Citologia

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Citologia Bacteriana 
 
 
 
Seres vivos podem ser divididos � procariontes e eucariontes. 
Acredita-se que a célula procarionte foi a primeira a surgir no Universo, por isso 
recebeu este nome (em latim significa proto=primitivo cario=núcleo) 
Os procariontes são seres unicelulares � bactérias e as cianobactérias 
estrutura celular � muito simples (qdo comparado à eucariontes) 
 sem núcleo individualizado, mitocondrias, retículo 
endoplasmático, Complexo de Golgi e membrana nuclear (DNA 
completamente disperso no citoplasma) 
Eucarionte � complexa (quando comparado aos procariontes) 
membrana nuclear individualizada e muitas organelas. Os 
animais, as plantas, alguns fungos e microrganismos são constituídos 
por células eucariontes e também são pluricelulares. Material genético 
organizado, separado do citoplasma por uma membrana nuclear. 
 
PROCARIOTOS 
Mais bem estudado � Escherichia coli 
 Estrutura simples e de rápida multiplicação (20 min) 
 Forma de bastonete com ~2 µm de comprimento 
Composição dos Procariotos 
1. Membrana plasmática 
2. Messossomos (invaginacóes de membranas) 
3. Parede celular 
4. Ribossomos 
5. Nucleóide 
 
 
1) MEMBRANA PLASMÁTICA 
 
 
Estrutura semelhante à das células eucarióticas 
~8 nm de espessura 
Composta por: 
bicamada fosfolipídica (podendo apresentar 7 tipos de fosfolipídeos diferentes) 
 
Fosfolipídeos possuem uma região hidrofílica (glicerol fosfato) e uma região 
hidrofóbica (ácido graxo) 
Variações conforme a composiçao de ácidos graxos e dos compostos fosforilados 
que se unem ao esqueleto de glicerol: 
fosfatidilcolina, esfingomielina, fosfatidilserina e fosfalipidiletanolamina. 
proteínas (cerca de 200 tipos distintos) 
atuação como barreira osmótica (permeabilidade seletiva) 
A rigidez controlada da membrana 
 
Esteróis � 5 -25% 
 Moléculas rígidas e planas 
 Favorece a estabilizaçao da membrana mas deixa menos flexível 
Hopanóides � similares aos esteróis � papel parecido 
 
uma diferença � nos esteróides � o colesterol, geralmente ausente nos procariontes, 
é substituído por uma molécula semelhante a um esteroide, um hopanoide. 
 
Similaridade estrutural entre os esteróis (a), colesterol (b) e hopanóides (c) 
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) 
 
 Curiosidades!!!! 
Normalmente, as membranas de organismos procariotos apresentam maiores 
concentrações de proteínas que as membranas eucarióticas, tendo em vista a 
ausência de organelas citoplasmáticas nas bactérias. 
 
A MP é mais que uma simples barreira que separa o meio intracelular do 
extracelular. 
 
Barreira de permeabilidade � evita perda passiva de componentes do citoplasma e 
a entrada indiscriminada de moléculas do meio extracelular 
 Interior 
 Meio aquoso contendo diversos sais, açucares, aa, vitaminas, 
coenzimas ... 
 A hidrofobicidade da MP permite que ela funcione como uma barreira. 
Moléculas hidrofílicas e carregadas não atravessam, precisando de transportadores 
(H+) tão pequeno mas não passa por difusão 
 Moléculas hidrofóbicas pequenas passam por difusão 
H2O difusão mas tb aquaporinas 
Ancoragem de proteínas � enzimas relacionadas a passagem seletiva de substratos 
do meio interno externo 
 
 
2. MESOSSOMAS 
Em algumas células, a membrana forma pregas e invaginações que aumentam 
muito a sua superfície, denominadas mesossomas. Embora existam dúvidas sobre a 
função dessas estruturas, existe a hipótese de serem zonas de intensa atividade 
respiratória. 
 
 
1-2-3 PERIPLASMA 
Espaço entre a membrana plasmática e a membrana externa (parede celular) de 
bactérias Gram negativas � 1 – 7 nm 
Consistência em gel � grande número de proteínas 
Em Gram negativas, tem grande importância, pois várias enzimas e outras 
proteínas estão localizadas, incluindo hidrolases, proteínas de ligação envolvidas no 
transporte e quimiorreceptores. 
 
3. PAREDE CELULAR 
 
Devido a quantidade de solutos dentro da célula bacteriana, uma pressão 
considerável se desenvolve (ex. 2atm no interior de uma E. coli). Para resistir a 
essa pressão existe a parede celular, que também tem a função de dar forma e 
rigidez à célula 
 -gram positivas 
 -gram negativas 
 
 3.1 PEPTIDOGLICANO 
Um dos componentes de parede, mais presente em gram positiva do que em gram 
negativa 
 Peptidoglicano = mureína 
 
 
Finas lâminas formadas por açucares + aa� N-acetilglicosamina e ácido N-
acetilmurâmico 
L-alanina, D-alanina, D-glutâmico, lisina e 
ácido diaminopimélico (DAP) 
 
A parede celular, pela sua rigidez, forma um estojo que estabiliza a forma característica 
da célula, protegendo-a de agressões externas, como variações de pressão osmótica. 
 
 
 
 
gram-positivas � parede espessa e homogênea, encostada diretamente à face externa 
da membrana plasmática. Sem periplasma. 
 Espessura � até 100 nm e representa até 30% do peso seco da célula. 
 
 
gram-negativas � formada por dois folhetos: 
folheto interno � camada delgada de peptidoglicano que não encosta na MP 
no máximo 20 nm de espessura 
folheto externo � também designado por membrana externa dada a sua 
estrutura ser semelhante à de uma membrana plasmática (constituída por 
liposacáridos e lipoproteínas). 
Ligação dos dois folhetos � através de lipoproteínas integradas no 
folheto externo e ligadas por ligações covalentes a peptidoglicanos. No folheto 
externo existem ainda canais proteicos que permitem a passagem de água e a 
diversos metabolitos. 
Estrutura do peptidoglicano 
 
 
 
 
 
Muitas Gram + apresentam polissacarídeos ácidos embebidos em suas paredes � 
ácido teicóico 
Unidades de glicerolfosfato + ribitolfosfato � carga – da parede 
Quando associados a lipídeos (gram +) � ácidos lipoteicóicos 
 
 
 
Curiosidade !!!! 
Células baterianas sem parede celular?? 
 
A lisozima 
enzima presente em meios biológicos tais como secreções (lágrimas, saliva, muco 
nasal, clara do ovo, etc.) hidrolisa o peptidoglicano e, consequentemente, destroi a 
parede. Desprovidas de parede, as bactérias transforma-se em protoplastos, 
extremamente vulneráveis às variações da pressão osmótica. 
A Penicilina 
conduz ao mesmo efeito, não porque destrua o peptidoglicano, mas porque inibe a 
sua síntese, durante o crescimento bacteriano. 
 
 
 
 
 
 
MICOPLASMAS 
 Protoplasmas de vida livre capazes de se dividir. Sobrevivem sem parede 
pois possuem uma membrana plasmática fortes (incomuns � com esteróis) ou pq 
vivem em ambientes osmoticamente protegidos � interior do corpo humano 
MEMBRANA EXTERNA 
 
Composiçao principal � lipopolisacarídeos (LPS) 
LPS 
 
Endotoxina 
Apesar de ter como principal função a estrutural, ela possui uma propriedade 
biológica � toxina para a maioria dos animais 
 Bactrérias gram - � Shigella, Salmonella e E. coli 
Sintomas no homem relacionados ao efeito tóxico da 
membrana externa (Lipídio A) 
O LPS de algumas bactérias não patogênicas também pode ser tóxico 
 
 5. NUCLEÓIDE 
 
Nucleóide ���� similar ao núcleo 
Região de algumas células procarióticas onde se concentra o material genético. 
Molécula circular de DNA, que se encontra no citoplasma da célula, e não está 
associado a proteínas. 
Nucleóide x Núcleo 
Genomas com organizações distitas em células procarióticas e eucarióticas 
Procarióticas: 
 DNA como uma molécula comprida formando o cromossoma bacteriano 
 Condensação � nucleóide 
 Na maiora das vezes é circular e como um cromossoma único (1 única cópia 
de cada gene � haplóides) 
 DNA extracromossomico � plasmídeos (funções especiais) 
Eucarióticas:DNA dentro de um núcleo 
 Moléculas lineres compactadas e um alto nível de organização 
(cromossomas) � ptns 
 O número de cromossomas varia entre espécies � levedura 16 homem 46 
 Duas cópias de cada gene (diplóides) 
ESTRUTURAS ASSOCIADAS À SUPERFÍCIE 
 
 
1. Fímbrias e Pili 
 
Estrutura similar aos flagelos mas que não conferem movimentação !!!! 
Natureza protéica 
 
 Fímbrias = pili � mais curtas que os Pili sexuais 
 Pili sexuais � compridos e em menor quantidade quando comparada 
aos Pili/fímbrias 
 
FÍMBRIAS/PILI 
 Estão relacionadas com interações entre células e superfícies 
 
PILI sexuais 
Reprodução bacteriana � aumento de variabilidade genética (processo de 
conjugação bacteriana) 
 
 
Pili in Gram-positive pathogens 
John L. Telford, Michèle A. Barocchi, Immaculada Margarit, Rino Rappuoli & Guido Grandi 
Nature Reviews Microbiology 4, 509-519 (July 2006) 
 
 
a | Free-floating bacteria initiate attachment to host cells by extending their pili towards the apical surface 
of host cells. This mechanism might involve a tip protein (red). b | Intimate attachment is a secondary 
process, in which ancillary pilus proteins (green) might be involved in the zipper-like adhesion of pili to 
host cells, decreasing the distance between the bacterial and host-cell surfaces. c | leads to colonization 
 
2. Cápsula 
 
 
Natureza polissacarídica 
RESISTENCIA (células fagocíticas, desecação – retenção de água – poliacarídeo) 
ADERENCIA ENTRE SI E AO SUBSTRATO 
É particularmente o caso do pneumococus Streptococcus pneumoniae. 
 
Em muitos casos os orgaismos procarióticos secretam em sua superfície 
materiais viscosos e pegajosos (polissacarídeos) sendo determinados de cápsula ou 
glicocálix. 
Glicocálix � material polissacarídico que se extende ao redor da célula 
Composição � varia conforme o indivíduo, podendo ser grossa, fina, rígida 
ou flexível dependendo da natureza química 
 Se o glicocálix é rígido � matriz impermeável que exclui alguns 
corantes (tinta nanquim) � cápsula 
 Se o glicocálix se forma facilmente e é mais fino � capa mucóide 
 
 
 
 
3. FLAGELOS 
 
 
 
Estrutura flagelar 
 
Não é reto e sim helicoidal 
 
distancia entre cada volta filamento é constante 
 
filamento formado por proteínas (flagelina) � Forma e longitude da onda 
 
base flagelar � estruturalmente distinta do filamento 
 
 gancho � uma ptn 
 função unir filamento a parte motora 
 motor � ancorado na MP e na parede celular 
 eixo central que atravessa um sistema de anéis 
 
 gram – um sistema de anéis extra � externo ancorado na 
membrana externa 
 
 gram + por não terem membrana externa � só anéis internos 
�MP e parede 
 
Proteínas Mot � ao redor dos anéis � controlam o motor flagelar provocando 
a rotação do filamento 
Proteínas Fli � chave comutadora 
a sinais celulares 
 
 
 
 Crescimento flagelar 
 (camparação com 
 
 As moléculas de flagelina são sintetizadas no citoplasma 
 Alcançam a ponta do flagelo por um canal interno de 3 nm
 Ptn cap, na ponta do flagelo 
se destribuirem de forma organizada na porção termin
 
 
Movimento flagelar
 
Movimento por rotação (motor)
 
Força próton-motora (1000 prótons para cada movimento)
 
A velocidade de rotação não é constante
 
 flagelos peritríqueo 
 
chave comutadora � inverte a rotação do flagelo em resposta 
 
 
 
 
Crescimento flagelar � não ocorre a partir da base mas sim da ponta
(camparação com um pelo animal) 
As moléculas de flagelina são sintetizadas no citoplasma 
Alcançam a ponta do flagelo por um canal interno de 3 nm
Ptn cap, na ponta do flagelo � ajuda as moléculas de flagelina a 
se destribuirem de forma organizada na porção terminal do flagelo
flagelar 
Movimento por rotação (motor) 
motora (1000 prótons para cada movimento)
A velocidade de rotação não é constante 
flagelos peritríqueo � linha reta lenta e contínua 
inverte a rotação do flagelo em resposta 
 
não ocorre a partir da base mas sim da ponta 
Alcançam a ponta do flagelo por um canal interno de 3 nm 
ajuda as moléculas de flagelina a 
al do flagelo 
motora (1000 prótons para cada movimento) 
 flagelos polares � rápido e com giros periódicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INCLUSÕES CELULARES 
POLÍMEROS DE RESERVA 
 
A natureza das inclusões varia de acordo com o 
mircorganismo 
No geral sua função é armazenamento de energia 
Reserva de precursores estruturais necessários para 
síntese de macromoléculas 
A maioria das inclusões estão rodeadas por uma fina 
membrana (mono camada de lipídeos) 
 
Ácido poli β Hidroxibutírico 
 Mais comum 
 Composto lipídico formado por monomeros de Ácido β Hidroxibutírico 
 Reserva de carbono e energia 
 
Glicogenio 
 Polímero de glicose 
 Reserva de carbono e energia 
 Acúmulo quando a fonte de carbono está em excesso no meio 
 
Outros tipos de inclusões ... 
Polifosfatos 
Acúmulo de fosfato 
Podem se degradar e liberar fosfato para a célula (sustentar o crescimento celular 
� síntese de ác nucléicos, fosfolipídeos) 
 
 
Enxofre 
 
 
Energia (quimilitotrófos – metabolismo do 
enxofre) 
 
 
 
 
 
 
 
Magnetossomas 
 Partículas cristalinas de minério de ferro (magnetita) 
 Fomas distintas � espécie � quadrado, redonda, acicular (agulha) 
 Convertem as células que as possuem em um dipolo magnético constante, 
submetido a influência de qualquer compo magnético 
 Magneto taxia � se orientam e seguem as linhas de um campo magnético 
 Não tem relação com quimiotaxia ou fototaxia � o alinhamento dos 
magnetossomas lhes conferem simples propriedades magnéticas que permitem sua 
orientação em uma direção particular de movimento 
 Espécies aquáticas que vivem em baixas concentrações de oxigenio 
 Função provável � guiar as céluas aquáticas ao fundo, onde as [O2] 
menores 
 
É possível que as proteínas na membrana que recobrem estes favoreçam a 
precipitação de Fe3+ 
(capturado pela célula na forma solúvel por quelantes) a Fe3O4 (magnetita) 
 
VESÍCULAS DE GÁS 
 Microrganismo aquáticos que flutuam em lagos/mares/lagoas 
 Forma de motilidade 
 Microambiente de O2 (alturas diferentes na coluna de ar da água) 
 Cianobactérias � melhor exemplo 
 
 
ESPOROS BACTERIANOS 
Vulgar � células bacterianas dormentes 
 Bacillus, Clostridium,Metabacterium e Paenibacillus 
 Como os ursos � hibernação???? 
 
Estes são formas dormentes de uma célula bacteriana e são produzidos por certas 
espécies de bactérias em situações de estresse � escassez de nutrientes, 
ressecamento, calor 
As formas ativas das células bacterianas são denominadas formas vegetativas. 
Resistência � a condições adversas, incluindo altas temperaturas e solventes 
orgânicos. 
Citoplasma � desidratado 
Contendo ácido dipicolínico + cálcio � dipicolinato de cálcio � 
resistência ao calor. 
Os endósporos são formados intracelularmente e contêm apenas o genoma e a 
maquinaria metabólica essencial. 
 
Endósporos podem permanecer viáveis por até milhões de anos, sobrevivendo em 
condições ambientais extremas de calor, frio, dessecação, escassez total de 
nutrientes, radiação e exposição a agentes químicos tóxicos. 
 
Bactérias formadoras de endósporos resistem às altas temperaturas na fervura de 
líquidos e no cozimento de alimentos, mas podem ser destruídos por cozimento sob 
pressão � importância na indústria alimentícia 
 
Quando as condições ambientais tornam-se favoráveis, o endósporo reverte ao 
estado vegetativo. 
 
A maioria das bactérias forma um únicoendósporo, mas a bactéria Metabacterium 
polyspora tem a propriedade de produzir múltiplos endósporos que são sua forma 
primária de propagação 
 
Processo de Formação de endósporos � Bacillus subtilis modelo para estudos da 
formação de endósporos em outros gêneros bacterianos. 
 
NÃO REPRESENTAM ESTRUTURAS REPRODUTIVAS !!! 
 
A formação de endósporos poderia ser considerada uma forma de diferenciação 
celular e como um fator de virulência em bactérias 
 
 
 
Estrutura do endósporo 
Impermeáveis a corantes 
 Regiões sem tingir em células coradas com azul de metileno 
Visíveis ao MO 
Vistos ao ME, a membrana do endósporo é muito complexa apresentando muitas 
capas superficiais 
 
 Mais externa � exósporo � fina e delicada 
camada protéica 
 Várias capas de ptns específicas 
 Córtex � camadas de peptidoglicano com 
ligações frouxas 
 Núcleo ou proteoplasma � parede celular 
normal, membrana plasmática, citoplasma e 
nucleóide. 
 
 
 
 
 Composto característico de endósporo � ác dipicolínico (núcleo) 
 Cálcio que se combina c/ AcD 
 
 
 Núcleo 
 Diferente da célula vegetativa 
 Rico em dipicolinato de cálcio 
 Pouca quantidade de água � parcialmente desidratado � 10-30% 
 
Citoplasma 
 Gel denso devido a baixa quantidade de água 
pH reduzido em pelo menos uma unidade 
níveis elevados de algumas ptns: pequenas proteínas ácido-solúveis de 
esporo 
 formadas durante o processo de esporulação 
 funções: ligação forte ao DNA � proteção contra radiações 
ultravioletas, dessecação e calor seco 
 fonte de carbono e energia para a formação de uma novo célula 
vegetativa (germinação) 
 
Processo de formação ou esporulação 
Em B. subtilis a esporulação leva 8 horas 
 Estudos com mutações mostraram que são necessários no mínimo 200 genes 
1. Formação de septo assimétrico: divisão da célula em 2 compartimentos; 
Fornece nutrientes para o esporo em desenvolvimento 
2.Migração e início do endosporo: 
* migração do septo para o pólo anterior da célula; 
* captação do protoplasma contido no compartimento menor; 
* origem de estrutura livre com parede dupla; 
* deposição de material similar ao que compõe a parede celular entre 
a parede dupla; 
3. Lise da célula mãe (liberação do esporo): 
* deposição de uma capa externa e lise da ‘célula-mãe’; 
* liberação do esporo e morte da célula mãe. 
 
 
 
 
 
Germinação dos esporos 
Processo dividido em 3 etapas: 
Ativação 
Germinação 
Crescimento 
 
 
 
Ativação: processo reversível � preparo do esporo para germinação. 
física: choque térmico: exemplos 100ºC / 5 min (termofílicos); 
80º / 30 min (mesofílicos); 
química: presença de aa e sais Mn e Mg. 
 
Germinação: intumescimento, reabsorção da capa do esporo e aumento 
atividade metabólica; 
 
Crescimento: metabolismo normal é retomado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTRUTURA DE CÉLULAS PROCARIONTES 
MORFOLOGIA BACTERIANA