Aula 2 - Metabolismo e genética das bactérias correto (7)

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Metabolismo e genética das 
bactérias
Metabolismo bacteriano
Metabolismo: é a soma de todas as reações químicas dentro de um organismo vivo.
Catabolismo Anabolismo
A quebra de compostos orgânicos 
complexos em compostos mais simples. 
Hidrolítica e exergônica
A construção de moléculas orgânicas 
complexas a partir de moléculas mais 
simples.
Desidratação e endergônicas.
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Metabolismo bacteriano
Fontes de energia e fontes de carbono 
Fonte de energia: Quimiotróficos e fototróficos,
Fonte de carbono: Autotróficos e heterotróficos,
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Metabolismo bacteriano
Via de Embden-Meyerhoff
1) Glicólise
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1) Glicólise
Rearranjo e 
desidratação do 
Fosfoglicerato
Respiração celular
Respiração aeróbica
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Respiração celular
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Respiração celular
Cadeia de transporte de elétrons
Respiração celular
Requerimento da produção de ATP.
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Metabolismo bacteriano
• Bactérias aeróbias: Aceptor final de elétrons: O2. Fazem todas as
etapas da respiração: glicólise, ciclo do ácido cítrico e cadeia
fosforilativa – 1 molécula de glicose = 38 ATPs,
• Bactérias anaeróbias: produção de ATP varia de acordo com o
microorganismo e a via utilizada – produção de menos ATP,
Respiração anaeróbia ou Fermentação
Fermentação 
láctica
Fermentação 
alcoólica
Respiração celular
Metabolismo bacteriano
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1. Libera energia a partir de açúcares ou outras moléculas orgânicas, como
aminoácidos, ácidos orgânicos, purinas e pirimidinas.
2. Não requer oxigênio,
3. Não requer a utilização do ciclo de Krebs ou da cadeia de transporte de
elétrons,
4. Utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons,
5. Produz somente uma pequena quantidade de ATP (somente uma ou duas
moléculas de ATP para cada molécula de matéria inicial), porque grande
parte da energia original na glicose permanece nas ligações químicas dos
produtos orgânicos finais, como o ácido láctico ou o etanol.
Fermentação
Fermentação
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Fermentação
Streptococcus
Lactobacillus
Levedura Saccharomyces
Fermentação
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Genética bacteriana
Ciência da hereditariedade: estudo de genes, como transportam 
informações, como são replicados e passados para gerações 
seguintes e como são expressos.
GENOMA: informação 
genética
▪ Cromossomos: estruturas contendo DNA
▪ Genes são segmentos de DNA que codificam produtos 
funcionais
Genótipo e Fenótipo
Genética bacteriana
Composição genética: Genótipo
Propriedades expressas e reais: 
Fenótipo
A maioria das propriedades da célula deriva das estruturas e funções de suas 
proteínas. 
DNA e cromossomos 
Único cromossomo circular com proteínas associadas
E. coli: 4,6 milhões de pares de bases – 1mm de comprimento –
10% superenovelado
Sequenciamento e caracterização de 
genomas: genômica
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Genética bacteriana
Replicação do DNA
Topoisomerase
Helicase
DNA polimerase
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RNA e síntese 
proteíca
DNA
Transcrição
Tradução
RNA mensageiro, 
RNA ribossômico,
RNA de 
transferência.
Bases nitrogenadas:
C-G
A-U
mRNA
TRADUÇÃO
mRNA = códons
Códons de iniciação
Códons de terminação 
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TRADUÇÃO
TRADUÇÃO
Transcrição e tradução simultânea
Nas células procarióticas, a
tradução do mRNA em proteína pode
começar antes mesmo de a transcrição
estar completa;
O mRNA é produzido no
citoplasma, os códons de iniciação estão
disponíveis aos ribossomos antes mesmo
que a molécula integral de mRNA seja feita.
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• Genes constitutivos: seus produtos são constantemente produzidos
em uma velocidade fixa (ex: enzimas para glicólise) → Os genes
responsáveis pela produção de moléculas (enzimas) de “manutenção”
são expressos continuamente e são, por isso, chamados genes
constitutivos (não são regulados).
• Genes estruturais/induzidos: seus produtos são produzidos em
situações de necessidade (ex: expressão de glicoproteína no T. cruzi
para evasão na resposta imune).
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO 
GÊNICA
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO 
GÊNICA
• Expressão gênica constitutiva e regulada
1) Expressão gênica constitutiva
genes que codificam produtos que são exigidos a todo
momento
2) Expressão gênica regulada
genes que codificam produtos em resposta a sinais
moleculares
- indução
- repressão
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REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO 
GÊNICA
Repressão e Indução
Proteínas repressoras
Proteínas indutoras
Resposta a abundância de um produto final.
Ex: lactose em E. coli
Modelo Operon
Catabolismo da lactose em E.coli
- Β – galactosidase,
- Lac permease (transporte para o 
interior das células),
- Transacetilase (metaboliza outros 
dissacarídeos).
Galactosídeo 
permease
Lactose
Lactose
β-galactosidase
β-galactosidase
Alolactose
Galactose Glicose
Intracelular
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Modelo Operon
• Genes estruturais (3) e um promotor único:
→lacZ: β-galactosidase
→lacY: permease
→lacA: transacetilase
• Gene regulador: → lacI: atua como repressor e tem seu próprio
promotor
Modelo Operon
Repressão
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Modelo Operon
Indução 
Modelo Operon
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Mutações
Alteração na sequência de bases do DNA
Alteração no produto codificado por esse gene
Mutações
- Substituição de bases
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Mutações
•Mutação missense: substituição de base resulta em uma substituição
de aminoácidos na proteína sintetizada (Anemia falciforme),
•Mutação nonsense: substituição de uma base que resulta em um
códon de parada impedindo a síntese de uma proteína funcional,
•Mutações de fase de leitura: um ou alguns pares de nucleotídeos são
removidos ou inseridos no DNA (são alterações no DNA).
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Mutações
• Produtos químicos (ácido nitroso) e a radiação (raios X,
gama, UV) produzem mutações direta ou indiretamente
sendo denominados mutagênicos,
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Mutações
Capacidade de ionizar 
átomos e moléculas,
Transferência genética e recombinação
• Recombinação genética: troca de material genético entre duas fitas 
de DNA gerando uma nova fita com novas combinações de genes.
Ex: Crossing over
Salmonella –
proteínas flagelares
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Transferência genética e recombinação
• Transferência genética vertical: genes passados para os
descendentes (Ex. Plantas e animais);
• Transferência genética horizontal: uma célula doadora passa parte
do seu DNA total para uma célula receptora (Transformação,
conjugação).
Transformação 
Experimento de Griffith – S. pneumoniae
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• Ocorre naturalmente,
• Poucos gêneros de bactérias,
incluindo Bacillus, Hemophilus,
Neisseria, Acinetobacter e certas
linhagens dos gêneros
Streptococcus e Staphylococcus,
• A competência da célula receptora
resulta da alterações na parede
celular tornando-a permeável a
molécula grandes de DNA,
Transformação 
Conjugação 
E. coli
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Plasmídeos e Transposons
- Fragmentos de DNA autorreplicantes, circulares, contendo
genes, com cerca de 1 a 5% do tamanho do cromossomo
bacteriano,
- Dispensáveis, mas podem ser cruciais para a sobrevivência e o
crescimento da célula,
- Fator F: plasmídeo conjugativo (transportam os genes para pili
sexuais e transferência de plasmídeo);
- Plasmídeos que codificam proteínas para aumento da
patogenicidade e síntese de bacteriocinas,
- Fatores R: dois grupos – Fatores de transferência de
resistência (genes para replicação do plasmideo) e
Determinante R (genes de resistência)
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