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12/09/2022 TAXONOMIA DE MICRO-ORGANISMOS Ciência que tem por objetivo ordenar a grande diversidade biológica desses seres vivos. • Classificação • Nomenclatura • Identificação Classificação arranjo ordenado dos micro- organismos com características semelhantes A classificação dos microrganismos é feita pele observação de dados morfológicos, bioquímicos, fisiológicos, genéticos e ecológicos. Características dos seres vivos Nomenclatura Sistema Binomial: o nome do micro-organismo consiste de duas palavras; Gênero: primeira letra em Maiúsculo Espécie: em minúsculo . As duas palavras devem ser diferenciadas do texto, em itálico ou grifadas. Exemplo: Staphylococcus aureus OU Staphylococcus aureus (gênero) (espécie) (gênero) (espécie) 1 2 3 4 5 6 12/09/2022 Nomenclatura Aceita-se que o nome do gênero seja abreviado, com a primeira letra grafada em maiúsculo, seguido de ponto, espaço e a palavra que designa a espécie. Exemplo: S. aureus OU S. aureus. Nomenclatura Aceita-se que o nome do gênero seja abreviado, com a primeira letra grafada em maiúsculo, seguido de ponto, espaço e a palavra que designa a espécie. Exemplo: S. aureus OU S. aureus. Nomenclatura Quando o gênero é seguido pela palavra “species” ou “spp.”, a palavra que designa o gênero é italizada ou sublinhada. Para a palavra species ou spp. é mais usual que não seja grifada ou italizada. Exemplos: Staphylococcus species OU Staphylococcus spp. Características Gerais das Bactérias Profª Dra. Rayana Khoury Bactérias • Do grego: bakterion • Antonie van Leeuwenhoek • Louis Pasteur • Robert Kock • Organismos unicelulares • Procariontes • Eubactérias • Arqueobactérias http://antoni-van-leeuwenhoek.verjaardagsregister.com xPROCARIONTES EUCARIONTES Não possuem membrana nuclear Possuem membrana nuclear Membrana plasmática sem carboidratos e esteróis Membrana plasmática com carboidratos e esteróis Ausência de organelas membranosas Presença de organelas membranosas Reprodução por cissiparidade Reprodução por meiose e mitose Formam biofilme Formam tecidos Células menores Células maiores Cromossomo único Mais de um cromossomo Presença de parede celular Ausência de parede celular 7 8 9 10 11 12 12/09/2022 CÉLULA PROCARIÓTICA CÉLULA EUCARIÓTICA Tamanho das bactérias Largura: de 1 a 1,5 µm Comprimento: 2 a 6 µm • Micoplasmas: 0,1 µm • Beggiatoa gigantea: 26 a 60 µm 0,225 µm Bacteriófago Rinovírus (0,03 µm) Escherichia coli 3 x 1 µm http://patoral.umayor.cl/cariesmicrob/caries_microb.html Morfologia Bacteriana Células bacterianas e seus arranjos Morfologia celular Morfologia bacteriana cocos bacilos formas espiraladas 13 14 15 16 17 18 12/09/2022 Cocos • Bactérias Esféricas • Secção elíptica • Formam arranjos (*dependem do plano e do número de divisões) Arranjos dos Cocos Diplococos: dispostos aos pares Estreptococos: dispostos em cadeia Streptococcus pneumoniae Streptococcus pyogenes Cubos: células que se dividem em 3 planos Tétrades: células agrupadas em tétrades (2 planos) Deinococcus radiodurans Sarcina ventriculi Arranjos dos Cocos Staphylococcus epidermidis Estafilococos: dispostos em cachos (sem planos definidos) Arranjos dos Cocos Cocos Bacilos • Do latim: bacillu (pequeno bastão) • Forma cilíndrica • Morfologia variada • Formam arranjos textbookofbacteriology.net 19 20 21 22 23 24 12/09/2022 Morfologia dos Bacilos Cocobacilos: bastonetes pequenos Bastonetes curtos: extremidades retas http://www.mundoeducacao.com.br/doencas Raballand et al., 2008 Gardnerella vaginalis Bacillus atrophaeus Fusiformes: bastonetes com extremidades afiladas Filamentosos: formas alongadas e delgadas Streptomyces griseus Fusobacterium nucleatum Morfologia dos Bacilos Bastonetes pleomórficos: bastonetes de formas irregulares http://bacmap.wishartlab.com/organisms/56 Corynebacterium diphteriae Actinomyces viscosus Morfologia dos Bacilos Arranjos dos Bacilos http://bellacapilla.blogspot.com.br http://magicnumbers- parussolo.blogspot.com.br Diplobacilos: organizados aos pares Estreptobacilos: organizados em cadeia Acinetobacter spp. Streptobacillusmoniliformis Arranjos dos Bacilos Paliçada: organizados lado a lado Tricomas: similares a cadeia de bastonetes www.cianolesta.org Mycobacterium tuberculosis Beggiatoa spp. Bacilos 25 26 27 28 29 30 12/09/2022 Formas Espiraladas • Forma de hélice ou saca-rolhas. • Uma ou mais curvaturas http://www.infoescola.com/doencas/leptospirose http://claraealinebioifes.wordpress.com Vibriões: uma curva e um flagelo Espirilos: formas espiraladas rígidas, mobilidade por flagelos Vibrio cholerae Spirillum minor Formas Espiraladas Espiroquetas: espira flexível e movimento através de filamento axial Treponema pallidum Formas Espiraladas Formas Espiraladas Crescimento Bacteriano O crescimento bacteriano implica a divisão celular, levando a um aumento exponencial do número de células iniciais de uma população. 31 32 33 34 35 36 12/09/2022 Crescimento e divisão celular • Aumento do conteúdo do protoplasma • Aumento da pressão de crescimento leva a divisão celular (multiplicação bacteriana) • Fissão binária: formação de septo equatorial no mesossomo (célula mãe em duas filhas) microbiology.com/blogspot Fissão binária 1. Célula-mãe 2. Replicação do DNA e alongamento da célula 3. Bipartição 4. Células-filha Fatores de Crescimento (natureza física e inorgânica) 1. Temperatura 2. Concentração hidrogênio-iônica (pH) 3. Concentração de cloreto de sódio (NaCl) 4. Oxigênio (o2) 5. Dióxido de Carbono (Co2) 6. Ìons inorgânicos Temperatura • Psicrófilas: entre 0 a 30°C (ótima entre 15 a 20°C) • Mesófilas: 5 a 45° C (ótima em torno de 37°C) • Termófilas: 35 a 75°C (ótimo 50 a 60°C) Concentração Hidrogênio-iônica (pH) A maioria dos micro-organismos que fazem parte da microbiota humana residente, assim como os patogênicos, apresenta pH ótimo em torno de 7,0, sobrevivendo em faixa de 4 a 8 para crescimento. Concentração de Cloreto de sódio (NaCl) • Não-halofílicas: menores que 0,05% • Halofílicas: maiores que 0,05% • Halotolerantes: em torno de 6% • Halofílicas extremas: maiores que 6% podendo atingir até 30% Diferentes espécies bacterianas exibem graus variados de tolerância ou exigência quanto à concentração salina do meio. 37 38 39 40 41 42 12/09/2022 Oxigênio (O2) • Aeróbios obrigatórios: desenvolvem-se apenas em presença do oxigênio. Necessitam do O2 para seu metabolismo. • Microaerófilos: requerem oxigênio, porém em quantidades menores que as concentrações normais. • Anaeróbios facultativos: crescem na ausência ou na presença de oxigênio, podendo utilizá-lo ou não. • Anaeróbios: são microrganismos que não utilizam o oxigênio como aceptor de hidrogênio. • Anaeróbios aerotolerantes • Anaeróbios moderados (2 a 8% de O2) • Anaeróbios estritos (0,5% de O2) Dióxido de Carbono (CO2) Todas as bactérias necessitam de certa concentração de CO2. Bactérias capnofílicas: microorganismos com crescimento ótimo em altas concentrações de dióxido de carbono (teor de CO2) Íons Inorgânicos Fornecidos pela água ou pelos constituintes do meio de cultura. Fe+, Mg+, S+, Zn++, Cu++ Fatores de Crescimento (natureza orgânica) 1. Fontes de carbono • Autotróficas: utilizam o co2 como única forma de carbono • Heterotróficas: requerem além do Co2, outra forma orgânica (carboidratos, aminoácidos, celulose) 2. Fontes de nitrogênio: aminoácidos, peptonas e peptídeos, extrato de tecidos (carne, cérebro e outros tecidos), sangue e/ou soro, extratos de leveduras (contêm peptonas e vitaminas). Fases de Crescimento 1. Fase de latência (fase Lag) 2. Fase logarítmica ou fase de descimento exponencial (fase Log) 3. Fase estacionária 4. Fase de declínio ou morte Fases de Crescimento 1. Fase de latência (fase Lag) Tempo requerido para que as bactérias do inoculo possam restaurar as enzimas e os intermediáriosmetabólicos necessários ao crescimento; As células estão sintetizando DNA, transcrevendo RNA, produzindo proteínas e enzimas, que são um pré-requisito para a divisão. O numero de micro-organismos permanece constante, praticamente igual ao inoculado. 43 44 45 46 47 48 12/09/2022 Fases de Crescimento 2. Fase logarítmica ou fase de descimento exponencial (fase Log) O micro-organismo é suprido com abundância de nutrientes O número de células aumenta em progressão geométrica; O tempo cresce em progressão aritmética A variação do logaritmo do número de bactérias (log B) versus tempo (t) é expressa numa linha reta. Fases de Crescimento 3. Fase estacionária O crescimento logaritmico cessa e as células entram em fase estacionária. Um ou mais nutrientes críticos estão diminuídos ou exauridos e produtos tóxicos, sobretudo ácidos, estão acumulados. O número de bactérias viáveis permanece constante em seu valor máximo (número de novas células é igual ao número daquelas que estão morrendo.) Dividem-se em ritmo mais lento (células em repouso). Fases de Crescimento 4. Fase de declínio ou morte Em algumas situações a morte e logarítmica. Acúmulo excessivo de produtos tóxicos e escassez de nutrientes. Corresponde ao período em que o número de mortes excede o numero de células novas, até existir uma fração ínfima do original e a população desaparece totalmente. Fases de Crescimento • Produção de DNA, RNA, proteínas • Número de microrganismos constante • Abundância de nutrientes • Crescimento em PG • Tempo de geração: 15 min a 24 h • Diminuição dos nutrientes • Acúmulo de produtos tóxicos • Novos MO = MO mortos • Morte em PG • Acúmulo de produtos tóxicos • Poucos nutrientes Fatores de Crescimento (natureza física e inorgânica) 1. Temperatura 2. Concentração hidrogênio-iônica (pH) 3. Concentração de cloreto de sódio (NaCl) 4. Oxigênio (o2) 5. Dióxido de Carbono (Co2) 6. Íons inorgânicos Citologia Bacteriana Estruturas essenciais e Apêndices 49 50 51 52 53 54 12/09/2022 Citologia Bacteriana Estruturas essenciais: • Membrana citoplasmática • Citoplasma • Cromossomo (DNA bacteriano) • Plasmídeo (DNA extracromossômico) • Ribossomos • Grânulos de Reserva • Parede celular Citologia Bacteriana Não essenciais: • Cápsula • Fímbrias • Flagelos • Pili • Esporos Membrana Citoplasmática • Composição lipoproteica: fosfolípideos (mais abundantes) e proteínas • Não possuem esteróis -> menos rígidas http://www.professorjarbasbio.com.br/pagina10.htm Membrana Citoplasmática Funções: • Seletividade (transporte de substâncias) • Digestão de nutrientes • Produção de energia (enzimas que catalisam as reações químicas que degradam os nutrientes e produzem ATP) • Mesossomos (invaginações grandes e irregulares): sede de enzimas respiratórias e participam no processo de divisão celular Citoplasma • Envolvido pela membrana citoplasmática • Substância fluidas com diferentes estruturas • Composição: • 80%: água • 20%: • Lipídios • Proteínas • polissacarídeos, • moléculas de baixo peso molecular, • nucleotídeos • Espesso, aquoso, semi- transparente e elástico • Cromossomo bacteriano • Ribossomos • Grânulos/inclusões citoplasmáticas • Vacúolos gasosos NOS ORGANISMOS PROCARIOTOS NÃO HÁ ORGANELAS MEMBRANOSAS Citoplasma • Nucleóide: cromossomo bacteriano (conjunto de filamentos de DNA) • Plasmídeo • Ribossomos: responsável pela síntese protéica • Inclusões: reservas de substâncias (enzimas) • Mesossomos: complexos membranosos (respiração celular) 55 56 57 58 59 60 12/09/2022 http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/constit uintes_microorg/estruturasdosmicroorganismos.htm Citoplasma NUCLEÓIDE • 1 cromossomo • 20% do volume celular • DNA fita dupla circular solto no citoplasma (sem carioteca) • Carrega todos os dados necessários para as estruturas e as funções celulares • Fixado à membrana plasmática • Proteínas na membrana plasmática sejam responsáveis pela replicação do DNA e pela segregação dos novos cromossomos para as células-filha na divisão celular w w w .infoescola.com /reino-m onera/plasm ideo plasmídeo • Pequena fita de DNA circular (Extracromossômico) • Replicam-se independentemente de cromossomo bacteriano • Não determinam características essenciais para a sobrevivência da bactéria • Confere vantagens a bactéria dependendo do tipo • Podem ser adquiridos ou perdidos sem causar dano à célula • Tipos: R (resistência), F (fertilidade) e Virulência (produção de toxinas e síntese de enzimas) w w w .infoescola.com /reino-m onera/plasm ideo RIBOSSOMOS • Grande número • Grânulos (todas células têm) • Função: Síntese proteica • Subunidades: Ácido ribonucléico (rRNA) e proteína • Procariontes: 70S (Coeficiente de Sedimentação - Svedberg) • Eucariontes: 80S • Vários antibióticos atuam INIBINDO A SINTESE PROTEICA nos ribossomos procarióticos http://w w w .portalsaofrancisco.com .br • Grânulos de reserva ou vesículas (depósitos) • Podem acumular certos nutrientes quando eles estão abundantes e usá-los quando estão escassos • Composição variável • Reserva de substâncias (nutrientes armazenados, produtos de secreção) www.microbiology.com/blogspot INCLUSÕES CITOPLASMÁTICAS Mesossomos • Função discutível (?) www.microbiology.com/blogspot 61 62 63 64 65 66 12/09/2022 Parede Celular • Estrutura complexa e semi-rígida Funções: • Fornece rigidez e dá forma a célula bacteriana • Circunda a membrana plasmática protegendo-a das alterações adversas do meio externo • Previne a ruptura da célula bacteriana quando a pressão da água dentro da células é maior que fora dela (principal função) • Contribui para que algumas espécies causem doenças • Local de ação de alguns antibióticos • Sítio de reação com anticorpos e proteínas do complemento • Composição química: diferenciação dos principais grupos de bactérias (Gram-positivas e Gram-negativas) • Composta por Peptideoglicano (Mureína) • O peptidoglicano consiste em um dissacarídeo ligado por polipeptídeos para formar a parede celular • O dissacarídeo é composto por monossacarídeos denominados N-acetilglicosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM) Parede Celular Gram positivas Peptidoglicano Membrana plasmática Ácido Lipoteicóico (LTA) Ácido Teicóico GRAM NEGATIVAS Membrana plasmática Peptidoglicano Lipopolissacarídeos (LPS)ou Endotoxinas Parede Celular Peptidoglicano Membrana plasmática Ácido Lipoteicóico (LTA) Ácido Teicóico Gram + • Muitas camadas de peptidoglicanos: estrutura espessa e rígida • Duas classes de ácidos: • Ácido teicóico da parede • Ácido lipoteicóicos que atravessa a parede (ancorado a membrana) Funções dos ácidos: • Se ligam e regulam o movimento de cátions (íons positivos) para dentro e para fora da células • Papel no crescimento celular, impedindo a ruptura extensa da parede e possível lise celular • Fornecem especificidade antigênica da parede e, portanto, tornam possível identificar bactérias gram-positivas utilizando determinados testes laboratoriais Membrana plasmática Peptidoglicano Lipopolissacarídeos (LPS)ou EndotoxinasGram - • Uma ou poucas camadas de peptidoglicanos e uma membrana externa • Lipoproteínas: ligam a camada de peptidoglicano a membrana externa (localizadas no espaço periplasmático) Periplasma: é semelhante a um gel, ente a membrana externa e a membrana plasmática • Contém uma alta concentração de enzimas de degradação e proteínas de transporte • Bactérias GRAM NEGATIVAS são mais suscetíveis ao rompimento mecânico Membrana externa da células Gram -negativa Consiste em: lipopolissacarídeos, lipoproteínas e fosfolipídeos Funções especializadas: • Carga negativa: fator importante na evasão da fagocitose e nas ações do complemento • Barreira para certos antibióticos (penicilina), enzimas digestivas (lisozima), detergentes, metais pesados, sais biliares e corantes • Porinas: proteínas transmembranares (passagem de moléculas(nucletotídeos, dissacarídeos, peptídeos, aminoácidos, vitamina B12 e ferro 67 68 69 70 71 72 12/09/2022 Lipopolissacarídeos (LPS) Moléculas grande e complexa que contém lipídeos e carboidratos e que consistem e 3 componentes: • Lipídeo A: porção lipídica do LPS e está inserido na parede superior da membrana externa. Quando morrem liberam lipídeo A (endotoxina). Responsável por sintomas como febre, dilatação de vasos, choque e formação de coágulos sanguíneos • Cerne polissacarídico: papel estrutural –fornece estabilidade • Polissacarídeo O: funciona como antígeno (diferenciação de espécies de bactérias gram- negativas) LPS Ácido teicóico Membrana citoplasmática Membrana externa Peptideoglicano Espaço periplasmático ht tp :/ /s ci en ce bl og s. co m .b r/ m ei od ec ul tu ra /t ag /r es is te nc ia Bactérias Gram-Negativas Bactérias Gram-Positivas Coloração de Gram Coloração de Gram • Hans Christian Joachim Gram • Médico bacteriologista • Criou um método para colorir e distinguir duas classes de bactérias em 1884 http://flavioehedranbioifes.wordpress.com/201 1/04/06/metodo-de-gram/ Coloração de Gram http://flavioehedranbioifes.wordpress.com/201 1/04/06/metodo-de-gram/ 73 74 75 76 77 78 12/09/2022 Coloração de Gram Jorge, 2012 http://fundacionio.org/img/bacteriology http://pt.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9cnica_de_Gram Bactérias Gram- Positivas Bactérias Gram- Negativas Coloração de Gram Citologia Bacteriana Estruturas essenciais: • Membrana citoplasmática • Citoplasma • Cromossomo (DNA bacteriano) • Plasmídeo (DNA extracromossômico) • Ribossomos • Grânulos de Reserva • Parede celular Citologia Bacteriana Não essenciais: • Cápsula • Fímbrias • Flagelos • Pili • Esporos Algumas bactérias possuem outras não. Cápsula • Cápsula/ Glicocálice • Envoltório externo viscoso presente em algumas bactérias • Revestimento composto por polissacarídeos, polipetideos ou ambos • Dependendo da concentração (+ ou - ) Funções: • Antigênica • Protege contra dessecamento • Reservatório de nutrientes • Evita lise celular e absorção de bacteriófagos • Proteção contra fagocitose • Permite adesão bacteriana e superfícies Célula Cápsula Cápsula: mais concentrada; polissacarídeo gelatinoso acoplado firmemente na parede celular Glicocálice: menos concentrada; material mais viscoso frouxo que circunda algumas bactérias 79 80 81 82 83 84 12/09/2022 Cápsula • Virulência bacteriana Resistência a fagocitose Aderência CélulaCápsula Frank Dazzo e Richard Heinzen http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/04capsula.htm http://microbiologia.blogs.inti.gob.ar/2011/07/ Flagelo • Filamentos finos, proteicos e longos • Motilidade celular • Gira como motor de uma barco (360º) • Respostas flagelares • Quimiotática: fugir de antibióticos • Fototática: fugir da luz ou ir até a luz Classificação: Atríquea Monotríquea Anfitríquea Flagelo Classificação: Lofotríquea Peritríquea Flagelo ktartwork.blogspot.com.brportalsaofrancisco.com.br mdsaude.com Tortora, 1998 Flagelo 85 86 87 88 89 90 12/09/2022 Flagelo http://mycrobiologia-microuniverso.blogspot.com.br • Antígeno H: proteína flagelar altamente antigênica e auxilia na caracterização de bactérias. Útil para diferenciar as variações dentro de uma espécie de bactérias gram- negativas. • Escherichia coli: 50 antígeno diferentes • 56 antígenos H, que podem gerar inúmeros sorotipos (Orskov &Orskov, 1992). Flagelo Gram-negativa: 4 anéis Anel C: Citoplasma Anel MS: Membrana Plasmática Anel P: Parede celular Anel L: Membrana Externa Gram-positiva: 2 anéis ParedeCelular Membrana Plasmaática Filamentos Axiais Tortora, 2006 Fímbrias • Apêndices semelhantes a pêlos • Mais curtos, retos e finos que flagelos • Localização: polos ou superfícies • Unidades ou centenas • Se aderem a superfícies (envolvidas na formação de biofilme • Estrutura fundamental no processo de adesão Pili •Mais longos que as fimbrias • Apenas 1 ou 3 por célula • Transferência de DNA: Conjugação • Bactéria F+ conecta-se ao receptor de outra bactérias F- (mesma espécie ou diferentes) • DNA compartilhado: adiciona uma nova função à célula receptora como a resistência a um antibiótico ou a habilidade de degradar o seu meio commais eficiência 91 92 93 94 95 96 12/09/2022 Pili http://dc269.4shared.com/doc/Jj9VrBLS/preview.html http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Pili +Sexual&lang=3 Endosporos • Forma de resistência exclusiva de bactérias • Esgotamento de nutrientes essenciais (fontes de carbono e nitrogênio) -> células especializadas de “repouso” • Células desidratadas altamente duráveis: paredes espessas e camadas adicionais. Formadas dentro da membrana celular bacteriana. • Sobrevivem a temperatura extremas, falta de agua e exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação • Formação do endósporo: denominado de esporulação ou esporogênese www.micrbiology.com/spores/blogspot • Camadas espessas e adicionais – latente • Podem sobreviver em condições adversas Endosporos • Esporogênese Capa de peptideoglicano Célula vegetativa, material genético disperso Material genético condensado Início da formação de septo da membrana plasmática Septo completo do pré-esporo Capa de ácido dipicolínico Liberação do esporo Desenvolvimento completo do pré-esporo http://dc281.4shared.com/doc/ubAUuyAb/preview.html Endosporos Clostridium tetani infoescola.com/medicina-veterinaria/tetano doencasnaweb.com.br/?p=258 davidaso.fisioterapiasinred.com Endosporos 97 98 99 100 101 102 12/09/2022 Clostridium botulinum daviddarling.info/encyclopedia/B/botulism.html Endosporos Bacillus anthracis textbookofbacteriology.net Endosporos Referências Bibliográficas • BRITO BG; VIDOTTO MC; BERBEL MM, TAGLIARI KC. Fatores de virulência presentes em amostras de Escherichia coli uropatogênicas - UPEC para suínos. Cienc. Rural [online]. 2004, vol.34, n.2 • Jorge AOC. Microbiologia e imunologia oral. 1ª ed Rio de Janeiro: Elsevier; 2012. • ORSKOV F; ORSKOV I. Escherichia coli serotyping and disease in man and animals. Can J Microbiol, v.38, p.699-704, 1992. • Raballand V, Benedikt J, Wunderlich J, von Keudell A. Inactivation of Bacillus atrophaeus and of Aspergillus niger using beams of argon ions, of oxygen molecules and of oxygen atoms. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. • Tortora GJ, Funke BR, Case CL. Microbiologia. 8ª ed Porto Alegre: Artmed; 2006. 103 104 105
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