GEN_Estudo dirigido III_Bacteriofagos, plasmideos, transformacao, recombinacao, plasticidade_2019 1

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Universidade Federal de São João Del-Rei – Campus Alto Paraopeba (CAP) 
Engenharia de Bioprocessos – 2019/1 
Profª. Izabel de Souza Chaves 
 
ESTUDO DIRIGIDO III – Genética Microbiana 
TEMAS: Bacteriófagos e Plasmídeos, Recombinação e Transferência Genética, Plasticidade 
Genômica 
(Questão 1) O que são bacteriófagos? Diferencie os ciclos lítico e lisogênico. 
Bacteriófagos são vírus que infectam bactérias e possibilitam o processo de transferência de 
genes entre bactérias. O papel central é atuar como vetor de DNA. Além disso, esses vírus possuem 
dois ciclos de replicação, no ciclo lítico, o vírus invade a bactéria, onde as funções normais desta são 
interrompidas na presença de ácido nucléico do vírus (DNA ou RNA). Esse, ao mesmo tempo em 
que é replicado, comanda a síntese das proteínas que comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-
se e envolvem as moléculas de ácido nucléico. São produzidos, então novos vírus. Ocorre a lise, ou 
seja, a célula infectada rompe-se e os novos bacteriófagos são liberados. Sintomas causados por um 
vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular aparecem 
imediatamente. Nesse ciclo, os vírus utilizam o equipamento bioquímico (Ribossomo) da célula para 
fabricar sua proteína (Capsídeo), já no ciclo lisogênico, o vírus invade a bactéria ou a célula 
hospedeira, onde o DNA viral incorpora-se ao DNA da célula infectada. Isto é, o DNA viral torna-se 
parte do DNA da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, 
como reprodução e ciclo celular. Durante o processo de divisão celular, o material genético da célula, 
juntamente com o material genético do vírus que foi incorporado, sofrem duplicação e em seguida 
são divididos equitativamente entre as células-filhas. Assim, uma vez infectada, uma célula 
começará a transmitir o vírus sempre que passar por mitose e todas as células estarão infectadas 
também. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo 
multicelular podem demorar a aparecer. 
 
(Questão 2) Descreva as principais características e método de replicação dos bacteriófagos: 
a) φX174: 
O bacteriófago φX174 tem como característica forma de icosaedro, contém um segmento 
circular de DNA fita-simples, o DNA codifica 11 proteínas, além disso os genes estão muito 
agrupados, há muito poucas sequências não-codificadoras no genoma, na maioria dos casos, o final 
de um gene é diretamente adjacente ao início do seguinte. Já o método de replicação consiste em um 
processo de replicação de DNA fita única. O DNA que entra na célula é de fita simples, e é 
convertido (A) em uma dupla-fita (RF). Estas geram (B) mais moléculas de fitas simples que serão 
 
 
 
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Engenharia de Bioprocessos – 2019/1 
Profª. Izabel de Souza Chaves 
 
ESTUDO DIRIGIDO III – Genética Microbiana 
TEMAS: Bacteriófagos e Plasmídeos, Recombinação e Transferência Genética, Plasticidade 
Genômica 
convertidas (C) a forma de dupla-fita (RF). Depois (D), a fita simples de DNA é empacotado dentro 
de partículas de fago alternativamente. 
b) M13: 
Estes Fagos são filamentosos e infectam as células pelos pili especificados pelo plasmídeo 
F, são incomuns, pois são liberados da célula sem causar a lise dela. O processo de replicação de 
DNA fita única é de forma muito semelhante à do fago φX174. Após a infecção, uma forma 
replicativa de fita dupla é produzida pela síntese da fita complementar A replicação então procede 
através da síntese de DNA de fita única que é então convertida na forma de fita dupla. 
c) MS2: 
O processo de infecção é semelhante ao fago M13 via pilus-F (específico para bactérias F+), 
é um fago extremamente simples, possui apenas 3600 nucleotídeos e três proteínas: a proteína de 
encapsulamento, uma proteína relacionada à maturação e uma replicase. O material genético do fago 
serve diretamente para a tradução (diferente dos retrovírus), o controle da regulação ocorre somente 
no nível traducional, sendo exercido primariamente pela estrutura secundária do RNA. A replicação 
do material genético de MS2 depende de uma RNA polimerase dependente de RNA, enzima que não 
ocorre em bactérias. A replicação do RNA viral só pode ocorrer depois de tradução dele. Tem 
capacidade de produzir de 5 a 10 mil partículas virais por célula! 
d) T4: 
O fago possui um Genoma de 165 kb, redundância terminal: uma sequência de cerca de 
1600 pb é repetida em ambas extremidades da molécula, a molécula é replicada sem circularizar e o 
mecanismo de empacotamento gera permutação circular. 
e) λ: 
Estes fagos não possuem redundância terminal, as extremidades são idênticas em todas as 
partículas fágicas. O mecanismo de empacotamento diferente do fago T4, O DNA linear torna-se 
circular ao infectar a célula bacteria com auxílio dos sítios cos (curto período de bases não pareadas 
– complementares entre si – 12 nucleotídeos – em cada extremidade 5’), ação da DNA ligase no 
interior da célula hospedeira sela a junção entre as extremidades, formando o DNA circular fechado 
covalentemente. Processo de replicação do bacteriófago λ é através de um DNA circular no interior 
 
 
 
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Genômica 
da célula hospedeira, replicação como em outras moléculas circulares, e a fase posterior: liga a 
replicação em círculo rolante, há produção de um concatâmero e empacotamento. 
 
(Questão 3) O que são plasmídeos? Descreva suas principais propriedades e fatores que afetam sua 
estabilidade. 
Os plasmídeos podem ser definidos como pequenas moléculas de DNA circular que são 
encontradas em bactérias. Eles possuem a capacidade de se replicar de maneira independente e 
apresentam, geralmente, poucos genes, geralmente possuem informação genética que não é 
extremamente essencial para a sobrevivência da bactéria, mas estão relacionados com alguma função 
adaptativa para situações especiais. Os fatores que afetam a estabilidade dos plasmídeos é a 
frequência com que o plasmídeo desaparece quando não há pressão seletiva. Varia entre plasmídeos, 
os plasmídeos artificiais são mais instáveis. Os fatores que definem a estabilidade do plasmídeo são 
integridade, participação na divisão celular e influência na taxa de crescimento. 
 
(Questão 5) Diferencie plasmídeo ColE1 e R100. 
Plasmídeo ColE1: 
O gene colE1 é responsável pela produção de colicina, o gene imm confere imunidade à 
colicina, a origem de replicação é oriV, a replicação começa com a produção de um RNA primer 
(RNAII), a inibição da Replicação e por RNA I e Proteína Rom (ligação de RNA I com RNAII). Um 
plasmídeo não conjugativo pode ser transferido por conjugação se a célula carregar um plasmídeo 
conjugativo compatível. A mobilização se dá pelo mob que é uma nuclease requerida para 
mobilização e oriT que dá origem para transferência por conjugação. 
Plasmídeo R100: 
São plasmídeos que conferem genes de resistência, tais como cat cloranfenicol, mer 
mercúrio str estreptomicina sul sulfonamidas ter tetraciclina. Outros sítios importantes são, oriT que 
é a origem para conjugação, repA/oriV os quais exercem funções na replicação e origem de 
replicação, IS1 e IS10 que são sequências de inserção, Tn10 que é um transposon. 
 
 
 
 
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TEMAS: Bacteriófagos e Plasmídeos, Recombinação e Transferência Genética, Plasticidade 
Genômica 
 
 
 
 
 
(Questão 7) Descreva detalhadamente o processo de transformação. 
A transformação é o tipo maissimples de recombinação, nele a célula receptora adquire 
moléculas de DNA solúveis no meio (competência); ocorre ligação, integração e replicação do DNA 
da célula receptora; é originário de células lisadas. 
 
(Questão 8) Descreva detalhadamente o processo de conjugação. 
Nesse processo há transmissão direta de DNA de uma bactéria (doadora) para outra 
(receptora) sendo plasmídeos (maioria dos casos) ou fragmentos de cromossomo, não é um evento 
frequente. É mais facilmente observado em Gram negativas, especialmente enterobactérias, pode 
ocorrer inter-espécies acarretando em variabilidade genética (evolução), distribuição de genes de 
resistência a antibióticos. 
 
(Questão 9) Descreva detalhadamente o processo de transdução. 
No processo de transdução ocorre transferência de DNA de uma bactéria hospedeira a outra, 
mediada por um vetor - vírus, possui fagos com segmentos de genoma bacteriano e pode ser 
classificada em duas Transdução Generalizada – partículas virais defectivas incorporam, de maneira 
aleatória fragmentos de DNA da célula hospedeira e Transdução Especializada – o DNA de um vírus 
temperado sofre uma incisão. 
 
(Questão 10) O que são elementos transponíveis? Quais são os principais tipos encontrados em 
procariotos e eucariotos? 
Os elementos transponíveis, são elementos genéticos que têm a capacidade de se mobilizar e 
se mover de um local para outro do genoma. Tem-se, os normais e ubíquos que são componentes de 
 
 
 
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Genômica 
genomas de procariotos e eucariotos. Em procariotos, transpõem de/para cromossomo da célula, 
plasmídeo ou cromossomo de fago, já em eucariotos transpõem do mesmo ou de cromossomos 
diferentes. 
 
 
(Questão 11) Descreva a estrutura de uma sequência de inserção e de um transposon. 
 
 
Figura 1: Fluxograma da estrutura de uma sequência de inserção de um transposon. Imagem: UFMG 
 
(Questão 12) O que são retrotranposons? Diferencie os tipos existentes. 
Retrotransposos são elementos que se mobilizam através da transcrição reversa do RNA. Os 
tipos existentes são o retroviros endógeno que são flanqueados por longas repetições terminais 
diretos, são capazes de codificar uma transcriptase reversa, o LINEs apresenta sequencias 
codificadoras de proteínas com alta homologia com transcriptase reversa e o SINEs.