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PRINCÍPIOS DE GENÉTICA MICROBIANA. INTRODUÇÃO Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: hereditariedade variabilidade.

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1 PRINCÍPIOS DE GENÉTICA MICROBIANA

2 INTRODUÇÃO Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: hereditariedade variabilidade

3 INTRODUÇÃO Descoberta da estrutura do DNA (dupla fita em helix – Watson & Crick 1953 ou 1957?) Transferência da hereditariedade Necessidade de fidelização do processo Etapas do processo: Replicação Transcrição Tradução

4 A = T C G DNA: Ø 2 nm (1/1,000,000,000 = )

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7 INTRODUÇÃO Descoberta dupla fita (em helix) do DNA Transferência da hereditariedade Importância da fidelização do processo Etapas do processo: Replicação Transcrição Tradução

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11 GENOMA BACTERIANO Organismo tamanho (pares de base) # de genes Média da densidade de bases/gene # cromossomos Homo sapiens (humano) 3.2 bilhões~25,0001 gene/100,000 bases46 Mus musculus (rato) 2.6 bilhões~25,0001 gene/100,000 bases40 Drosophila melanogaster (inseto) 137 milhões13,0001 gene/9,000 bases8 Arabidopsis thaliana (planta) 100 milhões25,0001 gene/4000 bases10 Saccharomyces cerevisiae (levedura) 12.1 milhões60001 gene/2000 bases32 Escherichia coli (bacteria) 4.6 milhões32001 gene/1400 bases1 H. influenzae (bacteria) 1.8 milhões17001 gene/1000 bases1

12 Superenovelamento positivo ou negativo DNA girase

13 Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

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15 Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase

16 ENZIMAS ENVOLVIDAS NA REPLICAÇÃO Topoisomerases: relaxa o DNA (enovelado pela DNA girase) Helicases: deixam o DNA em fita simples (fsDNA) DNA polimerases: acoplam nucleotídeos à fita de DNA via ligações fosfodiester Necessidade de primer (primases) Só ligam nucleotídeos na posição 3-OH da fita DNA ligase (fragmentos de Okazaki) DNA metilases

17 Natureza semiconservativa da replicação

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20 Garfo de replicação (eucariotos) (fsDNA) Topoisomerase (relaxa)

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22 Replicação de DNA nos procariontes com genoma circular Além do DNA principal tem plasmídios circulares Pol III adiciona 1000 nucleotídeos/s E. coli – 40 min para replicação completa Termino de replicação

23 TRANSCRIÇÃO (DNA RNA) Uma fita do DNA serve de molde ( sense strand ) Tem Uracil (U) no lugar de Timina (T) RNA é fita simples Três tipos de RNA com diferentes funções: mRNA (RNA mensageiro): especifica a sequência de aa tRNA (RNA de transferência): usa a informação contida no mRNA e traduz essa informação em uma sequência de aa rRNA (RNA ribossômico): forma os ribossomos responsáveis pela tradução do RNA em proteínas

24 TRADUÇÃO (DNA PROTEÍNAS) Participação do: mRNA e tRNA códon anticódon Aminoácidos Proteínas

25 2 a base UCAG 1 a base U UUU (Phe/F) Fenilalanina UUC (Phe/F) Fenilalanina UUA (Leu/L) Leucina UUG (Leu/L) LeucinaFenilalanina Leucina UCU (Ser/S) Serina UCC (Ser/S) Serina UCA (Ser/S) Serina UCG (Ser/S) SerinaSerina UAU (Tyr/Y) Tirosina UAC (Tyr/Y) Tirosina UAA "Ocre" (Stop) UAG "Âmbar" (Stop)Tirosina UGU (Cys/C) Cisteína UGC (Cys/C) Cisteína UGA "Opala" (Stop) UGG (Trp/W) TriptofanoCisteína Triptofano C CUU (Leu/L) Leucina CUC (Leu/L) Leucina CUA (Leu/L) Leucina CUG (Leu/L) LeucinaLeucina CCU (Pro/P) Prolina CCC (Pro/P) Prolina CCA (Pro/P) Prolina CCG (Pro/P) ProlinaProlina CAU (His/H) Histidina CAC (His/H) Histidina CAA (Gln/Q) Glutamina CAG (Gln/Q) GlutaminaHistidina Glutamina CGU (Arg/R) Arginina CGC (Arg/R) Arginina CGA (Arg/R) Arginina CGG (Arg/R) ArgininaArginina A AUU (Ile/I) Isoleucina AUC (Ile/I) Isoleucina AUA (Ile/I) Isoleucina AUG (Met/M) Metionina, StartIsoleucina Metionina ACU (Thr/T)Treonina ACC (Thr/T)Treonina ACA (Thr/T)Treonina ACG (Thr/T)TreoninaTreonina AAU (Asn/N) Asparagina AAC (Asn/N) Asparagina AAA (Lys/K) Lisina AAG (Lys/K) LisinaAsparagina Lisina AGU (Ser/S) Serina AGC (Ser/S) Serina AGA (Arg/R) Arginina AGG (Arg/R) ArgininaSerina Arginina G GUU (Val/V) Valina GUC (Val/V) Valina GUA (Val/V) Valina GUG (Val/V) ValinaValina GCU (Ala/A) Alanina GCC (Ala/A) Alanina GCA (Ala/A) Alanina GCG (Ala/A) AlaninaAlanina GAU (Asp/D) Ácido aspártico GAC (Asp/D) Ácido aspártico GAA (Glu/E) Ácido glutâmico GAG (Glu/E) Ácido glutâmicoÁcido aspártico Ácido glutâmico GGU (Gly/G) Glicina GGC (Gly/G) Glicina GGA (Gly/G) Glicina GGG (Gly/G) GlicinaGlicina

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28 Sitio E: estrutural Sitio P: peptídico Sitio A: aminoacil

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30 VARIABILIDADE EM MICRORGANISMOS Associada a duas propriedades: Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. plasmídios) Eucariotos: cromossomo + DNA organelas Fenótipo: porção expressa do genótipo ex. Azomonas spp. meio com sacarose: colônias mucosas meio sem sacarose: colônicas secas

31 VARIABILIDADE EM MICRORGANISMOS

32 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS Ocorre graças a dois mecanismos: Mutações Recombinação genética

33 Mutações Mudanças hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene Diferentes tipos Substituição de bases (troca de bases) Mutações de remoção (remoção de bases) Adição ou perda de bases (proteínas não funcionais) Mutações sem sentido (término da cadeia de aa) Mutações silenciosas (não acarreta efeito no fenótipo) Mutações de supressão (corrigem mutações) VARIAÇÕES GENOTÍPICAS

34 ALI VAI RUI COM LIA XXX VARIAÇÕES GENOTÍPICAS Substituição ALI VAI RUI COM BIA XXX Remoção ALI AIR UIC OML IAX XX Inserção ALT IVA IRU ICO MLI AXX

35 Substituição de uma base (pontual)

36 COMO DETECTAR MUTAÇÕES Serratia marcescens: vermelho normal, cinza mutantes

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38 AGENTES MUTAGÊNICOS Agentes químicos: análogos de base Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons

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40 AGENTES MUTAGÊNICOS Agentes químicos: análogos de base Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons

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42 Agentes químicos: análogos de bases Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons AGENTES MUTAGÊNICOS

43 Mutagênese por elementos transponíveis * transposase * repetições invertidas * baixa frequência: a por geração (1/10,000,000)

44 DADOS SOBRE MUTAÇÃO Frequência de mutação: (1/10,000,000) a ( 1/100,000,000,000) por par de nucleotídeo Gene típico possui pb, haveria a erros por geração, ou 0,0001 a 0, Algumas mutações são mais frequentes que outras

45 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Formação de um novo genótipo Trocas de material genético entre dois cromossomos homólogos (crossing over) eucariotos: MEIOSE procariotos: TRANSFERÊNCIA/RECOMBINAÇÃO

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47 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Transformação Avery, MacLeod & McCarthy (1944) Conjugação Ledeberg & Tatum (1946) Transdução Zinder & Ledeberg (1952)

48 Recombinação genética Transformação

49 Recombinação genética Experimento de Griffith (1928)

50 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Conjugação Ledeberg & Tatum (1946) Natureza: contato entre células plasmídeo ou cromossomo

51 Conjugação

52 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Transdução Lederberg & Zinder (1952): Salmonella typhimurium Natureza: vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos) generalizada ou especializada

53 Transdução generalizada


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