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Fernanda Fraga Campos Diamantina, 2015. Características gerais das bactérias Morfologia e estrutura bacteriana Características gerais das bactérias As células procarióticas e eucarióticas são similares em sua composição química e reações químicas. Ausência de organelas revestidas por membranas. Parede celular. Membrana citoplasmática. Seu DNA não está envolvido por uma membrana; Dividem-se por fissão binária. O DNA é duplicado e a célula se divide em duas; A parede celular contém peptideoglicano que é exclusivo de células procarióticas. Características gerais das bactérias Características gerais das células eucariotas Seu DNA é encontrado no núcleo da célula que é separado por uma membrana; Possuem diversas organelas revestidas por membrana; Paredes celulares quimicamente simples; Apresentam diversas formas de divisão celular. Diversidade de ambientes Possuem estruturas muito simples – sobrevivem em locais diversos. Podem sobreviver em diversos locais como: solo, água, ar, vulcões, mar profundo (antártica – 500 m de profundidade), sal, animais e no homem. Formam esporos que permitem a sobrevivência por milhões de anos. Bactérias em solo congelado - Sibéria Bactérias em fonte hidrotermal – Ilha nos EUA Tamanho das bactérias Tamanho O tamanho das bactérias geralmente varia de 0,2 a 2 μm de diâmetro e 2 a 8 μm de comprimento. Só podem ser vistas com microscópio. Sem microscópio é possível ver as colônias. Epulopiscium fishelsoni 0,7 mm (comprimento) Thiomargarita namibiensis 0,75 mm Forma e Arranjo das bactérias Cocos esféricos Micrococos – cocos isolados Diplococos – pares de cocos Tétrades – grupo de 4 cocos Sarcina – grupos de 8 cocos Estreptococos – cadeias de cocos Estafilococos – cachos de cocos Úteis para a identificação Forma e Arranjo das bactérias Bacilos (bastonete ou cilindro) Diplobacilos – pares de bacilos Estreptobacilos – cadeias de bacilos Paliçada – alinhamento lateral Tricomas – cadeias com elevada área de contato Cocobacilo – forma oval Forma e Arranjo das bactérias Hélices ou espirais Espirilos – curtos e helicoidal (“saca rolhas”) Espiroquetas – longas, flexíveis e contrácteis Vibriões – forma vírgula Outras Formas – Estrela e retangulares Bactérias Monomóficas Pleomórficas Identificação Haloarcula Stella Estruturas Externas a Parede Celular Glicocálice, Flagelos, Fímbrias e Pili Glicocálice Polímero viscoso e gelatinoso composto por polissacarídeos, polipeptídeos ou ambos; É produzido dentro da célula – aderido a parede – Cápsula – não aderido - Camada Viscosa;- Fator de virulência para a bactéria – Fagocitose Exemplo: Bacillus anthracis – cápsula protege a bactéria da fagocitose; Streptococcus pneumoniae – causa pneumonia só quando tem cápsula; Glicocálice Permite a fixação da bactéria a várias superfícies em seu ambiente natural para sobreviver; Pedras, rios, raízes de plantas, dentes humanos, implantes médicos, canos de água etc. Pode usar a cápsula como fonte de nutrição; Protege as células contra desidratação Streptococcus mutans Flagelos Longos apêndices filamentosos; Locomoção; Vantagem: mover a bactéria no sentido favorável ou longe de um ambiente adverso; Quimiotaxia e fototaxia; Possuem proteínas flagelares, antígenos H (diferencia os sorovares dentro da mesma espécie). E. coli O157:H7 Proteus sp. Monotríquio Anfitríquio Lofotríquio Peritríquio Tipos de Flagelos Anfitríquio Flagelos Filamento, gancho e corpo basal; Flagelina – Filamento; Anéis de ancoragem 2 p (Gram -) 1 p (Gram+); Rotação – sentido horário e anti- horário. Fímbrias e Pili Curtos, retos e finos; Usados para fixação; Fímbrias – polos da célula ou uniforme, poucas ou muitas unidades; Neisseria gonorrhoeae – fixam por meio das fímbrias, fator de virulência Células de E. coli se dividindo Fímbrias e Pili Pili – São mais longos que as fímbrias; Usados para fixação; Possuem pilina; Unem as células bacterianas para a transferência de DNA de uma célula para outra - pili sexuais. Pili sexual Estruturas Internas à Parede Celular Membrana citoplasmática Citoplasma Área nuclear Ribossomos Inclusões Membrana Citoplasmática Estrutura fina situada no interior da parede celular. Possuem fosfolipídeos; Ausência de esteróis – são menos rígidas – exceção Mycoplasma – não tem parede. Membrana Citoplasmática Funções: permeabilidade seletiva Água, oxigênio, dióxido de carbono e alguns açúcares passam pela membrana; Proteínas não conseguem; Digestão e produção de Energia (ATP); Alvo para antimicrobianos Rompimento dos fosfolipídeos da membrana. Procarioto ou Eucarioto? Citoplasma 80% de água; Proteínas (enzimas), carboidratos, lipídeos e íons inorgânicos; Estruturas do citoplasma área nuclear ribossomos inclusões Área nuclear Nucleóide DNA circular denominado cromossomo bacteriano ≠ células eucariótas Proteínas da membrana - duplicação do DNA Plasmídeos - elementos genéticos extracromossômicos Transportam genes de resistência antimicrobiana, tolerância a metais tóxicos, produção de toxinas e síntese de enzimas Ribossomos Síntese de proteínas Constituidos de duas subunidades de proteínas e rRNA São menores do que os ribossomos de células eucariótas Denominados ribossomos 70S - unidade 30S + unidade 50S (unidades de Svedberg) sedimentação durante a Centrifugação = peso e tamanho. Eucariotos – ribossomos 80S - Antibióticos seletivos para procariotos. Qual a importância da diferença entre os ribossomos procarióticos e eucarióticos, em relação à antibioticoterapia? Ribossomos Inclusões São depósitos de reservas dentro da célula bacteriana. • Grânulos Metacromáticos – Volutina (fosfato inorgânico). • Grânulos de polissacarídeos – Glicogênio e amido. • Inclusões de lipídeos • Grânulos de enxofre • Carboxissomos – Fixam CO2 a partir da ribulose. • Vacúolos de gás – Bactérias na profundidade apropriada (luz, nutrientes e oxigênio). • Magnetossomos – Inclusões de óxido de ferro que degradam H2O2. Endósporos Células desidratadas, altamente duráveis, paredes espessas; Formam-se na membrana plasmática; Sobrevivem a temperaturas extremas, falta de água, exposição a substâncias químicas tóxicas e radiação; A formação dos esporos se dá pela esporulação; A esporulação inicia-se quando um nutriente chave não está disponível; Clostridium e Bacillus (Gram +) Dormência por longos anos; Germinação: lesão no endósporo entrada de água Tipos de Endosporos Terminal Central Parede celular das bactérias Parede celular - Complexa e Semi-rígida. Funções da parede celular de bactérias Funções da parede celular -Previne a ruptura das células bacterianas; -Ajuda a manter a forma da célula bacteriana; -Serve de ponto de ancoragem para os flagelos; -Algumas espécies podem causar doenças pela parede celular; -Pode ser o local de ação de alguns antibióticos; -Composição química diferente em cada tipo de bactéria. Componentes da parede celular de bactérias Peptidoglicano (Mureína) - Presente em Gram + e Gram -; - Formado por: monossacarídeos N- acetilglicosamina (NAG) e o ácido N- acetilmurâmico (NAM) e polipeptídeos - Gram + = 90% da parede é constituída de peptidoglicano; - Gram - = 10% da parede é constituída de peptidoglicano e o restante é membrana externa. Componentes da parede celular de bactérias Ácidos teicóicos (Gram+) - Tem carga negativa e por isso atraem íons positivos para dentro da célula; - Especificidade antigênica – identificação; - São fatores de virulência de bactérias Gram +; - Podem ligar aos lipídeos da membrana das células Gram + ácidos lipoteicóicos; Paredes celulares de Gram + Ácidos teicóicos - impedem a ruptura da parede, a lise celular e são responsáveis pelo crescimento celular. Gram + Parede celular com espessa camada de peptideoglicanas. Exemplos de bactérias Gram positivas: Staphylococcus aureus Lactobacillus casei Streptococcus pyogenes Gram - Parede celular com fina camada de peptideoglicanas com lipoproteínas; Membrana externa com LPS; Membrana externa: função estrutural e tóxica; Espaço periplasmático (enzimas de degradação e proteínas de transporte; Porinas da membrana externa: permitem a passagem de algumas moléculas pela membrana; LPS - Polissacarídeos O – atuam como antígenos ajudam a diferenciar as espécies de bactérias Gram -. - Lipídeo A – endotoxina, tóxica na corrente sanguínea Parede celular de Gram - São mais suscetíveis ao rompimento – fina camada de peptideoglicana. Exemplos de Gram - Escherichia coli Pseudomona aeruginosa Klebsiella sp. Características de bactérias Gram + e Gram - Gram + Gram - Reação de Gram retém o cristal de violeta descora-se e cora com a safranina Peptidoglicano espesso fina Ácidos teicóicos presentes ausentes Espaço periplasmático ausente presente Membrana externa ausente presente Conteúdo de LPS ausente presente Toxinas produzidas exotoxinas endotoxinas Ruptura da parede por lisozimas alta baixa (requer pré-tratamento p/ mem. externa Resistência ao ressecamento alta baixa Paredes Atípicas Células desprovidas de parede - Mycoplasma – Menores bactérias conhecidas. Possuem esteróis na membrana e passam através de filtros. - Arquibactérias – Podem ou não ter paredes mas não de peptideoglicano. Ex: Thermoplasma Preparação de amostras para a microscopia óptica Passos para a coloração esfregaço fixação do esfregaço coloração Tipos de técnicas de coloração Simples – O microrganismo é corado totalmente. Exemplos: azul de metileno, cristal de violeta (violeta de genciana), safranina. Diferencial – É usado para diferenciar os microrganismos. Exemplo: coloração de Gram. Especiais – é usado para corar partes específicas dos microrganismos. Exemplos: cápsulas, endósporos e flagelos. Coloração de Gram 1 min 30 s 30 s 1 min Hans Christian Gram 1884. Coloração de Gram Violeta de Genciana: Cora ambas as células de púrpura (citoplasma); Iodo: Forma grandes cristais com o corante impedindo a saída do mesmo; Álcool: Desidrata a peptidoglicana dos Gram + impermeável mas o corante não sai (espessa camada de peptideoglicana); ; Dissolve a membrana externa deixando buracos na camada de peptidoglicano das Gram - deixa as células incolores; Safranina: Colore as células Gram - Gram positivos e Gram negativos Bactérias que retém a cor violeta – Gram positivas; Bactérias que descoram após a aplicação do álcool – Gram negativas; Por que aprender a técnica de coloração de Gram? Qual a sua importância para a microbiologia? Característica Célula Procariótica Célula Eucariótica Tamanho Cerca de 1-5 m > que 5 m Núcleo verdadeiro Material nuclear disperso no citoplasma (nucleóide) Presente, com membrana nuclear Organelas Ausente Presente Parede celular Geralmente presente, composição química complexa Presente em alguns tipos e ausente em outros. Possui composição química mais simples Ribossomos 70S, dispersos no citoplasma 80S, ligado a membranas (retículo endoplasmático) Endósporos Formado em algumas espécies Ausente Flagelos 0,01 a 0,02 m de diâmetro; arranjo fibrilar simples Cerca de 0,2 m; arranjo fibrilar complexo Produção de energia Respiração, fermentação ou fotossíntese; utilizam diversidade de substratos; cadeia respiratória associada a membrana Maioria realiza respiração ou fotossíntese 9 mitocôndrias e cloroplastos), poucos são fermentativos Local da fotossíntese Extensões da membrana citoplasmática Cloroplastos Reprodução Assexual, por fissão binária; conjugação em alguns casos. Não há mitose Sexual ou assexual por diversos processos. Ocorre mitose. Cromossomos Circular, normalmente 1 por célula Linear, normalmente mais que 1 por célula. 1. Quais são os tipos morfológicos usuais das Eubactérias ? 2. O que é coloração diferencial? 3. Qual é a importância da coloração de Gram na prática bacteriológica? 4. Cite as diferenças fundamentais de composição química e organização estrutural entre a parede celular de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. 5. Por que um endósporo bacteriano é denominado uma estrutura de repouso? Qual a vantagem do endósporo para uma célula bacteriana? GD
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