Microbiologia Trabalho Biotecnologia

Prévia do material em texto

Escherichia coli
E. coli é uma bactéria gram negativa que tem forma de bacilo e habita no intestino grosso do homem, sendo um de seus organismos simbiontes mais antigos. Ela faz parte da microbiota intestinal, e deu origem ao nome coliformes fecais (bactérias semelhantes à E. Coli). São aeróbicas facultativas e apresentam múltiplos flagelos. Normalmente não apresentam patogenecidade, mas há cepas patogênicas. Também há cepas produtoras de beta lactamases, que apresentam resistência a antibióticos beta lactâmicos, como a penicilina. 
DNA Recombinante ou Biotecnologia
	A biotecnologia surgiu como área de pesquisa a partir de técnicas de isolamento e purificação de genes. Seu desenvolvimento, no entanto, só foi possível pela descoberta de enzimas denominadas endonucleases de restrição no final da década de 60. Esta segmenta a molécula de DNA pela quebra das ligações entre desoxirriboses e fosfatos. São específicas para cada cepa e produzidas naturalmente como proteção contra vírus, impedindo sua reprodução na célula bacteriana. Iniciam sua atividade após reconhecer determinada seqüência nucleotídea, sendo esse sítio normalmente uma seqüência palindrômica, ou seja, que apresenta a mesma leitura nos dois filamentos, porém em sentidos opostos (ex: 5'-3' GAATTC; 3'-5' CTTAAG). 
	As endonucleases são utilizadas então para cortar um fragmento específico de uma molécula de DNA pré-determinada (o gene que transcreve o hormônio do crescimento humano, a insulina ou fatores de coagulação, por exemplo), e para clivar a região do DNA bacteriano onde o fragmento será inserido, e ambos são reunidos por uma DNA ligase. Isso ocorre em uma molécula denominada vetor, com alta capacidade de replicação e com vários sítios de reconhecimento para as endonucleases, geralmente um plasmídeo. Este deve apresentar um gene de resistência à antibióticos, pois assim, quando cultivada€s em uma cultura rica em bactericidas, apenas as que tiverem passado pelo processo de recombinação sobreviverão. Assim, obtêm-se uma verdadeira indústria de produção em larga escala de algumas proteínas humanas específicas, sendo utilizada geralmente a Escherichia coli como principal funcionário da mesma. Outra técnica utilizada com esse mesmo propósito é a da livraria gênica. Essa consiste em obter por marcadores o mRNA do gene em questão e utilizar uma transcriptase reversa para se obter um fragmento de DNA a partir desse, denominado DNA cópia$. O cDNA não possui íntrons, o que permite que mesmo quando provindo de células eucariotas possa ser diretamente transcrito e traduzido em microorganismos, tornando possível isolar e clonar qualquer gene desde que seu produto proteico seja conhecido. 
	As técnicas de DNA recombinante podem ser ainda utilizadas para a produção de bactérias especializadas que podem, por exemplo, metabolizar petróleo (úteis em derramamentos no oceano); servir com auxiliar de amaciantes de carnes, detergentes e digestivos em rações animais; produção de frutose e adoçante; e, num futuro próximo, para a produção de vacinas contra doenças até então sem cura como câncer, HIV além de servir para o aumento de massa muscular. 
	Fitocromo
O fitocromo é um pigmento azul constituído por uma apoproteína (polipeptídeo), com massa molecular aproximada de 150 kDa, ligado a um tetrapirrol linear, a fitocromobilina, que funciona como cromóforo.Ele pode se apresentar nas formas:
-Ativa (instável);
 -Inativa (estável).
A molécula do fitocromo tem duas formas iterconversíveis:
-Fitocromo Fv (fitocromo vermelho);
-Fitocromo Fve (fitocromo vermelho extremo).
A forma Fv se transforma em Fve na presença de luz vermelha no comprimento de onda em torno de 660 nm. Já a forma Fve se transforma em Fv na presença de luz vermelho extremo no comprimento de 730 nm. No escuro, a forma Fve converte-se espontaneamente a Fv.
 
Os fitocromos normalmente possuem duas partes:
-Um receptor que fica na membrana que é sensível a luz; 		
	-Uma parte intracelular que regula a resposta.
Como a parte intracelular da maioria dos fitocromos não regula diretamente expressão gênica, os pesquisadores fusionaram o fotorreceptor Cph1 de uma cianobactéria (Synechocystis) com o domínio intracelular de um domínio de histidina quinase da E. coli. 
Aplicação no Filme Fotográfico
	É fácil imaginar como a utilizaçao de fitocromos em bacterias Escheritia coli pode levar a criaçao de filmes fotograicos (estruturas sensíveis a luz atuariam diferentemente a presença ou não de estímulos luminosos criando imagens). O grande problema é que esse tipo de bactérias está presente normalmente em regiões escuras (intestino distal) e não apresenta fotossensiblidade. A necessidade por um sistema que responda a estímulos nervosos, somada ao fato de que a E. coli não apresenta fitocromo fez com que cientistas americanos criassem uma bactéria quimérica. Eles fundiram por engenharia genética o gene responsável pelo sistema EnvZ-OmpR (sistema com dois componentes presente na E. Coli e que responde a respostas osmóticas levando ao aumento da expressão da proteína porina), e o gene cph1 (pertencente a cianobateria e que traz a capacidade de sensibilização por estímulos luminosos). 
Construiu-se, assim, um sistema com um receptor sensível a luz. Sem o estímulo luminoso, a subunidade EnvZ-Fotossensível tende a fosforilar a subunidade OmpR. Por sua vez, a subunidade OmpR atua nuclearmente levando ao aumento da expressão do gene lacZ, o que leva a um aumento da produção e acúmulo de um precipitado escuro. Por outro lado, sob influencia luminosa existe a inativação da Subunidade OmpR, fazendo com que nada aconteça. Na prática, regiões que recebem luminosidade tendem a permanecer mais claras enquanto que regiões que não recebem tendem a se colocar de forma mais escura.
Com isso, é possível formar imagens muito detalhadas (100 Mega Pixels), que equivalem a 10 vezes a qualidade produzida pelas atuais câmeras digitais. Não é fotográfico, entretanto, as principais possibilidades desse processo. A grande fonte de pesquisa que esse tipo de trabalho abre é a possibilidade do desenvolvimento de tecidos inteligentes capazes de reagir diferentemente a concentrações luminosas (pode atuar diminuindo a exposição do tegumento a radiação Ultra-Violota, diminuindo o número de casos de cânceres de pele, por exemplo). Outra possibilidade a ser desenvolvida é a produção de curativos para queimaduras (proteção de áreas que estão deprimidas imunologicamente).
	Magnetossomos
	Uma estrutura de grande prospectiva de aplicação em bioengenharia são os magnetossomos. Estruturas descobertas, de certa forma, recentemente, em meados dos anos de 1970, são partículas intracelulares com capacidade eletromagnética, envoltas por um membrana fosfolipídica; contendo cristais de com alta perfeição estrutural, pureza química e tamanho definidos. Sua constituição é variável com o metabolismo da célula. Há cristais de Fe3O4 (geralmente, presente em aeróbias) e Fe3S4 (anaeróbias). Foram descritos magnetossomos em GRAM-negativas aquáticas sendo elas em forma de vibrion, espirillum ou bacilo.
Sua síntese é altamente controlada geneticamente pelo cromossomo da bactéria magnetotática (BM, a bactéria que contém o magnetossomo). Além disso, a produção desses cristais de metal também recebe “influência do pH, da quantidade de cátions metálicos livres e da condição eletromagnética que se insere” ( Lins U. et al 2006).
 (Fileiras de magnetossomos)
		Uma característica dessas BM é a presença de grânulos-P com função antioxidante e reserva de metais; sendo os magnetossomos, geralmente, com orientação em fileiras de acordo com a movimentação/direção do movimento.
 
(FIG 1 (esq.): estrutura de um magnetossomo. FIG 2(meio): Presença de grânulos-P nas bactérias e em preto magnetossomos; em baixo um magnetossomo em maior zoom. FIG 3 (dir.): fileira de magnetossomos.)
	Os magnetossomos possuemuma prospectiva de uso muito grande abrangendo desde áreas de pesquisa sobre a própria célula, passando por usos em nanotecnologias, biotecnologias, até na medicina (raio-x).notecnologias, biotecnológias 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4am as ecnoldicina (RAIO-X), nantcina (RAIO-X), nantotecnologiasrangendo desde de s4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4�� PAGE \*Arabic 4
Dois grandes estudos têm sido feitos no Brasil quanto a essas estruturas:
►Lagoa de Araruama, Rio de Janeiro:
Descreveram e estudaram a Candidatus Magnetoglobus multicellularis (Crystal habits and magnetic microstructures of magnetosomes in coccoid magnetotactic bacteria, Ulysses Lins et. al). 
Obs: vale ressaltar nesse estudo a presença de uma interessante organização bacteriana multicelular, na qual uma única bactéria não tem capacidade de sobrevivência sozinha no meio.
►Lagoa de Itaípu, Rio de janeiro
Magnetospirillum species (Intracellular inclusions of uncultured magnetotactic bacteria, Carolina N. Keim et. al)
Bibliografia
Lins U, MaCartney RN, Farina M ( 2006) Crystal habits and magnetic microstructures of magnetosomes in coccoid magnetotactic bacteria
Keim CN, Lins U, Farina M (2005) Intracellular inclusions of uncultured magnetotactic bacteria
Keim CN, Lins U, Farina M (2003) Iron oxide and iron sulphide crystals in magnetotactic multicellular aggregates. Acta Microsc 12 (suppl. B):3-4
http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssum�� HYPERLINK "http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_17-12-2008-9-39-32" \n _parent�mary/news_17-12-2008-9-39-32, acessado dia 16 de maio de 2009 às 10h30min
Barbosa HR, Microbiologia Básica, ed.Atheneu 2005
ANDRADE R, Francisco. A Tecnologia do DNA recombinante e suas Múltiplas Aplicações. 2006. 
 
Domínio: Bactéria�Filo: � HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Proteobacteria"��Proteobacteria��Ordem: � HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Enterobacteriales&action=edit&redlink=1"��Enterobacteriales��Família: � HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Enterobacteriaceae"��Enterobacteriaceae��Gênero: � HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Escherichia"��Escherichia��Espécie: E. coli
��
�