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

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1 Principios de Genética Microbiana

2 Genética (do grego genno; fazer nascer) é a ciência dos da hereditariedade e da variabilidade dos organismos. Definição RNA Proteína DNA

3 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 microrganismos

4 1. Introdução A célula duplica o material genético antes da divisão celular

5 Variantes podem surgir espontaneamente ou pela ação de fatores químicos ou físicos Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição

6 Isolamento de mutantes Meio completo Meio mínimo Plaqueamento em réplica: quando o fenótipo dos mutantes não é facilmente reconhecível :

7 Mutações Alterações (hereditárias) na sequência de nucleotídeos de um gene. - Geralmente resultam em pequenas alterações genéticas Variações no genoma microbiano Recombinação genética Elementos genéticos contidos em dois genomas diferentes são reunidos numa unidade. - Provoca alterações mais significativas.

8 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 incompletaMutações

9 Mecanismos das mutações: troca de pares de bases

10 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 mutagênicos - A frequência das mutações variam bastante. - As que são muito freqüentes criam dificuldade na manutenção das coleções de culturas: Em culturas com 10 8 células/mL é provável de se encontrar vários mutantes

11 Análogos de bases, reativos com o DNA - Ácido nitroso - Gás mostarda - Brometo de etídio

12 Radiações 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.

13 Transposons 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

14 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

15 1. Transformação: Griffith: 1928 Natureza: DNA livre (evento marcante na biologia) Recombinação genética Ocorre através de três processos: - transformação, conjugação e transdução.

16 Experimento de Griffith (1928)Transformação

17 Transformação

18 Transformação

19 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 genética

20 Experimento de Lederberg & Tatum (1946) Conjugação

21

22 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

23 Transdução generalizada Baixa frequência de transferência Empacotamento acidental

24 Transdução especializada Alta frequência de transferência Luz 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

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

26 Regulação gênica

27 Regulação alostérica Regulação da atividade enzimática

28 Regulação da transcrição (indução enzimática) Operon: unidade completa de expressão gênica Ex: utilização da lactose (alolactose)

29 Regulação da transcrição (repressão enzimática) Ex: síntese de arginina


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