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