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13.13: Transformação Bacteriana
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Bacterial Transformation
 
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13.13: Bacterial Transformation

13.13: Transformação Bacteriana

In 1928, bacteriologist Frederick Griffith worked on a vaccine for pneumonia, which is caused by Streptococcus pneumoniae bacteria. Griffith studied two pneumonia strains in mice: one pathogenic and one non-pathogenic. Only the pathogenic strain killed host mice.

Griffith made an unexpected discovery when he killed the pathogenic strain and mixed its remains with the live, non-pathogenic strain. Not only did the mixture kill host mice, but it also contained living pathogenic bacteria that produced pathogenic offspring. Griffith concluded that the non-pathogenic strain received something from the dead pathogenic strain that transformed it into the pathogenic strain; he called this the transforming principle.

At the time of Griffith’s studies, there was heated debate surrounding the identity of the genetic material. Much early evidence implicated proteins as the hereditary molecules. Griffith’s experiments on bacterial transformation provided some of the earliest data demonstrating that DNA is the genetic material.

Bacteria incorporate external DNA through transformation. Transformation occurs naturally but is also induced in laboratories—often to clone DNA. To clone a specific gene, scientists can insert the gene into a plasmid, a circular DNA molecule that can independently replicate. The plasmid often contains an antibiotic resistance gene. Bacteria take up the plasmid through transformation. Scientists then expose the bacteria to antibiotics. Surviving bacterial colonies should contain the plasmid because the plasmid contains an antibiotic resistance gene. DNA analysis can confirm the gene’s presence in the plasmid. Bacterial colonies with the desired gene propagate and can be used to make more plasmids or proteins.

Why would bacteria take in foreign DNA? Unlike sexually reproducing organisms, bacteria essentially clone themselves. This reproductive method, called binary fission, offers few opportunities for genetic variation. Although mutations introduce some diversity, many mutations are harmful. Sharing genes through transformation, as well as conjugation and transduction, allows prokaryotes to evolve.

Em 1928, o bacteriologista Frederick Griffith trabalhou em uma vacina para a pneumonia, que é causada pela bactéria Streptococcus pneumoniae. Griffith estudou duas estirpes de pneumonia em murganhos: uma patogénica e outra não patogénica. Apenas a estirpe patogénica matou murganhos hospedeiros.

Griffith fez uma descoberta inesperada quando matou a estirpe patogénica e misturou os seus restos mortais com a estirpe viva, não patogénica. Não só a mistura matou murganhos hospedeiros, mas também continha bactérias patogénica vivas que produziam descendentes patogénicos. Griffith concluiu que a estirpe não patogénica recebeu algo da estirpe patogénica morta que a transformou na estirpe patogénica; ele chamou a isso de princípio transformador.

Na altura dos estudos de Griffith, houve um debate aceso em torno da identidade do material genético. Muitas evidências iniciais implicavam as proteínas como moléculas hereditárias. As experiências de Griffith sobre transformação bacteriana forneceram alguns dos primeiros dados demonstrando que o DNA é o material genético.

As bactérias incorporam DNA externo através da transformação. A transformação ocorre naturalmente, mas também é induzida em laboratórios—frequentemente para clonar DNA. Para clonar um gene específico, os cientistas podem inserir o gene em um plasmídeo, uma molécula de DNA circular que se pode replicar independentemente. O plasmídeo contém frequentemente um gene de resistência a antibióticos. As bactérias incorporam o plasmídeo através da transformação. Os cientistas expõem então as bactérias a antibióticos. As colónias bacterianas sobreviventes têm de conter o plasmídeo porque o plasmídeo contém um gene de resistência a antibióticos. A análise de DNA pode confirmar a presença do gene no plasmídeo. Colónias bacterianas com o gene desejado expandem e podem ser usadas para produzir mais plasmídeos ou proteínas.

Por que é que as bactérias aceitam DNA estranho? Ao contrário de organismos sexualmente reprodutores, as bactérias essencialmente clonam-se. Este método reprodutivo, chamado fissão binária, oferece poucas oportunidades de variação genética. Embora as mutações introduzam alguma diversidade, muitas mutações são prejudiciais. Compartilhar genes através da transformação, bem como a conjugação e a transdução, permite que os procariotas evoluam.


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