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Princípios da Genética Microbiana Pelczar – Cap. 13, Pg. 332-357 Nogueira & Silva Filho – Pg. 36-49.

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1 Princípios da Genética Microbiana Pelczar – Cap. 13, Pg Nogueira & Silva Filho – Pg

2 Genética (do grego genno; fazer nascer) É a ciência da hereditariedade e da variabilidade dos organismos. Definição A variabilidade é uma característica necessária dos organismos vivos, tanto quanto sua constância.

3 Estrutura do DNA A = T C G Nucleotídeos

4 Estrutura do DNA

5 Os microrganismos apresentam elevadas velocidades metabólicas. Em algumas horas várias gerações podem surgir Ex: E. coli: 3 gerações em 1 hora. clones Procariotos - A Célula Duplica o Material Genético Antes da Divisão Celular

6 Replicação do DNA em Procariotos Nogueira & Silva Filho, 2010

7 Replicação do DNA em Eucariotos

8 Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

9 Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase

10 Transcrição, Tradução e Síntese de Proteínas Transcrição (DNA RNA) Uma fita do DNA serve de molde ( sense strand ) Tem Uracil (U) no lugar de Timina (T) RNA 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

11 Transcrição do DNA Pelczar et al., 2009

12 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

13 Transcrição, Tradução e Síntese de Proteínas Tradução (DNA Proteínas) Participação do: mRNA e tRNA códon anticódon Aminoácidos Proteínas

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15 A variabilidade está associada a duas propriedades: Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. Plasmídeos) Eucariotos: cromossomo + DNA organelas (mitocôndrias e cloroplastos) Fenótipo: expressão de uma porção do genótipo. Condições ambientais também podem influenciar o fenótipo Ex. Azomonas spp. - meio com sacarose: colônias mucosas e grandes - meio sem sacarose: colônias secas e pequenas Variabilidade em Microrganismos

16 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS Ocorre graças a dois mecanismos: 1) Mutações Alterações (hereditárias) na sequência de nucleotídeos de um gene. - Geralmente resultam em pequenas alterações genéticas (uma em vários milhões de células) 2) Recombinação genética Elementos genéticos contidos em dois genomas diferentes são reunidos numa unidade – nova combinação de genes. - Provoca alterações mais significativas.

17 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) VARIAÇÕES GENOTÍPICAS

18 Substituição de uma Base (pontual)

19 COMO DETECTAR MUTAÇÕES? Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição

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

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

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25 Agentes mutagênicos e seu modo de ação AgenteAçãoResultado Análogos de base 5-bromouracil Substitui T, mas pareia Troca de AT por GC com G 2-aminopurinaSubstitui A, mas pareia Troca de AT por GC com C Químicos que reagem com o DNA Ácido nitroso (HNO 2 )Desamina A e CTroca de AT por GC Troca de GC por AT Hidroxilamina (NH 2 OH)Reage com CTroca de GC por AT Agentes alquilantes Monofuncional (ex. sulfonato deMetilação de G, que passa Troca de GC por AT etil metano)a parear com T Bifuncionais (ex. gás mostarda,Ligação cruzada das fitas deMutação pontual e nitrosoguanidina)DNA, a região é cortadadeleção pela DNA polimerase Corantes intercaladores Acridinas, brometo de etídioInserem-se entre nucleotídeosMicroinserções e microdeleções Radiação UltravioletaFormação de dímeros deReparos podem levar pirimidinaerros ou deleções Radiação ionizante (ex. raios X)Formação de radicais livres que quebram o DNA

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

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

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

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

30 Recombinação Genética Transformação

31 Recombinação Genética Conjugação Natureza: - Contato entre células - Plasmídeo ou cromossomo Nogueira & Silva Filho, 2010

32 Recombinação Genética Transdução Natureza: - Vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos) - Generalizada e Especializada


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