Genética Bacteriana - ufjf.br ?tica-Bacteriana-1.pdf · Genética Bacteriana Julliane Dutra Medeiros

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  • Gentica BacterianaJulliane Dutra Medeiros

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  • A clula bacteriana

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  • Genoma informao gentica de uma clula (cromossomo e plasmdeos)

    Estruturas contendo DNA que transportam fisicamente a informao hereditria, contm os genes

    Segmentos de DNA que codificam produtos

    funcionais

    Relembrando conceitos...

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  • Molcula de DNA dupla fita circular (maioria);

    Disperso no citoplasma (nucleoide);

    1 cromossomo (maioria);

    Haploides um nico conjunto de genes;

    Todas as informaes essenciais para a sobrevivncia da clula;

    88% regies codificadoras; 1% genes codificadores de rRNA e tRNA;~10% regies regulatrias (promotor, operador, origem em terminoda replicao);

    Genes organizados na forma de operon.

    Cromossomo bacteriano

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  • Operons: Agrupamento de genes estruturais localizados em sequncia no cromossomo

    bacteriano que so regulados em conjunto.

    A regio reguladora composta por um promotor e operador.

    Promotores so sequncias de nucleotdeos que controlam a expresso (taxa de transcrio) de um gene.

    Operadores so sequncias de nucleotdeos que sinalizam para parar ou prosseguir a transcrio.

    Cromossomo bacteriano

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  • E. coli K12 4.6 Mb

    Cromossomo bacteriano

    O DNA da E. coli, tem cerca de 4,6 milhes de pares debases e possui cerca de 1 mm de comprimento milvezes maior que toda a clula.O cromossomo ocupa apenas cerca de 10% do volumecelular.DNA superenovelado!

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  • Fluxo da informao gentica

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  • Replicao DNA

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  • Replicao DNA

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  • Replicao DNA

    Replicao do DNA bidirecional.

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  • Replicao DNA

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  • Como a informao no DNA e utilizada para produzir as protenas que controlam as atividades celulares?

    No processo de transcrio, a informao gentica copiada no DNA, em uma sequncia de bases de RNA.

    A clula usa, ento, a informao codificada neste RNA para sintetizar protenas especificas pelo processo de traduo.

    Expresso

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  • Transcrio

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  • Traduo

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    Decodificao da linguagem de cidonucleico e converso para a linguagem das protenas.

    O mRNA est organizado em forma de cdons. Grupos de trs nucleotdeos, como AUG, GGC ou

    AAA. A sequncia de cdons em uma molcula de

    mRNA determina a sequncia de aminocidos que estaro na protena a ser sintetizada.

    Cada cdon codifica um aminocido especifico.

    Cdigo gentico degenerado.

  • Traduo

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  • Traduo

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  • Traduo

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  • Traduo

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  • Traduo

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    A transcrio e traduo ocorremsimultaneamente.

  • Elemento gentico alm do cromossomo;

    Molculas de DNA dupla fita;

    Circulares;

    Menores que os cromossomos;

    Replicam independentemente do cromossomo;

    Podem estar presentes em muitas cpias em uma nica clula;

    Bactrias Gram positivas e Gram negativas;

    Carregam informao gentica no essencial a clula, mas podem conferir

    uma vantagem adaptativa.

    Plasmdeos bacterianos

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  • Carreiam genes que exercem influnciano fentipo da clula.

    Plasmdeo de resistncia ameaa aterapia antimicrobiana

    Plasmdeos bacterianos

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  • 27

    DNA mvel: elementos transponveis

    Segmentos distintos de DNA que movem-se como unidade; nointerior de outra molcula de DNA.

    Sempre inseridos em cromossomos, plasmdeos ou genoma viral.

    So replicados quando a molcula de DNA do hospedeiro replicada.

    Podem afetar a expresso de outros genes.

    Sequncias de insero (IS) e transposons.

  • 28

    DNA mvel: elementos transponveis

    Sequncias de insero (IS):

    Elementos simples, com aproximadamente 1000pb; Repeties invertidas (10-50pb); nico gene: transposase (tnp). Contm apenas o necessrio para sua transposio.

  • 29

    DNA mvel: elementos transponveis

    Transposons:

    Estruturas maiores e mais complexas; Mesmos componentes essenciais: Repeties invertidas e transposase (tnp). A transposase reconhece as repeties invertidas e desloca o segmento de DNA

    flanqueado por ela, para um outro stio. Codificam genes de resistncia a drogas, sntese de toxinas e enzimas degradativas.

  • 30

    DNA mvel: elementos transponveis

    Transposio:

    Pode afetar a expresso de genes.

  • 31

    Integrons

    So sistemas que conseguem capturar eutilizer elementos genticos mveis (cassetesgnicos).

    Os cassetes geralmente esto associados comresistncia a antimicrobianos.

    Fator de disseminao de resistncia.

    Estrutura:

    Gene codificador de integrase (intI). Protena dafamlia das recombinases.

    Stio de recombinao (attI).

    Promotor constitutive (Pc).

    Para o cassete gnico ser integrado tem que possuirattC.

  • Mutao: alterao na sequncia debases do DNA sem aquisio de genes deoutro microrganismo.

    Recombinao gentica: alterao nogentipo que ocorre pela aquisio dematerial gentico de outromicrorganismo.

    Processo verticalOcorre durante

    replicao cromossomo

    Processo horizontal

    Ocorre durante transformao, transduo e conjugao

    Variabilidade Gentica

  • DNA estvel e a replicao precisa. Mesmo assim mudanas e erros acontecem.

    Mutaes: Alterao herdada da informao gentica.

    Fonte de variao gentica, matria-prima para evoluo. Baixos nveis de erros so tolerveis.

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    Mutaes

  • Substituio:

    Tipos:

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    Mutaes

  • Inseres e delees :

    Alterao na matriz de leitura

    Insero e deleo mltiplos de 3 no afetam a matriz.

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    Mutaes

  • C UG A C G A C G AU U

    Arginine

    Serine

    Isoleucine

    Asparagine

    Arg

    Ser

    Iso

    Asp

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  • Deleo

    C G A C G A C G AU U

    Arginine

    Arginine

    Serine

    -----

    Arg

    Arg

    Ser

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  • A) Sentido trocado; B) Sem sentido; C) Silenciosa.

    Mutao no incio da sequncia do mRNA a protena ser muito

    encurtada e no funcional

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    Mutaes

  • Mutao neutra: Mutao de sentido trocado que no altera a funo da protena.

    O aa substitudo quimicamente similar ou no afeta o funcionamento da protena.

    Ex: AAA AGA

    (Lisina) (Arginina) Ambos aa bsicos

    Mutao de perda de funo: Causa a ausncia completa ou parcial do funcionamento normal da protena.

    Mutao de ganho de funo: Produz uma caracterstica nova.

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    Mutaes

  • Mudanas espontneas: Mudanas naturais na estrutura do DNA. Erros durante a replicao.

    Mudanas induzidas: Mudanas no DNA causadas por substncias ambientais ou radiao. Nitrosoguanidina, xido nitroso, UV.

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    Causa das mutaes

  • Troca de genes entre molculas de DNA para formar uma nova combinao de genes no cromossomo (plasmdeos).

    Assim como as mutaes, contribui para o aumento da diversidade gentica. Fonte de variaes para evoluo.

    Recombinao pode ser mais benfica do que mutaes. Menor probabilidade de alteraes negativa nos genes.

    Combinao de genes que permite ao organismo uma caracterstica adaptativa.

    Recombinao Gentica

  • Transformao

    Conjugao

    Transduo

    Incorporao de DNA livre, geralmente decorrente

    de lise celular

    Transferncia de DNA de uma

    bactria para outra que envolve o

    contato entre as duas clulas

    Transferncia de material

    gentico mediada por bacterifago

    Recombinao Gentica

  • Transferncia gentica envolvendo contato clula-clula chamado de Conjugao.

    No envolve transferncia recproca de material gentico, unidirecional. Clula doadora para clula receptora.

    Depende de um fator de fertilidade (fator F).

    Presente em clulas doadoras (F+) e ausente em clulas receptoras (F-).

    Conjugao

  • Fator F Plasmdeos conjugativos.

    Origem de replicao.

    Genes para conjugao. Pili sexual: finas extenses na

    membrana celular pela qual ocorre a transferncia do material gentico.

    Conjugao

  • S ocorre entre clula que possui F e uma que no possui.

    Clulas F+, Clulas Hfr.

    Conjugao

  • Conjugao

    O plasmdeo pode no ser transferido totalmente.

    Clulas Hfr (high-frequency), o fator F integrado ao cromossomo bacteriano.

  • um processo que requer a captao do DNA do ambiente e a sua incorporao ao cromossomo bacteriano ou plasmdeos.

    Bactrias mortas se rompem e espalham material gentico no ambiente.

    Importante via de troca gentica entre bactrias de diferenteespcies.

    As clulas que captam DNA so denominadas clulas competentes.

    Transformao

  • Transformao

  • Processo de transferncia de material gentico atravs de bacterifagos.

    Transduo

    Requer:

    Fago degrade o cromossomo bacteriano;

    Embalagem no especfica de DNA;

    Genes bacterianos se recombinem.