10.2: Genomic DNA in Prokaryotes
10.2: DNA Genómico em Procariotas
The genome of most prokaryotic organisms consists of double-stranded DNA organized into one circular chromosome in a region of cytoplasm called the nucleoid. The chromosome is tightly wound, or supercoiled, for efficient storage. Prokaryotes also contain other circular pieces of DNA called plasmids. These plasmids are smaller than the chromosome and often carry genes that confer adaptive functions, such as antibiotic resistance.
Genomic Diversity in Bacteria
Although bacterial genomes are much smaller than eukaryotic genomes, they vary considerably in size and gene content. One of the smallest known bacterial genomes is that of Mycoplasma genitalium, a sexually transmitted pathogen that causes urinary and genital tract infections in humans. The M. genitalium genome is 580,076 base pairs long and consists of 559 (476 coding and 83 noncoding) genes. On the other end of the spectrum lies a particular strain of Sorangium cellulosum, a soil-dwelling bacterium. The S. cellulosum genome is enormous for a bacterium at 14,782,125 base pairs long, encoding 11,599 genes.
Bacteria Can Gain Antibiotic Resistance from Plasmids
Before the discovery of antibiotics, minor injuries could turn deadly due to the inability to stop simple bacterial infections. The discovery of penicillin in 1928 ushered in the antibiotic era, characterized by revolutionizing medical treatments and an increase in life expectancy. However, the overuse of antibiotics in humans and agricultural animals has caused some bacteria to evolve resistance to antibiotics, rendering them less effective or ineffective. Antibiotic resistance genes can be carried on plasmids, which is problematic because many bacteria can exchange plasmids with distantly related species through a process called bacterial conjugation. Antibiotic resistance can, therefore, spread quickly through bacterial populations, highlighting the urgent need to develop new antibiotics.
O genoma da maioria dos organismos procarióticos consiste em DNA de cadeia dupla organizado em um cromossoma circular em uma região do citoplasma chamada nucleóide. O cromossoma está bem compactado, ou superenrolado, para armazenamento eficiente. Os procariotas também têm outros pedaços circulares de DNA chamados plasmídeos. Estes plasmídeos são menores do que o cromossoma e muitas vezes carregam genes que conferem funções adaptativas, como a resistência a antibióticos.
Diversidade Genómica em Bactérias
Embora os genomas bacterianos sejam muito menores do que os genomas eucarióticos, eles variam consideravelmente em tamanho e conteúdo genético. Um dos menores genomas bacterianos conhecidos é o do Mycoplasma genitalium, um agente patogénico sexualmente transmissível que causa infecções urinárias e do trato genital em humanos. O genoma do M. genitalium tem 580.076 pares de bases e consiste em 559 genes (476 codificantes e 83 não codificantes). Na outra ponta do espectro está uma variedade particular de Sorangium cellulosum, uma bactéria que habita o solo. O genoma da S. celulosum é enorme para uma bactéria com um total de 14.782.125 pares de bases, codificando 11.599 genes.
Bactérias Podem Ganhar Resistência a Antibióticos a Partir de Plasmídeos
Antes da descoberta dos antibióticos, ferimentos leves poderiam tornar-se mortais devido à incapacidade de parar infecções bacterianas simples. A descoberta da penicilina em 1928 deu início à era dos antibióticos, caracterizada pela revolução dos tratamentos médicos e pelo aumento da expectativa de vida. No entanto, o uso excessivo de antibióticos em humanos e animais agrícolas fez com que algumas bactérias evoluíssem para resistir aos antibióticos, tornando-os menos eficazes ou ineficazes. Genes de resistência a antibióticos podem ser transportados em plasmídeos, o que é problemático porque muitas bactérias podem trocar plasmídeos com espécies distantes através de um processo chamado conjugação bacteriana. A resistência a antibióticos pode, portanto, espalhar-se rapidamente através de populações bacterianas, destacando a necessidade urgente de desenvolver novos antibióticos.
