Genética bacteriana aula

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Genética bacteriana
Lialyz André
Genética bacteriana
As bactérias possuem material genético que é transmitido aos descendentes no momento da divisão celular;
O genoma bacteriano está condensado e organizado em uma estrutura denominada nucleóide.
Genética bacteriana
Conceitos
Cromossomo bacteriano
Molécula de DNA dupla fita circular; 
 Disperso no citoplasma (nucleoide); 
1 cromossomo (haploides); 
 Todas as informações essenciais para a sobrevivência da célula;
 88% regiões codificadoras; 1% genes codificadores de rRNA e tRNA; ~10% regiões regulatórias (promotor, operador, origem e termino da replicação); 
 Genes organizados na forma de operon. 
Operons
Agrupamento de genes estruturais localizados em sequência no cromossomo bacteriano que são regulados em conjunto. 
A região reguladora é composta por um promotor e operador. 
 Promotores são segmentos do DNA que fornecem um local para a RNA polimerase se ligar e iniciar a transcrição;
 Operadores são sequências de nucleotídeos que sinalizam para parar ou prosseguir a transcrição.
Operons
Proteínas são: beta-galactosidase (produto do gene lacZ), lactose permease (produzida pelo gene lacY) e beta-galactosidase transacetilase (sintetizada a partir do gene lacA);
Enzimas necessárias quando a lactose está disponível para a bactéria;
Quando necessária são sintetizadas em conjunto de modo coordenado;
Moléculas de DNA fita dupla;
Circulares;
Menores que os cromossomos;
Auto-duplicam (independentemente do cromossomo);
Carregam informação genética não essencial a células, mas podem prover uma vantagem seletiva;
Ex.: genes de resistência a antibióticos, toxinas.
Elemento genético extracromossomal
Transposons
 São elementos que mudam de posição dentro do genoma;
Podem estar presentes nos cromossomos e nos plasmídeos;
Podem afetar a expressão de outros genes;
DNA móvel: elementos transponíveis
Fluxo da informação genética
Replicação
Como a informação no DNA e utilizada para produzir as proteínas que controlam as atividades celulares? 
No processo de transcrição, a informação genética é copiada no DNA, em uma sequência de bases de RNA. 
A célula usa, então, a informação codificada neste RNA para sintetizar proteínas especificas pelo processo de tradução.
Expressão
Transcrição
Tradução
 Decodificação da “linguagem” de ácido nucleico e conversão para a “linguagem” das proteínas. 
O mRNA está organizado em forma de códons. 
Grupos de três nucleotídeos, como AUG, GGC ou AAA.
A sequência de códons em uma molécula de mRNA determina a sequência de aminoácidos que estarão na proteína a ser sintetizada.
Cada códon codifica um aminoácido especifico. 
O código genético é degenerado
Variabilidade genética
Mutação: alteração na sequência de bases do DNA sem aquisição de genes de outro microrganismo.
Processo vertical Ocorre durante replicação cromossomo
Recombinação genética: alteração no genótipo que ocorre pela aquisição de material genético de outro microrganismo.
Processo horizontal Ocorre durante transformação, transdução e conjugação
Geralmente resultante de deleção, inserção ou substituição de um ou mais nucleotídeos;
Esta alteração genética pode modificar o produto (proteína);
Podem ser neutras ou silenciosas, desvantajosas ou benéficas;
Erro que ocorre durante a replicação do material genético que pode ser espontâneo ou induzido;
Mutação
Espontânea - Ocorre naturalmente sem a adição de um agente mutagênico específico, geralmente decorrente de erros cometidos pela DNA polimerase (enzima que sintetiza DNA durante a replicação);
Induzida - Resultado da exposição do microrganismo a um agente mutagênico que é capaz de introduzir dano ou alterações no DNA;
 *Físico- radiações UV
 *Químico – nitrosoguanidina, óxido nitroso
Mutação
Substituição
Mutação
Inserção e deleção
Quando uma ou mais bases são adicionadas ou removidas ao DNA modificando a sequência de leitura da molécula durante a replicação ou transcrição;
 Inserção e deleção múltiplos de 3 não afetam a matriz.
Mutação
sentido trocado
sem sentido
silenciosa
Mutação
Troca de genes entre moléculas de DNA para formar uma nova combinação de genes no cromossomo (plasmídeos).
Assim como as mutações, contribui para o aumento da diversidade genética. Fonte de variações para evolução.
Recombinação pode ser mais benéfica do que mutações.
 * Menor probabilidade de alterações negativa nos genes. 
 *Combinação de genes que permite ao organismo uma característica adaptativa. 
Recombinação genética
Recombinação genética
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
É um processo que requer a captação do DNA do ambiente e a sua incorporação ao cromossomo bacteriano ou plasmídeos.
 
Bactérias mortas se rompem e espalham material genético no ambiente. 
Importante via de troca genética entre bactérias de diferente espécies. 
As células que captam DNA são denominadas células competentes.
Transformação
Experimento de Griffith
Transformação
Transferência genética envolvendo contato célula-célula é chamado de Conjugação. 
Não envolve transferência recíproca de material genético, é unidirecional. Célula doadora para célula receptora.
Depende de um fator de fertilidade (fator F).
Presente em células doadoras (F+) e ausente em células receptoras (F-).
Conjugação
O fator F apresenta três propriedades importantes:
 (I) comandar a formação do pilo sexual que permite a adesão entre as cepas conjugantes; 
(II) comandar a síntese de proteínas capazes de bombear DNA para dentro do pelo sexual;
 (III) poder integrar-se no “cromossomo”, depois de uma recombinação não homóloga, chamada sítio-específica.
Conjugação
Conjugação
Conjugação
Processo de transferência de material genético através de bacteriófagos.
Transdução