Genética Bacteriana 2014

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06/08/2014
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GENÉTICA BACTERIANA
DNA BACTERIANODNA BACTERIANO
�� CromossomialCromossomial (NUCLEÓIDE)(NUCLEÓIDE)::
�� FitaFita dupladupla circular***circular***
�� ~~ 44..500500 kbkb;;
�� InformaçõesInformações essenciaisessenciais..
�� ExtraExtra--cromossomialcromossomial::
�� PlasmídeosPlasmídeos::
•• FitaFita dupladupla circularcircular ouou linearlinear;;
•• 22 aa 200200 kbkb;;
•• InformaçõesInformações adicionaisadicionais (não(não essenciais)essenciais)::
-- FertilidadeFertilidade;;
-- ResistênciaResistência aa antimicrobianos,antimicrobianos, íonsíons ee metaismetais pesadospesados;;
-- ProduçãoProdução dede bacteriocinasbacteriocinas;;
-- ProduçãoProdução dede toxinastoxinas;;
-- UtilizaçãoUtilização dede carboidratoscarboidratos..
��FunçõesFunções::
��CodificaçãoCodificação dede informaçõesinformações;;
��VariabilidadeVariabilidade;;
��HereditariedadeHereditariedade..
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�� TransferênciaTransferência VerticalVertical XX HorizontalHorizontal
�� MecanismosMecanismos dede TransferênciaTransferência HorizontalHorizontal dede GenesGenes emem BactériasBactérias::
1)1) TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO
�� DNADNA livrelivre nono meiomeio extracelularextracelular;;
2)2) CONJUGAÇÃOCONJUGAÇÃO
�� TransferênciaTransferência dede plasmídeosplasmídeos** entreentre 22 bactériasbactérias –– dependentedependente dede contatocontato célcél..--célcél.;.;
3)3) TRANSDUÇÃOTRANSDUÇÃO
�� MediadaMediada porpor fagosfagos (bacteriófagos)(bacteriófagos);;
TRANSFERÊNCIA GENÉTICATRANSFERÊNCIA GENÉTICA
Infecta 
com cepa 
rugosa
Infecta 
com cepa 
lisa 
Infecta 
com cepa 
lisa morta 
por calor
Infecta 
com cepa 
lisa morta 
por calor e 
rugosa
Rato vive Rato viveRato morre Rato morre
Sangue: bactérias 
lisas com cápsula
�� ExperimentoExperimento dede GriffithGriffith ((19281928))
�� StreptococcusStreptococcus pneumoniaepneumoniae (cápsula(cápsula⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ patogenicidade)patogenicidade)
�� ColôniaColônia lisalisa �������� comcom cápsulacápsula
�� ColôniaColônia rugosarugosa �������� semsem cápsulacápsula
•• Princípio transformantePrincípio transformante
•• DNA se insere em regiões homólogasDNA se insere em regiões homólogas
•• Recombinação Homóloga (Sist. Rec)Recombinação Homóloga (Sist. Rec)
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO
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TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO
�� CélCél.. receptorareceptora == CélCél.. competentecompetente
�� CompetênciaCompetência::
�� NaturalNatural:: ExEx.:.: SS.. pneumoniaepneumoniae
�� InIn vitrovitro:: MétodoMétodo físicofísico (Eletroporação)(Eletroporação)
MétodoMétodo químicoquímico (CaCl(CaCl22))
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO
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�� TransferênciaTransferência dodo plasmídeoplasmídeo dede umauma célulacélula bacterianabacteriana doadoradoadora parapara aa receptorareceptora;;
CONJUGAÇÃOCONJUGAÇÃO
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
�� ConjugaçãoConjugação �� Bactérias GramBactérias Gram--NegativasNegativas
�� PlasmídeoPlasmídeo FF ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ PiliPili sexualsexual
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
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�� ConjugaçãoConjugação �� BactériasBactérias GramGram--PositivasPositivas
�� BactériaBactéria receptorareceptora:: ProduçãoProdução dede FeromônioFeromônio
�� BactériaBactéria doadoradoadora:: ProduçãoProdução dede substsubst.. dede agregaçãoagregação apósapós serser estimuladaestimulada porpor feromônioferomônio
FeromônioFeromônio
Substância Substância 
de agregaçãode agregação
Presença de genes para Presença de genes para resistênciaresistência ou ou virulênciavirulência em em 
plasmídeos F levam à disseminação do fenótipo entre bactériasplasmídeos F levam à disseminação do fenótipo entre bactérias
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
�� BacteriófagoBacteriófago (fago)(fago) �������� vírusvírus queque infectainfecta somentesomente bactériasbactérias
�� CicloCiclo LíticoLítico xx LisogênicoLisogênico
•• FagosFagos líticoslíticos::
-- MuitoMuito agressivosagressivos;;
-- TransduçãoTransdução poucopouco eficienteeficiente;;
•• FagosFagos temperadostemperados::
-- MenosMenos agressivosagressivos;;
-- EstadoEstado dede lisogenialisogenia ((prófagoprófago));;
-- ExEx.:.: CorynebacteriumCorynebacterium diphteriaediphteriae (gene(gene dada toxinatoxina diftérica)diftérica)
-- CicloCiclo líticolítico⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ formaçãoformação dada partículapartícula transdutoratransdutora
�� PartículaPartícula TransdutoraTransdutora ((CapsídeoCapsídeo fágicofágico ++ DNADNA clivadoclivado dada bactéria)bactéria)
�� AltamenteAltamente específicaespecífica
TRANSDUÇÃOTRANSDUÇÃO
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
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Lise da célula Lise da célula 
(Ciclo lítico)(Ciclo lítico)
Partícula 
transdutora
TRANSDUÇÃOTRANSDUÇÃO
Mecanismos de Transferência de GenesMecanismos de Transferência de Genes
�� SegmentosSegmentos dede DNADNA capazescapazes dede sese transportranspor dede umauma posiçãoposição dodo genomagenoma parapara outraoutra;;
�� RecombinaçãoRecombinação nãonão--homólogahomóloga::
�� IndependenteIndependente dodo sistemasistema RecRec;;
�� ElementosElementos ISIS (Sequências(Sequências dede Inserção)Inserção)::
�� << 22kbkb;;
�� SóSó apresentamapresentam oo genegene queque codificacodifica aa transposasetransposase;;
�� PlasmídeosPlasmídeos,, cromossomoscromossomos ee fagosfagos;;
�� TransposonTransposon ((TnTn))::
�� >> 22kbkb;;
�� ElementoElemento genéticogenético móvelmóvel queque podepode carrearcarrear diferentesdiferentes genesgenes (resistência(resistência e/oue/ou virulência),virulência),
alémalém dodo genegene dada transposasetransposase;;
�� TiposTipos dede característicascaracterísticas transferíveistransferíveis::
•• ResistênciaResistência aa antimicrobianos,antimicrobianos, fatoresfatores dede virulênciavirulência......
•• TransposonsTransposons conjugativosconjugativos
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO BACTERIANAELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO BACTERIANA
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ILHAS GENÔMICASILHAS GENÔMICAS
�� ElementosElementos genéticosgenéticos móveismóveis ((1010 -- 200200 kb)kb);;
�� PodemPodem serser encontradasencontradas emem bactériasbactérias GramGram ++ ee GramGram –– ;;
�� PodemPodem conferirconferir fenótiposfenótipos dede::
�� VirulênciaVirulência �� IlhasIlhas dede PatogenicidadePatogenicidade (PAIs)(PAIs)
�� ResistênciaResistência �� IlhasIlhas dede ResistênciaResistência
�� NovasNovas capacidadescapacidades metabólicasmetabólicas �� IlhasIlhas MetabólicasMetabólicas