GENÉTICA BACTERIANA

GENÉTICA BACTERIANA
Prof. Andréa E. M. Stinghen
Estrutura Bacteriana
E. coli
Genoma bacteriano
• DNA (dupla fita = 4.000-5000 genes) e
circular (plasmídio = 10 a 12 genes)
• Tem aprox. 100 vezes mais informação que
um vírus e 1000 vezes menos que uma
célula eucariótica
• O DNA empacotado é chamado de nucleóide
• O DNA não está associado com histona e
não contém introns.
Superenrolamento do DNA
Círculo relaxado:
Supertorção:
Quando a fita
de DNA gira
sobre si
mesma
Quando a fita de
DNA é cortada
(destorcida).
Topoisomerase I
(enzima que
catalisa a
distorção do DNA)
REPLICAÇÃO DO DNA
Replicação: 1 molécula “mãe” de DNA dará origem a
2 moléculas “filhas” idênticas
Durante a replicação, as 2 fitas são desenroladas e usadas como molde
para a síntese de fitas complementares.
O mecanismo de replicação é semiconservativo: a
nova molécula de DNA possui uma fita original
(conservada) e uma fita copiada (nova)
A replicação do DNA envolve diversas enzimas:
DNA helicase: desenrola fita mãe para ser usada como molde
DNA polimerase: enzima que copia a fita de DNA (fita molde)
para fazer uma fita complementar, formando uma nova molécula
de DNA dupla fita. Adiciona um desoxirribonucleotídeo a cada vez
na direção 5´para 3´ a partir da extremidade 3´ de uma pequena
fita iniciadora de DNA ou RNA preexistente.
RNA polimerase (primase): sintetiza pequenos pedaços de RNA
a partir do DNA molde.
DNA ligase: une fragmentos de DNA
A variação genética é induzida por:
• Mutação
• Conjugação
• Transdução
• Transformação
Mutação x Variação genética
• As bactérias se dividem por divisão binária
• Ex: a E.coli se reproduz a cada 20 min. na
fase exponencial (fase log) = 1 x 108
bactérias em 12 hrs.
• A chance de ocorrer uma mutação
expontânea em um gene é aprox. 1 em 1
milhão
• 2 x 1010 bactérias se reproduzem no
intestino por dia.
• Resultado: 2.000 mutações/dia
Alterações genotípicas
- Mutação: alteração na seqüência de bases de um gene
- Recombinação: rearranjo de genes para formar novas combinações
MUTAÇÃO: 1. prejudicial
2. letal 3. útil 4. silenciosa
Tipos de mutações mais comuns :
- Mutação Pontual - resulta de uma substituição de um
nucleotídeo por outro em um gene (num ponto só)
- Mutação por Deslocamento - ocorre com a adição ou perda de
um ou mais nucleotídeos no gene - mutação de inserção ou
deleção
Mutante - é a célula ou o organismo que carrega o gene mutante
Selvagem - é o organismo parental com o gene normal
As mutações podem ser:
- espontâneas: ocorrem naturalmente
- induzidas: ocorrem pela ação de agentes mutagênicos
Os agentes mutagênicos podem ser químicos ou físicos
1. Químicos:
- ácido nitroso: modifica quimicamente a adenina (A) que passa a
parear com citosina (C) em vez de timina (T). Atua de forma
aleatória alterando qualquer gene presente no DNA
- 2-aminopurina e 5-bromouracil : são análogos estruturais de bases
nitrogenadas que são incorporporados no DNA celular. 2aminopurina é incorporada no lugar da Adenina e o 5-bromouracil no
lugar da Timina.
- benzopirenos, aflatoxinas e corantes de acridina causam mutações por
deslocamento
2. Físicos:
- raios X e raios gama: formação radicais livres que se combinam com
bases do DNA, levando a erros no pareamento.
- luz ultravioleta: promove ligações cruzadas entre timina e citosina
adjacentes causando sérios danos ao DNA e até mesmo a morte celular.
RECOMBINAÇÃO
Em procariotos a transferência de genes ocorre principalmente por
três mecanismos:
1. Conjugação
2. Transformação
3. Transdução
Reprodução Bacteriana
(transferência de genes)
• Células DOADORAS = doam o DNA
• Células RECEPTORAS = recebem o DNA
• As três formas de transferência de DNA entre
bactérias são:
TRANSFORMAÇÃO
CONJUGAÇÃO
TRANSDUÇÃO
Replicação do cromossomo bacteriano
Complexo enzimático
responsável pelo
início da replicação
Transformação
• O DNA de uma célula doadora livre no meio é tomado por uma
segunda célula (receptora), resultando em alterações genotípicas
nessa.
• O DNA adere-se à face externa da membrana celular bacteriana,
quando então, proteínas e endonucleases clivam esse DNA em
fragmentos de 6.000 – 8.000 pb.
• Uma vez no citoplasma, o DNA da célula doadora, ligado a
proteínas e histonas (que evitam a digestão pelas DNAses)
encontram o cromossomo da célula receptora ou um plasmídeo e
ocorre a recombinação em sítios de homologia.
• Esse fenômeno pode ser observado em organismos grampositivos e em gram-negativos.
Transdução
• O segundo meio de transferir DNA entre organismos
envolve a mediação de vírus bacterianos (bacteriófagos)
que podem carrear DNA de uma célula a outra.
Conjugação
Transferência de DNA por contato físico.
Plasmídeos sexuais ou de fertilidade:
As células que os possuem são chamadas
de células macho ou F+
As células que não o possuem são
chamadas de células fêmeas ou FO DNA é transferido de uma célula para
outra através de pilis