Princípios da Genética Microbiana
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Princípios da Genética Microbiana
Pelczar – Cap. 13, Pg. 332-357Nogueira & Silva Filho – Pg. 36-49
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Genética (do grego genno; fazer nascer)
É a ciência da hereditariedade e da variabilidade dos organismos.
Definição
A variabilidade é uma característica necessária dos organismos vivos , tanto quanto sua constância.
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Estrutura do DNAEstrutura do DNA
A = TC ≡ G
Nucleotídeos
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Estrutura do DNAEstrutura do DNA
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Os microrganismos apresentam elevadas velocidades metabólicas.
Em algumas horas várias gerações podem surgir
Ex: E. coli: 3 gerações em 1 hora.
clones
Procariotos - A Célula Duplica o Material Genético Antes da Divisão
Celular
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Replicação do DNA em Procariotos
Nogueira & Silva Filho, 2010
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Replicação do DNA em Eucariotos
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Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas
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Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase
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Transcrição, Tradução e Síntese de Proteínas
Transcrição (DNA RNA)
Uma fita do DNA serve de molde (sense strand)Tem Uracil (U) no lugar de Timina (T)RNA fita simplesTrês tipos de RNA com diferentes funções:
mRNA (RNA mensageiro): especifica a sequência de aa
tRNA (RNA de transferência): usa a informação
contida no mRNA e traduz essa informação em uma
sequência de aa
rRNA (RNA ribossômico): forma os ribossomos responsáveis pela tradução do RNA em proteínas
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Transcrição do DNA
Pelczar et al., 2009
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2a baseU C A G
1a
base
U
UUU (Phe/F) FenilalaninaUUC (Phe/F) FenilalaninaUUA (Leu/L) LeucinaUUG (Leu/L) Leucina
UCU (Ser/S) SerinaUCC (Ser/S) SerinaUCA (Ser/S) SerinaUCG (Ser/S) Serina
UAU (Tyr/Y) TirosinaUAC (Tyr/Y) TirosinaUAA "Ocre" (Stop)UAG "Âmbar" (Stop)
UGU (Cys/C) CisteínaUGC (Cys/C) CisteínaUGA "Opala" (Stop)UGG (Trp/W) Triptofano
C
CUU (Leu/L) LeucinaCUC (Leu/L) LeucinaCUA (Leu/L) LeucinaCUG (Leu/L) Leucina
CCU (Pro/P) ProlinaCCC (Pro/P) ProlinaCCA (Pro/P) ProlinaCCG (Pro/P) Prolina
CAU (His/H) HistidinaCAC (His/H) HistidinaCAA (Gln/Q) GlutaminaCAG (Gln/Q) Glutamina
CGU (Arg/R) ArgininaCGC (Arg/R) ArgininaCGA (Arg/R) ArgininaCGG (Arg/R) Arginina
A
AUU (Ile/I) IsoleucinaAUC (Ile/I) IsoleucinaAUA (Ile/I) IsoleucinaAUG (Met/M) Metionina, Start
ACU (Thr/T)TreoninaACC (Thr/T)TreoninaACA (Thr/T)TreoninaACG (Thr/T)Treonina
AAU (Asn/N) AsparaginaAAC (Asn/N) AsparaginaAAA (Lys/K) LisinaAAG (Lys/K) Lisina
AGU (Ser/S) SerinaAGC (Ser/S) SerinaAGA (Arg/R) ArgininaAGG (Arg/R) Arginina
G
GUU (Val/V) ValinaGUC (Val/V) ValinaGUA (Val/V) ValinaGUG (Val/V) Valina
GCU (Ala/A) AlaninaGCC (Ala/A) AlaninaGCA (Ala/A) AlaninaGCG (Ala/A) Alanina
GAU (Asp/D) Ácido aspárticoGAC (Asp/D) Ácido aspárticoGAA (Glu/E) Ácido glutâmicoGAG (Glu/E) Ácido glutâmico
GGU (Gly/G) GlicinaGGC (Gly/G) GlicinaGGA (Gly/G) GlicinaGGG (Gly/G) Glicina
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Transcrição, Tradução e Síntese de Proteínas
Tradução (DNA Proteínas)
Participação do: mRNA e tRNA
códon anticódon
Aminoácidos Proteínas
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A variabilidade está associada a duas propriedades:
Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. Plasmídeos) Eucariotos: cromossomo + DNA organelas (mitocôndrias e cloroplastos)
Fenótipo: expressão de uma porção do genótipo.
Condições ambientais também podem influenciar o fenótipoEx. Azomonas spp.
- meio com sacarose: colônias mucosas e grandes- meio sem sacarose: colônias secas e pequenas
Variabilidade em MicrorganismosVariabilidade em Microrganismos
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VARIAÇÕES GENOTÍPICASVARIAÇÕES GENOTÍPICASOcorre graças a dois mecanismos:
1) Mutações Alterações (hereditárias) na sequência de
nucleotídeos de um gene.
- Geralmente resultam em pequenas alterações
genéticas (uma em vários milhões de células)
2) Recombinação genética Elementos genéticos contidos em dois genomas
diferentes são reunidos numa unidade – nova combinação de genes.
- Provoca alterações mais significativas.
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Mutações Mudanças hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene Diferentes tipos
Substituição de bases (troca de bases)Mutações de remoção (remoção de bases)Adição ou perda de bases (proteínas não funcionais)Mutações sem sentido (término da cadeia de aa)Mutações silenciosas (não acarreta efeito no fenótipo)
VARIAÇÕES GENOTÍPICASVARIAÇÕES GENOTÍPICAS
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Substituição de uma Base (pontual)
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COMO DETECTAR MUTAÇÕES?COMO DETECTAR MUTAÇÕES?
Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição
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AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS
Agentes químicos: análogos de base
Radiações: raios-X, luz ultra-violeta
Transposons
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AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS
Agentes químicos: análogos de base
Radiações: raios-X, luz ultra-violeta
Transposons
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![Page 24: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/24.jpg)
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Agentes mutagênicos e seu modo de ação
Agente Ação Resultado
Análogos de base5-bromouracil Substitui T, mas pareia Troca de AT por GC
com G2-aminopurina Substitui A, mas pareia Troca de AT por GC
com C
Químicos que reagem com o DNAÁcido nitroso (HNO2) Desamina A e C Troca de AT por GC
Troca de GC por ATHidroxilamina (NH2OH) Reage com C Troca de GC por AT
Agentes alquilantesMonofuncional (ex. sulfonato de Metilação de G, que passa Troca de GC por AT etil metano) a parear com TBifuncionais (ex. gás mostarda, Ligação cruzada das fitas de Mutação pontual e nitrosoguanidina) DNA, a região é cortada deleção
pela DNA polimeraseCorantes intercaladoresAcridinas, brometo de etídio Inserem-se entre nucleotídeos Microinserções e
microdeleçõesRadiaçãoUltravioleta Formação de dímeros de Reparos podem levar
pirimidina erros ou deleçõesRadiação ionizante (ex. raios X) Formação de radicais livres que
quebram o DNA
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Agentes químicos: análogos de bases
Radiações: raios-X, luz ultra-violeta
Transposons
AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS
![Page 27: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/27.jpg)
Mutagênese por elementos Mutagênese por elementos transponíveistransponíveis
* transposase* repetições invertidas* baixa frequência: 10-5 a 10-7 por geração (1/10,000,000)
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RECOMBINAÇÃO GENÉTICARECOMBINAÇÃO GENÉTICA
Formação de um novo genótipo
Trocas de material genético entre dois cromossomos homólogos (crossing over) eucariotos: MEIOSE procariotos:RECOMBINAÇÃO
![Page 29: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/29.jpg)
RECOMBINAÇÃO GENÉTICARECOMBINAÇÃO GENÉTICA
Transformação Avery, MacLeod & McCarthy (1944)
Conjugação Ledeberg & Tatum (1946)
Transdução Zinder & Ledeberg (1952)
![Page 30: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/30.jpg)
Recombinação Genética TransformaçãoTransformação
![Page 31: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/31.jpg)
Recombinação Genética ConjugaçãoConjugação
Natureza: - Contato entre células- Plasmídeo ou cromossomo
Nogueira & Silva Filho, 2010
![Page 32: Princípios da Genética Microbiana](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062217/56812b8e550346895d8faa7a/html5/thumbnails/32.jpg)
Recombinação Genética TransduçãoTransduçãoNatureza:
- Vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos)- Generalizada e Especializada