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Noções de Genética Bacteriana I 
Farmácia Noturno 2013 
Fernanda Abreu 
fernandaaabreu@micro.ufrj.br 
Introdução 
• Em bactérias e arqueas o material genético está disperso no citoplasma; 
• De forma organizada e condensada: nucleóide; 
• Material genético pode ser classificado como: 
– DNA cromossômico 
– DNA extracromossômico (plasmídeos) 
Ácidos nucleicos na célula 
• Dois tipos: 
– DNA (material genético de procariotos e 
eucariotos) 
– RNA 
• Formados por cadeias polinucleotídicas. 
• Nucleotídeo: 
– Resíduo de açúcar; 
– Base nitrogenada; 
– Grupamento fosfato. 
 
 
Ácidos nucleicos na célula 
– Resíduo de açúcar; 
– Base nitrogenada; 
– Grupamento fosfato. 
 
 
Base nitrogenada + açúcar = nucleosídeo 
Ácidos nucleicos na célula 
– Resíduo de açúcar; 
– Base nitrogenada; 
– Grupamento fosfato. 
 
 
Base nitrogenada + açúcar + grupo fostato = nucleotídeo 
Ligação glicosídica β 
Ligação éster 
Ácidos nucleicos na célula 
Ácidos nucleicos na célula 
• Formação da cadeia de 
polinucleotídeo: ligações 
fosfofiester 
5’P 
3’OH 
DNA 
• Dupla fita 
 
• Cadeias complementares: pareamento entre as bases; 
 
• Cadeias antiparalelas: uma corre na direção 
5’ P  3’ OH e outra na direção 3’ OH 5’ P. 
 
• Cadeias arranjadas em dupla hélice. 
 
• Tamanho de cada hélice é constante devido ao esqueleto 
invariável. 
DNA cromossômico 
• É o principal constituinte do genoma de procariotos. 
• Presença obrigatória. 
• Proteínas estão ligadas ao DNA promovendo seu empacotamento: formação do 
cromossomo. 
• Geralmente é circular. 
• Variação de tamanho 500 a 10.000 kB 
Micro-organismo Tamanho (kb) Forma da molécula 
na célula 
Escherichia coli 4.700 C 
Anabaena 6.400 C 
Myxococcus 
xanthus 
9.454 C 
Mycoplasma 
genitalium 
580 C 
Streptomyces 8.000 L 
-Conteúdo de bases 
G+C varia de 25 a 
75% 
-DNA possui carga 
negativa (g. fosfato) 
 
-Carga é neutralizada por: 
-Cátions (Mg2+) 
-Poliaminas 
-Proteínas básicas 
DNA cromossômico 
• Compactação 
Molécula de DNA é empacotado em um 
processo denominado superenovelamento. 
 
Superenovelamento pode ser + (dupla hélices se 
torna mais enovelada) ou – (subenovelamento). 
E.coli: 100 domínios superenovelados 
DNA: 500 x 
maior que a 
célula 
DNA cromossômico 
• Compactação 
– Superenovelamentos são introduzidos ou removidos 
por enzimas chamadas topoisomerases. 
– Classes: 
• Topoisomerase classe I: realizam clivagem em uma das fitas 
de DNA e promovem a rotação de uma das fitas, 
acrescentando ou removendo um único 
superenovelamento. Geralmente remove excesso de 
superenovelamento. 
 
• Topoisomerase classe II: realizam a clivagem das duas fitas e 
promovem sua rotação, acrescentando ou removendo dois 
superenovelamentos. 
DNA cromossômico 
• Compactação 
– DNA girase: topoisomerase classe II que promove 
superenovelamento negativo. 
DNA cromossômico 
• Compactação 
– Proteínas condensadoras: encontradas no 
genomas de algumas bactérias. 
 
– Família SMC: structural maintenance os chromosomes – semelhante 
a eucariotos. 
 
– Conclusão: 
– Superenovelamento é necessário para empacotamento 
– Relaxamento é necessário à replicação e transcrição do DNA 
Fluxo de informação - Etapas 
• Duplicação ou Replicação: duplicação do DNA, dando 
origem a duas duplas hélices 
• Transcrição: transferência da informação do DNA para uma 
molécula de RNA 
 
– RNA mensageiro (RNAm ou mRNA, em inglês): contém a 
informação que codifica uma proteína 
– RNA transportador (RNAt ou tRNA, em inglês): se liga a um 
aminoácido e é usado na produção de proteínas 
– RNA ribossomal (RNAr ou rRNA, em inglês): forma o ribossomo 
 
• Tradução: transferência da informação do RNA para uma 
molécula de proteína 
 
14 
Duplicação do DNA 
• Necessária para que as células se dividam e 
gerem dois novos organismos. 
• Cada fita será utilizada como molde – 
duplicação semi-conservativa 
Duplicação do DNA 
• Propriedades importantes: 
 
– Duplicação semiconservativa; 
 
– Precursor do nucleotídeo: 
desoxinucleosídeo 5’-trifosfato. 
 
– Dois fosfatos são removidos do precursor 
que é ligado à desoxirribose da cadeia em 
crescimento; 
 
– É necessária a presença de –OH na 
posição 3’. 
 
– Síntese ocorre na direção 5’  3’ 
Duplicação do DNA 
 
Helicase Existem 5, mas III e I participam 
diretamente da replicação 
Primase 
Iniciador c/ 11-12 nucleotídeos 
Forquilha de replicação: região do DNA desenovelado onde ocorre a replicação 
Proteína de ligação a fita simples 
Iniciadores de RNA 
Iniciador de RNA 
DNA polimerase 
Fita líder ou contínua 
Fita descontínua 
Fragmentos de Okazaki 
Primase 
RNA polimerase 
Proteínas ligadoras 
de fita simples 
Helicase 
Extremidade 3-OH livre 
18 
Duplicação de DNA 
-DNA pol III: adiciona nucleotídeos na 
direção 5’  3’ 
 
-DNA pol I: atividade de exonuclease e 
remove iniciador de RNA 
 
-DNA pol I: atividade polimerase, 
substituindo o iniciador de RNA. 
Duplicação do DNA 
Replissomo: complexo de replicação formado pela agregação de ptns 
Duplicação do DNA 
OriC região com sequencia específica onde DnaA se liga e promove abertura da hélice e 
início do processo de replicação (DnaB (helicase) e DnaC (ptns carreadora de helicase)). 
Duplicação bidirecional : duas forquilhas de replicação 
Duplicação do DNA 
Mapa Genético 
• Representação do cromossomos 
– Genes 
– RNAs 
• Número de genes 
 
 
Micro-organismo Número provável de genes 
E. coli 4.288 
Mycoplasma genitalium 470 
Deinococcus radiodurans 3.187 
Mapa Genético 
• Densidade de genes 
 
 
25 
Transcrição 
- Código genético 
 
 Códons = 3 bases = 1 aminoácido 
 Códon iniciador = AUG 
 Códons de parada = UAA, UAG, UGA 
-Definição: síntese de RNA, utilizando o DNA como 
molde pela ação da enzima RNA polimerase 
 
-Tipos principais de moléculas de RNA: 
-RNAm: carreia a informação genética do DNA para ribossomos 
-RNAt 
-RNAr 
-Outros envolvidos em processo de regulação 
26 
Código Genético 
27 
Fator Sigma 
Sigma 
RNA 
Região promotora Gene(s) a ser transcrito 
(verde claro) 
RNA polimerase 
(núcleo da enzima) 
Sigma reconhece 
o promotor e o 
sítio de iniciação 
Transcrição começa; sigma 
se solta. Cadeia de RNA cresce 
até o sítio de terminação 
Sítio de terminação 
alcançado; 
crescimento da cadeia 
Enzima e 
nova fita 
se soltam 
28 
Transcrição 
Transcrição 
-Terminação da transcrição: 
 
- Pode ocorrer pela ação de terminadores estruturais intrínsecos ( estrutura haste-
alça no RNA geradas pelas repetições invertidas do DNA). 
 
Ou 
 
-De forma dependente de proteína (proteína Rho; se liga ao RNA e se desloca ao 
longo da cadeia em direção ao complexo RNApol-DNA). 
 
 
-AMBAS DEPENDENTES DE SEQUENCIA 
DO DNA. 
 
Transcrição 
• Diferenças químicas entre DNA e RNA 
– Ribose ao invés de desoxirribose 
– Uracila ao invés de timina 
– RNA é fita simples (alguns vírus são exceção) 
• Polimerização do RNA 
– Continua sendo sentido 5’ 3’ 
– A RNA polimerase não precisa de uma “ponta” 
para começar a síntese da nova fita 
30 
Transcrição característica de bacterias 
• RNA monocistrônico: RNAm contém a 
informação para único gene. 
– Uma mesma fita de mRNA contém o código para 
várias proteínas / produtos gênicos, em série 
• Polissomos 
– Estrutura com um mRNA com vários ribossomos 
acoplados traduzindo proteínas ao mesmo tempo 
DNAmRNA 
Proteína 
Tradução 
B A 
Gene A Gene B 
Transcrição 
Região codificante B Região codificante A 
31 
Transcrição característica de bacterias 
• RNA policistrônico 
– Uma mesma fita de mRNA 
contém o código para várias 
proteínas / produtos gênicos, em 
série. 
– Transcritos a partir do mesmo 
promotor. 
– Geralmente estes genes estão 
associados a um fenótipo. 
 
• Polissomos 
– Estrutura com um mRNA com 
vários ribossomos acoplados 
traduzindo proteínas ao mesmo 
tempo. 32 
33 
Tradução 
- Ribossomos 
- tRNA - Anticódon 
- mRNA 
Componentes da Tradução 
34 
Interação códon (mRNA) – anticódon (tRNA) 
35 
36 
37 
38 
Tradução 
• Sítio A: aceptor 
• Sítio P: peptidil 
• Sítio E: saída (exit) 
Subunidade 50S 
Ligação do tRNA carregado 
ao sítio A 
Empty 
E-site 
ALONGAMENTO 
(requer proteínas 
EF-Tu e EF-Ts) 
INICIAÇÃO 
(requer proteínas 
IF-1, 2 e 3) 
mRNA 
E-site P-site A-site 
Sítio A Sítio P Sítio E 
Subunidade 30S 
39 
Plasmídeo 
• Pequenos elementos genéticos 
• DNA de fita dupla; 
• Tamanho variado (2 a 200kb) 
• Maioria circular; alguns lineares 
• 1 ou mais por bactéria 
• Duplicação independente do cromossomo 
• Contém genes acessórios (necessários apenas em 
algumas situações) 
– Os genes housekeeping são essenciais sob qualquer 
condição de crescimento e estão no cromossomo 
40 
Plasmídeo 
• Pequenos elementos genéticos 
• DNA de fita dupla; 
• Tamanho variado (2 a 200kb) 
• Maioria circular; alguns lineares 
• 1 ou mais por bactéria (maiores em menor número) 
41 
Plasmídeo Tamanho kb Número de 
cópias/célula 
Forma na 
célula 
F 100 1-2 C 
pSF1 18 ND L 
ColE1 6,5 15-20 C 
Plasmídeo 
42 
Plasmídeo 
43 
Plasmídeo 
• Duplicação dos plasmídeos (oriV): 
– Simétrica bilateral; 
– Simétrica unilateral: uma forquilha de duplicação 
e duplicação em uma direção; 
– Assimétrica unidirecional (círculo rolante): 
Uma das fitas permanece circular, enquanto a outra 
é linearizada na região oriV durante a duplicação. 
Prática 
Prática 7 
Interpretação do resultado do teste da Fermentação de glicose, manitol e 
lactose (prática 6). 
• Interpretação: O meio possui o indicador de Andrade que em pH neutro é incolor e em pH 
ácido é vermelho. A acidificação do meio se dá em função da produção de ácidos em função 
da fermentação do carboidrato testado. 
Meio com: 
-único carboidrato fermentável 
-indicador de pH; 
Vermelho de fenol 
pH ácido  amarelo 
pH básico  vermelho 
-Tubo de Durham 
Prática 8 
1) Hidrólise do amido (amilase) 
 
- Após o crescimento, verter na placa solução de lugol. 
- O iodo se complexará com o amido do meio. 
 
Interpretação: em volta do crescimento de bactérias produtoras de amilase 
surgirá um halo incolor devido à ausência de amido naquela região. O 
restante da placa ficará azul. 
 
Negativo/positivo 
Prática 8 
Negativo/positivo 
2) Redução do Nitrato 
 
Se o micro-organismo possuir a enzima, mesmo na presença de oxigênio, com o 
excesso de nitrato ele reduzirá este substrato a nitrito. 
 
 São utilizados dois reagentes: 
 
– Nitrato 1: Ácido sulfanílico em solução acética 
– Nitrato 2: -naftilamina em solução acética. 
 
 
• Adicionar 5 gotas da solução nitrato 1 ao tubo de marca preta; agitar bem; 
 
• Em seguida, adicionar 5 gotas da solução nitrato 2; agitar; 
 
• A coloração avermelhada indica um resultado positivo; 
 
 
Prática 8 
2) Redução do Nitrato 
 
 São utilizados dois reagentes: 
 
– Nitrato 1: Ácido sulfanílico em solução acética 
– Nitrato 2: α-naftilamina em solução acética. 
 
• Interpretação: O ácido sulfanílico e a -naftilamina se complexam com o 
nitrito formando um composto de cor vermelha. 
 
• Interpretação: Se ocorrer redução de nitrato a nitrito pela enzima nitrato 
redutase respiratória, o meio ficará vermelho 
 
 
 
 
Negativo/positivo 
Prática 8 
3) Formação de H2S e Indol e Observação de Mobilidade em Meio 
Sólido 
- Produção de H2S: 
 
a) Formação de H2S (2 modos) 
- Cisteína da peptona do meio 
- Tiosulfato de sódio do meio 
 
 
 
 
Prática 8 
3) Formação de H2S e Indol e Observação de Mobilidade em Meio 
Sólido 
- Produção de H2S: 
 
• Observar presença de precipitado negro sobre a fita de papel 
embebida em acetato de chumbo; 
 
• Interpretação: O sulfeto de chumbo, oriundo da produção de 
sulfeto pelos microrganismos, forma um precipitado preto sobre a 
fita embebida em acetato de chumbo. 
 
Escurecimento do meio caso contenha sulfato ferroso 
Prática 8 
3) Formação de H2S e Indol e Observação de Mobilidade em Meio 
Sólido 
- Indol: 
 
• Observar presença de coloração avermelhada na tira de papel 
com o reagente de Kovac; 
• Interpretação: O indol formado complexa-se com o reagente 
de Kovac que contém p-dimetilaminobenzaldeído, butanol e 
HCl, formando um composto vermelho/rosa 
 
 
Prática 8 
3) Formação de H2S e Indol e Observação de Mobilidade em Meio 
Sólido 
- Motilidade: 
 
• Observar a turbidez do meio SIM; 
 
• Interpretação: Se o microrganismo for móvel o meio ficará 
turvo indicando que a bactéria cresceu em todo o meio; 
 
• Interpretação: Se o microrganismo for imóvel, haverá 
crescimento somente em volta da picada do inóculo. 
 
 
Prática 8 
4) Prova da Uréia (urease) 
 
• Interpretação: O meio possui como indicador 
de pH o vermelho de fenol que em pH básico 
fica rosa/vermelho e em pH ácido e neutro 
fica amarelo; 
• Observar os tubos contendo meio com uréia; 
• A coloração rosa do meio indica um resultado 
positivo; 
 
Prática 8 
5) Prova da Catalase 
 
• Verter a água oxigenada (H2O2) no próprio 
tubo de ágar inclinado contendo a bactéria 
crescida. 
 
• Interpretação: o desprendimento de bolhas 
indica a presença de catalase em função da 
produção de oxigênio livre. 
 
Prática 8 
• Sistemas multitestes: 
– Enterotube II® 
– Sistema de identificação API® 
Prática 8 
• Antibiograma: 
–