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INTRODUO

O DNA existe como uma hlice de fita dupla,

mantidas pelo pareamento de bases nitrogenadas

especficas (AT; CG).

- A seqncia de bases codifica a

informao gentica;

- A estrutura complementar do DNA permite

a duplicao precisa do DNA durante a

diviso celular.

Gene um segmento de DNA que codifica um

produto funcional a protena. A seqncia de um gene transcrita para produzir uma molcula

especfica de RNA, o RNAm. A informao do RNAm,

ento, traduzida em uma seqncia especfica de

aminocidos que formam uma protena.

Gentipo: informao gentica do organismo;

A clula bacteriana a menor entidade viva

auto-sustentvel governada por informaes

genticas.

O Mycoplasma a bactria com menor

genoma.

Tamanho do genoma: vrus < bactria < clula

eucaritica

Fluxo da informao gentica

ELEMENTOS CELULARES ENVOLVIDOS NA GENTICA BACTERIANA

Bactrias: possuem s um cromossomo

no possuem: membrana nuclear, aparelho mittico, histonas e ntrons.

Nucleide ou cromossomo bacteriano: DNA. Contem

todas informaes necessrias para a sobrevivncia da

clula e capaz de autoduplicao. Seus genes podem

ser transferidos associados a plasmdios, transposons e

bacterifagos. O cromossomo bacteriano enrolado,

espiralado e compactado.

DNA extra-cromossomal

o Plasmdios

Molculas extracromossomais circulares de DNA encontradas em muitas espcies bacterianas.

Podem ser removidos das clulas sob condies de

estresse;

Conferem vantagens seletivas; A replicao pode ocorrer

durante a replicao

bacteriana ou na conjugao;

Tipos de plasmdios: - Plasmdio de tipo sexual: so

importantes para a transferncia

de plasmdios a uma clula

receptora. So capazes de se

integrar no cromossomo.

- Plasmdios R: conferem

resistncia a antibiticos.

Possuem o determinante de

resistncia e o fator de

transferncia de resistncia RTF.

Ex. Staphylococcus aureus.

- Plasmdios Col ou

bacteriocinognicos: plasmdios

capazes de produzir inibidores

de crescimento de outras

bactrias. Ex. Escherichia coli e Pseudomonas.

- Plasmdios virulentos: favorecem a infeco em mamferos.

- Plasmdios de degradao: codificam enzimas degradativas. Ex.

Pseudomonas;

o Transposons

- Segmentos de DNA mveis dentro do

cromossomo;

- Codificam caracteres no essenciais,

no autoduplicam;

- Transferem-se ligados a plasmdios e

cromossomos podendo carrear genes

prprios e cromossmicos;

- Contm informao para a prpria

transposio;

- Podem causar mutaes;

- Contm genes de resistncia a

antimicrobianos

- Transposases: enzimas que permitem a

transposio

o Integrons

- Segmentos de DNA fita dupla;

- Capturam genes de resistncia a drogas do citoplasma;

Pili ou fimbria sexual: apndice relacionado com a troca de material gentico

durante a conjugao bacteriana.

Mesossomo: parecem estar ligados ao material nuclear da clula, estando

envolvidos na replicao de DNA e na diviso celular.

Ribossomos: compostos de RNAr (60%) e protenas (40%). Cerca de 80% dos

ribossomos esto na forma de polirribossomos.

ORGANIZAO E REGULAO DO GENOMA BACTERIANO

A regulao da sntese protica no nvel gentico eficiente em termos

energticos, pois as protenas so sintetizadas somente quando necessrio.

As enzimas constitutivas produzem em uma velocidade fixa. Ex. enzimas da

gliclise.

Para esses mecanismos reguladores genticos, o controle dirigido sntese de

RNAm.

Represso

- Controla a sntese de uma ou mais enzimas;

- Quando as clulas so expostas a um produto final especfico, a sntese das

enzimas relacionadas aquele produto diminui.

Induo

- Na presena de certas substncias qumicas, as clulas sintetizam mais enzimas;

Ex. lactose presente E. coli produz -galactosidase degrada lactose;

Operon:

- Grupo de genes estruturais regulados coordenadamente com funes

metablicas relacionadas e os stios promotor e operador que controlam sua

transcrio;

- Stio Operador permite que a RNA polimerase transcreva ou no a seqncia de

genes (controle da transcrio)

- Cada operon corresponde a uma via metablica.

- Os operons podem ser induzidos ou reprimidos.

- No modelo de operon pra um sistema indutvel, um gene regulador codifica a

protena repressora;

- Quando o indutor est ausente, o repressor liga-se ao operador e no h sntese

de RNAm.

- Quando o indutor est presente, liga-se ao repressor, de modo que ele no pode

se ligar ao operador, portanto, o RNAm produzido e a sntese da enzima induzida.

- Em sistemas repressveis, o repressor requer um co-repressor, de modo a ligar-se ao

stio operador, portanto, o co-repressor controla a sntese da enzima.

Ex. Operon-LAC (Operon da Lactose)

VARIABILIDADE GENTICA EM BACTRIAS

As bactrias no tm reproduo sexual no mesmo sentido que os eucariontes.

Assim, as bactrias no possuem:

- Alternncia de geraes;

- Gametas;

- Meiose;

As bactrias apresentam dois mecanismos de variabilidade gentica, a

mutao ou a recombinao, a qual pode se dar por transformao, conjugao ou

transduo.

Mutao: Alteraes na seqncia de nucleotdeos podendo modificar o

produto. So irreversveis.

o Ocorre durante a replicao do cromossomo bacteriano;

o Podem ser neutras, desvantajosas ou benficas;

o Processo vertical;

o Ocorrem ao acaso e, portanto podem aparecer bactrias com resistncia a

um antibitico sem ter entrado em contato com este;

o As mutaes podem ser:

Puntiformes: resultado de substituies em pares de bases envolvendo apenas um ou alguns poucos nucleotdeos.

Por insero: adio/ incorporao de uma ou mais bases Por deleo: perda de uma ou mais bases

Recombinao: processo de variabilidade gentica que envolve material

gentico exgeno.

o Processo horizontal;

o Ocorre durante os processos de conjugao, transformao ou transduo.

o Transformao: transferncia de um pedao de DNA de uma clula morta

para uma clula viva

Em 1928, Griffith descobriu um Streptococcus pneumoniae sem cpsula, sendo

que as colnias lisas eram aquelas de bactrias encapsuladas e as colnias rugosas

eram de bactrias sem cpsula.

Etapas da transformao:

Libertao do DNA do doador para o meio A clula receptora deve estar competente e pode liberar fator de competncia para clulas prximas;

A autolisina expe a membrana s protenas de ligao de DNA e endonucleases;

Adeso do DNA a uma clula receptora competente

Clivagem do DNA pelas endonucleases;

Clivagem por exonucleases quebra das pontes de

hidrognio

Forma-se complexo eclipse: fita de DNA + protena

protetora Passagem do complexo eclipse pela membrana

plasmtica;

DNA receptor + DNA doador busca de locais de homologia; Fita simples doadora une-se a fita homloga receptora. A transformao natural ocorre apenas em alguns gneros de bactrias, como

por exemplo, Azobacter, Bacillus, Streptococcus neisseria e Thermus.

o Transduo: Incorporao de DNA de outra clula bacteriana tendo como

vetor um bacterifago ou fago.

No processo de formao de novas partculas virais, pode ser incorporado

algum DNA do cromossomo da clula hospedeira. Quando estes vrus infectam

novas clulas, a clula receptora pode adquirir nova informao gentica.

- Fago virulento: fago que leva a clula ao ciclo ltico (causa infeces);

- Fago transdutor: fago com genoma da clula bacteriana incorporado (no

causa infeco, pois s o capsdeo dele; ele apenas transfere gene de uma

clula para outra clula); Etapas da transduo

Infeco fgica; Sntese de novos fagos; Lise bacteriana e libertao de novos fagos; Produo e libertao de fagos defectivos; Fagos defectivos injetam o DNA em novas clulas; Recombinao;

A transduo pode ser:

- Generalizada: requer a ocorrncia de um ciclo ltico, onde eventualmente pode

haver o empacotamento de fragmentos de DNA da clula hospedeira, gerando

partculas denominadas partculas transdutoras, que correspondem ao capsdeo viral

contendo em seu interior DNA bacteriano.

A freqncia com que um determinado gene transferido baixa uma vez que

cada partcula transdutora leva apenas um determinado fragmento de DNA (1 em

103 ou 108 clulas recebem um determinado gene).

Especializada: O exemplo mais bem conhecido e primeiramente descoberto foi a transferncia de genes que codificam produtos envolvidos na degradao de

galactose pelo fago de E. coli.

A etapa inicial no processo corresponde infeco e lisogenizao do fago,

que ocorre em stios especficos do genoma. Neste caso, a integrao do fago ocorre

adjacente ao conjunto de genes envolvidos na utilizao de galactose. Pela ao de

algum indutor (ex: UV) h a separao do fago do genoma (integrao reversa), que

normalmente ocorre perfeitamente. Entretanto, em alguns casos, essa separao

defeituosa, promovendo a remoo de genes bacterianos e deixando parte do

genoma viral na clula. Essas partculas podem ser de dois tipos: aquelas que

carregam genes gal e outras que carregam genes bio. Aquelas partculas levando

genes gal so denominadas dgal (defectivas, contendo o gene gal), porque so

incapazes de formar partculas virais maduras. Quando estas partculas infectam novas

clulas, juntamente com fagos normais, pode haver a transferncia de genes gal, a

partir da infeco e lisogenizao dos dois fagos.

o Conjugao: Processo de transferncia de DNA de uma bactria para

outra, envolvendo o contato entre duas clulas.

A conjugao mediada por um plasmdio, (fragmento circular de DNA, com

capacidade para a auto-replicao), designado fator F.

Nas bactrias Gram negativas, o plasmdio transporta genes que codificam a

sntese de pili sexuais, isto , projees da clula doadora que entram em contacto

com a receptora.

Quando a clula porta um plasmdio de natureza F denominada F+,

doadora, enquanto clulas desprovidas de tais plasmdios so denominadas F-,

receptoras.

A conjugao requer o contato direto entre clulas geralmente de tipos

sexuais opostos (F+/ F-). As clulas F+ so as doadoras e transmitem o plasmdio F s

clulas receptoras, F-.

A capacidade conjugativa est associada presena de genes localizados

em um operon denominado tra que conferem caractersticas envolvidas na

conjugao como a sntese do pilus F, responsvel pelo reconhecimento e contato

entre as clulas e a transferncia do DNA plasmidial.

Uma das cadeias de DNA do plasmdio transferida da clula F+ para a clula

F-.

Na clula doadora, F+, o plasmdio replicado durante a transferncia de uma

das cadeias de DNA, no receptor a cadeia complementar tambm depois

sintetizada.

Aps a transferncia a clula receptora passa a ser do tipo F+.

Em algumas clulas que transportam o fator F, este se integra no cromossomo

bacteriano, convertendo a clula F+ numa clula do tipo Hfr (Alta freqncia de

recombinao).

Quando a conjugao ocorre entre uma clula Hfr e uma clula F-, o

cromossomo da clula Hfr (com o seu prprio Fator F integrado), replica-se e inicia-se

a transferncia de uma das cadeias do cromossomo para a clula receptora.

Contudo no ocorre a transferncia completa do cromossomo, j que os pili

so frgeis e ocorre a sua quebra. transferida apenas uma parte do cromossomo

bacteriano, pelo que a clula receptora permanece F-.

Quando integrados, esses plasmdios podem mobilizar a transferncia de genes

cromossomais tambm.

A conjugao pode ser de dois tipos: entre clulas F+ e F-, resultando em duas

clulas F+ e entre clulas Hfr e F-, resultando em uma clula Hfr e outra F-.

Nos dois processos, acredita-se que o mecanismo provvel de transferncia do

DNA seja pelo circulo rolante, onde apenas uma das fitas transferida, sendo a fita

complementar sintetizada pela clula receptora.