Genética bacteriana

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Gabriela Zogbi – Medicina Veterinária @gabizogbi | Microbiologia Básica | 2021.2 
Genética Bacteriana 
 
Introdução: 
Genética – ciência que estuda os 
mecanismos pelos quais as 
características são transmitidas de um 
organismo para outro e como são 
expressas. 
Hereditariedade e variabilidade: 
Colônia – comunidade de organismos 
semelhantes que descendem de uma 
célula parental 
Cromossomo procariótico: 
• Não apresenta cariotec a; 
• DNA de fita dupla 
• Alto conteúdo de citosina e 
guanina 
• Geralmente único e circular (na 
maioria das bactérias o 
cromossomo é único e circular) 
Porém, existem bactérias que 
possuem mais de um cromossomo e 
ele não é circular. 
Replicação do DNA bacteriano: 
Processo através do qual as 
sequencias de nucleotídeos de uma 
molécula de DNA de fita dupla parental 
são copiadas, de forma sem-
conservativa, gerando duas moléculas 
de DNA idênticas à molécula parental. 
O ponto no qual ocorre a replicação é 
chamado de forquilha de replicação. 
A DNA polimerase é uma das enzimas 
fundamentais para a replicação do 
DNA. 
Principais enzimas do replissomo: 
• DNA girase – Topoisomerase II 
Possui a função de fazer o super 
enovelamento da dupla hélice (dupla 
fita de DNA) para compactar o 
cromossomo e também tem a função 
de fazer o efeito inverso, ou seja, 
desenovelar a dupla fita de DNA 
(afrouxar a dupla hélice para facilitar a 
ação de outras enzimas) 
• DNA helicase 
Possui a função de separação das 
ligações das bases nitrogenadas, 
separando a dupla fita em duas fitas 
simples 
• Proteínas ligadoras de fita 
simples (SSP) 
Se ligam nas fitas simples recém 
criadas pela DNA helicase, evitando o 
pareamento entre a cadeia, ou evitar o 
processo de clivagem (visto que DNA 
de fita simples dentro da célula é um 
alerta para uma possível infecção viral) 
• Primase 
A primase insere um primer de RNA no 
local em que a fita simples foi aberta, 
para que a DNA polimerase possa 
atuar 
• DNA Polimerase
 
 
 
Genes: 
Segmentos de DNA que contem a 
sequência de nucleotídeos que 
codificam produtos funcionais 
Alguns vírus te seu genoma formado 
por RNA, em consequência, seus 
genes são segmentos de RNA 
Cerca de 90% do DNA bacteriano é 
composo por genes 
 
Transcrição: 
⇨ Uma das fitas do DNA serve como 
molde para a produção da molécula de 
RNA. 
A RNA polimease bacteriana é 
associada ao fator sigma, o qual é 
responsável por localizar uma 
sequência chamada de promotora ao 
longo da dupla fita de DNA, e a partir da 
sequência promotora, inicia o 
processo de transcrição. 
Tradução: 
⇨ É o processo no qual ocorre a leitura 
da mensagem contida na molécula de 
RNAm pelos ribossomos. No início da 
tradução, as duas subunidades 
ribossômicas estão separadas, e a 
subunidade menor se liga ao RNAm no 
sitio de ligação específico – sequência 
Shine-Dalgarno, qual é bastante 
conservada nas bactérias 
Códons – a cada 3 nucleotideos (ex: 
AUG – códon de iniciação-) ocorre a 
formação de um aminoácido 
Códons de parada/ stop códon – 
sinalizam o final da síntese proteica 
Ex: UAA, UAG e UGA 
Código genético: 
- Degenerado: mais de um códon 
codifica para o mesmo aminoácido 
- Universal: presente em todos os 
organismos vivos 
Expressão e transmissão da informação 
genética: 
Expressão – a informação genética é 
utilizada dentro da célula para produzir 
as proteínas necessária para o 
funcionamento celular 
Replicação – a informação genética 
pode ser transferida verticalmente par 
aa próxima geração de células 
Recombinação – a informação 
genética pode ser transferida 
horizontalmente entre células da 
mesma geração 
Genótipo: constituição genética de um 
organismo, em bactérias refere-se 
além do DNA cromossômicos, a DNA 
de plasmídeos, bacteriófagos e 
transposons 
Fenótipo: características que estão 
sendo expressas por um organismo, 
sob determinada condição. É 
influenciado pelas condições 
ambientais e pelo genótipo. 
Variabilidade nos microrganismos: 
Tipos de variação: 
1. Fenotípica – são causadas por 
alterações ambientais e todos os 
indivíduos da população 
normalmente são afetados 
2. Genotípica: são mudanças no 
genoma (conjunto de todos os 
genes presentes numa célula) da 
bactéria. 
Mecanismos de variação genotípica 
em bactérias: 
• Mutações 
• Recombinação genética 
• Ganho ou perda de DNA extra 
cromossômico: plasmídeo, 
fagos (lisogenia) e transposons. 
Mutações: 
É uma alteração permanente na 
sequência de nucleotídeos de um 
gene e que será passada para a 
geração seguinte. 
Mutações pontuais são as mais 
comuns e resultam da substituição 
de um único par de nucleotídeos em 
um gene, ou de deleções ou 
inserções de um par de 
nucleotídeos em um gene. 
Tipos de mutações pontuais por 
substituição de pares de base: 
1. Mutação neutra ou silenciosa: 
- Apesar de mudar o códon, não muda 
o aminoácido. 
- Normalmente a mudança ocorre na 
terceira base do códon 
 2. Mutação errônea ou missense: 
- Ocorre mudança no códon e no 
aminoácido 
- Normalmente ocorre na primeira 
e/ou segunda base do códon 
- Essa mutação muitas vezes gera 
uma proteína não funcional ou com 
atividade reduzida 
 3. Mutação sem sentido (nonsense): 
- A alteração de um nucleotídeo irá 
gerar um códon de parada: UAA, UAG, 
UGA 
- Ocorre uma interrupção prematura 
na tradução, gerando uma proteína 
incompleta (inativa) 
Mutações pontuais por alteração no 
quatro de leitura: 
- São mutações que alteram o quadro 
de leitura da tradução e costumam ser 
muito mais danosas às células que as 
mutações pontuais por substituição. 
1. Mutação de microinserção: inserção 
de um nucleotídeo 
2. Mutação de microdeleção: deleção 
de um nucleotídeo 
Classificação das mutações: 
• Mutações espontâneas: surgem 
de forma natural, resultando de 
rrros durante a replicação do 
DNA. 
• Mutações induzidas: são 
provocadas pela exposição a um 
agente mutagênico físico 
(radiações UV e gama), químico 
(5-bromo-uracil, brometo de 
etídio) ou biológico (transposon) 
Placas em réplica: um método para 
identificar uma colônia mutante 
Recombinação genética: refere-se à 
troca de genes entre duas 
moléculas de DNA, para formar 
novas combinações de genes em 
um cromossomo. 
A recombinação normalmente é mais 
benéfica que a mutação, pois pode unir 
combinações de genes que permitem 
ao organismo uma melhor adaptação. 
 
Recombinação genética em bactérias: 
• Em procariotos previamente à 
recombinação, deve ocorrer a 
transferência de parte de um 
cromossomo homólogo de uma 
bactéria doadora para uma 
receptora. 
• Sequências homólogas de DNA 
são sequências idênticas, o que 
permite o pareamento das bases 
ao longo de segmentos de duas 
moléculas de DNA. 
Ex: Em E.coli pelo menos 25 genes 
participam do processo de 
recombinação. 
Transferência horizontal de genes em 
bactérias: 
• Transformação 
• Transdução 
• Conjugação 
DNA transferido para a bactéria 
receptora pode seguir três caminhos: 
- Ser degradado por enzimas de 
restrição; 
- Se replicar independentemente 
(plasmídeo ou genoma de fago); 
- Sofrer recombinação com o 
cromossomo da bactéria receptora. 
 
Transformação: 
⇨ É o tipo mais simples de 
transferência de genes na qual uma 
célula receptora competente adquire 
genes de fragmentos de moléculas de 
DNA solúveis no meio. 
Exemplos de gêneros que podem 
realizar transformação: Bacillus, 
Streptococcus, Haemophilus, 
Neisseria 
A transformação pode ser induzida 
artificialmente em laboratório. 
Transdução: 
⇨ Neste processo, o DNA bacteriano é 
transferido de uma célula doadora para 
uma célula receptora dentro de um 
bacteriófago ou fago. 
Transdução generalizada – associada 
ao ciclo lítico, menos eficiente 
Transdução especializada – associada 
ao ciclo lisogênico, é mais eficiente, 
porém é mais rara 
Conjugaçãoem bactérias: 
É um processo de transferência de 
genes que requer o contato célula a 
célula, o DNA pode ser transferido 
diretamente de uma bactéria doadora 
(F+) para uma bactéria receptora (F-) 
Pode ser mediada por um plasmídeo 
(DNA de fita dupla, circular, que se 
replica independentemente do 
cromossomo da célula) 
Plasmídeos: 
Contêm genes que geralmente não são 
indispensáveis para a sobrevivência da 
bactéria em condições ambientais 
normais. Entretanto, eles podem trazer 
vantagem adaptativas para a bactéria, 
como resistência à antibióticos. 
• As células eucarióticas não 
possuem plasmídeos. 
 
 
Tipos de plasmídeos: 
• Plasmídeos conjugativos 
(plasmídeo F) 
• Plasmídeos de resistência a 
drogas e metais pesados (fator 
R) 
• Plasmídeos relacionados à 
produção de bacteriocinas e 
antibióticos 
• Plasmídeos de degradação de 
hidrocarbonetos (octano, xileno 
e tolueno) 
Elementos transponíveis – transposons – 
sequencias de inserção (IS): 
São pequenos segmentos de DNA de 
fita dupla que podem se mover no 
“interior” de uma molécula de DNA ou 
para outra molécula de DNA, ou seja, 
são móveis. 
Todos os transposons e sequências de 
inserção trazem informação genética 
para a síntese de uma enzima 
transposase que permite o 
deslocamento do transposon pelo 
cromossomo de um processo 
chamado de transposição. 
Os transposons e sequencias de 
inserção não são auto-replicáveis, ou 
seja, dependem da replicação de um 
cromossomo ou de um plasmídeo 
Possuem sequências terminais 
invertidas nas extremidades 
Os transposons bacterianos podem 
conter genes para toxinas ou para 
resistência a antibióticos. 
Fornecem um poderoso mecanismo 
natural para o movimento de genes de 
um cromossomo para outro. 
Os transposons e as sequências de 
inserção podem causar mutações pela 
interrupção na sequência de 
nucleotídeos dos genes nos quais se 
inserem. 
Regulação da expressão gênica 
bacteriana: 
⇨ A célula bacteriana só expressa 
aquelas proteínas/enzimas que ela 
necessita em um determinado 
momento 
Modelo operon de controle da 
expressão gênica: 
Operon – genes que codificam 
proteínas funcionalmente 
relacionadas, sob controle das 
mesmas sequencias regulatórias da 
transcrição. 
Estrutura do operon lac da E.coli: 
Junto ao operon lac do DNA bacteriano 
existe um gene regulador denominado 
gene I que codifica uma proteína 
repressora. 
Sítio promotor – região onde inicia a 
transcrição 
Sítio operador – sinaliza parada ou 
progressão da transcrição dos genes 
Genes: 
Z - Codifica a Beta-galactosidase 
Y - Codifica permeasse 
A - Codifica transacetilase 
 
Enzimas de restrição: 
São enzimas que tem a função de 
destruir DNA estranho ao 
microrganismo, sendo uma forma de 
defesa. São reconhecidas e cortadas 
sequencias de quatro a seis pares de 
bases. Estas sequencias no próprio 
microrganismo são marcadas com 
radicais metil de forma a não serem 
danificadas pelas enzimas de 
restrição. 
 
Referências Bibliográficas: 
- Anotações feitas em aula; 
- TORTORA, Gerard J.; FUNKE, Berdell 
R.; CASE, Christine L. Microbiologia. In: 
MICROBIOLOGIA. 12. ed. [S. l.]: Artmed, 
2017.