aula genetica 2010

GENÉTICA BACTERIANAGENÉTICA BACTERIANA

1. Ácidos nucléicos: DNA e RNA1. Ácidos nucléicos: DNA e RNA

2. Replicação do DNA bacteriano2. Replicação do DNA bacteriano

3. Transcrição3. Transcrição

4. Tradução4. Tradução

5. Mutação e Recombinação5. Mutação e Recombinação

6. Troca de materiais genéticos entre bactérias6. Troca de materiais genéticos entre bactérias

7. Aplicação da biologia molecular de procariotos7. Aplicação da biologia molecular de procariotos

ProgramaPrograma

•O DNA é o material genético presente em todas as células vivas, responsável por O DNA é o material genético presente em todas as células vivas, responsável por

codificar todas as informações essenciais de um organismocodificar todas as informações essenciais de um organismo

•Responsável pela variabilidade dos organismos e evolução das espéciesResponsável pela variabilidade dos organismos e evolução das espécies

DNA extra-cromossômicoDNA extra-cromossômico

DNA cromossômicoDNA cromossômico

DNA - ácido desoxiribonucléicoDNA - ácido desoxiribonucléico

RNA - ácido ribonucléicoRNA - ácido ribonucléico

1 - Ácidos nucléicos DNA e RNA1 - Ácidos nucléicos DNA e RNA

Composição química:Composição química:

•seqüência de nucleotídios - cadeia polinucleotídicaseqüência de nucleotídios - cadeia polinucleotídica

•base nitrogenada + açúcar + grupamento fosfatobase nitrogenada + açúcar + grupamento fosfato


Base nitrogenadaBase nitrogenada

Somente no RNA

(U)


AçúcaresAçúcares


Características importantes:Características importantes:

•ligação dos nucleotídios adjacentes ligação dos nucleotídios adjacentes

ligações fosfodiésterligações fosfodiéster

•extremidades da cadeia polinucleotídicaextremidades da cadeia polinucleotídica

5´P e 3´OH5´P e 3´OH

•variações de bases nitrogenadas variações de bases nitrogenadas

código genéticocódigo genético

•pareamento específico de bases nitrogenadas pareamento específico de bases nitrogenadas

complementariedade de basescomplementariedade de bases


Complementariedade de basesComplementariedade de bases

adenina - timina (DNA)adenina - timina (DNA)

adenina - uracila (RNA)adenina - uracila (RNA)

citosina - guanina citosina - guanina


Estrutura do DNA bacterianoEstrutura do DNA bacteriano

➸➸ Cromossomo únicoCromossomo único

➸➸ Circular / LinearCircular / Linear

➸➸ dupla hélicedupla hélice

➸➸ fitas complementaresfitas complementares e antiparalelase antiparalelas

1 - Ácidos nucléicos DNA 1 - Ácidos nucléicos DNA

1 - Ácidos nucléicos DNA 1 - Ácidos nucléicos DNA

Estrutura do RNA bacterianoEstrutura do RNA bacteriano

• moléculas de fita simplesmoléculas de fita simples

•fosfatofosfato

•ribose (açúcar) ribose (açúcar)

•bases nitrogenadas: bases nitrogenadas: adenina (A)adenina (A) uracilauracila (U) (U) citosina (C)citosina (C) guanina (G) guanina (G)

•3 tipos: 3 tipos: mensageiromensageiroribossomal ribossomal transportadortransportador

1 - Ácidos nucléicos RNA 1 - Ácidos nucléicos RNA

RNA mensageiro - mRNARNA mensageiro - mRNA

•Carrega informações do DNA para o ribossomo, local onde Carrega informações do DNA para o ribossomo, local onde

ocorre a síntese proteíca.ocorre a síntese proteíca.

• É o verdadeiro molde da síntese proteíca.É o verdadeiro molde da síntese proteíca.

•Tamanho determinado pela seqüência do gene e da proteína Tamanho determinado pela seqüência do gene e da proteína

a ser codificada.a ser codificada.


RNA ribossômico - rRNARNA ribossômico - rRNA

•Correspondem a 85 % do RNA total da célula

•São encontrados nos ribossomos

•Agregados a ptns ribossômicas

50S50S 30S30S

16S16S50S50S

5S5S 23S23S


RNA transportador - tRNARNA transportador - tRNA

•Correspondem a 10% do RNA total

da célula;

•Carregam aminoácidos que se

ligam de modo específico às bases

do molde de RNA


•SemiconservativaSemiconservativa

•Fita moldeFita molde

2 - Replicação do DNA bacteriano2 - Replicação do DNA bacteriano


•DNA circularDNA circular

•BidirecionalBidirecional

•Origem de replicação (Ori)Origem de replicação (Ori)

•Forquilha de replicação - complexo Forquilha de replicação - complexo

de ptns atuando no desenrolamento e de ptns atuando no desenrolamento e

síntese de nova fita complementarsíntese de nova fita complementar

•Sentido 5’→ 3’

•Desoxirribonucleotídios Desoxirribonucleotídios

trifosfatados trifosfatados

(dATP, dTTP, dGTP e dCTP)(dATP, dTTP, dGTP e dCTP)


Proteínas que compõem o complexo de replicação:Proteínas que compõem o complexo de replicação:

•DNA-polimerase - dNTPs na ponta 3'- OH livre e reparoDNA-polimerase - dNTPs na ponta 3'- OH livre e reparo

(vários tipos Ex: (vários tipos Ex: E. coliE. coli 5 DNAs polimerases) 5 DNAs polimerases)

•helicase - desenrolamento e estabilização da dupla hélicehelicase - desenrolamento e estabilização da dupla hélice

•primase - formação dos iniciadores (seqüência RNA)primase - formação dos iniciadores (seqüência RNA)

•ptns de ligação a fita simples - estabilidadeptns de ligação a fita simples - estabilidade

•DNA-ligase - ligação dos fragmentos de DNADNA-ligase - ligação dos fragmentos de DNA


Síntese de RNA a partir de um molde de DNA (fita simples)

•RNA mensageiro - mRNA policistrônico

•enzima RNA polimerase

3 - Transcrição3 - Transcrição

•Síntese de proteínas•Utiliza uma fita de mRNA como molde•3 bases nitrogenadas = 1 códon = 1 aminoácido

4 - Tradução 4 - Tradução

Código genético degeneradoCódigo genético degenerado


ElongaçãoElongação

•sítio A (aceptor) - lig de AA-tRNAsítio A (aceptor) - lig de AA-tRNA

•sítio P (peptidil) - tRNA +peptídeosítio P (peptidil) - tRNA +peptídeo

•formação da lig. peptídicaformação da lig. peptídica

•sítio E (saída) sítio E (saída)

5’ 3’


Translocação:Translocação:

•tRNA sítio A - sitio PtRNA sítio A - sitio P

•sítio A livre - novo AA-tRNA;sítio A livre - novo AA-tRNA;

•mRNA avança 3 nt (códon)mRNA avança 3 nt (códon)

•tRNA livre - sítio E (saída)tRNA livre - sítio E (saída)

•tRNA liberado do ribossomotRNA liberado do ribossomo


Terminação:Terminação:

•códons UAA, UAG, UGAcódons UAA, UAG, UGA

Segunda aulaSegunda aula

•MutaçãoMutação

•RecombinaçãoRecombinação

•Mecanismos de Transferência GênicaMecanismos de Transferência Gênica

5 - Mutação e Recombinação5 - Mutação e Recombinação

Mutação - alteração na seqüência de bases nucleotídicas do Mutação - alteração na seqüência de bases nucleotídicas do DNADNA

Mutante difere de sua linhagem parental em Mutante difere de sua linhagem parental em genótipogenótipo, com , com ou sem alteração do ou sem alteração do fenótipofenótipo

Mutações podem ser:Mutações podem ser:

•positivas oupositivas ou negativasnegativas

•pontuais ou múltiplaspontuais ou múltiplas


Tipos de mutaçõesTipos de mutações

Substituição

5 - Mutação e Recombinação5 - Mutação e RecombinaçãoTipos de Mutação Tipos de Mutação

5 - Mutação e Recombinação5 - Mutação e RecombinaçãoOcorrênciaOcorrência

•Mutação espontânea - erro de transcrição ou replicaçao do Mutação espontânea - erro de transcrição ou replicaçao do

DNA, falha dos sistemas de reparo DNA, falha dos sistemas de reparo

•Mutações induzidas - agentes químicos, físicos e biológicosMutações induzidas - agentes químicos, físicos e biológicos


1- Mutagênicos químicos1- Mutagênicos químicos•análogos de base análogos de base Ex: 5-bromouracil análogo de TEx: 5-bromouracil análogo de T•agentes químicos que reagem com o DNAagentes químicos que reagem com o DNA

Ex: ácido nitroso desamina A e CEx: ácido nitroso desamina A e C•agentes alquilantesagentes alquilantes

Brometo de etídio - inserção entre 2 pbBrometo de etídio - inserção entre 2 pb

nitrosoguanidina - lig cruzada na fita de DNAnitrosoguanidina - lig cruzada na fita de DNA

2 - Mutagênicos físicos2 - Mutagênicos físicos

•radiações não ionizantes - radiações não ionizantes - UV (formação de dímeros de T)UV (formação de dímeros de T)

•radiações ionizantes - radiações ionizantes - raio X e gama (quebra da cadeia DNA)raio X e gama (quebra da cadeia DNA)

3 - Mutagênicos biológicos - 3 - Mutagênicos biológicos - transposons e fagostransposons e fagos


RecombinaçãoRecombinação

•seqüências homólogas de DNAseqüências homólogas de DNA

•pnt RecApnt RecA

TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO

DNA na forma livre é incorporado por uma célula receptora, que poderá apresentar alterações genéticas.

célula receptora = célula competente

6 - Troca de material genético entre bactérias6 - Troca de material genético entre bactérias

∗ Presença de DNA livre no meio ambiente proveniente de bactérias lisadas.

∗ Primeira evidência: Fred Griffith (1928)- “princípio transformante”

TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMAÇÃO

TRANSFORMAÇÃO - Integração do DNA transformanteTRANSFORMAÇÃO - Integração do DNA transformante


TRANSDUÇÃOTRANSDUÇÃO

A transferência do DNA da célula doadora para a célula receptora é mediada por um vírus.


∗ O DNA é transferido de uma célula para outra por ação de vírus (bacteriófagos).

∗ Bacteriófagos não apenas infectam e matam células mas algumas vezes transferem DNA bacteriano de uma célula para outra. Os vírus que atuam nestas células desenvolvem lisogenia, isto é, seu genoma é capaz de se replicar juntamente com o genoma da célula hospedeira, sem causar sua morte.


• Pequenas moléculas de DNA dupla fita, geralmente circulares

• São elementos genéticos extracromossômicos → Se replicam independente do DNA cromossômico → tb parece estar associado a ptns de membrana → podem ser transferidos de uma bactéria para outra

• Possuem informações genéticas complementares ao cromossomo bacteriano

- Ex: Resistência a antimicrobianos, tolerância a metais tóxicos, síntese de enzimas e produção de toxinas

Plasmídeos Plasmídeos → Pequenas moléculas de DNA circular (5 a 100 genes não essenciais)Pequenas moléculas de DNA circular (5 a 100 genes não essenciais)

CromossomoCromossomo

PlasmídeosPlasmídeos

CONJUGAÇÃOCONJUGAÇÃO


Conjugação em Bactérias:

CONJUGAÇÃO CONJUGAÇÃO


Transposon (Tn) - repetições terminais invertidasTransposon (Tn) - repetições terminais invertidas


TRANSPOSIÇÃOTRANSPOSIÇÃO


Mutações positivas conferidas pela aquisição de novas Mutações positivas conferidas pela aquisição de novas seqüências gênicas:seqüências gênicas:

•Resistência a antimicrobianosResistência a antimicrobianos

•Produção de toxinasProdução de toxinas

•Ilhas de patogenicidade (fatores de virulência)Ilhas de patogenicidade (fatores de virulência)

•BacteriocinasBacteriocinas

→Vesículas de Membrana (MV): só em Gram-negativos

* ME

* toxinas, DNA e ptns, sinalização

* quarto mecanismo de transferência gênica

Bactérias Gram-NegativasBactérias Gram-Negativas

SERINGAS MOLECULARES, INJECTOSSOMOS OU

TRANSLOCONS* Sistema de secreção tipo III (biogênese flagelo)

* Injeção de ptns célula procariota ⇒ célula hospedeira

Força principal na aquisição de resistência

Evidencias de transferência de genes de resistência na natureza

Daniela Alviano, 2007

Transferência horizontal de genesTransferência horizontal de genes

aula genetica 2010

Documents