Aula 1_Celula microbiana

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Célula 
Microbiana 
Profa. Renata O. da R. Calixto 
Disciplina: Microbiologia 
IFRJ- Campus Realengo 
Citologia Microbiana 
Célula Procariótica Célula Eucariótica 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Average_prokaryote_cell-_en.svg http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/teoria/celula-eucarionte.asp 
A célula bacteriana e suas principais estruturas 
Parede Celular 
Composição química e funções 
• Composição 
 
- Peptideoglicano 
 
. Principal componente da parede celular: 90% 
 
. Estrutura básica: N-acetilglicosamina ligado por 
ligação do tipo β (1-4) ao N-acetilmurâmico; 
Tetrapeptídeo 
- Ponte de dialanina 
- Ligação direta 
• Funções: 
 
- Envolve a membrana citoplasmática (rigidez e manutenção da forma) 
- Presente em todos procariotos (Exceção: Micoplasmas e algumas arqueas) 
- Propiciar um rígido exoesqueleto: Proteção contra a lise osmótica e mecânica 
- Atua como sítio receptor para proteínas e outras moléculas 
Membrana 
Citoplasmática 
Peptidoglicano 
Membrana 
Externa 
Parede Celular de uma 
bactéria Gram-negativa 
• Bactérias Gram-positivas x Bactérias Gram-negativas 
• Bactérias Gram-positivas 
• Composição 
 
- Ácido teicóico 
 
. Polímero aniônico que contêm carboidratos; 
 
. Covalentemente ligados por meio de ligações fosfodiéster ao ácido murâmico da 
peptideoglicana; 
 
. Se liga a prótons: pH baixo evitando a degradação por 
autolisinas; 
 
. Negativamente carregados: ligação a cátions divalentes 
(Ca+2 e Mg+2), regulando o fluxo e formando uma 
barreira que previne a difusão de substâncias. 
 
Ácido teicóico 
• Composição 
 
- Ácido Lipoteicóico 
 
. Estrutura geral idêntica à do ácido teicóico; 
 
. Componente lipídico que o ancora na membrana: glicolipídio ou um fosfatidil 
glicolipídeo; 
 
. Regula enzimas autolíticas da parede durante o crescimento: muramidases; 
 
. Interação com o hospedeiro: 
- Prevenção da fagocitose, 
- Adesão, 
- Ligação ao CD14 e ativação de citocinas, 
- Interação com anticorpos 
- Ativação do complemento 
• Composição 
 
- Ácido Teicurônico 
 
. Sintetizado quando a concentração de fosfato está baixa; 
 
. Polissacarídeo: cadeias de ácido urônico e N-acetilglicosamina. 
 
- Proteínas ligadas à parede celular 
 
. Proteína A de S. aureus: adesão e escape do sistema imune; 
 
. Proteína M6 de estreptococos do grupo A: propriedades antifagocíticas. 
• Bactérias Gram-negativas 
• Composição 
 
- Membrana Externa 
 
. Possui permeabilidade seletiva; 
 
. Bicamada lipídica: fosfolipídeos, proteínas, lipoproteínas e lipopolissacarídeos; 
 
. Separa o ambiente externo do espaço periplasmático; 
 
. Lado externo: LPS; 
 
. Lado interno: fosfolipídeos e a porção lipídica das 
 lipoproteínas; 
 
. Resistentes às defesas do hospedeiro e a antibióticos. 
• Composição: Membrana Externa 
 
- Lipopolissacarídeos (LPS) 
 
. Principal glicolipídeo presente na membrana externa; 
. Ativação de citocinas, agregação de plaquetas, atividade de adjuvante e mitogenicidade. 
. Lipídeo A (endotoxina): âncora o LPS na região hidrofóbica da membrana externa; 
. Core Interno: porção carboidrato e lipídeo; 
. Antígeno O: porção carboidrato. 
• Composição: Membrana Externa 
 
- Lipooligossacarídeo (LO) 
. Análogo do LPS: não possui o antígeno O; 
. Confere hidrofobicidade a membrana; 
. Expresso predominantemente pelas bactérias da mucosa respiratória e genital; 
. Possui um lipídeo A similar em estrutura e função ao LPS; 
. Aumenta a resistência a lise pelo soro humano normal: Neisseria; 
. LO de Neisseria gonorrhoeae: ligante para o receptor presente nas células hepáticas 
(HepG2). Invasão. 
• Composição: Membrana Externa 
 
- Proteínas de Membrana Externa (OMP) 
 
. Constituem cerca de 50% da massa da membrana externa; 
 
. Proteínas integrais e lipoproteínas; 
 
. Proteínas integrais: essenciais para a manutenção da 
integridade e permeabilidade seletiva; 
 
. Importante papel na patogenicidade (produção regulada 
 por fatores ambientais); 
 
. Proteção contra peptídeos antimicrobianos (peptidase de membrana externa), 
resistência à lise por fatores do complemento, captação de ferro do hospedeiro; 
 
. Transporte de moléculas (porinas): captação de nutrientes e bombas de resistência 
multidroga. 
• Composição: Membrana Externa 
 
- Lipoproteínas 
 
. Ligação da peptideoglicana à membrana externa; 
 
. Possui ácidos graxos que ficam embebidos na região 
hidrofóbica; 
 
. Parte protéica da lipoproteína: ligação a peptideoglicana 
através do grupo amino da lisina terminal ao ácido 
diaminopimélico; 
 
. Confere estabilidade à membrana externa. 
• Composição 
 
- Espaço Periplasmático 
 
. Entre a membrana citoplasmática e a membrana externa; 
 
. Possui uma variedade de macromoléculas com várias 
funções que refletem o metabolismo e o ambiente bacteriano; 
 
. Importante sítio de reação químicas, transporte de soluto, 
regulação osmótica, secreção de proteínas e atividade 
hidrolítica. 
 
 
 
• Coloração de Gram: Gram-positivas x Gram-negativas 
A) Gram-positivas 
B) Gram-negativas 
Membrana plasmática 
Composição química e funções 
• Composição 
 
- Lipídeos de Bactérias 
 
1. Glicerolipídeos 
 
-Fosfolipídeos: classe principal; 
-Outros tipos: fosfatidil glicerol (acilado) 
 e cardiolipina ; 
Fosfolipídeos: 
 
. Grupo fosfato ligado a uma etalonamina 
 (serina ou colina) : porção hidrofílica; 
. Dois ácidos graxos ligados por ligação do tipo éster às hidroxilas do glicerol: porção 
 hidrofóbica. 
 
• Composição 
 
- Lipídeos de Bactérias 
 
2. Glicolipídeos 
 
-Glicoglicerolipídeos: predominantes em bactérias; 
 
. Ácidos graxos conectados ao glicerol por ligações do tipo éster; 
. Uma das hidroxilas do glicerol é glicosilada por uma ou mais unidades de açúcar; 
. Glicoglicerofosfolipídeo: grupamento fosfato; 
. Outros grupamentos: sulfato 
 
-Glicoesfingolipídeos 
 
. Em lugar do glicerol: bases nitrogenadas de cadeia 
 longa (18 ou mais carbonos), tipo esfingosina; 
. Ácido graxo se ligam ao NH2 por uma ligação 
 amida formando a ceramida 
• Composição 
 
- Lipídeos de Bactérias 
 
3. Hopanóides (triterpenóides pentacíclicos) 
 
- Similares ao esterol; 
- Encontradas em bactérias gram-positivas e gram negativas; 
- Mesmas funções: fluidez e permeabilidade; 
- Mycoplasma spp e Serpulina hyodysenteriae (incorporação de 
 esterol) 
 * Esterol compensa falta de parede celular 
 * Síntese por procariotos: contaminação 
 (Methylococcus capsulatus e Gemmata obscuriglobus) 
• Funções 
 
- Compartimentalização 
- Permeabilidade Seletiva 
- Síntese de elementos celulares 
- Produção de Energia 
- Transporte de substâncias 
• Transporte de substâncias 
 
 - Transportes que não requerem energia 
 
 
 
Difusão Passiva 
Difusão Facilitada 
Osmose 
Difusão Passiva 
Osmose 
Normal Desidratada Lise 
Difusão Facilitada 
• Transporte de substância 
 
- Transportes que requerem energia 
 
Transporte ativo 
Translocação de Grupo 
Proteínas Carreadoras ou ligadoras de substrato 
Cápsula bacteriana – Glicocálice - Biofilmes 
Composição química e funções 
Evidenciação da cápsulabacteriana 
Coloração com tinta Nanquim 
Reação com anticorpo anti-polissacarídio 
capsular ( Reação de “quellung”) 
Bactéria capsulada 
Reconhecimento de uma bactéria acapsulada pela célula do 
hospedeiro 
 1 2 
3 4 
Cápsula e o escape da resposta imune do hospedeiro 
Bactéria acapsulada 
Bactéria capsulada 
Como é constituído um biofilme? 
- Empilhamento de micro-organismos imersos em uma matriz 
polissacarídica (glicocálice). 
- Canais para levar nutrientes vitais para todas as camadas e 
também excretar produtos provenientes das camadas mais 
inferiores. 
- O esforço cooperativo fornece proteção contra mudanças 
ambientais, neutraliza a ação de agentes tóxicos e dificulta a ação 
de antibióticos 
Modelos para formação de biofilmes em Pseudomonas aeruginosa 
Formação de placa dental por microrganismos da flora oral 
Fímbria ou pili – adesinas bacterianas 
Composição química e funções 
Fímbria ou pili – estruturas de aderência bacteriana 
Adesão bacteriana 
Pili ou Fímbria Adesina não fimbrial 
Adesinas bacterianas ( ligantes) se ligam 
especificamente a receptores presentes nas células do 
hospedeiro 
Ligação de E.coli a células animais Adesão bacteriana à pele humana 
Pili F ou Pili Sexual – envolvido no processo de conjugação 
bacteriana 
Flagelo bacteriano 
Composição química e função 
Principais tipos de flagelos encontrados nas bactérias 
Estrutura do flagelo de bactérias Gram positivas e Gram negativas 
Gram positiva Gram negativa 
Movimento de uma bactéria com flagelos em gradiente 
nutricional 
Quimiotaxia e Sinalização celular 
• Estímulo químico  NUTRIENTES 
– Atraente 
– Repelente 
• Magnetotaxia 
– Bactérias aquáticas 
– Partículas eletrondensas – Fe - magnetos 
• Fototaxia 
– Bactérias fotossintéticas 
– Vacúolos de gás H - flutuação 
• Aerotaxia 
– Bactérias que requerem O2 
• Outros tipos de movimentação 
– Pili do tipo IV: mobilidade independente de flagelo 
– “twitching”: movimento contração Pseudomonas aeruginosa 
– “gliding”: deslizamento Myxococcus xanthus 
Ribosomas bacterianos 
Composição química e função 
Esquema da estrutura do ribosoma de células procarióticas 
 Inclusões citoplasmáticas 
 
 Composição química e função 
Inclusões citoplasmáticas: Glicogênio 
Estrutura 
Localização 
no citoplasma 
da célula (ME) 
Inclusões citoplasmáticas: lipídios 
Estrutura geral de um 
polihidroxialcano (PHA) 
Polihidroxibutírico (PHB) 
Magnetosomas : representação esquemática das partículas 
magnéticas dentro da bactéria Aquaphilum magnetotaticum 
 Endosporos bacterianos 
 
 Composição química e função 
Endósporos 
• Estruturas formadas por algumas bactérias 
Gram +: gêneros Clostridium e Bacillus 
• Formadas pela privação de nutrientes 
• Células latentes 
A) Não identificado 
B) B. cereus 
C) B. megaterium 
Endósporos 
• DNA 
• Córtex:camada mais espessa; 
peptidoglicana incomum (menor nº 
de ligações cruzadas), sensível a 
lisozima; papel na germinação 
• Parede do cerne: camada mais 
interna; peptidoglicana normal 
• Capa: resistência a agentes 
químicos 
• Exósporo: composto por proteínas, 
lipídios e carboidratos 
 
Evidenciação dos endósporos bacterianos 
Coloração com verde malaquita + mercúrio cromo 
Processo de esporulação 
Esquema resumido Esquema mais detalhado 
Organelas membranosas de células eucarióticas 
Mitocôndria:local da 
respiração celular em 
seres eucariotos 
Cloroplastos: local da 
fotossíntese em seres eucariotos 
Cromossoma bacteriano 
• Nucleóide: 
– Ausência de membrana nuclear e de aparelho 
mitótico 
– Região nuclear: DNA dupla hélice 
• DNA + proteínas histona-like 
 
• Plasmídeos: 
– DNA circulares, menores que o cromossomo 
– Capazes de auto-duplicação 
Cromossoma bacteriano 
Plasmídio cromosoma bacteriano 
Nucleoide – Cromosoma bacteriano 
Tamanho: 4-5 milhões de base ( 1 mm de comprimento) 
Como esta molécula cabe dentro da bactéria ( 1m) ? 
E. coli lisada e DNA liberado 
DNA cromosomial, apresentando domínios superenovelados e 
proteínas tipo histonas