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Microbiologia Médica – Hereditariedade e Mutação de Bactérias
People's Health Publishing House, Nona Edição "Medical Microbiology" Capítulo 4 Herança e mutação bacteriana, incluindo genoma bacteriano, mutação genética bacteriana, Transferência e recombinação de genes, etc.
Editado em 2024-03-11 11:37:33
- Anévrisme intracrânien
Il s'agit d'une carte mentale sur les anévrismes intracrâniens, avec le contenu principal, notamment: le congé, l'évaluation d'admission, les mesures infirmières, les mesures de traitement, les examens auxiliaires, les manifestations cliniques et les définitions.
- Entretien de la comptabilité des coûts
Il s'agit d'une carte mentale sur l'entretien de comptabilité des coûts, le principal contenu comprend: 5. Liste des questions d'entrevue recommandées, 4. Compétences de base pour améliorer le taux de réussite, 3. Questions professionnelles, 2. Questions et réponses de simulation de scénarios, 1. Questions et réponses de capacité professionnelle.
- Méthode de recherche de littérature
Il s'agit d'une carte mentale sur les méthodes de recherche de la littérature, et son contenu principal comprend: 5. Méthode complète, 4. Méthode de traçabilité, 3. Méthode de vérification des points, 2. Méthode de recherche inversée, 1. Méthode de recherche durable.
Microbiologia Médica – Hereditariedade e Mutação de Bactérias
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- Descrição
Herança e mutação bacteriana
2. Mutações genéticas bacterianas
Regras de mutação e mutação
Mutação de Gene
definição
Alterações na estrutura genética causadas por substituição, inserção ou exclusão de pares de bases de DNA
Tipo de mudança de par base
substituição
Classificação
Converter
Alterações purina-purina, pirimidina-pirimidina
transversão
Alterações purina-pirimidina, pirimidina-purina
como resultado de
mutação silenciosa
mutação sem sentido
mutação sem sentido
inserir
como resultado de
mutação frameshift
Ausente
como resultado de
mutação frameshift
Características básicas da variação bacteriana
As mutações têm maior probabilidade de causar alterações fenotípicas
Rápido e pode causar variação fenotípica em um curto período de tempo
A lei da mutação genética
mutações espontâneas em genes
definição
ocorrendo naturalmente
provar
Teste de flutuação
significado
Prova a aleatoriedade e a espontaneidade das mutações
análise experimental
Se ocorrer resistência após exposição ao fago
O número de colônias resistentes contidas em soluções bacterianas em diferentes tubos de ensaio deve ser basicamente o mesmo.
Se a resistência ocorrer antes da bactéria ser exposta ao fago
O número de colônias resistentes contidas em soluções bacterianas em diferentes tubos de ensaio é significativamente diferente.
Resultados experimentais
Os fagos desempenham apenas um papel de triagem
Características
baixa taxa de mutação
mutações induzidas em genes
definição
A taxa de mutação das bactérias pode ser aumentada por meio de indução artificial
Características
Alta taxa de mutação
mutação e seleção
Revestimento de réplica
significado
provar
Mutações são espontâneas e aleatórias
Mutações resistentes ocorrem antes da exposição aos antibióticos, e os antibióticos servem apenas para rastrear mutantes resistentes
Mutações de reversão e supressoras
conhecimento prévio
Tipo selvagem
Cepas não mutadas isoladas da natureza
tipo mutante
Uma cepa que mudou uma determinada característica em comparação com a cepa do tipo selvagem
mutação direta
As bactérias mudam do tipo selvagem para o tipo mutante
mutação reversa
A cepa mutante pode restaurar características do tipo selvagem após uma segunda mutação
Características
Freqüentemente, mutações de reversão fenotípicas
Classificação
Mutação para o genótipo original
Outra mutação genética compensa o fenótipo original
mutação supressora
supressão intragênica
Mutações supressoras ocorrem em locais diferentes dentro do mesmo gene
supressão intergênica
Mutações supressoras ocorrem em diferentes genes
Bactérias mutantes e isolamento
3. Transferência e recombinação de genes
conhecimento prévio
transferência genética
O processo de mover o DNA de um local para outro no genoma
Transferência horizontal de genes (transferência lateral de genes, LGT)
O DNA pode ser transferido de um organismo para outro, integrando-se aos cromossomos e alterando a composição de sua informação genética.
Características
Pode ocorrer entre organismos intimamente relacionados, distantemente relacionados ou mesmo não relacionados.
Em relação à transferência vertical de genes (hereditariedade)
Principais métodos de transferência horizontal de genes
transformação
definição
O processo no qual as bactérias receptoras ingerem diretamente fragmentos de DNA de bactérias doadoras (exógenas) e adquirem novas características genéticas
fatores determinantes
Competência das bactérias receptoras para transformação
Experimentos relacionados
Experimento Griffith
processo básico
Principais fatores que afetam a eficiência de conversão
A distância da relação genética (o genótipo da bactéria doadora e receptora)
Quanto mais próximo for o relacionamento, maior será a taxa de conversão
Estado fisiológico da bactéria receptora
Durante o processo de transformação, as bactérias receptoras só podem ingerir fragmentos de DNA estranhos sob um estado fisiológico competente.
fator ambiental
conjugação
definição
A forma como as bactérias se comunicam entre si através dos pili sexuais e transferem material genético das bactérias doadoras para as bactérias receptoras
plasmídeo conjugativo
Função de codificação
incompatibilidade
O plasmídeo F não pode ser transferido para bactérias F
Síntese e montagem de pili sexuais
Manter a estabilidade durante a conjugação bacteriana e o acasalamento
Corta o DNA girado e facilita a transferência de filamentos para as bactérias receptoras
Alguns plasmídeos conjugativos também medeiam a transmissão de plasmídeos não conjugativos ou partes do cromossomo
Classificação
Plasmídeo F (plasmídeo de fertilidade)
O mecanismo de “conjugação” mediada pelo plasmídeo F
processo básico
O DNA de fita simples entra nas bactérias F através da ponte de conjugação do pilus sexual
Recombinação de alta frequência (Hfr)
definição
O plasmídeo F integra-se ao cromossomo bacteriano e medeia a transferência de genes de alta frequência no cromossomo bacteriano hospedeiro.
Características
O plasmídeo F em Hfr pode mediar a transferência de seu próprio cromossomo para outra bactéria F
Durante o processo de conjugação, o plasmídeo F finalmente entra na bactéria receptora
A probabilidade de a bactéria receptora obter o DNA plasmídico F completo da bactéria Hfr é muito baixa
Hfr também tem pili sexual
A integração do plasmídeo F em cepas Hfr é reversível
às vezes se desprende do cromossomo, fazendo com que a bactéria termine o estado Hfr
Plasmídeo F'
definição
O plasmídeo F separado do cromossomo também pode carregar um fragmento de DNA adjacente ao sítio de integração, que é denominado plasmídeo F'.
Plasmídeo R (fator de resistência infecciosa)
composição
Fator de transferência de resistência (RTF)
Características
Funcionalmente semelhante ao plasmídeo F
codificação pili
Determinar a replicação, conjugação e transferência do plasmídeo
determinante de resistência (r-det)
Características
Podem ser múltiplos genes de resistência
Função
determinar a resistência bacteriana
Características
RTF e r-det podem ser integrados juntos ou existir separadamente
Função de transmissão de genes resistentes a medicamentos sem conjugação quando presente isoladamente
transdução
definição
Mediado pelo fago (usando o fago como transportador), o fragmento de DNA da bactéria doadora é transferido para a bactéria receptora. Após a recombinação, a bactéria receptora adquire algumas das características genéticas da bactéria doadora.
Classificação
transdução universal
Tipo de fago (todos disponíveis)
bacteriófago virulento
bacteriófago temperado
Condições de ocorrência
Erros de montagem durante a montagem de maturação de fagos
período de ocorrência
fase lítica
mecanismo
Dois resultados
transdução completa
O fragmento de DNA da bactéria doadora é integrado ao cromossomo da bactéria receptora por meio de recombinação homóloga e é herdado de forma estável à medida que o cromossomo se replica.
transdução de aborto
O DNA da bactéria doadora está livre no citoplasma e não pode se replicar ou ser transmitido.
Características
Frequentemente ocorre entre bactérias da mesma espécie
Devido à especificidade do hospedeiro dos fagos
Exemplo
Principais modos de transmissão de resistência em Staphylococcus aureus
transdução localizada
Tipo de fago
bacteriófago temperado
Condições de ocorrência
O profago é desviado quando se separa do cromossomo bacteriano hospedeiro (ou retira parte do DNA bacteriano hospedeiro)
período de ocorrência
Lisogenia
mecanismo
Características
Ocorre apenas entre bactérias da mesma espécie
Devido à especificidade do hospedeiro dos fagos
Os genes transduzidos são limitados aos genes bacterianos doadores em ambos os lados do profago
Contraste: Transdução Universal
供体菌染色体DNA任何部位或质粒
A frequência de transdução é maior que a transdução universal
Existem consequências da transdução abortiva devido à transdução universal
As principais comparações e diferenças entre os dois
interruptor lisogênico
Um método de transdução localizada (?)
definição
Depois que o fago temperado infecta a bactéria hospedeira, ele se integra ao genoma bacteriano na forma de um profago, transformando a bactéria hospedeira em uma bactéria lisogênica, adquirindo assim certas características biológicas codificadas pelo gene do fago.
Exemplo
4. O significado prático da variação genética bacteriana na medicina
Aplicação no diagnóstico, tratamento e prevenção de doenças
Aplicação na determinação de carcinógenos
Aplicações em epidemiologia
Aplicação em engenharia genética
1. Genoma bacteriano
Principais componentes do genoma bacteriano
cromossomo bacteriano
Características
Sem membrana nuclear, nucléolo, nucleoplasma amorfo
Haplóide, pode ser circular ou linear
Os cromossomos da maioria das bactérias (> 90%) são DNA de fita dupla de hélice dupla circular única (dsDNA)
dsDNA
环状双螺旋双链DNA
Alta "taxa de utilização"
Os genomas bacterianos contêm menos sequências não codificantes
Cerca de 90% dos genes codificadores
O gene é contíguo e não possui íntrons
Genes funcionalmente relacionados geralmente formam operons (operons)
Os genes estruturais possuem uma única cópia, enquanto os genes de rRNA possuem múltiplas cópias.
Atender às necessidades das bactérias para rápido crescimento e reprodução
Conteúdo GC específico da espécie
O conteúdo de GC (porcentagem) de diferentes cromossomos bacterianos é diferente
Exemplo
O conteúdo de GC do DNA exógeno na parte intermediária é significativamente menor do que o da sequência inserida em ambos os lados (os dois DNAs têm especificidade óbvia de espécie)
Ilha patogênica bacteriana (PAI)
definição
Refere-se à presença de fragmentos de DNA exógeno no genoma de bactérias patogênicas que codificam fatores relacionados à virulência ou patogenicidade bacteriana (como fatores de adesão e toxinas, etc.)
Características
flanqueado por repetições ou sequências de inserção
Conteúdo específico de GC e viés de uso de códons
um ou vários
transferência horizontal
Relativamente pequeno
Plasmídeo
definição
Moléculas circulares extracromossômicas de dsDNA
Características
Têm a capacidade de se replicar de forma independente e existir no citoplasma
É dsDNA circular fechado ou linear, livre ou integrado em cromossomos bacterianos (?)
Carregue genes que não são essenciais para as atividades vitais bacterianas
Conferir características biológicas específicas às bactérias hospedeiras
Como fertilidade, resistência a medicamentos, patogenicidade e alterações metabólicas, etc.
Pode ser perdido por si só ou eliminado através de processamento manual
Pode ser transferido por meio de união, transformação, etc.
Base de classificação e classificação
Pode ser transmitido através de pili sexual?
plasmídeo conjugativo
Carregar genes envolvidos na transmissão conjugativa
Grande peso molecular
Exemplo
Plasmídeo F
Plasmídeo R
plasmídeo não conjugativo
Não pode ser passado via emenda
Peso molecular pequeno
Número de cópias na bactéria hospedeira (número de cópias do plasmídeo: o número de plasmídeos idênticos contidos em cada bactéria)
plasmídeo rigoroso
Replicação e sincronização cromossômica
O número de cópias é baixo, apenas algumas
Maior peso molecular
plasmídeo relaxado
A replicação está fora de sincronia com os cromossomos
Número alto de cópias
Peso molecular pequeno
Compatibilidade de plasmídeo
incompatibilidade
相关的质粒不能稳定地共存于同一宿主菌的现象
Plasmídeo compatível
Plasmídeos incompatíveis
Traços biológicos codificados por genes plasmídicos
Plasmídeo F ou plasmídeo de fertilidade (plasmídeo de fertilidade)
codificação pili
Media a transferência conjugativa de plasmídeos entre bactérias
plasmídeo de resistência a drogas
Seus produtos codificados estão relacionados à resistência a uma variedade de medicamentos antibacterianos e metais pesados
Classificação
Plasmídeo R (plasmídeo de resistência conjugativa)
A transferência de genes pode ocorrer via conjugação
Características
Mais comum em G-
plasmídeo r (plasmídeo de resistência não conjugativo)
Plasmídeos que não podem ser transmitidos por conjugação bacteriana
Pode ser transmitido entre bactérias através de transdução de fagos e outros métodos
Plasmídeo de virulência
Codifica fatores de virulência associados à patogenicidade bacteriana
bacteriocinas
Pode codificar várias bacteriocinas
Exemplo
Plasmídeo Col
colicina que codifica Escherichia coli
plasmídeo metabólico
Codificando enzimas relacionadas ao metabolismo
Plasmídeo modificado artificialmente
operadora
Genoma do fago integrado no cromossomo
informação relacionada
Tipos de infecção por fagos
ciclo lítico
objeto
bacteriófago virulento
Características
O DNA não se integra ao cromossomo hospedeiro
ciclo de lisogenia
objeto
bacteriófago temperado
Características
DNA integrado ao cromossomo hospedeiro
Torne-se um profago
Os profagos podem se separar dos cromossomos do hospedeiro
Também pode mediar a transferência horizontal de genes bacterianos e participar na herança e mutação bacteriana.
Principais estruturas especializadas (elementos móveis) em genomas bacterianos
conhecimento prévio
Transposição
definição
Como os elementos genéticos móveis se movem
Classificação
transposição preservada
Características
O elemento transponível é cortado do sítio original pela transposase codificada e inserido em outros sítios.
translocação replicativa
Características
O elemento transponível faz uma nova cópia e a insere no novo site de destino, enquanto a cópia original permanece no lugar.
Características
com aleatoriedade
Elementos transponíveis (também conhecidos como: genes saltadores)
definição
É um tipo de sequência única de DNA que pode mudar sua posição no genoma de bactérias ou outros organismos (cromossomos, plasmídeos e genomas de fagos) sem depender de recombinação homóloga.
Não depende de recombinação homóloga
转座元件的插入位点无需存在同源的核苷酸序列
significado
Levar à instabilidade genética e alta taxa de mutação
Elementos transponíveis (também conhecidos como: genes saltadores)
Sequência de inserção (IS)
estrutura básica
ambos os finais
meio
Características
O elemento transponível mais simples
Não carrega nenhum gene não relacionado à função de translocação
Existem repetições invertidas (IR) em ambas as extremidades.
é o local de reconhecimento da recombinase
A sequência intermediária codifica transposase e proteínas reguladoras relacionadas à transcrição
transposição
催化转座元件的整合或解离
Características comuns de SI
IS pode existir independentemente ou tornar-se parte de um transposon
O que é uma sequência de repetição invertida?
Transposão (Tn)
estrutura básica
Gene funcional IS-IS
Agora mesmo
termina em ambos os lados
É
área intermediária
genes funcionais
Tais como: genes de resistência a medicamentos, genes de virulência, etc.
Características
Maior e mais complexo que IS
Classificação de acordo com características estruturais
transposon composto
estrutura básica
meio
genes de resistência a antibióticos
ambos os finais
Cada um tem 1 IS idêntico
Transposão da família Tn3
estrutura básica
meio
Genes relacionados à função de transferência de Tn
genes relacionados à resistência a medicamentos
ambos os finais
Não há IS em ambas as extremidades
Mas contém 20-40 repetições terminais diretas ou invertidas
Transposon zigativo
Nem repetições invertidas terminais nem repetições diretas
integrão (In)
unidade Básica
3 elementos funcionais
gene da integrase (Intl)
Integração e excisão de cassetes genéticos catalíticos
promotor promotor
local de recombinação específico att
posição
cromossoma
Plasmídeo
transposão
Características
Capacidade de capturar e integrar genes exógenos
Melhorar a adaptabilidade bacteriana
estrutura básica
termina em ambos os lados
área conservadora
meio
região variável
Contém um ou mais cassetes de genes
cassete genética
组成
一个结构基因（多为耐药基因）
57-141个碱基对组成
无启动子
conhecimento prévio
Vários conceitos básicos
hereditariedade
variação
genoma bacteriano
Refere-se a toda a informação genética das células bacterianas
Incluindo cromossomos e/ou DNA exógeno (plasmídeos, parte ou todo o genoma do fago) e elementos móveis
cromossoma
ADN exógeno
Plasmídeo
parte ou todo o genoma do fago
elementos móveis
Fenótipo
A soma das características morfológicas e fisiológicas apresentadas pelas bactérias durante o seu crescimento em um ambiente externo específico.
Bactérias com o mesmo genótipo podem apresentar características diferentes em condições diferentes
Mutação bacteriana
Variação genética (variação genotípica)
Amplitude de variação
células individuais
Características
Pode ser transmitido de forma estável aos descendentes
Variação fenotípica
Amplitude de variação
Grupo (a maioria dos indivíduos no mesmo ambiente)
Características
As alterações são reversíveis e não podem ser herdadas
Classificação
Variação morfológica e estrutural
Variação capsular
mutação de esporos
variação flagelar
Variação de colônia
Variação SR
Colônia lisa (S)
Colônia áspera (R)
razão
Perda de polissacarídeos específicos de LPS, cápsulas, etc.
Mutação tipo L
Variação de virulência
A virulência desaparece, enfraquece ou aumenta
variantes de resistência a medicamentos
Antigenicidade, imunidade e outras variações