Genética Bacteriana pt 2

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Genética Bacteriana
Prof. Ma. Francine Maery Dias Ferreira-Romanichen
Conceitos
• Genoma  informação genética de uma célula, inclui
cromossomos e plasmídeos;
• Cromossomos  estruturas contendo DNA que
transportam fisicamente a informação hereditária e contêm
os genes;
• Genes  segmentos de DNA que codificam produtos
funcionais.
Conceitos
• DNA:
– Macromolécula composta por unidades repetidas (nucleotídeos),
e cada nucleotídeo consiste em uma base nitrogenada (adenina,
timina, citosina ou guanina), uma desoxirribose (um açúcar
pentose) e um grupo fosfato;
– Existe como longos filamentos de nucleotídeos, retorcidos em
pares, para formar uma hélice dupla;
– Duas fitas são complementares.
DNA Bacteriano
• Possuem um único cromossomo circular consistindo de
uma única molécula circular de DNA com proteínas
associadas;
• Está recurvado e dobrado e aderido à membrana
plasmática.
Replicação do DNA
• Possibilita o fluxo de informação genética de uma geração
para a seguinte  cada célula-filha receba um
cromossomo idêntico ao da original;
• As bases ao longo das duas fitas do DNA de hélice dupla
são complementares  uma fita serve de molde para a
produção da outra.
Replicação do DNA
Replicação de DNA
Replicação
Replicação do DNA
Síntese de Proteínas
• A informação genética é copiada no DNA, ou transcrita, em
uma sequência de bases de RNA  a informação
codificada neste RNA é usada para sintetizar proteínas
específicas pelo processo de tradução.
Transcrição do DNA
• Síntese de uma fita complementar de RNA a partir de um
molde de DNA;
• Existem 3 RNAs:
– RNA mensageiro  tranporta a informação codificada para
produzir proteínas específicas do DNA aos ribossomos, onde as
proteínas são sintetizadas;
– RNA ribossômico  forma a maquinaria celular para a síntese
de proteínas;
– RNA de transferência.
Transcrição do DNA
Transcrição do DNA
• Permite que a célula produza cópias de curta duração dos
genes, que podem ser usadas como fonte direta de
informação para a síntese proteica;
• mRNA atua como um intermediário entre a forma de
armazenamento permanente, o DNA, e o processo que
usa a informação, a tradução.
Tradução
• Informação genética no DNA é transferida ao mRNA
durante a transcrição  síntese proteica é denominada
tradução, pois converte a informação dos ácidos nucléicos
em proteínas;
• Linguagem do mRNA está em forma de códons (grupos de
três nucleotídeos)  sequência de códons em uma
molécula de mRNA determina a sequência de aminoácidos
que estarão na proteínas a ser sintetizada;
• Cada códon codifica um aminoácido específico.
Tradução do DNA
Tradução do DNA
Tradução do DNA
Tradução do DNA
Resumo
• Os genes  unidades de informação biológica condificada
pela sequência de bases nucleotídicas;
• Um gene expresso  transformado em um produto pelos
processos de transcrição e tradução;
• A informação genética transportada no DNA é transferida
para um molécula temporária de mRNA pela transcrição;
• Tradução  mRNA dirige a montagem dos aminoácidos
em uma cadeia polipeptídica: um ribossomo se fixa ao
mRNA, tRNAs enviam os aminoácidos ao ribossomo,
conforme orientado pela sequência de códons do mRNA, e
o ribossomo monta os aminoácidos proteína.
Mutações
• Alterações na estrutura química ou física do DNA;
• Podem ser ocasionadas por agentes físicos ou químicos
chamados de mutagênicos ou agentes genotóxicos;
• São fontes de uma grande variedade genética  processo
de adaptação;
• Mutações espontâneas  ocorrem na ausência da
intervenção de agentes causadores de mutações;
• Mutações induzidas produto de uma ação deliberada na
qual o organismo é exposto à ação de um agente
genotóxico.
Tipos de Mutações
• Mutações Silenciosas:
– alteração na sequência de bases do DNA não causa alterações
na atividade do produto codificado pelo gene;
– nucleotídeo é substituído por outro  terceira posição do códon
do mRNA, codificando o mesmo aminoácido;
– Aminoácido alterado  função da proteína não se modifica se o
aminoácido não estiver em uma porção vital da proteína, ou for
muito semelhante quimicamente ao aminoácido original.
Tipos de Mutações
• Substituição de bases (ou mutação de ponto):
– Tipo mais comum de mutação;
– Envolve um único par de bases;
– Uma única base em um ponto na sequência do DNA é
substituída por uma base diferente;
– DNA se replica  substituição de um único par de base, AT
substituído por GC, ou CG por GC.
Tipos de Mutações
• Mutação missense:
– Troca de bases ocorre dentro de um gene que codifica uma 
proteína, o mRNA transcrito a partir do gene transportará uma 
base incorreta naquela posição;
– Se a substituição de base resultar em uma substituição de 
aminoácidos na proteína sintetizada.
Tipos de Mutações 
• Mutação nonsense:
– Substituição de base que resulta em um códon sem sentido;
– Criação de um códon de parada no meio de uma molécula de
mRNA  impendem efetivamente a síntese de uma proteína
funcional completa, somente um fragmento é sintetizado.
Tipos de Mutações
• Mutações de fase de Leitura:
– Alguns pares de nucleotídeos são removidos ou inseridos no
DNA;
– Alteram os agrupamentos de 3 nucleotídeos reconhecidos como
códons pelo tRNA durante a tradução;
– Resultam em uma longa sequência de aminoácidos alterados e
na produção de uma proteína inativa do gene que sofreu
mutação.
Recombinação Genética
• Troca de genes entre duas moléculas de DNA, para formar
novas combinações de genes em um cromossomo;
• Crossing over em eucariotos;
• Contribui para diversidade genética de uma população 
variação evolutiva;
• Mais benéfica que a mutação  tem menos chance de
destruir a função de um gene e pode unir combinações de
genes que permitem ao organismo realizar uma função
nova importante;
• Salmonella spp. proteínas flagelares diferentes.
Transferência Genética
• Transferência gênica vertical:
– Genes são passados de um organismo para seus descendentes.
• Transferência gênica horizontal:
– Genes são passados de um organismo para mesma geração.
• Célula doadora doa parte de seu DNA total para uma
célula receptora  incorporada ao DNA do receptor 
restante é degradado por enzimas celulares;
• Célula recombinante  célula receptora que incorporta o
DNA doador em seu próprio DNA.
Transformação
• Genes são transferidos de uma bactéria para outra como
DNA “nu” em solução;
• Algumas bactérias após a morte ou lise celular, liberam seu
DNA no ambiente  outras bactérias podem encontrar o
DNA e, dependendo da espécie e das condições de
crescimento, captar os fragmentos de DNA e os integrar
em seus próprios cromossomos por recombinação;
Transformação
• Ocorre naturalmente entre poucos gêneros de bactérias:
– Bacillus, Haemophilus, Neisseria, Acinetobacter e certas
linhagens dos gêneros Streptococcus e Staphylococcus.
• Células doadora e receptora intimamente relacionadas;
• Uma pequena porção do DNA deve passar através da
parede e da membrana celular do receptor;
• Competente  quando a célula receptora está em um
estado fisiológico em que pode captar o DNA doador em
que resulta em alterações na parede celular, tornando-a
permeável a moléculas grandes de DNA.
Conjugação
• Mediada por um tipo de plasmídeo;
• Transformação X Conjugação:
– A conjugação requer contato direto célula a célula;
– As célula em conjugação geralmente devem ser de tipos opostos
de acasalamento, as células doadoras devem transportar o
plasmídeo, e as células receptoras normalmente não.
Conjugação
Conjugação
• Replicação de plasmídios:
– Quandoa célula bacteriana se divide  DNA plasmidial também 
se divide, assegurando que cada célula-filha receba uma cópia.
Conjugação
• Replicação de plasmídios:
– Durante o processo de conjugação, em que a molécula de DNA
replicada pode entrar na célula receptora;
– DNA se liga à membrana citoplasmática e utiliza as enzimas e
maquinaria para replicação do DNA cromossomal.
Conjugação
• Tipos de Plasmídeos:
– Conjugativo  habilidade de conferir a propriedade de
fertilidade;
– Não conjugativos  não conseguem efetuar sua própria
transferência;
– Plasmídeos de tipo sexual  capazes de se integrar ao
cromossomo ou podem permanecer independente do
cromossomo do hospedeiro  ocorre transferência durante a
conjugação.
Conjugação
• Tipos de Plasmídeos:
– Plasmídeos R  resistência a antibióticos, possui 2
componentes, o determinante de resistência R e o fator de
transferência de resistência RTF. O RTF é necessário para a
transferência dos determinantes, que contêm informação para
formação do pilus para transferência de DNA por conjugação.
Quando a bactéria não tem o RTF, são incapazes de transferir
estes determinantes a outras durante a conjugação;
– Plasmídeos virulentos  favorece virulência;
– Plasmídeos resistentes a mercúrio e outros íons de metais
pesados;
– Plasmídeos que geram hiperplasias em plantas.
Transdução
• DNA bacteriano é transferido de uma célula doadora para
uma célula receptora dentro de um vírus em que infecta
bactérias, denominado de bacteriófago.
Transdução
• Existem 2 tipos:
– Generalizada  em que um fago penetra uma bactéria, e
durante a reprodução dos fagos, o DNA e a proteína são
sintetizadas pela bactérias hospedeira. O DNA do fago deve ser
empacotado dentro do capsídeo proteico que o recobre, mas o
DNA bacteriano, o DNA plasmidial ou até mesmo o DNA de outro
vírus podem ser empacotados dentro do capsídeo proteico;
– Especializada  ocorre a transferência de genes bacterianos
específicos, que estão localizados próximos do sítio de
integração viral.
Transposons
• Pequenos segmentos de DNA que podem se mover de
uma região de uma molécula de DNA para outra;
• Se movem de um local para outro no mesmo cromossomo,
ou para outro cromossomo ou plasmídeo;
• Transposons simples:
– Denominado sequências de inserção (SI);
– Um gene que codifica uma enzima (transposase, que catalisa a
clivagem e a remontagem do DNA que ocorrem na transposição);
– Sítios de reconhecimento  sequências curtas de DNA
repetidas e invertidas, que a enzima reconhece como sítios de
recombinação entre o transposon o cromossomo.
Transposons
• Transposons complexos:
– Transportam outros genes não conectados ao processo de 
transposição (para endotoxinas ou resistência a antibióticos) 
plasmídeos R são compostos por um conjunto de transposons.
• Fornecem um mecanismo natural para o movimento de 
genes de um cromossomo para outro  Podem ser 
transportados entre células em plasmídeos ou vírus, eles 
também podem se disseminar de um organismo para outro 
ou até mesmo de uma espécie para outra.
Referências
• TRABULSI, L. R.; ALTERTHUM, F. Microbiologia, 5ª
ed. 2008.
• TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L.
Microbiologia. 10ed. 2012.