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Princípios de Genética Microbiana

Princípios de Genética Microbiana. Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: hereditariedade variabilidade. Introdução. Introdução. Descoberta da estrutura do DNA (dupla fita em helix – Watson & Crick 1953 ou 1957?) Transferência da hereditariedade

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Princípios de Genética Microbiana

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Presentation Transcript

  1. Princípios de Genética Microbiana

  2. Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: • hereditariedade • variabilidade Introdução

  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. Introdução • Descoberta dupla fita (em helix) do DNA • Transferência da hereditariedade (alelos e genes) • Dominância: homozigose e heterozigose • Epistasia: expressão de um gene afeta a expressão do outro • Pleiotropia: um gene responsável por mais de uma característica • Importância da fidelização do processo • Etapas do processo: • Replicação • Transcrição • Tradução

  6. GENOMA BACTERIANO • Normalmente circular • Eventualmente linear • Algumas espécies com porções extras, não cromossomais, denominadas de plasmídeos, com transferência horizontal Conjugativos Não conjugativos

  7. Tamanho, forma e numero de cromossomos bacterianos

  8. GENOMA BACTERIANO Agrobacterium tumefasciens (1 cromossomo circular, 1 linear e 2 plasmídeos) Tumor inducing

  9. Genoma Bacteriano

  10. Genoma Bacteriano Operon lac (biossíntese de lactose) Origem de replicação 4.639.221 pb Escherichiacoli K-12 Operon trp (biossíntese de triptofano) 4288 proteínas codificadas 385 de função desconhecida Operon his (biossíntese de Histidina)

  11. Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

  12. Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase

  13. Superenovelamento positivo ou negativo DNA girase

  14. Pol III adiciona 1000 nucleotídeos/s com um erro de 10-9/geração • E. coli – quanto tempo para replicação completa (ca. 4,6 milhões de pb)?

  15. Associada a duas propriedades: • Genótipo: potencial total herdado • Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. plasmídeos, por ex. resistência a antibióticos, produção de enzimas e proteínas ou aumentar a patogenicidade de uma variedade) • Eucariotos: cromossomo + DNA organelas • Fenótipo: porção expressa do genótipo • ex. Azomonas spp. • meio com sacarose: colônias mucosas • meio sem sacarose: colônias secas Variabilidade em microrganismos

  16. Variabilidade em procariotos

  17. Ocorre graças a dois mecanismos: • Mutações • Recombinação genética Variações genotípicas

  18. Mutações • Mudanças hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene • 10-7 (1/10,000,000) a 10-11 ( 1/100,000,000,000) por par de nucleotídeo • Gene típico possui  1.000 pb, haveria 10-4 a 10-8 erros por geração, ou 0,0001 a 0,00000001 • Algumas mutações são mais frequentes que outras Variações genotípicas Frequência de mutação:

  19. 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

  20. ALI VAI RUI COM LIA XXX Variações genotípicas Substituição ALI VAI RUI COMBIA XXX ALI AIR UIC OML IAX XX Remoção ALT IVA IRU ICO MLI AXX Inserção

  21. Substituição de uma base (pontual)

  22. Como detectar mutações Serratia marcescens: vermelho normal, cinza mutantes

  23. Agentes químicos: análogos de base • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

  24. Agentes químicos: análogos de base • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

  25. Agentes químicos: análogos de bases • Radiações: raios-X, luz ultra-violeta • Transposons Agentes mutagênicos

  26. Mutagênese por elementos transponíveis * transposase * repetições invertidas * baixa frequência: 10-5 a 10-7 por geração (1/10,000,000) Tn 10 – tetraciclina Tn 5 – kanamicina

  27. Formação de um novo genótipo • Trocas de material genético entre dois cromossomos homólogos (crossing over) • eucariotos: MEIOSE • procariotos: TRANSFERÊNCIA/RECOMBINAÇÃO Recombinação genética

  28. Recombinação genética • Transformação • Avery, MacLeod & McCarthy (1944) • Conjugação • Ledeberg & Tatum (1946) • Transdução • Zinder & Ledeberg (1952)

  29. Recombinação genética • Transformação

  30. Recombinação genética Experimento de Griffith (1928)

  31. Ex. Haemophilus influenza

  32. Conjugação • Ledeberg & Tatum (1946) • Natureza: • contato entre células • plasmídeo ou cromossomo Recombinação genética Pili

  33. Conjugação F+ F- F+ F-

  34. Transdução • Lederberg & Zinder (1952): Salmonella typhimurium • Natureza: • vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos) • generalizada ou especializada Recombinação genética

  35. Recombinação genética

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