Genética Bacteriana e Reprodução

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Genética Bacteriana 
 
Francine Padilha – LBMAT 8824-2575 
Bruno Humia – LBMAT 9191-0680 
 
Genética Bacteriana 
É o processo de evolução biológica de todo 
organismo vivo, é produto de alteração em seu 
material genético. 
 
Material genético: 
 
o DNA; 
o RNA (vírus). 
 
Genética Bacteriana 
As bactérias possuem material genético, o qual 
é transmitido aos descendentes no momento da 
divisão celular. Este material genético não está 
contido dentro de um núcleo, portanto o 
genoma destes microrganismos está disperso no 
citoplasma. 
Organização do Genoma Bacteriano 
o O genoma bacteriano está condensado e organizado 
em uma estrutura denominada Nucleóide. 
 
o Nucleóide ou Cromossomo Bacteriano: constituído a 
maioria das vezes por uma única molécula de DNA fita 
dupla, circular, não delimitado por membrana nuclear, 
e é capaz de autoduplicação. Seus genes contém todas 
as informações necessárias à sobrevivência da célula. 
 Vibrio cholerae 
Brucella melitensis EX: 
Algumas exceções - DNA linear (Ex: Borrelia 
burgdorferi e Streptomyces coelicolor). 
Genética Bacteriana 
Genoma: Informação genética contida em uma célula; Organizado em cromossomos; 
  É o conjunto de genes de um organismo; 
 
Cromossomos: Estruturas contendo DNA, que transportam fisicamente a informação 
hereditária; Contêm os genes; 
 
Genes: Toda sequência nucleotídica necessária e suficiente para a síntese de um 
polipeptídeo ou de uma molécula de RNA estável. 
 
Genótipo X Fenótipo 
 
Genótipo: 
o Composição genética de um organismo; 
o Propriedades potenciais; 
Fenótipo: 
o Manifestação do genótipo; 
o Propriedades reais, expressas; 
 
 
Flagelo 
Ribossomos 
Nucleoide (DNA compactado) 
Envelope celular 
(membrana) 
Pili 
 
 Célula procariótica 
(bactérias): 
Cromossomo único, circular 
fechado (na maioria das 
bactérias, ex: Escherichia coli) 
 
D
N
A
 B
ac
te
ri
an
o
 
Genética Bacteriana 
O DNA bacteriano é uma macromolécula em forma 
de dupla fita e circular; 
 
Apresenta a propriedade de replicação e 
transmissão das moléculas hereditárias durante a 
divisão celular; 
 
A replicação é semiconservativa. 
 
DNA – seus monômeros são os 
nucleotídeos 
Nucleotídeo 
Grupo Fosfato + Pentose + Base Nitrogenada 
Genética Bacteriana 
Genética Bacteriana 
DNA bacteriano se divide em: 
Cromossomal 
o Fita dupla circular; 
o 4.500 kb; 
o Informações essenciais; 
Extra-cromossomal (elementos móveis): 
o Plasmídeos; 
o Transposons; 
Cromossomo 
Plasmídeos 
1KB = 1000 pb 
Estrutura do gene procarioto 
promotor Região codificadora Terminador 
promotor Terminador 
Regiões codificadoras 
OPERON Cistrons 
Opéron Triptofano 
Opéron Lactose (lac) 
Opéron lac x trp 
Gene eucarioto x Gene procarioto 
promotor Região codificadora Terminador 
OPERON 
promotor Terminador 
Regiões codificadoras 
Região codificadora 
promotor Sítio 
poliA 
X 
Intron 
Exon 
- Aproximadamente 20 a 30% dos genes estão em operons 
Características 
o Ausência de um complemento diploide de genes 
(mutações); 
o Uso de quase todo o genoma na codificação e na 
regulação; 
o Colinearidade dos genes e seus produtos proteicos; 
o Tendência de apresentar genes codificando funções 
relacionadas agrupados (operons); 
o Existência de elementos genéticos móveis 
(plasmídios e transposons); 
Colinearidade dos genes e seus 
produtos proteicos 
Uso de quase todo o genoma na 
codificação e regulação 
Elementos genéticos extracromossomais: 
 
Plasmídeos: Segmentos de DNA fita dupla, 
circulares ou linear; auto-duplicam 
independentemente do cromossomo. Carregam 
informação genética não essencial a célula, mas 
podem prover uma vantagem seletiva para as 
bactérias que os possuem. 
Ex.: genes de resistência múltipla a antibióticos; 
bacteriocinas; toxinas. 
 
o Fita dupla circular ou linear; 
o 2 a 200 kb; 
 
Plasmídeos 
Informações adicionais (não essenciais): 
o Fertilidade; 
o Resistência a antimicrobianos, íons e metais 
pesados; 
o Produção de bacteriocinas; 
o Produção de toxinas; 
o Utilização de carboidratos; 
 Tamanho de 1 a 1000Kb 
Replicons 
Epissomos 
Elementos genéticos extracromossomais: 
Transposons: também chamados genes saltadores ou 
sequências de inserção (IS), são elementos genéticos 
móveis que podem transferir DNA dentro de uma célula, 
de uma posição para outra no genoma ou entre 
diferentes moléculas de DNA (plasmídio-plasmídio ou 
plasmídeo-cromossomo). Não se auto-duplicam. 
 Transposons simples contém pares 
repetidos em sua extremidades e 
informações genéticas necessária para 
sua transferencia (ex: transposase). 
Transposons mais complexos carregam 
outros genes a mais. Alguns podem se 
inserir em regiões e inativar genes, 
outros podem proporcionar vantagens. 
Replicação do DNA Bacteriano 
Replicação do DNA Bacteriano 
As bactérias replicam por fissão binária, as 
células-filhas são geneticamente idênticas; 
 
Durante a replicação, a sequência dos 
nucleotídeos purina e pirimidina no DNA é 
copiada em duas moléculas-filhas de fita 
dupla; 
 
Cada uma delas é composta de uma fita da 
molécula-mãe e de uma fita complementar 
recém-sintetizada por um processo chamado 
replicação semiconservativa. 
Biologia do DNA Bacteriano 
Transcrição 
 
Durante a transcrição, é usada uma fita de DNA, 
a fita positiva para RNA mensageiro (RNAm) ; 
 
A enzima RNA-polimerase DNA-dependente liga-
se à região promotora, uma sequência especial 
de nucletídeos na fita positiva; 
 
 
Transcrição 
As duas fitas de DNA são separadas, e uma fita 
de RNAm complementar é sintetizada; 
A transcrição para RNAm cessa quando a 
enzima alcança a sequência terminadora do 
gene. 
Os operóns podem ser indutíveis ou repressíveis. Uma abundancia dos 
produtos finais (proteínas ou RNA) de uma via pode sinalizar que a via deve ser 
interrompida ou reprimida por redução da síntese de suas enzimas. 
Biologia do DNA Bacteriano 
Tradução 
 
A informação codificada no RNAm é traduzida em 
proteínas no ribossomo pelo envolvimento de RNA 
transportador (RNAt); 
 
Cada molécula do RNAt tem uma trinca bases, o 
anticódon, que é complementar ao códon do 
RNAm. 
Biologia do DNA Bacteriano 
Tradução 
 
Cada trinca de RNAt transporta um aminoácido específico para o 
RNAm no ribossomo, onde os aminoácidos são ligados 
continuamente para formar uma cadeia polipeptídica; 
 
Após a ligação de dois aminoácidos, o RNAt do primeiro 
aminoácido é liberado do ribossomo; 
 
A síntese da cadeia de proteína para quando um códon sem sentido 
(nonsense) é encontrado pelo ribossomo. 
 
Biologia do DNA Bacteriano 
Resumindo... 
Variabilidade Genética em Bactérias 
As bactérias podem apresentar variações que 
conduzem à formação de clones com 
propriedades distintas do clone “selvagem” 
original. A variação se dá através de mutação ou 
recombinação. 
Mutação 
 
 Alteração na sequência de nucleotídeos do DNA; 
 
 Espontânea: erro da replicação do DNA ou pela 
exposição do microrganismos a fatores 
ambientais extracelulares – radiações; 
 
 Induzida: produto de uma ação deliberada na 
qual o organismo é exposto à ação de um agente 
genotóxico. 
 
Mutações 
o Variações Fenotípicas 
 
Resultam das adaptações das bactérias ao ambiente. São 
reversíveis, sem comprometimento genético 
 
o Variações Genotípicas 
 
Alterações na sequência de nucleotídeos. São 
irreversíveis (através dos processos de mutaçãoe 
recombinação). 
 
Reprodução bacteriana 
A reprodução bacteriana pode ser classificada em dois grupos, quanto a 
ocorrência ou não de variabilidade genética. Na reprodução assexuada, não 
ocorre troca de material genético e por isso não há variabilidade. Já na 
reprodução sexuada ocorre troca de material genético e por consequência há 
variabilidade genética. 
 
 
 Tipos de reprodução: 
 
a) Assexuada 
I. Bipartição (Divisão Binária Simples) 
 
b) Sexuada (recombinação) 
I. Conjugação 
II. Transformação 
III. Transdução 
 
Células filhas idênticas a célula mãe 
Não ocorre variabilidade genética 
RECOMBINAÇÃO 
Processo de variabilidade genética que envolve 
transferência de material genético entre duas 
células. 
 MUTAÇÃO 
 
 X 
 RECOMBINAÇÃO 
 
Ocorre durante a replicação 
do cromossomo bacteriano 
 
 Ocorre durante os processos de 
 conjugação, transformação ou transdução 
Conjugação 
 
 É o mecanismo de transferência de informações 
genéticas que requer contato entre as células. 
 
 Esse intercâmbio implica na transferência de 
moléculas de DNA Extracromossômicas – 
Plasmídio. 
 
 Divide-se em 04 estágios: formação de uma união 
específica doador-receptor (contato efetivo); 
preparação para transferência do DNA 
(mobilização); transferência do DNA; formação de 
um plasmídio funcional replicativo no receptor. 
Conjugação 
Ocorre quando duas ou até três bactérias 
se unem, normalmente, por uma ponte 
formada através das pili sexuais, sendo os 
plasmídeos passados de uma bactéria 
para outra. 
Transdução 
 
 
 É o processo no qual o DNA bacteriano é 
transferido entre células mediadas por um 
vírus, podendo ser: 
 
- Transdução Generalizada 
- Transdução Especializada 
 
Transdução 
 
Figura 2: Trandução 
 
Transformação 
 
 Processo no qual o DNA livre no meio é 
tomado pela célula bacteriana, resultando em 
alterações genotípicas. 
 
 A transformação tem sido observada tanto em 
bactérias Gram-positivas quanto em Gram-
negativas. 
 
Uma bactéria pode absorver DNA livre no 
meio ambiente, proveniente de outra bactéria 
morta, e inseri-lo ao seu material genético. 
Tamanho estimado dos genomas 
DNA Recombinante 
Engenharia genética; 
 
As metas primárias deste ramo são: 
 
o Isolamento de um gene particular; 
o Prudução de um RNA particular; 
o Melhoramento na produção; 
o Produção de plantas com características desejáveis; 
o Produção de organismos com características 
economicas; 
o Produção de vacinas; 
o Geneterapia. 
 
 
DNA Recombinante