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Universidade Federal da Fronteira Sul - Campus Erechim Disciplina Microbiologia Ambiental - Engenharia Ambiental Trabalho: Morfologia de Microrganismos Podemos considerar microrganismos como organismos microscópicos os quais, em sua maioria, não podem ser observados a olho nu. Além disso, eles são seres ubíquos podendo habitar diversos ecossistemas e estabelecendo relações de mutualismo, parasitismo e comensalismo com outros organismos. Para que ocorra a síntese e desenvolvimento das funções normais dos componentes celulares, os microrganismos precisam de algumas substâncias nutritivas as quais são encontradas através de compostos orgânicos e/ou inorgânicos. A maioria dos microrganismos são benéficos de algum modo sendo responsáveis pela manutenção do planeta. Porém, cerca de 1% são patógenos, podendo causar danos aos outros organismos. Bactérias As bactérias são organismos procariontes e unicelulares, apresentando uma morfologia simples. São encontradas nas formas de cocos, bacilos e espiralados mais frequentemente, sendo essas usadas na área da saúde e indústria. Outras duas formas existentes são quadradas e estreladas, as quais raramente são encontradas. Essas formas podem ainda se agrupar formando diversos arranjos, como por exemplo diplococos e estafilococos. Figura 1. Morfologia das bactérias: (1) cocos; (2) bacilos; (3) vírgulas; (4) espirilos; (5) espiroquetas; (6) cocobacilos; (7) estrela; (8) quadrada. Fonte: portal.virtual.ufpb.br/ Estrutura da célula bacteriana e suas funções A organização celular das bactérias apresenta-se de maneira simples por ela ser procariontes, não possuindo organelas. Uma importante característica é a ausência de carioteca e histonas no seu material genético. Figura 2. Estrutura celular bacteriana. Fonte: portal.virtual.ufpb.br/ A cápsula é composta por polissacarídeos ou polipeptídeos, servindo como estrutura antifagocitária. Suas funções consistem em aumentar a capacidade invasiva, participar da adesão celular e reservar água e nutrientes. O flagelo é constituído da proteína flagelina e possui um corpo basal, o qual une-se à membrana plasmática, um gancho, o qual é rígido e realiza movimentos giratórios, e um filamento longo. Sua principal função é dar movimento à célula. As fímbrias são constituídas da proteína pilina e se assemelham à pelos ao redor da parede celular, tendo como principal função a aderência às células dos hospedeiros. Algumas bactérias podem apresentar uma fímbria sexual, a qual conduz material genético durante a conjugação. A parede celular está presente na maioria das bactérias e pode variar em sua composição química, dividindo-as em grupos como, por exemplo, Gram positivas, Gram negativas e BAAR (bacilo álcool ácido resistente). As finalidades da parede celular são dar forma à célula e aumentar a resistência às adversidades da pressão osmótica. A membrana plasmática possui uma composição fosfolipídica a qual forma uma bicamada fluida bipolar, ou seja, na sua parte externa é hidrofílica e na sua parte interna, hidrofóbica. Ela é importante para controlar o fluxo de entrada e de saída de substâncias na célula (permeabilidade seletiva), para transportar elétrons e para produzir energia. Além disso, a membrana possui mesossomo que exerce importante função no processo de multiplicação bacteriana. Os plasmídeos estão presentes somente em algumas bactérias, podendo conter um ou mais. Sua composição apresenta DNA de fita dupla, circular e extracromossomais conferindo aos seus genes produção de enzima e toxina, resistência e fertilidade. Além disso, os plasmídeos são autoreplicativos e as bactérias podem recebê-los ou perdê-los sem prejudicar sua célula. As inclusões são depósitos de reserva como, por exemplo, os grânulos metacromáticos que reservam fosfato inorgânico. O citoplasma é uma substância aquosa na qual estão imersas proteínas e enzimas da célula como, por exemplo, os ribossomos e o material nuclear. Os ribossomos possuem aparência granular, podendo ter centenas a milhares deles no citoplasma celular. São proteínas (RNA ribossômico) com a função da síntese proteica. Os ribossomos podem ser um alvo importante para drogas antibacterianas. O material nuclear é constituído por uma fita dupla e circular de DNA, contendo todas as informações genéticas necessárias. Ele está disperso no citoplasma e não apresenta histonas e membrana nuclear. Coloração de Gram A técnica criada por Hans Christian Gram permite categorizar as bactérias em dois grupos e ficou conhecida como coloração de Gram, sendo de grande importância para a taxonomia e identificação das bactérias. Essa técnica segue o seguinte mecanismo: Primeiramente, as células bacterianas são tratadas com cristal violeta corando-as de púrpura. Após, recebem uma solução de iodo formando um complexo cristal violeta iodo dentro da célula e na etapa seguinte, trata-se as células com um agente descolorante como álcool ou acetona. Por último, as células bacterianas recebem um contrastante, podendo ser safranina ou fucsina básica, para que o citoplasma de um dos tipos de bactérias seja corado de rosa. A análise do resultado da técnica é bem simples, bastando apenas observar a coloração que a célula ganha ao final da sequência. Se ela ficar na cor púrpura significa que trata-se de uma bactéria Gram positiva e se ela ficar na cor rosa, trata-se de uma bactéria Gram negativa. A principal diferença entre as duas é em sua membrana externa, como pode-se observar na figura a seguir. Figura 3. Diferença entre bactérias Gram positivas e Gram negativas. Fonte: aems.com.br/ Ao lado esquerdo da figura 2 está a Gram positiva que possui uma membrana externa formada apenas por peptideoglicano. Já ao lado direito encontra-se a Gram negativa, com uma membrana externa mais complexa formada por lipídeos, peptideoglicano delgado e o espaço periplasmático, os quais perdem a cor púrpura ao serem tratados com um agente descolorante. Esporos bacterianos Apenas bactérias Gram positivas conseguem formar endósporos, os quais são estruturas produzidas quando elas se encontram em circunstâncias adversas. Cada célula pode gerar um endósporo e ao ocorrer a lise da célula vegetativa, ele é liberado passando a ser denominado esporo. Essa estrutura apresenta resistência à altas temperaturas (até 121ºC), à radiação e à substâncias químicas, podendo sobreviver por centenas de anos. As principais bactérias formadoras de esporos são dos gêneros Bacillus e Clostridium que, em condições adequadas, propiciam o esporo a germinar e gerar uma célula vegetativa. A estrutura do esporo contém conteúdo nuclear, proteínas e cálcio, sendo revestido por membrana interna, dupla camada de peptideoglicano e capa externa de proteína. Figura 4. Etapas para produção do esporo bacteriano. Fonte: aems.com.br/ Fungos Os fungos são organismos eucariotos, aclorofilados e heterotróficos, podendo ser unicelulares ou pluricelulares. Em sua maioria são sapróbios sobre material em decomposição ou parasitos de plantas e animais. Esses microrganismos crescem facilmente em meios à base de carboidrato ou batata, sendo imóveis em seu habitat natural. Os fungos desempenham importante papel no processo de compostagem por serem organismos decompositores e na alimentação por serem fontes de proteína, vitamina e aminoácido. Podem se desenvolver em meios de cultivo especiais formando colônias de dois tipos: leveduriformes e filamentosos. Figura 5. Comparação entre as colôniasde fungos filamentosos e de leveduras, respectivamente. Fonte: portal.virtual.ufpb.br/ Figura 6. Principais diferenças entre as colônias de leveduras e de bolores (filamentosas). Fonte: ufjf.br/ Estrutura da célula fúngica e suas funções Os fungos possuem célula eucariótica sem clorofila e com os constituintes mostrados na figura a seguir. Figura 7. Estrutura celular fúngica. Fonte: ufjf.br/ A parede celular é formada principalmente por manoproteína, glucanas, quitina e de alguns lipídeos e pigmentos. Sua função é dar forma ao fungo, evitar o choque osmótico e abrigar antígenos. A membrana plasmática é constituída por uma camada hidrofóbica e outra hidrofílica, atuando como barreira semipermeável para transportar ativa e passivamente substâncias. Possui também esteróis e glicolipídeos, sendo esse segundo importante para aderência às células do hospedeiro. O núcleo possui o genoma fúngico, agrupado em cromossomos lineares e composto por DNA de dupla fita em hélice. Também possui histonas associadas ao seu DNA. Os ribossomos são compostos por RNA e proteínas e são responsáveis pela síntese proteica, ocorrendo no citoplasma da célula. A mitocôndria possui seu DNA e ribossomos próprios, sendo composta por membranas fosfolipídicas e responsável pela fosforilação oxidativa. O retículo endoplasmático é uma membrana distribuída por toda célula em forma de rede e está ligada à membrana nuclear, podendo ter os ribossomos aderidos à ela. O aparelho de Golgi agrega internamente membranas e armazena substâncias que serão excretadas pela célula e os vacúolos armazenam substâncias de reserva (glicogênio). Fungos Filamentosos Os fungos filamentosos são organismos eucariontes e multicelulares estritamente aeróbios, formados por uma estrutura vegetativa denominada hifas. Sua dimensão fica entre 5 e 10 μm, possuindo um crescimento apical e reproduzindo-se, em sua maioria, através de esporos. Tem uma exigência de temperatura entre 0 e 62°C e não precisam de luz para se desenvolverem. Denominados também de bolores, esses organismos vivem na forma de saprófitas, desempenhando importante papel ao absorver matéria orgânica morta. Além disso, tem aplicações em antibióticos, esteróis, aromatizantes, alimentação, enzimas, entre outras. Porém, podem causar algumas doenças como, por exemplo, micoses e rinites. As colônias filamentosas podem ter aspecto seco, algodonoso, aveludado ou pulverulento e são formadas pelas hifas que são elementos multicelulares em forma de tubo, apresentando três tipos morfológicos. Figura 8. Morfologia das hifas: (a) não-septadas; (b) septadas com células mononucleadas; (c) septadas com células multinucleadas. Fonte: eq.ufrj.br/ As hifas podem desempenhar função de reprodução ou podem ser vegetativas. Quando formam um conjunto, esse é chamado de micélio e se subdivide em contínuo ou septado. Figura 9. Estrutura dos fungos filamentosos. Fonte: ufjf.br/ Fungos Leveduriformes As leveduras são organismos eucariontes, unicelulares e aeróbios facultativos, frequentemente encontrados em morfologia oval, arredondada ou elíptica e podem formar pseudo-hifas. Seu comprimento varia entre 5 e 16 𝜇m e seu crescimento pode ser afetado por falta de nutrientes e vitaminas. A reprodução em leveduras ocorre de forma assexuada (mais comum), através do brotamento ou gemulação (multiplicação vegetativa), ou de forma sexuada, através da esporulação (formação de ascos) devido estresse. Seu desenvolvimento depende de fatores como as condições do meio, a aeração, a agitação, os nutrientes e acidez disponíveis e a temperatura. As aplicações desses microrganismos são diversas, tendo como alguns exemplos seu uso em fermento de pães, bebidas, etanol combustível, medicamentos, enzimas, entre outros. As colônias leveduriformes podem ser de três aspectos: úmido, cremoso ou pastoso. Figura 10. Diversidade de leveduras: (1) Saccharomyces em fase de brotamento; (2) Candida sp. com pseudo-hifas; (3) Candida albicans com pseudo-hifas e clamidósporos. Fonte: portal.virtual.ufpb.br/ Referências [1] NASCIMENTO, José Soares do. Biologia de Microrganismos: Introdução à Microbiologia. Disponível em: <http://portal.virtual.ufpb.br/biologia/novo_site/Biblioteca/Livro_4/6- Biologia_de_Microrganismos.pdf>. Acesso em: 02 ago. 2016. [2] AEMS - FACULDADES INTEGRADAS DE TRÊS ALAGOAS. Morfologia e estrutura da célula bacteriana. Disponível em: <http://www.aems.com.br/download/arquivos/30946/morfologia_e_estrutura_da_celula_bacteri ana_aula_ii.pdf>. Acesso em: 02 ago. 2016. [3] BORGES, Francis Moreira. Morfologia e citologia dos fungos. Disponível em: <http://www.ufjf.br/microbiologia/files/2014/08/morfologia-e-citologia-dos-fungos.pdf>. Acesso em: 16 ago. 2016. [4] UFRJ. Fungos Filamentosos. Disponível em: <http://www.eq.ufrj.br/biose/nukleo/aulas/Microbiol/eqb353_aula_04.pdf>. Acesso em: 16 ago. 2016. [5] LOPES, Jorge José Corrêa. Metabolismo de leveduras e a fermentação etanólica. Araras: UFSCar. Disponível em: <http://www.cca.ufscar.br/~vico/2 monitoramento/3 LEVEDURAS.pdf>. Acesso em: 16 ago. 2016.
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