Princípios de Genética Microbiana

Apresentação em tema: "Princípios de Genética Microbiana"— Transcrição da apresentação:

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 DNA: Ø 2 nm (1/1,000,000,000 = 10-9) A = T C ≡ G

5

6

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

8

9

10

11 tamanho (pares de base) Média da densidade de bases/gene
Genoma Bacteriano Organismo tamanho (pares de base) # de genes Média da densidade de bases/gene # cromossomos Homo sapiens (humano) 3.2 bilhões ~25,000 1 gene/100,000 bases 46 Mus musculus (rato) 2.6 bilhões 40 Drosophila melanogaster (inseto) 137 milhões 13,000 1 gene/9,000 bases 8 Arabidopsis thaliana (planta) 100 milhões 25,000 1 gene/4000 bases 10 Saccharomyces cerevisiae (levedura) 12.1 milhões 6000 1 gene/2000 bases 32 Escherichia coli (bacteria) 4.6 milhões 3200 1 gene/1400 bases 1 H. influenzae (bacteria) 1.8 milhões 1700 1 gene/1000 bases

12 Superenovelamento positivo ou negativo
DNA girase

13 Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

14

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

18 5’ 3’

19

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

21

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

26

27

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

29

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 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS
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)

34 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS
ALI VAI RUI COM LIA XXX 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

37

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

39

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

41

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

43 Mutagênese por elementos transponíveis
* transposase * repetições invertidas * baixa frequência: 10-5 a 10-7 por geração (1/10,000,000)

44 DADOS SOBRE MUTAÇÃO Frequência de mutação: 10-7 (1/10,000,000) a ( 1/100,000,000,000) por par de nucleotídeo Gene típico possui  pb, haveria 10-4 a 10-8 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

46

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