Anatomia e morfologia da Célula Bacteriana

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE FITOPATOLOGIA
LABORATÓRIO DE BACTERIOLOGIA DE PLANTAS
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE FITOPATOLOGIA
LABORATÓRIO DE BACTERIOLOGIA DE PLANTAS
Reginaldo da Silva Romeiro
Professor Titular da UFV
Reginaldo da Silva Romeiro
Professor Titular da UFV
!Bactérias são microrganismos muito pequenos (1 a 2Bactérias são microrganismos muito pequenos (1 a 2µµµµµµµµ))
! Atualidade do conhecimento Atualidade do conhecimento
a) Passado ⇒ Razões técnicas e históricas ⇒ Pouca ênfase em anatomia e
fisiologia
b) Década de 50 ⇒ M.E. + Novas técnicas
c) Fitobactérias não-fastidiosas ⇒ Típico:
1.Bastonete
2.Pleomorfismo restrito a certos grupos
3.Não esporogênicas
ESPÉCIE BACTERIANA LARGURA (µµµµ) COMPRIMENTO (µµµµ)
Francisella tularensis 0,20 0,3 - 0,7
Escherichia coli 0,4 - 0,7 1,0 - 3,0
Pseudomonas syringae 0,7 - 1,2 1,5
Xanthomonas campestris 0,4 - 0,7 0,7 - 1,8
X.campestris pv.
manihotis, coloração 
negativa com tinta 
nanquim
X.campestris pv.
campestris, coloração 
para visualizar 
flagelos
Ao microscópio
eletrônico as
coisas ficam 
mais fáceis...
CocusCocus
BastoneteBastonete
EspiralEspiral
Espiral emEspiral em
hélicehélice EstafilobacilusEstafilobacilus
EstreptobacilusEstreptobacilus
EstreptococusEstreptococus
EstafilococusEstafilococus
SarcinaSarcina
DiplococusDiplococus
MonococusMonococus
CÉLULA BACTERIANA:CÉLULA BACTERIANA:
 FORMA E ARRANJAMENTO MAIS COMUNS FORMA E ARRANJAMENTO MAIS COMUNS
GLICOPROTEÍNAS
CAPSULARES
FLAGELO
CÁPSULA
PAREDE
CELULAR
CROMOSSOMA
PLASMÍDEO
MEMBRANA
CITOPLASMÁTICA
CITOPLASMA
INCLUSÃO
DNADNA SEPTOSEPTO
Membrana Plásmica
Parede Celular
Espaço Periplásmico
Membrana Externa
MESOSOMAMESOSOMA
•Cápsula ou Substância Limosa ⇒⇒⇒⇒ Exoplolímero
# Comparação
# Geralmente polissacarídeo
# Raramente polipeptídeos (Bacillus spp.)
•Camada mais externa da célula - EPS,
•Não essencial à vida
•Possíveis funções biológicas:
# Aderência
# Proteção
# Receptor de fagos
# Patogenicidade
# Reconhecimento bactéria - planta
# Resistência à fagocitose
# Toxina
CONSIDERAÇÕES
Evedenciação de cápsula emEvedenciação de cápsula em
AcetinobacterAcetinobacter spsp., pela coloração., pela coloração
negativa com tinta Nankin enegativa com tinta Nankin e
visualização com contraste de fasevisualização com contraste de fase
EXEMPLO
Streptococcus pneumoniae em ratos
LISA
RUGOSA
Capsulado
Não
capsulado
VIRULENTO
AVIRULENTO
O fenômeno da fagocitose
++++
MACRÓFAGO
BACTÉRIA
ENGULFAMENTO DIGESTÃO
Parece haver correlação em alguns casos, mas não em
todos:
" R. solanacearum (KELMAN, A. Phytopath.,
44:693-695, 1954)
" E. amylovora (GOODMAN, R. N. Science, 83:
1081-1082, 1976
" X. c. pv. manihotis (ATHAYDE & ROMEIRO.
FB, 9: 283-290, 1983
Meio contendo CTT
(Cloreto de trifenil-tetrazolium)
Não-capsulada, avirulenta
Capsulada, virulenta
MURCHA
SADIA
SADIA
SADIA
INOCULAÇÃO
INOCULAÇÃO
EXEMPLO 
E. amylovora & Rosáceas
Virulência = f (Quantidade de EPS)
Isol. Virulência EPS (mg/1012 cel.)
E9 Virulento 14,5
101b Mod. Virulento 9,3
60b Mod. Virulento 7,8
AA3 Avirulento 0,0
AYERS et alii. Appl. Envir. Microbiol., 34(4):
659-666, 1979
EPS EPS
Galho jovem 1mg / ml
15-20 min.
Murcha
O EPS capsular como toxinaO EPS capsular como toxina
a) EPS de Erwinia amylovora purificado
b) Especificidade de hospediro, inclusive
c) Denominaram à toxina “amilovorina”
GOODMAN et alii. Science, 83: 1081-1082, 1979
EPS
Bactéria
Sintomas
Microscopia eletrônica
Inspeção visual
Desordens histológicas
Desordens citológicas
Desordens ultracitológicas
SEMELHANTES !
PAREDE CELULAR
Envoltório rígido, 20% do peso da célula
Peptídeo-glicano - Principal componente, só presente
em procariotas
Impermeável apenas a grandes moléculas (Imagine
uma bucha de banho)
Estrutura e composição diferentes em Gram-positivas
e Gram-negativas
-G (+) G (-) Micoplasmas
Malha de 
peptídeo-glicano 
ESTRUTURA QUÍMICA E ESPACIAL DO PEPTÍDEO-GLICANO
PAREDE CELULAR DE BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVASPAREDE CELULAR DE BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS
CAMADA
EXTERNA CAMADA INTERNA
(PEPTÍDEO-GLICANO)
ESPAÇO
PERIPLÁSMICO
MEMBRANA
CELULAR
Camada dupla de
fosfolipídeosMolécula de 
proteínas
Cátion divalenteLPS
1.CAMADA EXTERNA
PAREDE CELULAR DE BACTÉRIASPAREDE CELULAR DE BACTÉRIAS
GRAM-POSITIVASGRAM-POSITIVAS
♦♦PeptídeoPeptídeo--glicano glicano é o componenteé o componente
 majoritário (40-90% em peso) majoritário (40-90% em peso)
♦♦Espessa (10-90nm)Espessa (10-90nm)
♦♦Aparência uniformeAparência uniforme
♦♦Ácidos Ácidos teicóicos teicóicos - componentes típicos em- componentes típicos em
G(+), com função de toxinas, transporte, G(+), com função de toxinas, transporte, etcetc..
Cedeia de ácido
lipoteicóico
Proteínas
Fosfatidil-
glicopeptídeo
EPS
P
A
R
E
D
E
MEMBRANA
CELULAR
Sutherland, I. W. (1977). Surface Carbohydrates of
The Prokaryotic Cell. Academic Press, London. 472 p
CIT EPSPC MCEPSCITPC MC
BACTÉRIA GRAM-NEGATIVA BACTÉRIA GRAM-POSITIVA
A parece celular (PC) possui
uma só camada, espessa e 
contínua
A parece celular (PC) possui,
nesse caso, 3 camadas. A mais
interna é de peptídeo-glicano
FONTE: Stanier et alii, The Microbial World. 1986
CápsulaCápsula
MembranaMembrana
ParedeParede
MembranaMembrana
Camada InternaCamada Interna
Camada ExternaCamada Externa
CápsulaCápsula
G(+)G(+)
G(-)G(-)
PROTEÍNA
INTEGRAL
PROTEÍNAS
PERIFÉRICAS
PROTEÍNAS
PERIFÉRICAS
GLICOLIPÍDEO
GLICOPROTEÍNA
OLIGOSSACARÍDEO
P
R
O
T
E
Í
N
A
I
N
T
E
G
R
A
L
Darnell, J., Lodish, H. &
Baltimore, D. (1990). Molecular
Cell Biology. 2 Ed. Scientific
American Books, 1105 p.
Moléculas de
Proteínas
Camada Dupla
de Fosfolipídeos
SINGER, S. J. & NICHOLSON, A. L. The fluid membrane model
of the structure of cell membrane. Science, 175: 720-731,
1975
Ambiente da 
Parede Celular
Ambiente do
Citoplasma
“Cabeça”
Hidrofílica
“Cauda”
Hidrofóbica
10-20% da proteína da célula Permeabilidade Seletiva
 Síntese da Parede Gênese dos Mesosomas
 Replicação do DNA
1.Permeabilidade
2.Síntese da parede
3.Geração de ATP (Mesosomas)
4.Replicação do Cromossoma
MonotríquiaAtríquia Lofotríquia
Peritríquia
Monotríquia
Atríquia
Lofotríquia
Peritríquia
Anfitríquia
♦Visualização ⇒⇒⇒⇒ Difícil
♦Motilidade
♦Importância Sistemática
♦Atividade imunogênica
ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO DOS FLAGELOS
Exemplo: Salmonella typhimurum
Diâmetro: 14nm
Flagelina: Sub-unidade de 4.104 daltons
PILI
Exemplo: Escherichia coli
Diâmetro: 7 nm
Flagelina: Sub-unidade de 1,7.104 daltons
Citoplasma:Citoplasma:
Denso, viscoso, granuloso, comDenso, viscoso, granuloso, com
afinidade por diversos tipos deafinidade por diversos tipos de
corantescorantes
Inclusões:Inclusões:
- Pouco comuns em procariotas (N)- Pouco comuns em procariotas (N)
- Mais comuns são (C)- Mais comuns são (C)
- Amido, - Amido, glicogênioglicogênio, , etcetc..
- P- PββββββββHB - PseudomonasHB - Pseudomonas sp sp..
O CITOPLASMA E O CITOPLASMA E 
SUAS INCLUSÕESSUAS INCLUSÕES
 CH3 O
 || ||
HO - CH - CH2 - C - O -
 CH3 O 
 || ||
CH- CH2 - C - O -
 CH3 O 
 || ||
CH - CH2 - C - O -
n
30S30S
50S50S
40S40S
60S60S
CÉLULACÉLULA
EUCARIOTAEUCARIOTA
CÉLULACÉLULA
BACTERIANABACTERIANA
Reativo
de
Fleuglen
E. coli
Meio com T*
(Marcada)
Suspensão
de Células
+
Detergentes
Lisosima
Ruptura
Radioautografia
Cainrs, J. The chromosome of E. coli. Quant. Biol., 28: 43- 46, 1963
⇒⇒Descobertos na década de 50Descobertos na década de 50
⇒⇒Pequenos fios de DNAPequenos fios de DNA
⇒⇒Idênticos em estrutura ao cromossoma,Idênticos em estrutura ao cromossoma,
 sendo as diferenças: sendo as diferenças:
# Tamanho# Tamanho
# # EssencialidadeEssencialidade
# Tipo de # Tipo de gensgens
⇒⇒Podem ser perdidos ou transferidosPodem ser perdidos ou transferidos
⊗Auto-replicação
⊗Auto-transferência
⊗Resistência a antibióticos
⊗Resistência a metais pesados
⊗Resistência a drogas
⊗Produção de alguns pigmentos
⊗Síntese de toxinas (algumas)
⊗Metabolismo de certos compostos
⊗Resistência / sensibilidade a fagos
⊗Síntese de antibióticos
⊗Produção de bacteriocinas
⊗Alguns casos de fitopatognicidade
Fio:
Circular
Único
Hélice dupla
1 mm!
CÉLULA
NORMAL
CÉLULA
TRANSFORMADA
Transferência
INFECÇÃO
Ri INFECÇÃOINFECÇÃO
ExemploExemplo
P. syringae pv.
savastanoi
INFECÇÃO
Síntese de AIA por
gens do plasmídeo
Acúmulo nos sítios
de infecçãoNÓDULOS
pPG1
Gens que codificam para a
síntese de CORONATINA
Presente em vários
patovares de P. syringae
Interferência com
fotossíntese
Clorose