Princípios da Genética Microbiana

1. Princípios da Genética Microbiana Pelczar – Cap. 13, Pg. 332-357 Nogueira & Silva Filho – Pg. 36-49

2. Definição Genética (do gregogenno; fazer nascer) É a ciência da hereditariedade e da variabilidadedos organismos. A variabilidade é uma característica necessária dos organismos vivos , tanto quanto sua constância.

3. Estrutura do DNA Nucleotídeos A = T C ≡ G

4. Estrutura do DNA

5. Procariotos - A Célula Duplica o Material Genético Antes da Divisão Celular Os microrganismos apresentam elevadas velocidades metabólicas. Em algumas horas várias gerações podem surgir Ex: E. coli: 3 gerações em 1 hora. clones

6. Replicação do DNA em Procariotos Nogueira & Silva Filho, 2010

7. Replicação do DNA em Eucariotos

8. Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

9. Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase

10. 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 simples • Três 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

11. Transcrição do DNA Pelczar et al., 2009

13. Transcrição, Tradução e Síntese de Proteínas Tradução (DNA  Proteínas) • Participação do: mRNA e tRNA códon anticódon • Aminoácidos • Proteínas

15. Variabilidade em Microrganismos • 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 fenótipo Ex. Azomonas spp. • meio com sacarose: colônias mucosas e grandes • meio sem sacarose: colônias secas e pequenas

16. Ocorre graças a dois mecanismos: Variações genotípicas • 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.

17. 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 genotípicas

18. Substituição de uma Base (pontual)

19. Como detectar mutações? Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição

20. Agentes químicos: análogos de base • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

22. Agentes químicos: análogos de base • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

25. Agentes mutagênicos e seu modo de ação Agente Ação Resultado Análogos de base 5-bromouracil Substitui T, mas pareia Troca de AT por GC com G 2-aminopurina Substitui A, mas pareia Troca de AT por GC com C Químicos que reagem com o DNA Ácido nitroso (HNO2) Desamina A e C Troca de AT por GC Troca de GC por AT Hidroxilamina (NH2OH) Reage com C Troca de GC por AT Agentes alquilantes Monofuncional (ex. sulfonato de Metilação de G, que passa Troca de GC por AT etil metano) a parear com T Bifuncionais (ex. gás mostarda, Ligação cruzada das fitas de Mutação pontual e nitrosoguanidina) DNA, a região é cortada deleção pela DNA polimerase Corantes intercaladores Acridinas, brometo de etídio Inserem-se entre nucleotídeos Microinserções e microdeleções Radiação Ultravioleta Formação de dímeros de Reparos podem levar pirimidina erros ou deleções Radiação ionizante (ex. raios X) Formação de radicais livres que quebram o DNA

26. Agentes químicos: análogos de bases • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

27. Mutagênese por elementos transponíveis * transposase * repetições invertidas * baixa frequência: 10-5 a 10-7 por geração (1/10,000,000)

28. Formação de um novo genótipo • Trocas de material genético entre dois cromossomos homólogos (crossing over) • eucariotos: MEIOSE • procariotos:RECOMBINAÇÃO Recombinação genética

29. Recombinação genética • Transformação • Avery, MacLeod & McCarthy (1944) • Conjugação • Ledeberg & Tatum (1946) • Transdução • Zinder & Ledeberg (1952)

30. Recombinação Genética • Transformação

31. Recombinação Genética • Conjugação • Natureza: • - Contato entre células • - Plasmídeo ou cromossomo Nogueira & Silva Filho, 2010

32. Recombinação Genética • Transdução • Natureza: • - Vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos) • - Generalizada e Especializada