genética e fisiologia bacteriana

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Microbiologia e Imunologia
Prof.ª Rafaelle Matos
Genética e Fisiologia Bacteriana
Célula Procarionte
Estrutura do DNA Procarioto
DNA – ácido desoxirribonucleico
Duplo filamento com bases complementares (A-T; G-C)
Formato de dupla hélice
Bases ligadas por fosfo-2’-desoxirribose (Pontes de hidrogênio)
Molécula de DNA em forma de fita circular em muitas bactérias (plasmídeo)
Estrutura do DNA Procarioto
Uma cadeia de polinucleotídeos consiste de uma série de ligações açúcar-fosfato 5´- 3´, formando um esqueleto de onde emergem as bases
As bases nucleotídicas
Estrutura do DNA Procarioto
A dupla hélice possui uma largura constante pois as bases sempre se complementam 
T-A
C-G
DNA e Cromossomos Bacterianos
Escherichia coli - DNA com 4 milhões de pares de bases
		1 mm de comprimento
	(1000 vezes maior que a célula)
	 DNA enovelado dentro da célula
		(10% do volume celular)
Estrutura do RNA – Ácido Ribonucleico
Filamento único
A base uracil (U) desempenha no RNA a função de hibridização que a timina (T) tem no DNA. A-U; C-G.
Atuam como enzimas
Comunicação das sequências gênicas do DNA na forma de RNA mensageiro para os ribossomos e nestes são traduzidos na estrutura de aminoácidos através do RNA de transferência.
Replicação do DNA
Replicação do DNA - forquilha
Transcrição- DNA para RNA 
Tradução- RNA para Proteína 
Tipos de reprodução
Assexuada
- Fissão Binária
Sexuada – Transferência e Incorporação de Materiais Genéticos
Transformação
Transdução 
Conjugação
Assexuada
- Fissão Binária
Duplicação do DNA
Formação de um septo equatorial
Divisão da célula-mãe
Gerando células-filhas
Cocos – ocorre em qualquer direção
Bacilos – sentido transversal
Tipos de reprodução
DNA livre no meio liberado de uma célula doadora é incorporado por uma célula receptora
Recombinação
Novos genes 
Células filhas
Tipos de reprodução
Sexuada
- Transformação
Tipos de reprodução
Sexuada
- Transformação
Experimento de Griffith
DNA de bactéria doadora Receptora
Vírus 	 bacteriófago
Infecta transfere o DNA (Ciclo Lítico)
Genes serão incluídos (Ciclo Lisogênico)
Células - filhas
Tipos de reprodução
Sexuada
- Transdução
Pontes citoplasmática
Transferência do fragmento
DNA incorpora ao DNA receptor
Novas combinações
Células filhas
Tipos de reprodução
Sexuada
- Conjugação
Tipos de reprodução
Sexuada
- Conjugação
Ocorre em bactérias Gram-negativas
Processo de transferência de plasmídeos
O cromossomos da doadora se duplica e passa para a receptora
Importância: Resistência a Antibióticos
Microrganismo pode se tornar resistente a antibióticos de várias formas
Produzindo enzimas que os destroem
Modificando os sítios receptores e impedindo a captação do antibiótico
Transportando ativamente o antibiótico para fora da célula
Sintetizando proteínas que inibem o antibiótico
 
 Enfim, a genética fornece informações de como ocorre essa resistência (genes ou proteínas).
Fisiologia Bacteriana
As células procarióticas são compostas por água, macromoléculas, compostos orgânicos e íons
Todos os organismos vivos necessitam de compostos para sua nutrição, crescimento e multiplicação. Esses compostos são utilizados para a formação dos constituintes celulares e na obtenção de energia.
VIAS ANABÓLICAS E CATABÓLICAS
Fisiologia Bacteriana
O conjunto de transformações da matéria orgânica é denominado METABOLISMO e compreende basicamente dois processos: 
Quebra de compostos orgânicos complexos em compostos mais simples com liberação de energia: 
Degradação do açúcar
CATABOLISMO
Construção de moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas simples com gasto de energia: 
Formação das proteínas
ANABOLISMO
Fisiologia Bacteriana
NUTRIENTES
MACRONUTRIENTES – MICRONUTRIENTES – FATORES DE CRESCIMENTO
Fisiologia Bacteriana
MACRONUTRIENTES
Fisiologia Bacteriana
MICRONUTRIENTES
Fisiologia Bacteriana
FATORES DE CRESCIMENTO
Fisiologia Bacteriana
São necessários em quantidades muito pequenas
Embora alguns microrganismos sejam capazes de sintetizá-los, alguns necessitam que eles sejam adicionados ao meio de cultura
Estes compostos entram na composição da célula ou de precursores de constituintes celulares
AMINOÁCIDOS 
PURINAS E PIRIMIDINAS
COLESTEROL
HEME 
VITAMINAS
FONTES DE CARBONO E ENERGIA PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
Fisiologia Bacteriana
CARBONO
ENERGIA
HETEROTRÓFICOS
AUTOTRÓFICOS
FOTOTRÓFICOS
QUIMIOTRÓFICOS
MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM CARBONO ORGÂNICO (C)
MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM CARBONO INORGÂNICO (CO2)
MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM ENERGIA RADIANTE (LUZ)
MICRORGANISMOS QUE UTILIZAM ENERGIA QUÍMICA (COMPOSTOS QUÍMICOS)
DE ONDE AS BACTÉRIAS CAPTAM ESTES ELEMENTOS? 
Do seu habitat - grande diversidade de nichos onde bactérias podem ser encontradas
Dos meios de cultura laboratoriais quando se quer estudá-las em ambiente controlado
PROCESSO DE NUTRIÇÃO BACTERIANA
Nutrição em Gram-positivos
Estas bactérias sintetizam uma série de exoenzimas, as quais são liberadas no meio, clivando os nutrientes, que são captados por proteínas transportadoras.
2. Nutrição em Gram-negativos
Devido à presença de uma membrana externa (LPS), as bactérias Gram negativas apresentam um grande número de porinas associadas à camada lipopolissacarídica, e que permitem a passagem de moléculas hidrofílicas, de baixa massa molecular.
No espaço periplasmático dessas células, são encontrados proteases, fosfatases, lipases, nucleases e enzimas de degradacão de carboidratos.
FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
FERMENTAÇÃO - processo no qual os compostos orgânicos são parcialmente degradados
Libera energia de açúcares (2 ATP) ou moléculas orgânicas;
Não requer oxigênio (mas pode ocorrer na presença deste);
Não requer o uso do ciclo de Krebs ou cadeia de transporte de elétrons;
Utiliza uma molécula orgânica como aceptor final de elétrons
FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
RESPIRAÇÃO
Respiração aeróbica processo onde os compostos orgânicos são completamente degradados, e o O2 é o aceptor final dos elétrons.
FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
RESPIRAÇÃO
2. Respiração anaeróbica: processo no qual os compostos orgânicos são completamente degradados, e uma molécula diferente do O2 é o aceptor final dos elétrons (SO4, CO3, NO3, fumarato, etc)
A quantidade de ATP gerada na respiração anaeróbica varia de acordo com o microrganismo e a via.
Devido a somente uma parte do ciclo de Krebs funcionar sob
condições anaeróbias, o rendimento de ATP nunca é tão alto
quanto o da respiração aeróbica.
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
Quando falamos em crescimento microbiano no referimos ao número e não ao tamanho das células.
Os microrganismos em crescimento estão, na verdade, aumentando o seu número e se acumulando em colônias
COLÔNIAS => grupos de células => visualização sem utilização de microscópio.
CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA O CRESCIMENTO MICROBIANO
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
TEMPERATURA - Cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento. Acima do limite, ocorre desnaturação protéica e conseqüente morte celular. Temperaturas inferiores levam a uma desaceleração das atividades metabólicas.
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
pH- A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de pH, sempre perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5..
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
PRESSÃO OSMÓTICA- A capacidade dos microrganismos de se adaptar a pressões osmóticas chama-se OSMOADAPTAÇÃO.
Os microrganismos são frequentemente encontrados em ambientes onde a concentração do soluto é igual o seu citoplasma (meio isotônico).
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
PRESSÃO
OSMÓTICA-
OXIGÊNIO - O oxigênio pode ser inócuo, indispensável ou letal para as bactérias, o que permite classificá-las em:
REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO
CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO
Quando uma bactéria é semeada em um meio apropriado, nas condições apropriadas, o seu crescimento segue uma curva definida e característica: