genética bacteriana

Prévia do material em texto

*
*
Microbiologia Veterinária 
Professor Dr. Heros José Máximo
Aula 03: Genética bacteriana.
Aulas: pré requisito 01 e 02.
*
Primeiras observações dos microrganismos.
1665 Robert Hooke: visão da primeira célula (microscópio).
Esquema do microscópio construído por Robert Hooke e um esquema de um fungo observado
por este pesquisador.
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology - 8 ed)
*
Primeiras observações dos microrganismos.
1663-1723 Antonie Van Leeuwenhoek: “animálculos” 
Réplica do microscópio construído por Leeuwenhoek e de suas ilustrações, descrevendo os
"animálculos" observados.
(Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)
*
Qual será a origem da vida destes animálculos?
Abiogênese X Biogênese
Abiogênese: a vida surgia de objetos inanimados, conceito da geração espontânea. 
Biogênese: microrganismos já existentes davam origem a outros microrganismos. 
*
Louis Pasteur e um dos experimentos que refutaram a teoria da geração espontânea. 
Pasteur colocou o caldo de carne no frasco de pescoço longo.
Em seguida aqueceu o pescoço do frasco para tomar o formato “pescoço de cisne” e aqueceu o caldo por vários minutos.
Os microrganismos não surgiram no caldo após resfriado e durante longos períodos como mostra a foto em experimento semelhante ao de Pasteur.
*
Comprovação da Biogênese!
Biogênese: microrganismos já existentes dão origem a outros microrganismos. 
*
Teoria Microbiana da Fermentação
Pasteur – 1875, mostra que a fermentação é causada por microrganismos.
A análise de vinhos bons e ruins conclui que o produto final da fermentação variava de acordo com o microrganismo envolvido. 
A qualidade do produto dependia do fornecimento de um tipo especial de microrganismo.
Desenvolveu a pasteurização hoje muito utilizada na indústria alimentícia.
*
Sumérios e Babilônios - 6000 a.C. - Produção de bebidas alcoólicas por fermentação de grãos de cereais. 
*
Os Egípicios - Fabricação da cerveja e pão (fermento).
*
Teoria microbiana das Doenças
The Plague at Ashdod Nicolas Poussin, 1630 Musée du Louvre, Paris
*
Demonstração de que todas as doenças bacterianas satisfazem os postulados de Koch.
Robert Koch.
*
Descoberta do agente causador da doença Carbúnculo.
*
Teoria microbiana das doenças.
Postulados de Koch.
Demonstração de que todas as doenças bacterianas satisfazem os postulados de Koch.
*
Princípios da Imunização demonstrado por Pasteur utilizando as técnicas de Koch.
*
Classificação dos seres vivos de acordo com Carl Woese - 1977.
Sistema de classificação baseado principalmente em aspectos evolutivos (filogenética), a partir da comparação de sequências de rRNA de diferentes organismos.
Os organismos são agora subdividos em 3 domínios (contendo os 5 reinos), empregando-se dados associados ao caráter evolutivo:
Archaea: Procariotos
Eubacteria: Procariotos
Eukarya: Eucariotos
*
Carl Woese
*
Domínios
Domínio Eubacteria, que inclui as bactérias.
Domínio Archaea, anteriormente chamado Archaebacteria, que inclui os procariontes que não recaem na classificação anterior.
Domínio Eukaria, que inclui todos os eucariontes, os seres vivos com um núcleo celular organizado.
*
Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1977)
(Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology)
*
NOMEANDO E CLASSIFICANDO OS MICRORGANISMOS
Gênero: uninominal EX: Staphylococcus 
Espécie: binominal 
EX: Staphylococcus aureus / S. aureus (itálico)
Staphylococcus aureus / S. aureus (negrito)
Staphylococcus aureus / S. aureus (sublinhado)
*
Microbiologia. 
Professor: Heros José Máximo
Aula 03: Genética bacteriana.
*
Genética
	Ciência que estuda a natureza do material hereditário, como ele age e como ele se transmite de gerações para gerações.
*
*
Cromossomo bacteriano: único e não apresenta íntrons.
Plasmídeo: DNA extra- cromossômico de fita dupla, circular, autoreplicável e com 1/100 da extensão do genoma.
Pili-F (F-pili): apêndice celular implicado na transferência de Plasmídeos (comum em Gram negativo).
Ribossomos: cerca de 15.000/célula, sendo 80% disposto em polissomos, compostos pela subunidade 30s e 50s
Elementos celulares implicados na genética bacteriana.
*
Elementos celulares implicados na genética bacteriana.
*
*
Tipos de materiais genéticos de uma bactéria.
*
Cromossomo bacteriano
A célula bacteriana apenas com o DNA cromossomial pode sobreviver, pois contém as informações para a manutenção da vida, como genes das proteínas estruturais, das enzimas das principais vias metabólicas, etc.
*
Informações adicionais que podem trazer vantagens em ambientes seletivos.
	Ex.: fertilidade, produção de bacteriocinas (mata outras bactérias), conjugação, resistência a antimicrobianos, íons e metais pesados, produção de toxinas, etc.
Plasmídeo.
*
Síntese protéica.
*
*
Aa
Aa
*
Aa
Aa
*
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
Aa
Aa
Aa
Aa
*
Aa
*
Aa
*
Aa
*
*
*
*
*
*
*
*
PROTEÍNA
*
Ribossomo de um procarioto.
*
Ribossomos.
*
*
*
Sequência parcial de aminoácidos do DNA que codifica a amilase.
*
*
TRANSFERÊNCIA GENÉTICA ENTRE BACTÉRIAS
	CONJUGAÇÃO:
	Transferência de genes de bactéria para bactéria.
	TRANSFORMAÇÃO: 
	Captura de DNA do meio externo.
	TRANSDUÇÃO: 
	Transferência de genes de bactéria para bactéria mediada por vírus. 
*
CONJUGAÇÃO
	É a transferência de material genético (PLASMÍDIO) de uma bactéria para outra mediada por pilli F.
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
ANTIBIÓTICO
CONJUGAÇÃO
*
ANTIBIÓTICO
CONJUGAÇÃO
*
ANTIBIÓTICO
CONJUGAÇÃO
*
ANTIBIÓTICO
CONJUGAÇÃO
*
ANTIBIÓTICO
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
CONJUGAÇÃO
*
A freqüência de transferência de cada tipo de gene é relativa pois varia entre as espécies bacterianas.
*
TRANSFORMAÇÃO
É a capacidade que certas bactérias apresentam de absorver e expressar DNA do meio externo
O DNA pode ser:
do mesmo organismo
de organismo da mesma espécie
de espécie diferente
*
Streptococcus pneumoniae
Cepa avirulenta
Cepa virulenta
Experimento de Griffith
*
Cepa virulenta
Cepa avirulenta
Injeção
Injeção
Camundongo
morto
Camundongo
vivo
Experimento de Griffith
*
Cepa virulenta
morta por aquecimento
Injeção
Camundongo
vivo
Experimento de Griffith
*
Cepa virulenta
morta por aquecimento
+
Cepa avirulenta viva
Injeção
Camundongo
morto
Análise dos
tecidos
Cepa virulenta
viva
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
Pneumococos capsulado
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
Grupo de genes que codificam a cápsula bacteriana
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
Transformação
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Experimento de Griffith
*
Cromossomo
DNA fita dupla
livre no meio externo
Bactéria receptora
Transformada
Não 
transformada
O Processo
*
Bactérias que sofrem transformação.
Transformação Natural
Bactérias Gram-positivas
Streptococcus pneumoniae
Streptococcus Sanguis
Bacillus subtilis
Bacillus cereus
Bacillus stearothermophilus
Gram-negativas
Neisseria gonorreheae
Acinetobacter calcoaceticus
Moraxella osloensis
Moraxella urethalis
Psychrobacter sp.
Azotobacter agilis
Hemophilus influenzae
Hemophilus parainfluenzae
Pseudomonas stutzeri
Transformação Artificial
Escherichia coli
Salmonella typhimurium
Pseudomonas aeruginosa
*
É a transmissão de genes de uma bactéria doadora para uma receptora por intermédio de um vírus (bacteriófago – “Fagos”).
TRANSDUÇÃO
*
DNA
Bacteriófago livre
BACTERIÓFAGO
*
BACTERIÓFAGO
Cabeça
Pescoço e colar
Cerne
Bainha
Peça final
Fibras
DNA
Bacteriófago livre
*
BACTERIÓFAGO T4
100nm
*
Método de infecção
DNA
Parede
*
Método de infecção
*
Replicação Viral
6 fases
Membrana 
Citoplasmática
Vírion
Receptor 
celular
Citoplasma
Meio Extracelular
*
Método de infecção
Célula não infectada
*
Método de infecção
Adsorção
*
Método de infecção
Infecção
*
Método de infecção
Multiplicação
*
Método de infecção
Montagem
*
Método de infecção
Liberação
*
Método de infecção
Ciclo lítico
*
TRANSDUÇÃO GENERALIZADA
Bactéria doadora
Genes empacotados em partículas virais
Bactéria receptora
*
Placas de lise por fago em E. coli
*
*
Ciclo celular de uma célula procariota.
 Os cromossomos procariotos são, em geral, circulares.
 Os cromossomos se ligam a um ponto da membrana plasmática.
 O cromossomo é replicado.
 – Os cromossomos replicados se ligam em 
 diferentes pontos da membrana plasmática.
 
*
 Elongamento celular – mais membrana plasmática é
 adicionada entre os cromossomos empurrando-os para os lados opostos da célula.
 A membrana plasmática cresce no hemisfério 
 central da célula.
 As célula parentais se dividem em duas “células filhas”
 idênticas.
*
Parede celular
Membrana plasmática
Cromossomo
*
*
*
*
*
*
*
*
Divisão bacteriana por fissão binária.
*
*
Mutações
Definição: qualquer alteração na seqüência de
nucleotídeos do DNA, que normalmente resulta
na inserção e/ou deleção de um aminoácido diferente em uma proteína.
*
Alterações fenotípicas
São expressas devido as condições ambientais de crescimento, não são passadas para progênie; são reversíveis. 
Propriedades estruturais e fisiológicas coletivas de uma célula ou organismo.
*
Alterações genotípicas
São modificações que ocorrem no DNA celular sendo transmitidas aos descendentes.
 É a informação que codifica todas as características particulares do organismo.
*
*
*
Frameshift: inserção ou deleção de uma ou mais pares de bases = proteína inativa, (conhecida como :mutação por deslocamento do quadro de leitura)
*
Efeitos de substituições em pares de base em um gene que codifica uma proteína, mostrando três diferentes produtos gênicos originados de mudanças no DNA de um códon.
*
MUTÁGENOS
MUTÁGENO FÍSICO : Lesão do DNA através da ligação de bases de timina vizinhas, formando dímeros (Luz ultravioleta). 
MUTÁGENO QUÍMICO : Pode atuar ou alterar a estrutura química ou física do DNA (EX: HNO2 que substitui grupos aminas por grupos hidroxila).
*
Fases de crescimento bacteriano em cultura.
*
Características das fases de crescimento.
Fase Lag – expressão de novos genes (adaptação), não ocorre divisão celular.
Fase Log (exponencial) – crescimento exponencial.
N = N02n
N = número de bactérias.
N0 = número inicial de bactérias.
n = número de divisões.
Fase estacionária – divisão diminue devido à limitação de nutriente. Divisão = morte celular.
Fase de morte – As bactérias começam a perder a viabilidade.
*
Esporulação.
Replicação assimétrica para a produção de formas de resistência (esporo)
Somente as bactérias produzem esporos 
Bacillus anthracis (antráx)
Bacillus thuringensis (produção de toxinas contra insetos)
Clostridium botulinum (botulismo)
*
Características dos esporos.
Os esporos se diferem dos corpos vegetativos bacterianos por:
Metabolicamente inertes, não se dividem
Mais resistentes ao calor, radiação, dessecação
Contém grande concentração de ácido dipicolínico que estabiliza o DNA do esporo.
Contém todos os componentes necessários para a regeneração do corpo vegetativo
Contém proteínas da capa do esporo
*
*
Processo de esporulação.
Depois da replicação cromossômica os cromossomos se separam, a membrana citoplasmática se invagina e um novo septo começa a ser formado
Um vez completada a formação do septo a membrana citoplasmática “engole” o “esporo”
Uma fina camada de peptídeoglicano é depositada sobre o esporo. O DNA bacteriano é degradado
*
Processo de esporulação.
Uma camada de proteína se forma em volta da camada de peptídeoglicano
A bactéria lisa liberando o esporo
Em condições favoráveis o esporo germina dando origem à uma nova célula vegetativa
*