TEÓRICA 8 DOCENTES: Prof. Helena Galvão (responsável componente teórico) Prof. Margarida Reis (componente prático)

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1 TEÓRICA 8 DOCENTES: Prof. Helena Galvão (responsável componente teórico) Prof. Margarida Reis (componente prático)

2 GENÉTICA BACTERIANA Conceitos e Definições Definição bioquímica de gene: segmento de ADN que determina via transcrição a sequência de nucleótidos numa molécula de ARN ou pelo processo de transcrição e tradução a sequência de aminoácidos numa proteina. Um gene só é reconhecível através de mutação, quando a sua expressão sofre alteração. A maioria de genes bacterianos estão localizados numa única molecular circular de ADN ou cromossoma. O cromossoma de E. coli mede 1mm de circunferência e tem peso molecular de 2.56 x 10 9 dalton, o que corresponde a 3.8 x 10 3 Kb (kilos pares de bases). Um gene bacteriano mede ca. 1.1Kb, portanto o cromossoma da E. coli codifica ca. 3,500 genes, dos quais ca. ½ são conhecidos. Genoma bacteriano inclui 1 cromossoma + plasmídio(s). Plasmídios são pequenos aneis de ADN (10s a 1000s Kb) contendo informação genética suplementar (ex: produção de pigmentos de protecção, toxinas, resistência a antibióticos, indução de tumores em plantas). E. coli tem ca. de 300 plasmídios diferentes. Operão: agrupamento de genes no cromossoma bacteriano que codifica conjunto de funções metabólicas relacionadas permitindo mecanismo de regulação genética mais eficaz.

3 CROMOSSOMAS BACTERIANOS Peso molecular cromossómico proporcional à complexidade metabólica nas bactérias (ex: E. coli anaeróbia facultativa possui cromossoma 2x maior que Desulfobrio sp. anaeróbia obrigatória Mapas cromossómicos circulares exibindo localização de genes e operões marcada em min. (duração da passagem para outra célula por conjugação) Operão - sentido de leitura Escherichia coli Bacillus subtilis

4 MUTAÇÕES Macrolesões e microlesões Macrolesão: alteração afecta vários pares de bases Transversões: alteração afecta 1 só par e bases Frame shift (+1 & -1): inserção ou eliminação de 1 par de bases altera padrão de leitura Transições: purina substituída por purina; pirimidina substituída por pirimidina Transversões: purina substuída por pirimidina & vice versa. N.B. purinas: Adenina & Guanina pirimidinas: Citosina, Timina & Uracilo Agentes mutagénicos físicos (radiação ultravioleta, raios X, rad. γ) e químicos (aminopurina, nitrosoguanidina, hidroxilamina)

5 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA NAS BACTÉRIAS Definição: troca de material nucleico entre 2 células; existem 3 vias de recombinação genética nas bactérias: Transformação: fragmentos de ADN ou plasmídios libertados no meio exterior são incorporados por bactérias competentes em estado transformável da mesma espécie ou não; processo importante no meio aquático/marinho. Transdução: fragmentos de ADN são transferidos duma célula para outra através dum vector fágico (transdução generalizda ou especializada); na transdução generalizada, qualquer fragmento do cromossoma bacteriano em degradação pode ser incorporado por lapso no capsídio do fago durante a fase de montagem; na transdução especializada, fragmentos específicos do cromossoma bacteriano são incorporados por erro na excisão do profago durante a fase lítica do fago temperado. Conjugação: fragmentos de plasmídios ou plasmídios específicos são transferidos para outra célula através duma ligação (pilus ou pelo sexual)

6 TRANSFORMAÇÃO N.B. Transformação estável com integração do fragmento no cromossoma; transformação sem sucesso com degradação do fragmento

7 TRANSDUÇÃO GENERALIZADA N.B. Transferência estável com integração do fragmento no cromossoma recipiente; transferência sem sucesso com degradação do fragmento

8 TRANSDUÇÃO ESPECIALIZADA N.B. Fago com DNA da célula hospedeira infecta nova célula e integra material nucleico viral+dna de célula dadora no cromossoma da bactéria recipiente ou por crossover integra apenas DNA de célula dadora.

9 CONJUGAÇÃO na Escherichia coli Pilus sexual Célula dadora F+ possui factor ou plasmídio F que é replicado e transferido para célula recipiente F- através de ligação (pilus sexual) transformando-a numa célula F+

10 CONJUGAÇÃO Células Hfr N.B. Localização de genes nos mapas cromossómicos obtida através de interrupção em intervalos de tempo diferentes no processo de transferência do plasmídio de células Hfr Plasmídio F integra-se por crossover no cromossoma da célula recipiente F+ denominada Hfr (High frequency recombination) porque ao iniciar nova conjugação com célula F-, replica o plasmidio F mais fragmentos adjacentes (circulos vermelhos) do seu cromossoma transferindo-os para célula F-