Genética Bacteriana
Antes de começar a explicar o conteúdo é preciso saber a definição de alguns termos:
Gene: Genes são segmentos de DNA ou RNA que codificam produtos funcionais.
Genoma: É a informação genética contida nas células sendo organizado em cromossomos.
Cromossomo: São estruturas contendo DNA, que transportam fisicamente a informação hereditária e contêm os genes.
Genética Microbiana é o processo de evolução biológica de todo organismo vivo é produto de alteração em seu material genético. O material genético pode ser : DNA e RNA (vírus). As bactérias possuem material genético, o qual é transmitido aos descendentes no momento da divisão celular. Este material genético não está contido dentro de um núcleo, portanto o genoma destes microrganismos está disperso no citoplasma.
A organização do Genoma Bacteriano está condensado e organizado em uma estrutura denominada Nucleóide que é constituído por uma única molécula de DNA fita dupla, circular, não delimitado por membrana nuclear, e é capaz de autoduplicação. Seus genes contém todas as informações necessárias à sobrevivência da célula.Possuem apenas uma cópia de seu cromossomo, sendo portanto haplóides.
A genética Bacteriana é constituida de um DNA bacteriano que se divide em cromossomial: Fita dupla circular, 4.500 kb, contendo informações essenciais. Já o extra-cromossomial são os plasmídios, transposons, integrons.
Os elementos genéticos extracromossomais são os plasmídios que são segmentos de DNA fita dupla,circulares, que auto se duplicam independentemente do cromossomo. Carregam informação genética não essencial a célula, mas podem prover uma vantagem seletiva para as bactérias que os possuem. Ex.: genes de resistência múltipla a antibióticos, bacteriocinas, toxinas. Outros elementos genéticos extracromossomais são os transposons que também são chamados de genes saltadores ou sequências de inserção (IS), são elementos genéticos móveis que podem transferir DNA dentro de uma célula, de uma posição para outra no genoma ou entre diferentes moléculas de DNA (plasmídio-plasmídio ou plasmídeo-cromossomo). Já os integrons são segmentos de DNA fita dupla, menores que os tranposons, não se auto-duplicam, também são elementos genéticos móveis, e estão relacionados a captura de genes de resistência a drogas antimicrobianas.
Os Bacteriófagos são vírus que infectam bactérias (fagos):
Fagos virulentos: Muito agressivos,transdução pouco eficiente.
Fagos temperados: Menos agressivos, estado de lisogenia (prófago), ciclo lítico formação da partícula transdutora.
No ciclo lítico, o vírus invade a bactéria, onde as funções normais desta são interrompidas na presença de ácido nucléico do vírus (DNA ou RNA). Esse, ao mesmo tempo em que é replicado, comanda a síntese das proteínas que comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-se e envolvem as moléculas de ácido nucléico. São produzidos, então novos vírus. Ocorre a lise, ou seja, a célula infectada rompe-se e os novos bacteriófagos são liberados. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular aparecem imediatamente. Nesse ciclo, os vírus utilizam o equipamento bioquímico(Ribossomo)da célula para fabricar sua proteína (Capsídeo).
No ciclo lisogênico, o vírus invade a bactéria ou a célula hospedeira, onde o DNA viral incorpora-se ao DNA da célula infectada. Isto é, o DNA viral torna-se parte do DNA da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, como reprodução e ciclo celular. Durante o processo de divisão celular, o material genético da célula, juntamente com o material genético do vírus que foi incorporado, sofrem duplicação e em seguida são divididos equitativamente entre as células-filhas. Assim, uma vez infectada, uma célula começará a transmitir o vírus sempre que passar por mitose e todas as células estarão infectadas também. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular podem demorar a aparecer. Doenças causadas por vírus lisogênico tendem a ser incuráveis. Alguns exemplos incluem a AIDS e herpes.
A replicação do DNA Bacteriano, ocorre por divisão binária, as células-filhas são geneticamente idênticas. Durante a replicação, a sequência dos nucleotídeos purina e pirimidina no DNA é copiada em duas moléculas-filhas de fita dupla. Cada uma delas é composta de uma fita da molécula-mãe e de uma fita complementar recém-sintetizada por um processo chamado replicação semiconservativa.
A transcrição do material genético bacteriano ocorre quando uma fita de DNA, a fita positiva é transcrita a RNA mensageiro (RNAm), a enzima RNA-polimerase DNA-dependente liga-se à região promotora, uma sequência especial de nucleotídeos na fita positiva. As duas fitas de DNA são separadas, e uma fita de RNAm complementar é sintetizada. A transcrição para RNAm cessa quando a enzima alcança a sequência terminadora do gene.
Já na tradução a informação codificada no RNAm é traduzida em RNA transportador (RNAt) proteína no ribossomo pelo envolvimento de RNA transportador (RNAt). Cada molécula do RNAt tem uma trinca de três bases, o anticódon, que é complementar ao códon do RNAm. Cada trinca de RNAt transporta um aminoácido específico para o RNAm no ribossomo, onde os aminoácidos são ligados continuamente para formar uma cadeia polipeptídica. Após a ligação de dois aminoácidos, o RNAt do primeiro aminoácido é liberado do ribossomo. A síntese da cadeia de proteína para quando um códon sem sentido (nonsense) é encontrado pelo ribossomo.
A variabilidade genética em bactérias podem apresentar variações que conduzem à formação de clones com propriedades distintas do clone "selvagem" original. A variação se dá através de mutação ou recombinação.
Mutação: Alteração na sequência de nucleotídeos do DNA
Espontânea: erro da replicação do DNA ou pela exposição do microrganismos a fatores ambientais extracelulares - radiações.
Induzida: produto de uma ação deliberada na qual o organismo é exposto à ação de um agente genotóxico.
Recombinação é o processo de variabilidade genética que envolve transferência de material genético entre duas células.
Mutação : Processo vertical ocorre durante a replicação do cromossomo bacteriano
Recombinação: Processo horizontal ocorre durante os processos de conjugação, transformação ou transdução.
Os mecanismos de recombinação genética bacteriana é a conjugação, a transdução e a transformação.
Conjugação: É o mecanismo de transferência de informações genéticas que requer contato entre as células.Esse intercâmbio implica na transferência de moléculas de DNA Extra cromossômicas - Plasmídio.Divide-se em 04 estágios: formação de uma união específica doador-receptor (contato efetivo);preparação para transferência do DNA(mobilização); transferência do DNA; formação de um plasmídio funcional replicativo no receptor.
Transdução: É o processo no qual o DNA bacteriano é transferido entre células mediadas por um vírus.
Transformação: É o processo no qual o DNA livre no meio é tomado pela célula bacteriana, resultando em alterações genotípicas. A transformação tem sido observada tanto em bactérias Gram-positivas quanto em Gram-negativas.
O DNA recombinante na engenharia genética tem metas primárias deste ramo que são: Isolamento de um gene particular, produção de um RNA particular, melhoramento na produção, produção de plantas com características desejáveis, produção de organismos com características econômicas, produção de vacinas, geneterapia.