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Principios de Genética Microbiana
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Definição Genética (do grego genno; fazer nascer) é a ciência dos da hereditariedade e da variabilidade dos organismos. RNA Proteína
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1. Introdução
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Variantes podem surgir espontaneamente ou pela ação de fatores químicos ou físicos
Mutantes resistentes crescendo dentro de uma zona de inibição
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Variabilidade em microrganismos
A variabilidade está associada a duas propriedades: Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente Eucariotos: cromossomo + DNA organelas Fenótipo: expressão de uma porção do genótipo ex. Azomonas spp. meio com sacarose: colônias mucosas meio sem sacarose: colônias secas
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Isolamento de mutantes
Plaqueamento em réplica: quando o fenótipo dos mutantes não é facilmente reconhecível : Meio completo Meio mínimo
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Variações no genoma microbiano
Mutações Alterações hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene. - Geralmente resultam em pequenas alterações genéticas Recombinação genética Elementos genéticos contidos em dois genomas diferentes são reunidos numa unidade. - Provoca alterações mais significativas.
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Variações genotípicas
Mutações 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: substituição de pares de bases (nucleotídeos): pontual proteína neutra proteína defeituosa proteína incompleta adição ou perda de bases proteínas não funcionais
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Mecanismos das mutações: troca de pares de bases
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Vários agentes podem aumentar a frequência das mutações:
Agentes mutagênicos - A frequência das mutações variam bastante. - As que são muito freqüentes criam dificuldade na manutenção dos bancos de culturas: Em culturas com 108 células/mL é provável de se encontrar vários mutantes/mL 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
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Análogos de bases, reativos com o DNA
- Ácido nitroso - Gás mostarda - Brometo de etídio
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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.
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Transposons O arranjo dos genes no cromossomo não é necessariamente fixo. Entretanto, é necessário elementos especiais de transposição. Genes de transposição Gene estrutural “jumping genes”
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Recombinação genética
Formação de um novo genótipo através da troca de material genético entre DNAs. Ocorre entre dois cromossomos homólogos. eucariotos: MEIOSE procariotos: RECOMBINAÇÃO
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Recombinação genética
Ocorre através de três processos: - transformação, conjugação e transdução. 1. Transformação: Griffith: 1928 Natureza: DNA livre (evento marcante na biologia)
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Transformação Experimento de Griffith (1928)
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Transformação
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Transformação
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Recombinação genética
2. Conjugação Lederberg & Tatum (1946) Experimentos delineados para determinar se as bactérias realizam processos sexuais. contato entre células plasmídeo ou cromossomo
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Conjugação Experimento de Lederberg & Tatum (1946)
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Conjugação
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Recombinação genética
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
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Transdução generalizada
Baixa frequência de transferência Empacotamento acidental
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Transdução especializada
Alta frequência de transferência Luz ultravioleta
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Regulação gênica Mecanismos: Regulação da atividade enzimática
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. Mecanismos: Regulação da atividade enzimática Regulação da transcrição Regulação da tradução
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Regulação gênica
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Regulação da atividade enzimática
Regulação alostérica
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Regulação da transcrição (indução enzimática)
Ex: utilização da lactose Operon: unidade completa de expressão gênica (alolactose)
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Regulação da transcrição (repressão enzimática)
Ex: síntese de arginina
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