Organização do genoma procarioto e variabilidade genética

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 
Departamento de Imunologia, Microbiologia e 
Parasitologia 
 
 Alessandra B. Ferreira Machado 
 
 
Organização do genoma 
bacteriano e variabilidade 
genética 
A célula bacteriana 
Fluxo da informação 
gênica 
Genoma 
Informação genética de uma célula (cromossomo e plasmídeos) 
Estruturas contendo DNA que transportam fisicamente a 
informação hereditária, contém os genes 
Segmentos de DNA que 
codificam produtos 
funcionais 
DNA 
Nucleotídeos – desoxirribose, 
fosfato e base nitrogenada 
Dupla fita - antiparelas 
Fluxo da informação 
gênica 
Replicação do 
DNA 
 
Replicação do 
DNA 
Fluxo da informação 
gênica 
 
Transcrição 
• 3 nucleotídeos (códon) – 
especifica 1 aminóacido 
• Códon de iniciação 
• Códons de terminação 
• Código genético 
degenerado 
Tradução 
 
Tradução 
 
Tradução 
 
Tradução 
 
Tradução 
• Molécula de DNA dupla fita 
circular (maioria) 
 
• Disperso no citoplasma 
(nucleiode) 
 
• 1 cromossomo (maioria) 
 
• Todas as informações essenciais 
para a sobrevivência da célula 
 
• Tamanho do cromossomo e o 
número de genes - variáveis 
 
 
 
 
 
 
Cromossomo bacteriano 
Microrganismo Tamanho do 
cromossomo (Kb) 
Forma da molécula 
de DNA 
Mycoplasma genitalium 580 C 
Mycoplasma 
pneumoniae 
816 C 
Staphylococcus aureus 2800 C 
Clostridium perfringens 3600 C 
Escherichia coli 4700 C 
Bacillus cereus 5700 C 
Pseudomonas cepacia 2500 C 
Borrelia burgdorferi 900 L 
Streptomyces 8000 L 
C, circular; L, linear. 
Tamanho e forma dos genomas 
Microrganismo Número de genes 
Mycoplasma genitalium 470 
Mycoplasma tuberculosis 3924 
Deinococcus radiodurans 3187 
Escherichia coli 4288 
Bacillus subtilis 4100 
Haemophilus influenzae 1692 
Borrelia burgdorferi 1751 
Neisseria meningitidis 2158 
Treponema pallidum 1040 
Número de genes 
Cromossomo bacteriano e superenovelamento 
Superenovelamentos – 
introduzidos por topoisomerases I 
e II 
• Moléculas de DNA dupla fita 
• Circulares (maioria) 
• Menores que os cromossomos 
• Bactérias Gram positivas e Gram 
negativas 
• Carregam informação genética não 
essencial a célula, mas podem 
conferir uma vantagem seletiva, 
sob determinadas condições. 
Plasmídeos 
Carreiam genes que 
exercem profunda influência 
no fenótipo da célula 
 
Plasmídeo de resistência – 
ameaça a terapia 
antimicrobiana 
Importância biológica 
dos plasmídeos 
Mutação: alteração na sequência de 
bases do DNA sem aquisição de genes de 
outro microrganismo. 
Recombinação genética: alteração no 
genótipo que ocorre pela aquisição de 
material genético de outro 
microrganismo. 
Processo 
vertical 
Ocorre durante 
replicação 
cromossomo 
Processo 
horizontal 
Ocorre durante 
transformação, 
transdução e 
conjugação 
Variabilidade genética 
Mutação 
• Pode modificar o produto (proteína) codificado pelo gene. 
 
• As mutações podem ser: 
 - neutras ou silenciosoas – código genético degenerado 
 - desvantajosas – célula perde uma característica 
fenotípica de que ela necessita 
 - benéficas – enzima alterada codifica pelo gene mutante 
possui atividade nova ou intensificada que beneficia a célula 
 
• Mutação de substituição de base – uma única base e um 
ponto na sequência do DNA é substituída por uma base 
diferente – Mutação de sentido trocado ou sem sentido 
 
 
 
 
Mutação 
Mutação 
Substituição de base 
resulta em uma 
substituição de 
aminoácidos na proteína 
sintetizada 
Mutação de sentido 
trocado 
Mutação 
Códon de parada –impede 
síntese de proteína 
funcional completa 
Mutação sem sentido 
Mutação 
Pares de bases são 
removidos ou inseridos no 
DNA, altera a fase de 
leitura da tradução – 
proteína inativa 
Mutação da fase de 
leitura 
Mutação 
Espontânea – Ocorre naturalmente sem a adição de um agente 
mutagênico específico, geralmente decorrente de erros cometidos 
pela DNA polimerase 
Induzida – Resultado da exposição do microrganismo a um agente 
mutagênico que é capaz de introduzir danos ou alterações no 
DNA. 
 *físico – radiações UV 
 *químico – nitrosoguanidina, óxido nitroso 
Ácido nitroso altera adenina – pareamento com a 
citosina em vez de timina 
Mutação 
Transformação 
Conjugação 
Transdução 
Incorporação 
de DNA livre, 
geralmente 
decorrente 
de lise 
celular 
 Transferência 
de DNA de uma 
bactéria para 
outra que 
envolve o 
contato entre as 
duas células 
Transferência 
de material 
genético 
mediada por 
bacteriófago 
Recombinação genética 
 
Transformação 
Transformação 
Algumas bactérias são naturalmente transformáveis 
(competentes). 
 
Célula competente – célula receptora em um estado fisiológico 
capaz de captar o DNA doador. 
 
Competência – alterações na parede celular, tornando-a 
permeável a moléculas grandes de DNA. 
 
E. coli – não é naturalmente competente. Tratamento para 
induzir competência – engenharia genética 
 
Transformação 
Conjugação 
• Mediada por plasmídeo 
• Durante conjugação, há transferência do plasmídeo para a 
célula receptora 
 
Conjugação 
 
Conjugação 
 
Conjugação 
Transdução 
generalizada 
Mediada por bacteriófagos