Genetica Bacteriana

GENÉ
GENÉTICA BACTERIANA
Genoma:
Informaç
Informação gené
genética contida em uma cé
célula;
Organizado em cromossomos;
Cromossomos:
Estruturas contendo DNA, que transportam fisicamente a informaç
informação hereditá
hereditária;
GENÉTICA BACTERIANA
Contêm os genes;
Genes: segmentos de DNA que codificam os produtos funcionais (proteí
(proteínas);
Genó
Genótipo X Fenó
Fenótipo
Genó
Genótipo:
P
r
o
f
.
F
e
l
i
p
e
P
i
e
d
a
d
e
G
.
N
e
v
e
• Composiç
Composição gené
genética de um organismo;
s
• Propriedades potenciais;
Fenó
Fenótipo:
• Manifestaç
Manifestação do genó
genótipo;
• Propriedades reais, expressas;
DNA BACTERIANO
FLUXO DA INFORMAÇ
INFORMAÇÃO GENÉ
GENÉTICA
Cromossomial (NUCLEÓ
(NUCLEÓIDE):
Fita dupla circular
≅ 4.500 kb
Cromossomo
aa
Informaç
Informações essenciais
Plasmí
Plasmídeos
ExtraExtra-cromossomial:
cromossomial:
Plasmí
Plasmídeos:
TRANSCRIÇ
TRANSCRIÇÃO
• Fita dupla circular ou linear;
tRNA
• 2 a 200 kb;
+
• Informaç
Informações adicionais (não essenciais):
- Fertilidade;
- Resistência a antimicrobianos, íons e metais pesados;
+
Ribossomo 70S
(rRNA + ptns)
ptns)
- Produç
Produção de bacteriocinas;
bacteriocinas;
- Produç
Produção de toxinas;
TRADUÇ
TRADUÇÃO
- Utililizaç
Utililização de carboidratos;
Utilizaç
Utilização de mRNA como molde
3 nucleotí
nucleotídeos = 1 có
códon = 1 aminoá
aminoácido
Funç
Funções:
Codificaç
Codificação de informaç
informações;
Seqü
Seqüência de Aminoá
Aminoácidos = Proteí
Proteínas
Variabilidade;
Hereditariedade;
MUTAÇ
MUTAÇÃO
MUTAÇ
MUTAÇÃO
Alteraç
Alteração na sequência de nucleotí
nucleotídeos do DNA
Tipos de Mutaç
Mutação:
a) Espontânea → Erro de replicaç
replicação ou transcriç
transcrição, falha no sistema de reparo
b) Induzida → Agentes quí
químicos, fí
físicos ou bioló
biológicos
(i) Positiva → Bené
Benéfica ao organismo
(ii) Negativa → Deleté
Deletéria ao organismo
(iii) Silenciosa → Sem alteraç
alterações fenotí
fenotípicas
1) Pontual → Substituiç
Substituição, Inserç
Inserção ou Deleç
Deleção
2) Múltipla → Recombinaç
Recombinação
(missense)
(nonsense)
1
MUTAÇ
MUTAÇÃO INDUZIDA
RECOMBINAÇ
RECOMBINAÇÃO GENÉ
GENÉTICA
1) Mutagênicos quí
químicos
DNA Doador x DNA Receptor
Aná
Análogos de base
Recombinaç
Recombinação Homó
Homóloga:
Troca entre genes ou sequências que compartilham uma ancestralidade comum;
Ex: 55-bromouracil (aná
(análogo de T)
Sistema Rec;
Rec;
Agentes quí
químicos que reagem com o DNA
Recombinaç
Recombinação NãoNão-Homó
Homóloga:
Sequências diferentes → catalisada por enzimas;
Independente do sistema Rec;
Rec;
Ex: Ácido nitroso
Agentes alquilantes
Ex.: Transposons
Brometo de etí
etídio → Inserç
Inserção entre 2 pb
TRANSFERÊNCIA GENÉ
GENÉTICA
Transferência Vertical X Horizontal
2) Mutagênicos fí
físicos
Mecanismos de Transferência de Genes em Bacté
Bactérias:
Radiaç
Radiações não ionizantes - UV (formaç
(formação de dí
dímeros de T)
Radiaç
Radiações ionizantes - Raio X e gama (quebra da cadeia DNA)
1) TRANSFORMAÇ
TRANSFORMAÇÃO
DNA livre no meio extracelular;
2) CONJUGAÇ
CONJUGAÇÃO
3) Mutagênicos bioló
biológicos - Transposons e Bacterió
Bacteriófagos
Transferência de plasmí
plasmídeos entre 2 cé
células – dependente de contato cél.-cél.;
3) TRANSDUÇ
TRANSDUÇÃO
Mediada por fagos (bacterió
(bacteriófagos);
Mecanismos de Transferência de Genes
Mecanismos de Transferência de Genes
TRANSFORMAÇ
TRANSFORMAÇÃO
TRANSFORMAÇ
TRANSFORMAÇÃO
Experimento de Griffith (1928)
Cél. receptora = Cél. competente
Streptococcus pneumoniae (cá
(cápsula ⇒ patogenicidade)
patogenicidade)
Competência:
Colônia lisa com cá
cápsula
Natural: Ex.: S. pneumoniae
Colônia rugosa sem cá
cápsula
• Princí
Princípio transformante
• DNA se insere em regiões homó
homólogas
Infecta
com cepa
rugosa
Infecta
com cepa
lisa
Rato vive
Rato morre
Infecta
com cepa
lisa morta
por calor
Infecta
com cepa
lisa morta
por calor e
rugosa
Rato vive Rato morre
In vitro:
ção)
vitro: Método fí
físico (Eletropora
(Eletroporaç
ão)
Método quí
químico (CaCl2)
• Recombinaç
Recombinação Homó
Homóloga (Sist. Rec)
Rec)
Sangue: bactérias
lisas com cápsula
Mecanismos de Transferência de Genes
TRANSFORMAÇ
TRANSFORMAÇÃO
Mecanismos de Transferência de Genes
CONJUGAÇ
CONJUGAÇÃO
Transferência do plasmí
plasmídeo de uma cé
célula bacteriana doadora para a receptora;
Plasmí
Plasmídeo DNA extraextra-cromossômico com genes não essenciais;
essenciais;
2
Mecanismos de Transferência de Genes
Mecanismos de Transferência de Genes
Conjugaç
Conjugação Bacté
Bactérias GramGram-Negativas
Conjugaç
Conjugação Bacté
Bactérias GramGram-negativas
Plasmí
Plasmídeo F ⇒ Pili sexual
Mecanismos de Transferência de Genes
Mecanismos de Transferência de Genes
TRANSDUÇ
TRANSDUÇÃO
Conjugaç
Conjugação Bacté
Bactérias GramGram-Positivas
Bacterió
Bacteriófago (fago) vírus que infecta somente bacté
bactérias
Bacté
Bactéria receptora:
receptora: Produç
Produção de Feromônio
Ciclo Lí
Lítico x Lisogênico
Bacté
Bactéria doadora:
doadora: Produç
Produção de subst. de agregaç
agregação apó
após ser estimulada por feromônio
• Fagos lí
líticos:
- Muito agressivos;
- Transduç
Transdução pouco eficiente;
Feromônio
• Fagos temperados:
- Menos agressivos;
- Estado de lisogenia (pr
ófago);
(pró
fago);
Substância
de agregaç
agregação
- Ciclo lí
lítico ⇒ formaç
formação da partí
partícula transdutora
Partí
Partícula Transdutora (Capsí
Capsídeo fágico + DNA clivado da bacté
bactéria)
Presenç
Presença de genes para resistência ou virulência em
plasmí
plasmídeos F levam à disseminaç
disseminação do fenó
fenótipo entre bacté
bactérias
Altamente especí
específica
Ex.: Corynebacterium diphteriae (gene da toxina difté
diftérica)
Mecanismos de Transferência de Genes
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇ
TRANSPOSIÇÃO BACTERIANA
TRANSDUÇ
TRANSDUÇÃO
Segmentos de DNA capazes de se transpor de uma posiç
posição do genoma para outra;
Recombinaç
Recombinação nãonão-homó
homóloga:
Independente do sistema Rec;
Rec;
Elementos IS (Sequências
(Sequências de Inserç
Inserção):
< 2kb;
Só apresentam o gene que codifica a transposase;
transposase;
Plasmí
Plasmídeos, cromossomos e fagos;
Transposon (Tn):
Tn):
> 2kb;
Partícula
transdutora
Elemento gené
genético mó
móvel que pode carrear diferentes genes (resistência e/ou
virulência), alé
além do gene da transposase;
transposase;
Tipos de caracterí
características transferí
transferíveis:
Lise da cé
célula
(Ciclo lí
lítico)
•
Resistência a antimicrobianos;
•
Fatores de virulência;
•
Biossí
Biossíntese da arginina;
3
ILHAS GENÔMICAS
Elementos gené
genéticos móveis (10 - 200 kb);
Podem ser encontradas em bact.
bact. Gram + e Gram – ;
Podem conferir fenó
fenótipos de:
Virulência Ilhas de Patogenicidade (PAIs)
PAIs)
Resistência Ilhas de Resistência
Novas capacidades metabó
metabólicas Ilhas Metabó
Metabólicas
4