Morfologia bacteriana e ultraestrutura v3

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Aula 2 
Morfologia 
bacteriana 
Prof. Fabrício Campos 
Março 2016 
Universidade de Brasília 
Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária 
Disciplina de Microbiologia Veterinária - Código: 161837 
 
1 
• Demonstrar as diferentes tipos morfológicos 
bacterianos 
 Tamanho, forma e arranjo 
 Componentes celulares 
 Coloração de Gram 
Objetivo da aula 
2 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
3 
Eucariotos 
•Núcleo verdadeiro 
• Fungos, protozoários 
• Plantas e animais 
Procariotos 
• Pré-núcleo 
• Bactérias 
4 
Principais características 
diferenciais 
Procariontes 
• DNA disperso no citoplasma 
• Cromossomo circular e 
geralmente 1 por célula 
• Ausência de organelas 
• Parede celular complexa 
composta de peptideoglicano 
• Formação de endósporos por 
algumas espécies 
• Divisão por fissão binária 
• Ribossomo 70S 
Eucariontes 
• DNA no núcleo verdadeiro – 
membrana e nucléolos 
• Cromossomo linear e 
geralmente mais de 1 por célula 
• Presença de organelas 
• Parede celular simples de 
composição variada 
• Ausência de endósporos 
• Divisão por mitose 
• Ribossomo 80S 
5 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
6 
Tamanho 
• 0,1 a 3,0 µm de diâmetro 
• 2 a 8 µm de comprimento 
 
 
7 
• Esférica: Cocos 
•Cilíndrica 
 
•alada 
 Homogêneos em relação ao tamanho, sendo 
menores que as demais formas 
 0,8 a 1,0 µm 
Forma 
8 
• Cilíndrica: Bacilos 
•Espiralada 
 
 
Em formato de bastão, longos ou pequenos, 
delgados ou grossos, extremidade reta ou 
arredondada 
Forma 
9 
• Espiralada 
 
 
 Espirilos: possuem corpo rígido e se movem às 
custas de flagelos 
 Espiroquetas: são flexíveis e locomovem-se às 
custas de concentração citoplasmática 
A
 C
él
u
la
 P
ro
ca
ri
ó
ti
ca
 
Forma 
10 
• Cocobacilos: 
 Bacilos muito curtos 
 
 
• Vibriões: 
 Espirilos muito curtos em formato de vírgula 
A
 C
él
u
la
 P
ro
ca
ri
ó
ti
ca
 
Formas de transição 
11 
Arranjos cocos 
12 
Arranjos bacilos 
13 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
14 
Bactérias: Componentes celulares 
• Cápsula 
• Flagelo 
• Pili ou Fimbrias 
• Parede celular 
• Membrana celular 
• Citoplasma 
• Cromossomo bacteriano 
• Plasmídeo 
• Ribossomos 
• Corpúsculo de inclusão 
• Endósporo 
15 
Fonte: http://floydmiddle.typepad.com/.a/6a00d83452932669e2017c32859dd2970b-pi e dtc.pima.edu 
Estruturas externas à parede 
celular 
• Substâncias poliméricas extracelulares (SPE) 
• Flagelos 
• Fímbrias e Pili 
 
16 
Substâncias poliméricas 
extracelulares (SPE) 
• Estruturas em volta da parede celular 
– Polissacarídeos ou proteínas ou ambos 
• Cápsula: SPE mais densa e fortemente aderida 
• Camada limosa: polissacarídeos não tão fortemente 
aderida a célula 
• Glicocálice: polissacarídeo ou glicoconjugado mais 
frouxo 
• Camada S: proteínas e suas combinações 
• Capa: filamentos compostos por proteínas, lipídeos e 
polissacarídeos – bactérias aquáticas e metanogênicas 
17 
• Quem produz? 
• Gram-Positivos 
– Streptococcus pneumoniae 
– Bacillus sp. 
• Gram-Negativos 
– Klebsiella pneumoniae 
– Haemophilus influenza 
Substâncias poliméricas 
extracelulares (SPE) 
18 
Cápsula 
• Mais estudada das SPE 
• Composta (basicamente) por polissacarídeos 
– Raramente contém aminoaçúcares ou 
peptídeos 
• Presente na maioria das células procarióticas 
– Bactérias capsuladas e acapsuladas 
• Relacionada à virulência 
 
19 
• Aderência a superfícies ou tecidos 
• Proteção 
– Desidratação, anticorpos, bacteriocinas e 
fagocitose 
• Proteção contra alguns antimicrobianos 
• Pode servir como reserva de carbono e energia 
Funções da cápsula 
20 
• Estafilococos coagulase negativos – S. epidermidis 
– Camada limosa em grande quantidade que se difunde 
para o meio extracelular – infecções associadas ao uso 
de cateteres implantes (válvulas cardíacas) 
• Estreptococos orais – S. mutans (cárie) 
– Secretam uma rede fibrosa de polissacarídeos 
responsáveis pela adesão – placa dental 
Funções da cápsula 
21 
Cápsula – produção de vacinas 
– Utilização de polissacarídeos capsulares de 
Streptococcus pneumoniae 
– Synflorix – Pneumo 10 
• Vacina pneumocócica 10-valente 
• 1, 4, 5, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19F, 23F 
22 
Colônias de B. anthracis 
Tinta da China 
Coloração específica para visualização da cápsula 
Cápsula 
23 
Colônia de Streptococcus 
pneumoniae 
Coloração específica para visualização da cápsula 
Cápsula 
24 
Flagelos 
• Principais estruturas responsáveis pela locomoção 
• Longos apêndices filamentosos ligados à superfície 
celular 
– 20 nm de espessura e 15-20μm de comprimento 
• Formados por três partes 
• Filamento externo espiral – flagelina 
• Gancho – junção flexível 
• Corpo basal 
25 
Monotríquio Peritríquio 
Lofotríquio Anfitríquio 
Flagelos – Arranjos 
26 
Flagelos – Movimentos 
• Nado ou Corrida 
 
• Motilidade 
– Quimiotaxia e fototaxia 
– Movimentos ondulatórios 
– Movimentos rotatórios 
 
27 
Flagelos 
• ± 50% dos bacilos e todas as bactérias espirais 
são móveis 
• Pouquíssimos cocos são móveis 
– Adaptação a ambientes secos 
 
28 
Motilidade 
negativa 
Motilidade 
positiva 
• Teste da Motilidade 
Flagelos 
29 
• Geralmente mais curtas e delicadas do que os flagelos 
• Mais comum em bactéria Gram Negativas 
• Constituída da proteína pilina 
• Em geral, não estão relacionadas à motilidade 
Fímbrias 
30 
• Função 
– Aderência bacteriana: Neisseria gonorrhoeae; Escherichia 
coli enterotoxigênica e Streptococcus pyogenes 
• Pili K88 e K99 (E. coli diarréia em suínos) 
• Pili P e Tipo 1 (E. coli) 
• Pilus do Tipo IV (V. cholerea, P. aeruginosa, Salmonella enterica, 
EPEC, EHEC, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis) 
 
Fímbrias 
31 
Pili sexual 
• Troca material genético 
 Fímbria especializada 
32 
en.engormix.com 
Pilus F (adesão ou retração) 
Pilus T (agregação) 
Pili sexual 
33 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
34 
Parede celular 
• Estrutura presente na imensa maioria das células 
procarióticas 
• Protege a célula do dano mecânico, ruptura 
osmótica e faz a manutenção da forma 
• É um dos principais locais de ação dos 
antimicrobianos 
35 
• Atua na aderência da célula bacteriana 
• Faz distinção imunológica entre as cepas 
• Composta por peptidoglicano → Mureína 
 Polímero de dissacarídeos ligados por ligações 
cruzadas 
Parede celular 
36 
Parede celular – Peptidoglicano 
• Peptidoglicano ou Mureína 
37 
Gram Positivas 
Gram Negativas 
38 
Parede celular – Peptidoglicano 
39 
Penicilina 
Fonte: Oliveira et al., 2009 
Ação da penicilina 
40 
Fonte: Oliveira etal., 2009 
Parede celular G+ 
41 
Parede celular – Gram Positivas 
P
ar
ed
e 
C
el
u
la
r 
42 
Peptideoglicano 
Parede celular 
Parede Celular 
Polissacarídeo O 
Lipídeo A 
G- 
43 
Parede celular – Gram Negativas 
44 
P
ar
ed
e 
C
el
u
la
r 
• Polissacarídeo O → são antígenos uteis na identificação de diferentes 
sorovares. Ex.: Escherichia coli O157:H7 
• Lipídeo A → Endotoxina tóxica na corrente sanguínea ou no trato gastrointestinal 
Parede celular – Gram Negativas 
45 
Membrana externa G- 
• Porção Externa 
• Lipopolissacarídeo (LPS) e Fosfolipídeos 
• Endotoxina 
• Ativa macrófagos a 
produzir pirogênios 
• Induz inflamação 
• Ativa fatores de 
coagulação 
46 
Componente 
 tóxico 
Ligação aos tecidos 
Impede fagocitose 
Variação antigênica 
Membrana externa G- 
47 
• Compartimento muito ativo que contem 
– Enzimas para a formação de componentes da membrana 
citoplasmática e da parede celular 
– Sistemas de secreção 
– Proteínas sensores para quimiotaxia e transdução de sinal 
– Proteínas de ligação 
Espaço periplasmático G- 
48 
Espaço periplasmático G- 
49 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
50 
Coloração de Gram 
• 1884 – Hans Christian Joachim Gram 
• Procedimento de coloração classificando as bactérias em 
dois grandes grupos 
• Baseado na diferença da parede celular 
• Retenção ou não do corante cristal violeta na camada 
de peptideoglicano 
G+ G- 
Quem retém é 
positivo 
Quem não retém é 
negativo 
51 
C
o
lo
ra
ç
ã
o
 d
e
 G
ra
m
 
Gram-
positivas 
Gram-
negativas 
52 
Coloração de Gram - técnica 
1. Confeccionar o esfregaço 
2. Secar ao ar e fixar em chama 
3. Cobrir a lâmina com cristal violeta por 30 segundos a 1 minuto 
Coloração do peptideoglicano 
4. Lavar em água corrente 
5. Cobrir a lâmina com lugol por 2 minutos 
Fixação do corante 
6. Lavar a lâmina 
7. Descorar rapidamente com álcool-acetona 
8. Lavar a lâmina 
9. Cobrir com safranina ou fucsina por 30 segundos 
Coloração de fundo (contra-corante) 
10. Lavar a lâmina com água, secar e ler ao microscópio 
53 
30 s - 1 min 
Coloração do 
peptideoglicano 
1 – 2 min 
Fixação do 
corante 
30 s 
Coloração de Fundo 
Contra-Corante 
Coloração de Gram - técnica 
Lavagem 
com álcool 
54 
Coloração de Gram - técnica 
55 
Cocos Bacilos 
Coloração de Gram - técnica 
56 
Cocos /diplococos Bacilos 
Coloração de Gram - técnica 
57 
Gram variáveis 
• Microrganismos não corados pelo Gram 
• Bactérias Álcool-Ácido Resistentes (BAAR) 
– Mycobacterium sp 
• Parede celular complexa 
– Rica em Ácido Micólico 
• Coloração específica 
– Ziehl-Neelsen ou Kinyoun 
58 
Gram variáveis 
59 
C
o
lo
ra
ç
ã
o
 d
e
 
Z
ie
h
l-
N
e
e
ls
e
n
 
60 
BAAR 
 BAAR se coram em vermelho na coloração de (Ziehl-Neelsen) 
61 
• Tamanho, forma e arranjo 
• Componentes celulares 
• Parede celular bacteriana 
• Coloração de Gram 
• Estruturas internas à parede celular 
Escopo da aula 
62 
Estruturas internas à parede celular 
• Membrana citoplasmática 
• Citoplasma 
• Ácido nucleico 
• Ribossomos 
• Corpúsculos de inclusão 
• Endósporos 
63 
Membrana citoplasmática 
• Estrutura fina (8nm) e fluida que envolve a célula 
procariótica 
• Composta por lipídeos (40%) e proteínas (60%) 
que se movimentam dentro da membrana 
• Consistência similar ao azeite 
 64 
• Bicamada lipídica intercalada com proteínas 
– Mosaico fluido 
Bicamada 
Fosfolipídica 
Porina/Poro 
Membrana citoplasmática 
65 
• Bicamada lipídica intercalada com proteínas 
• Fosfolipídeos 
Cabeças polares (hidrofílicas) 
Fosfato e glicerol 
Caudas apolares (hidrofóbicas) 
Ácidos graxos 
Membrana citoplasmática 
66 
Funções 
• Compartimentalização 
– Separa o citoplasma do ambiente externo, permitindo a 
interação e troca seletiva de materiais entre bactérias 
e o ambiente 
• Imersão de proteínas funcionais e estruturais 
– Síntese 
– Respiração 
– Movimento flagelar 
– Sistemas de Secreção 
 
 
67 
Permeabilidade seletiva 
• Sistemas de Transporte de substâncias (exemplos) 
– Difusão Passiva 
 
68 
• Sistemas de Transporte de substâncias (exemplos) 
– Osmose 
 
 
Permeabilidade seletiva 
69 
• Sistemas de transporte de substâncias (exemplos) 
– Difusão facilitada 
 
 
Permeabilidade seletiva 
70 
Citoplasma 
• Porção fluida da célula 
• Nele encontram-se todas as estruturas responsáveis 
pelo crescimento e funcionamento 
– Nucleóide e água 
– Proteínas e DNA 
– Ribossomos 
– Aminoácidos, açúcares, vitaminas, coenzimas 
– Inclusões 
 
 
71 
biologia.edu.ar 
Ácido nucleico - Genoma 
± 4 milhões de 
pares de base 
Várias cópias 
com milhares de 
pares de base 
DNA cromossomal 
DNA plasmidial 
Extração de 
DNA genômico 
72 
• DNA cromossomal 
– Molécula circular de DNA de fita dupla que contém os 
genes essenciais para o funcionamento da cél. bacteriana 
– Ligado a várias proteínas formando o nucleóide 
Ácido nucleico - Genoma 
73 
• DNA Plasmidial 
– Molécula circular de DNA extracromossômico, auto-
replicável, responsável pela codificação de 
características especiais não essenciais para a célula 
– Resistência bacteriana 
Plasmídeo pCF10 de E. faecalis 
Substância de Agregação Asc10 
• Mediação da agregação celular 
• Adesão às células hospedeiras 
• Resistência à morte pelos 
macrófagos 
Plasmídeo 
74 
Ribossomos 
• Complexos de proteínas e RNA ribossomal (rRNA) 
– Estrutura 70S 
• Subunidade 30S e 50S 
– S: Unidade Svedberg: coeficiente de sedimentação 
Principal função 
• Síntese proteica a partir de 20 aminoácidos 
• Sítio de tradução do RNA mensageiro (mRNA) 
 
 
75 
Ribossomos – estrutura 
76 
Gene do RNA ribossomal 16S 
• Cerca de 1500 pb 
• Regiões variáveis chamadas de V1, V2, ... até V9 
• Amplificação via PCR 
• Utilizado no sequenciamento de nova geração 
 
77 Fonte: Sanschagrin & Yergeau, 2014 
Gene do RNA ribossomal 16S 
78 
Fonte: Sanschagrin & Yergeau, 2014 
Ribossomos – Síntese Proteica 
• Ocorre somente quando as subunidades estiverem 
acopladas 
 
79 
Ribossomos – Síntese Proteica 
80 
Ribossomos – alvo de ATB 
81 Fonte: http://www.microbiologybook.org/Portuguese/chap6-3.gif 
Ribossomos – alvo de ATB 
82 Fonte: http://www.microbiologybook.org/Portuguese/chap6-4.gif 
Corpúsculos de inclusões 
• Em condições desfavoráveis, as bactérias usam inclusões para 
armazenar substâncias 
– Polissacarídeos 
– Lipídeos 
– Polifosfatos 
– Enxofre 
• Envolvidas por membranas 
• Separadas por diferenças na solubilidade 
 
83 
Polifosfato 
Enxofre 
Lipídeos 
Glicogênio 
Corpúsculos de inclusões 
84 
Endósporo 
• Alguns gêneros produzem o endósporo para se 
proteger do ambiente hostil 
– Células dormentes: metabolicamente inativas 
• Bactérias ESPORULADAS 
– Bacillus sp., Clostridium sp. 
• Sporosarcina sp., Sporohalobacter sp., Anaerobacter sp., 
Desulfotomaculum sp., Heliobacterium sp., Heliophilum sp. 
85 
Célula vegetativaEndósporos 
Condições desfavoráveis 
Célula com plena 
Atividade metabólica 
Célula 
dormente 
Condições favoráveis 
Endósporo 
86 
Endósporo – composição e estrutura 
• Capa e exospóro: integridade mecânica, 80% proteínas 
semelhantes à queratina 
• Córtex: camada espessa de peptideoglicano (10% peso) 
• Core/Cerne: citoplasma do endósporo 
 
 
87 
E
s
p
o
ru
la
ç
ã
o
 
88 
Propriedades Célula vegetativa Endósporo 
Atividade enzimática Presente Ausente 
Síntese de macromoléculas Presente Ausente 
Resistência ao calor Baixa Alta 
Resistência a ácidos Baixa Alta 
Resistência à radiação Baixa Alta 
Sensibilidade à lisozima Sensível Resistente 
Sensibilidade a coloração Sensível Resistente 
Endósporo 
89 
• Qual a função da cápsula bacteriana? 
• Qual o principal componente da parede 
celular bacteriana? 
• Qual a principal diferença entre a parede 
celular das Gram (+) e das Gram (-)? 
• No processo de coloração de Gram, qual é o 
reagente que permite a diferenciação? Onde 
ele age? 
90 
Mensagens principais 
Mensagens principais 
• Qual a vantagem para uma bactéria abrigar 
um plasmídeo? 
• Qual a importância do gene 16S bacteriano? 
• Qual a principal função da membrana 
citoplasmática? 
• Que tipo de característica o endósporo 
confere as bactérias que o possuem? 
 
91 
92 
Fonte: http://www.google.com/imghp 
Sugestões de leitura 
93 
• Livros: 
– MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; PARKER, J. 2004. Microbiologia de Brook, 10a ed. São 
Paulo, Brasil: Prentice Hall, 608p. 
– ROSENTHAL, K.S., PFALLER, M.A., MURRAY, P.R. 2009. Microbiologia Médica - 6ª Ed Rio 
de Janeiro: Editora Elsevier, 960p. 
– TORTORA, G.J. FUNKE, B.R., CASE.C.L. Microbiologia, 10ºed. 2012. 967p. 
– VERMELHO, A.B.; BASTOS, M.C.F., BRANQUINHA DE SÁ, M.H. 2008. Bacteriologia Geral. 
Guanabara Koogan, 604p. 
• Artigos: 
– OLIVEIRA, J.H.H.L.; GRANATO, A.C.; HIRATA, D.B,. HOKKA, C.O.; BARBOZA; M.; TRSIC., 
M. 2009. Ácido clavulânico e cefamicina C: uma perspectiva da biossíntese, processos de 
isolamento e mecanismo de ação. Quím. Nova, vol.32, pp. 2142-2150. 
– SANSCHAGRIN, S., YERGEAU, E. Next-generation Sequencing of 16S Ribosomal RNA 
Gene Amplicons. J. Vis. Exp. (90), e51709, doi:10.3791/51709 (2014). 
• Sites: 
– http://www.co.it.pt/~emanuel/celia/bacteria.htm 
– http://www.microbiologybook.org 
Sugestões de leitura 
camposvet@unb.br 
 
Grato pela atenção!!! 
94