8 genética Biotecnologia

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GENÉTICA BACTERIANA 
Mecanismos para obtenção de variabilidade genética: 
 
Reprodução Sexuada Bactérias não fazem! 
 
Mutação 
Recombinação 
Aquisição de 
 plasmídeos e transposons 
Bactérias fazem 
•Mecanismos de transferência gênica: transferência 
de genes de uma bactéria para outra 
Mutação 
Classificação das mutações 
•Pontual ou não 
•Inserção / deleção / substituição 
•Efeitos: nula ou silenciosa 
 sem sentido (nonsense) 
 sentido errôneo (missense) 
 troca de fase de leitura (frameshift) 
 nutricional (auxotrófico x prototrófico) 
 letal 
 letal condicional 
• Espontânea x induzida (agentes mutagênicos) 
 
Mutação 
inserção deleção 
oi 
CGTTT 
GCAAAAACGTAC 
CGTTTCT 
GCAAAACGTAC 
substituição 
inserção de 
nucleotídeo 
errado 
selvagem nula sem 
sentido 
sentido 
errôneo 
Mutação 
Troca de fase de leitura 
Mutação 
selvagem 
mutante 
(adição 
de C/G) 
Agentes mutagênicos 
Radiação ionizante (ex: raios gama) 
 não ionizante (ex: raios U.V.) 
 
Agentes químicos análogos de bases 
 aflatoxina 
 ácido nitroso 
Luz 
ultravioleta 
 
 
 
 
 
dímero 
de timina 
 
 
 
• Radiação ionizante: Causa 
a ionização da água, 
formando radicais hidroxila 
altamente reativos. Esses 
radicais reagem com os 
componentes orgânicos 
celulares, principalmente o 
DNA. 
 
Agentes mutagênicos: radiação 
Luz ultravioleta 
 • Radiação não ionizante 
Agentes mutagênicos: análogos de bases 
pareia com G 
pareia com C 
Agentes mutagênicos 
•Ácido nitroso: troca C por T 
 
•Aflatoxina: causa troca de fase de leitura (mutação frameshift) 
Aspergillus flavus 
Seleção de mutantes 
Seleção positiva: 
selecionar quem 
adquiriu alguma 
característica 
Carimbo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Células de E. coli 
tratadas com agente 
mutagênico 
Células de E. coli 
tratadas com agente 
mutagênico 
Células de E. coli 
tratadas com agente 
mutagênico 
Meio com antibiótico 
Meio com antibiótico 
 
Células de E. coli tratadas com agente mutagênico 
 
 
Seleção de mutantes 
Células de E. 
coli tratadas 
com agente 
mutagênico 
Células de E. 
coli tratadas 
com agente 
mutagênico 
carimbo 
veludo estéril 
meio universal 
meio universal 
meio universal 
meio mínimo 
meio mínimo 
mutante 
Seleção negativa: 
selecionar quem 
perdeu alguma 
característica 
Teste de Ames: avaliar se 
substância é mutagênica 
Salmonella his- 
 
Meio sem 
histidina 
Meio sem histidina e 
com substância a ser 
testada 
Revertentes 
espontâneos 
Substância é 
mutagênica 
Disco com 
substância a 
ser testada 
Meios sem histidina 
Substância não 
é mutagênica 
Substância é 
mutagênica 
Recombinação 
Célula 1 
Célula 2 
DNA 
Célula 1 
Célula 2 
Integração dos genes 
provenientes da célula 1 no 
cromossoma da célula 2 
Mecanismos de transferência gênica: 
 
•Transformação 
 
•Conjugação 
 
•Transdução 
Transformação 
Experimento de Griffith: Streptococcus 
pneumoniae (encapsulado e não 
encapsulado) 
Encapsulada 
viva 
Não 
encapsulada 
viva 
Encapsulada 
morta pelo 
calor 
Encapsulada 
morta pelo 
calor + não 
encapsulada 
viva 
Transformação 
Fragmentos de DNA 
Cromossoma 
Influxo de DNA 
Degradação: enzimas de restrição Integração no 
cromossoma 
ou 
 
Fragmentos de DNA 
Fragmentos de DNA Fragmentos de DNA 
Plasmídeo 
Conjugação 
mistura 
meio mínimo 
colônias prototróficas 
meio mínimo meio mínimo 
• necessidade de contato físico 
entre as células. 
Conjugação 
Pilus sexual 
Conjugação 
F
+ 
F- 
F
+ 
F- 
F
+ 
F- 
F
+ 
F
+ 
HFr F- 
HFr 
HFr 
HFr 
F- 
F- 
F’ 
Plasmídeo F 
(fertilidade) 
Conjugação: mapeamento do cromossoma 
HFr 
F- 
Replicação viral 
profago 
Transdução generalizada 
DNA viral Cromossoma bacteriano 
Síntese de DNA e 
proteínas virais 
DNA viral 
DNA viral 
Partícula transdutora Infecção de nova 
célula 
DNA viral 
 
 
 
 
DNA viral 
 
 
 
Integração ao cromossoma 
da nova célula 
Transdução especializada 
profago 
Excisão do DNA viral 
carreando genes da 
bactéria que estavam 
localizados ao lado do 
profago 
Multiplicação viral 
e lise da célula 
hospedeira 
Excisão do DNA viral carreando genes da bactéria 
que estavam localizados ao lado do profago 
 
 
 
 
Infecção de nova 
célula 
Integração dos genes da 
primeira célula no 
cromossoma do segundo 
hospedeiro 
Experimento do tubo em U 
 
•Não houve troca genética: conjugação 
•Houve troca genética: transformação 
ou transdução 
 
Colocar DNAse no meio 
 
 
•Não houve troca genética: 
transformação 
•Houve troca genética: transdução 
Como saber qual o mecanismo de transferência gênica que está ocorrendo? 
Membrana: não 
deixa células 
passarem 
Aquisição de plasmídeos 
Plasmídeo R 
(resistência) 
tetraciclina 
sulfonamida 
mercúrio 
Determinantes 
de resistência a 
antibióticos e 
outras 
substâncias 
químicas 
Aquisição de transposon 
Sequência de inserção 
Transposon 
Sequência de inserção 
 
Sequência de inserção 
 
Transposase 
Enzima responsável 
pela transposição 
outros genes 
Ex: resistência a antibióticos 
EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIONTES 
Em procariontes, a 
transcrição e a tradução 
ocorrem simultaneamente. 
replicação 
transcrição 
tradução 
Alguns genes são 
expressos 
constitutivamente, 
enquanto outros sofrem 
regulação da expressão 
gênica (indução / 
repressão). 
modelo de operon 
RNAm policistrônico 
polirribossomos 
Indução e repressão 
repressor 
ativo indutor 
repressor
inativo 
genes transcritos 
genes não transcritos 
genes não transcritos 
genes transcritos 
repressor 
inativo 
repressor 
ativo 
co-repressor 
Exemplo: Utilização de lactose como fonte de carbono (operon lac). 
 
Condições necessárias: 
 
1- Ter lactose no meio (ambiente ou cultivo). 
2- Não ter glicose no meio (ambiente ou cultivo). 
Operon lac: detecção da presença de lactose 
Permease: permite transporte 
de lactose para dentro da 
célula 
b-galactosidase: cliva lactose 
em glicose e galactose 
 
 
Indutor: alolactose (há 
transporte constitutivo de 
lactose para o interior da 
célula por meio de uma 
permease de baixa afinidade) 
Operon lac 
Permease: permite transporte 
de lactose para dentro da 
célula 
b-galactosidase: cliva lactose 
em glicose e galactose 
 
 
Indutor: alolactose (há 
transporte constitutivo de 
lactose para o interior da 
célula por meio de uma 
permease de baixa afinidade) 
alolactose 
(indutor) 
 
Blue white screening (IPTG X-gal) 
IPTG = análogo alolactose 
X-gal = substrato para a 
b-galactosidase; produto 
azul 
vetor 
clonagem 
(plasmídeo) 
gene de 
interesse 
 
Escherichia coli 
Repressão catabólica: detecção da ausência de glicose 
curva de crescimento 
do tipo diauxia 
(glicose + lactose) 
glicose ATP 
ausência glicose AMPc (AMP cíclico) 
proteína 
CAP