Recombinação entre bactérias

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
Departamento de Microbiologia
MBI 100 – Microbiologia Geral
Recombinação 
em Bactérias
Objetivos
Ao final desta aula o estudante deverá ser capaz de:
• Reconhecer a importância da transferência de
informação genética entre bactérias
• Descrever e diferenciar os mecanismos de
transferência de informação genética entre
procariotos
• Reconhecer as características e o papel dos
plasmídeos na transferência de material genético
entre bactérias
Recombinação em Bactérias
Mecanismos de transferência de DNA
1. Conjugação
2. Transformação
3. Transdução
Conjugação
- É necessário o contato entre as células
- Depende da presença do fator de 
fertilidade
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Experimento de Lederberg e Tatum
Meio 
Completo
Mistura das
linhagens A e B
Ausência de 
colônias
Meio mínimo
Colônias 
prototróficas
Linhagem A
Meio 
Completo
Linhagem B
Ausência de 
colônias
Meio mínimo
Lavagem do meio e plaqueamento de ~ 108 células/mL
Demonstrou 
recombinação 
entre linhagens 
auxotróficas de 
E. coli
Pressão ou 
sucção 
Linhagem A Linhagem B
Filtro poroso
Tampão de 
algodão poroso 
Experimento de Davis
Demonstrou que 
contato físico é 
necessário para 
ocorrer a 
recombinação 
entre bactérias
ConjugaçãoConjugação Mecanismo de conjugação
1. Célula doadora 
produz o pilus 
sexual
2. Pilus liga-se à 
célula receptora e 
aproxima as duas 
células
3. O plasmídeo 
conjugativo é 
cortado e uma das 
fitas é transferida 
para a célula 
receptora
4. As duas células 
recircularizam os 
plasmídeos, 
sintetizam a fita 
complementar e 
tornam-se 
doadoras.
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Características do fator F
- Molécula de DNA circular
- Contém cerca de 40 genes
- Responsável pela formação do pilus
- Replicação autônoma ou integração no 
cromossomo - Epissoma
Fator F
Outros tipos de plasmídeos conjugativos
Possibilidades de Transferência
de DNA por Conjugação
F+ x F- = F+ + F+
Hfr x F- = Hfr + F- recombinante
F’ x F- = F’ + F’’
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Formação de uma célula Hfr
X
Fator F
Recombinação
Cromossomo
Fator F integrado ao cromossomo
IS
Transferência por uma célula Hfr
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Conjugação entre 
célula Hfr e célula F-
Formação de uma célula F’
Cromossomo de E. coli Cromossomo de E. coli
Fator F carregando
genes cromossômicos
Deleção no cromossomo
Transferência
de F’ entre 
bactérias
Transferência
de F’ entre 
bactérias
Etapas da Conjugação
- Formação de pares específicos
- Conexão celular
- Mobilização do fator F
- Transferência do fator F
- Replicação
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Transformação
- Griffith (1928)
Colônia lisa (S) - cápsula - virulenta
Colônia rugosa (R) - s/ cápsula - não virulenta
- Avery, MacLeod & MacCarty (1944)
Princípio transformador - DNA Linhagem S é virulenta
(A cápsula de polissacarídeos 
impede a detecção pelo 
sistema imunológico do 
hospedeiro)
Linhagem R não é virulenta
(Devido a ausência de 
cápsula é reconhecida e 
destruída pelo sistema 
imune do hospedeiro)
Colônia rugosa (R) Colônia lisa (S)
Linhagens de Streptococcus pneumoniaeLinhagens de Streptococcus pneumoniae
Experimento de Griffith (1928)Experimento de Griffith (1928) Experimento de Avery, MacLeod e MacCarty (1945)
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Competência
- Final da fase logarítmica
- Fatores de competência - Proteínas específicas
Características da transformação
- Competência
- Presença de DNA livre no meio
- Ligação do DNA à célula receptora
- Entrada do DNA
- Integração e replicação do DNA
Transdução
Ciclo lítico e ciclo lisogênico
- Bacteriófago
- Ciclo lítico - adsorção, penetração, replicação,
montagem e liberação
- Ciclo lisogênico - adsorção, penetração,
integração e replicação
Ciclo LíticoCiclo Lítico
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4
Maturação:
Cauda
5
Liberação:
DNA
Capsídeo
Fibras da 
cauda
Ciclo LíticoCiclo Lítico Célula de Escherichia coli
Bacteriófago
Cromossomo de E. coli
Forma circular do cromossomo do fago
Ciclo lítico Ciclo lisogênico
Recombinação 
sítio-específica
Profago
Replicação
Montagem
Lise
Tipos de transdução
a) Generalizada - Qualquer fragmento do 
cromossomo da bactéria pode ser transferido
b) Especializada - Transferência de genes 
adjacentes ao profago
Bacteriófago
Fixação na célula 
hospedeira
DNA do
hospedeiro
Injeção do
DNA fágico
na célula 
hospedeira
Replicação 
do DNA
fágico
Degradação
do DNA do 
hospedeiro
Fago com fragmento de 
DNA da célula hospedeira
Fagos com
DNA fágico
Lise 
celular
Fago
transduzido Fago transduzido liga-se à 
nova célula hospedeira e 
injeta o DNA
Recombinação
Célula com genes transduzidos
Transdução 
Generalizada
Transdução 
Generalizada
Novo hospedeiro
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Transdução 
especializada
Alguns exemplos que mostram a importância dos 
mecanismos de transferência de DNA em bactérias
- Transferência de genes entre bactérias originando 
cepas resistentes a diferentes antimicrobianos 
(bactérias multirresistentes).
- Introdução de genes modificados em bactérias e 
produção de compostos de interesse médico e de 
interesse industrial:
Exemplos:
- Produção de etanol por Escherichia coli
- Produção de antígenos por Lactococcus lactis