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VII. Genética Microbiana

1. Genética Microbiana

• As bactérias não têm reprodução sexuada, mas trocam informação

• Três processos básicos de transferência génica

– Transformação

– Transdução

– Conjugação

• Troca unívoca: um dá, outro recebe DNA

• Troca de plasmídeos – DNA extra

• Antes da sequenciação do DNA era difícil de detectar

– Procurar alterações no metabolismo celular

– Só se detectava o que se procurava: perda ou ganho de uma função

– A maioria das alterações passava despercebida

– Actualmente temos melhor técnicas para detectar variações no DNA. Mas,

sabemos o que significam?

• Plasmídeos: pequenas moléculas de DNA independentes do cromossoma

– Vários tamanhos

– Muito importantes na engenharia genética

– Em geral na célula somente um plasmídeo está activo, mas podem coexistir

vários

– Podem-se encontrar em 20 a 60% dos ambientes

• Existem vários tipos de plasmídeos:

– Factores Metabólicos (factor M) que conferem funções metabólicas pouco

usuais à célula receptora (ex: degradação de hidrocarbonetos);

– Factor Fertilidade (factor F) que transportam os genes para a ocorrência da

conjugação;

– Factores de Resistência (factor R) que codificam a síntese de proteínas que

protegem as bactérias (ex: resistência aos antibióticos e aos metais pesados)

– Factores Colinogénicos (factor Col) que contém genes para a síntese de

bacteriocinas

– Factores Virulentos (factor V) que codificam características virulentas (ex:

formação da cápsula)

2. Genética Microbiana

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• Na transformação, os genes são transferidos entre as células quando

fragmentos de DNA ou plasmídeos são tomados do meio ambiente por

uma célula– Não necessita contacto físico entre as células

– Necessário fenómeno de competência• Fase de crescimento

• Presença de cálcio no meio

• Síntese do factor de competência

• Estes fragmentos podem recombinar-se ou não com o cromossoma da

célula hospedeira– Integração

– Degradação

• Elevadas concentrações de DNA facilitam a transformação

• Células transformáveis – células competentes

• A presença de DNAse inibe a transformação

1. Transformação

3. Genética Microbiana

4. Genética Microbiana

Descoberta da Transformação

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5. Genética Microbiana

Ligação

Hidrólise

Factor de

competência

(travessia)

Integração

6. Genética Microbiana

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• Na conjugação uma bactéria liga-se a outra, passando-lhe fragmentos de

DNA cromossómico ou plasmídeos

– Necessita contacto físico entre as células: pilus produzido pela célula

dadora

– O DNA é transferido através de uma ponte citoplasmática: tubo de

conjugação

– Uma vez no interior da célula receptora, combina-se com os seus

genes homólogos

• Não é afectada pela presença de DNAse

• Na maioria das vezes somente o plasmídeo F é transferido: a conjugação

F+ x F-

• As outras conjugações são raras:

– Hfr x F-

– F’ x F-

2. Conjugação

7. Genética Microbiana

Evidência da Conjugação

8. Genética Microbiana

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9. Genética Microbiana

Células diferentes ligam o

plasmídeo a locais distintos do

cromossoma

Integração do plasmídeo F

10. Genética Microbiana

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11. Genética Microbiana

• Envolve um vírus (bacteriofago) como portador de DNA bacteriano

• Pode dar-se de diferentes maneiras

– Transdução generalizada

– Transdução especializada

• Mecanismo de troca genética muito comum entre as bactérias

• Na transdução o DNA bacteriano combina-se com o DNA cromossómico do

hospedeiro, alterando a sua informação genética

3. Transdução

12. Genética Microbiana

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13. Genética Microbiana

• Ocorre durante o ciclo lítico

viral

• As partículas transducentes

perdem capacidade de induzirem

o ciclo lítico no hospedeiro

• Difícil de detectar

Transdução

Generalizada

• Ocorre durante o ciclo lisogénico:

excisão do DNA incorrecta

• Evento muito raro

• Células lisogénicas adquirem

características – toxina diftérica

• Os fagos transducentes só se replicam

com a ajuda dos fagos “helper”

Transdução

Especializada

14. Genética Microbiana