	
  
mutantes	
  
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