Principios de Genética Principios de Genética MicrobianaMicrobiana

Genética (do grego genno; fazer nascer) é a ciência dos da hereditariedade e da variabilidade dos organismos.

Definição

RNA

Proteína

DNA

A variabilidade está associada a duas propriedades:

Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente Eucariotos: cromossomo + DNA organelas (mitocôndrias e cloroplastos)

Fenótipo: expressão de uma porção do genótipo ex. Azomonas spp.

meio com sacarose: colônias mucosas meio sem sacarose: colônias secas

Variabilidade em microrganismosVariabilidade em microrganismos

1. Introdução

A célula duplica o material genético antes da divisão celular

Variantes podem surgir espontaneamente ou pela ação de fatores químicos ou físicos

Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição

Isolamento de mutantes

Meio completo

Meio mínimo

Plaqueamento em réplica: quando o fenótipo dos mutantes não é facilmente reconhecível :

Mutações Alterações (hereditárias) na sequência de

nucleotídeos de um gene.

- Geralmente resultam em pequenas alterações

genéticas

Variações no genoma microbianoVariações no genoma microbiano

Recombinação genética Elementos genéticos contidos em dois genomas

diferentes são reunidos numa unidade.

- Provoca alterações mais significativas.

As bactérias podem testar bilhões de mutações em pequenos intervalos

de tempo.

O ser humano deve levar cerca de 25 anos para testar uma mutação.

Mecanismos: adição ou perda de bases

proteínas não funcionais

troca de pares de bases (nucleotídeos): pontual proteína normal proteína defeituosa proteína incompleta

MutaçõesMutações

Mecanismos das mutações: troca de pares de bases

Vários agentes podem aumentar a frequência das mutações:

Químicos: análogos de bases, agentes que reagem com o DNA

Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Elementos transponíveis:Transposons

Agentes mutagênicosAgentes mutagênicos

- A frequência das mutações variam bastante.

- As que são muito freqüentes criam dificuldade na

manutenção das coleções de culturas:Em culturas com 108 células/mL é provável de se

encontrar vários mutantes

Análogos de bases, reativos com o DNAAnálogos de bases, reativos com o DNA

- Ácido nitroso- Gás mostarda- Brometo de etídio

RadiaçõesRadiações

• As bases absorvem fortemente radiação UV (260 nm é a mais letal)

- Ferramenta útil no isolamento de mutantes.

• Radiações ionizantes causam efeito indireto: produção de radicais livres a partir da água.

TransposonsTransposons

São segmentos de DNA que podem se transferir de uma região para outra do genoma. Entretanto, é necessário elementos especiais de transposição.

“jumping genes”

Genes de transposição

Gene estrutural

Formação de um novo genótipo através da troca de material genético entre DNAs.

Ocorre entre dois cromossomos homólogos.Ocorre entre dois cromossomos homólogos. eucariotos: MEIOSE (na primeira etapa ocorre o crossing-

over) procariotos: RECOMBINAÇÃO

Variações no genoma microbiano: Recombinação genética

1. Transformação:

Griffith: 1928 Natureza: DNA livre

(evento marcante na biologia)

Recombinação genéticaRecombinação genética

Ocorre através de três processos:- transformação, conjugação e transdução.

Experimento de Griffith (1928)

TransformaçãoTransformação

TransformaçãoTransformação

TransformaçãoTransformação

2. Conjugação

Lederberg & Tatum (1946)- Questionaram o senso comum de que bactérias somente produziam clones de si mesmas.

- Experimentos delineados para determinar se as bactérias realizam processos sexuais.

Requer contato entre células Transferência de plasmídeo ou cromossomo

Recombinação genéticaRecombinação genética

Experimento de Lederberg & Tatum (1946)

Conjugação

Conjugação

3. Transdução

Lederberg and Zinder (1951)Estudava a conjugação em outras bactérias além da E. coli e percebeu que os eventos não necessitavam de contato intercelular, mas não era uma transformação.

vírus como vetor

Recombinação genética

Transdução Transdução generalizadageneralizada

Baixa frequência de transferência

Empacotamento acidental

Transdução Transdução especializadaespecializada

Alta frequência de transferênciaLuz

ultravioleta

Muitos vírus não são virulentos (temperados), podendo seus genes serem normalmente replicados com o hospedeiro (lisogenia) e eventualmente originar novos vírus temperados.

A maioria das bactérias isoladas da natureza encontram-se em estado de lisogenia –> indicativo de importância ecológica

Mecanismos: Regulação da atividade enzimática Regulação da transcrição Regulação da tradução

Regulação gênicaRegulação gênica

Centenas de reações enzimáticas ocorrem durante um único ciclo de crescimento.

Necessidade de regulação das atividades:

- Melhor utilização dos recursos, com menor dispêndio de

energia.

Regulação gênicaRegulação gênica

Regulação alostéricaRegulação alostérica

Regulação da atividade enzimáticaRegulação da atividade enzimática

Regulação da transcrição Regulação da transcrição (indução enzimática)(indução enzimática)

Operon: unidade completa de expressão gênica

Ex: utilização da lactose

(alolactose)

Regulação da transcrição Regulação da transcrição (repressão enzimática)(repressão enzimática)

Ex: síntese de arginina