Genética Bacteriana

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Genética Bacteriana
Profa Renata Manfrinato
Genética Bacteriana
	O genoma bacteriano consiste no conjunto total de genes transportados pelas bactérias quer em seu cromossomo ou em seus elementos genéticos extracromossômicos, quando presentes. As bactérias apresentam somente uma cópia de seus cromossomos (haplóides).
Genética Bacteriana
	Os genes são sequências de nucleotídeos com determinada função biológica. Como exemplos temos os genes das proteínas estruturais (cístrons, que são genes codificadores), genes do RNA ribossomal e sítios de reconhecimento e ligação para outras moléculas (promotores e operadores). Os promotores e operadores são sequências de nucleotídeos que controlam a expressão de um determinado gene ao influenciar as sequências a serem transcritas em RNAm. Os operons são grupos de um ou mais genes estruturais expressos a partir de um determinado promotor que finalizam em um elemento para o término da transcrição. 
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Os operons são grupos de um ou mais genes estruturais expressos a partir de um determinado promotor que finalizam em um elemento para o término da transcrição. 
O operon lac da E.coli inclui todos os genes necessários para o metabolismo da lactose.
 
Replicação do DNA
	O cromossomo bacteriano é um depósito de informações através das quais são definidas as características da célula e são realizados todos os processos celulares. 
	A duplicação do genoma bacteriano é desenvolvida por uma cascata de acontecimentos ligados à velocidade de crescimento da célula.
Replicação do DNA
	Origem da replicaçãomdo DNA: Ori C
	Esse processo requer: helicase (desenrolar o DNA na origem), primase (sintetiza os primers) para iniciar o processo e DNA polimerase DNA-dependente, que polimeriza o DNA na direção 5’ para 3’.
Troca gênica em células procarióticas
	Inúmeras bactérias, especialmente muitas espécies de bactérias patogênicas, são promíscuas com o seu DNA. A troca de DNA entre células permite o intercâmbio de genes e características entre as células, produzindo assim novas cepas bacterianas. 
Troca gênica nas bactérias
	Essa troca pode ser vantajosa para o receptor, especialmente se o DNA alterado codifica resistência a antibióticos. O DNA transferido pode ser integrado no cromossomo do receptor ou mantido de modo estável como elemento extracromossômico (plasmídio) ou em um vírus bacteriano (bacteriófago) e transferido para célula-filhas como uma unidade de replicação autônoma.
Troca gênica em bactérias (Plasmídios)
	Os plasmídios são pequenos elementos genéticos que se replicam independentemente do cromossomo bacteriano. Os plasmídios transportam informação genética , que pode não ser essencial mas pode fornecer uma vantagem seletiva à bactéria. 
	 Moléculas de DNA de filamento duplo, circulares, que variam de 1500 a 400000 pares de bases.
	Alguns plasmídios como o Plasmídio F de E. coli são epissomas, podem se integrar ao cromossomo do hospedeiro.
Plasmídio
Plasmídios
	Os plasmídios além de fornecerem vantagem seletiva, principalmente por conferirem altos níveis de resistência aos antibióticos, podem codificar a produção de bacteriocinas ou toxinas e podem conter genes capazes de conferir uma vantagem peculiar de metabolismo de alguns substratos.
Bacteriófagos
	Os bacteriófagos são vírus bacterianos que são elementos essenciais extracromossômicos constituído por um genoma de ácido nucléico (DNA ou RNA) e, protegido por uma capa de proteína. Eles infectam as células bacterianas e ou se replicam em grandes números causando a lise celular (infecção lítica) ou, em alguns casos, integram-se ao genoma do hospedeiro sem causar a sua morte (estado lisogênico). Alguns bacteriófagos lisogênicos transportam genes de toxina (como a toxina diftérica). 
Bacteriófagos
Transposons
	Os transposons são elementos genéticos móveis que podem passar de uma posição para outra no genoma ou entre diferentes moléculas de DNA. Os transposons simples são denominados de transposons de inserção e os mais complexos transportam genes, como os genes que conferem resistência aos antibióticos. Algumas vezes transposons se inserem nos genes, inativando-os. Se a inserção e a inativação ocorrerem em um gene que codifica uma proteína essencial, a célula morrerá.
	 
Transposons
Mecanismos de Transferência genética:
 
	A troca de material genético entre as células bacterianas pode ocorrer por um dos três mecanismos:
1- Conjugação;
2- Transdução;
3- Transformação.
Conjugação
	Transferência de material genético (DNA plasmidial e/ou do cromossomo) entre duas bactérias através de um tubo de conjugação. È considerado o acasalamento ou troca quase sexual de informação genética de uma bactéria (o doador) para outra bactéria (o receptor). Esse mecanismo consiste na transferência do DNA diretamente por contato entre duas células, durante o acasalamento das bactérias. A conjugação resulta na transferência unidirecional do DNA de uma célula doadora (ou macho) para uma célula receptora (fêmea) através do pilus sexual. O que caracteriza o tipo de sexo é a presença (masculino) e a ausência (feminino) de um plasmídeo conjugativo, como o plasmídio F, que é definido como conjuntivo por transportar todos os genes necessários para sua própria transferência.
Conjugação
Transdução
	Transferência de material genético entre duas bactérias feita por um vírus bacteriófago. Esses vírus apanham fragmentos de DNA e os empacotam dentro de partículas do bacteriófago. O DNA é liberado nas células infectadas e torna-se incorporado ao genoma bacteriano. A tradução pode ser considerada especializada se os fagos transferem determinados genes, geralmente aqueles adjacentes aos seus sítios de integração ao genoma, ou generalizada se a seleção de sequências for aleatória devido a reunião acidental do DNA do hospedeiro no capsídio do fago.
Transdução
Transformação
Incorporação de um material genético livre no meio por uma célula bacteriana. As bactérias Gram positivas e negativas são capazes de capturar e manter o DNA exógeno de maneira estável. Certas espécies são naturalmente capazes de capturar DNA exógeno (competentes), incluem Haemophylus influenzae, Streptococcus pneumoniae, espécies de Bacillus e espécies de Neisseria.
Transformação
	A competência se desenvolve no final da fase do crescimento logarítmico, algumas vezes antes da população entrar na fase estacionária. A maioria das bactérias não exibe uma capacidade natural de captação de DNA. São utilizados métodos químicos ou de eletroporação (uso de pulsos de alta voltagem) para induzir a entrada de plasmídios e outros DNA em E. coli e outras bactérias.