Teórica (3) Citologia III

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Citologia da célula 
procariótica III
Ana Maria Mazotto
anamazotto@micro.com.br
• Estrutura proteica estável não-flexível, semi-rígida, helicoidal, 
ancorada na superfície celular. 
• Filamento longo (5-20 μm) e fino (20-25 nm)
• Função: principal estrutura associada a movimentação.
• Para observação em microscopia ótica é necessário utilizar o 
método de coloração de Leifson para flagelos.
Flagelos
• Localização:
Ex.: Escherichia coli, Proteus spp., Salmonela typhimurium e Serratia marcescens, 
Vibrio spp.
Flagelos
Flagelos
• Estrutura flagelar
• 3 componentes principais: corpo basal, gancho e filamento
Corpo basal
Corpo 
basal
Gram-negativa Gram-positiva
Flagelos
• Estrutura flagelar
• Corpo basal (motor do flagelo)
• Cilindro central
• Anel L (LPS): na membrana externa
• Anel P (Peptídeoglicana): na parede celular
• Anel MS (Membrana-Supramembrana): na membrana celular
• Anel C: no Citoplasma, é o motor do flagelo
Flagelo de bactérias Gram-negativas
Anel L
Anel P
Anel MS 
Anel C
• Proteínas MOT (MotA e MotB)
• Formam um canal por ondem os prótons passam fornecendo 
energia para a rotação do flagelo
MotB
MotA
Flagelos
• Proteína do anel citoplasmático (FliG, FliM e FliN)
• Interagem com proteínas de sinalização celular e orientação da 
rotação do flagelo de acordo com a presença de substâncias atraentes 
ou repelentes
FliG
FliM
FliN
Flagelos
• Gancho
• Conector entre o corpo basal e 
o filamento
• Formado por FlgE
• FlgK e FlgL: junção entre o 
gancho e o filamento.
Flagelos
Gancho
• Filamento
• Estrutura rígido, longa e helicoidal.
• Capaz de se regener quando 
quebrado.
• Formado por milhares de flagelinas
(50-60 kDa) – FliC
Flagelina
Flagelos
FliD: forma o cap, auxilia na polimerização
Síntese de flagelos
Síntese de flagelos
• Treponema pallidum (sífilis), Borrelia burgdoferi (mal de Lime).
• Flagelo periplasmático ou filamento axial: localizado no espaço 
periplasmático.
• Mobilidade em meio de alta viscosidade
Flagelos de espiroqueta
Borrelia burgdoferi
• Função e fonte de energia semelhante
• Estrutura diferente do flagelo de 
bactérias (~pilus tipo IV) 
• Possui gancho e filamento.
• O filamento contém mais de um tipo de 
flagelina glicosilada.
• Flagelo de arquea não apresenta canal 
central essencial na formação de flagelo 
bacteriano. As subunidades são 
adicionadas na base do flagelo.
Methanococcus maripaludis
Flagelos de arqueas
S-layer
Características Domínio
Archaea Bacteria
Composição do flagelo Vários tipos de flagelina Único tipo de flagelina
Glicosilação sim não
Diâmetro do filamento 10-14 nm 20 nm
Conservação do N-
terminal das flagelinas
N-terminal conservado N- e C-terminal 
conservado
Secreção e montagem do 
filamento
Presença de peptídeo 
líder
Secreção do tipo 3
• Principais diferenças entre os flagelos de arqueas e bactérias
Ligação entre Pyrococcus furiosus e Methanopyrus kandleri
por flagelos ou célula-célula  formação de biofilme
Flagelos de arqueas
• Motor: corpo basal
• Movimento rotatório
• Cada rotação requer a massagem de 1000 prótons pelas proteínas MOT.
Movimento do flagelo
Flagelação peritríquia
Flagelação polar
• Movimentação orientada por compostos químicos repelentes ou 
atrativos
• Gradiente temporal: compara o gradiente enquanto se move.
• Ausência de gradiente: movimento randômico
• O movimento alterna corrida e oscilação, quando frente a um 
gradiente químico as corridas ficam mais longas e oscilações menos 
frequentes. 
Quimiotaxia
(a) A inserção do capilar em uma suspensão bacteriana. Quando o 
capilar é inserido, um gradiente químico começa a formar.
(b) Controle: o capilar contém uma solução de um sal que não é nem 
um atrativo nem um repelente. A concentração celular no interior do 
capilar torna-se a mesma que a do lado de fora.
(c) acumulação de bactérias num capilar contendo uma substância 
atrativa.
(d) Repulsão de bactérias por uma substância repelente.
Quimiotaxia
• Quimiorreceptores: proteínas transmembrana que detectam a 
presença da substância atraente diretamente ao através de proteínas 
carreadoras.
Quimiotaxia
Che B (metil esterase) –
desmetila o receptor
Che R 
(metil transfesrase)
Che R 
(metil transfesrase)
CheA (cinase) 
+ Che W
CheA (cinase) 
+ Che W
CheA (cinase) 
+ Che W
CheA (cinase) 
+ Che W
P
Che YChe Y
P
FliM (motor do flagelo) – osciçação (H)FliM (motor do flagelo) – osciçação (H)
FliM (motor do flagelo) –
movimento em linha reta (AH)
FliM (motor do flagelo) –
movimento em linha reta (AH)
Quimio
receptor
Quimio
receptor
Che YChe Y
Che ZChe Z
• Fototaxia: resposta a diferenças na intensidade de luz 
(bactérias fotossintéticas)
• Magnetotaxia: orientação do movimento através de campo 
magnético (vesículas eletrodensas)
• Aerotaxia: resposta a diferentes concentrações de O2.
Representação esquemática das partículas 
magnéticas dentro do procarioto 
Aquaspirillum magnetotaticum
Outros tipos de taxia
• Movimentação utilizando pili do tipoI V 
(twitching): movimento através da retração e 
extensão do pilus. Movimento intermitente e 
aos solavancos (ex.: Pseudomonas aerugunosa)
• Deslizamento: utilizando polissacarídeo limoso. 
O polissacarídeo faz contato entre a superfície 
sólida e a célula, empulsionando-a (ex.: 
Myxococcus xanthus). Alguna microrganismos 
podem se mover por deslizamento utilizando 
polissacarídeos e pili tipo IV
Outros tipos de movimento
• Movimentação utilizando proteínas de superfície: 
interação entre proteínas de membrana leva ao movimento 
de cremalheira (ex.: Cytophafa-Flavobacterium).
Outros tipos de movimento
• Apêndices proteicos não flagelares
• Fímbria (fibra - latim) e pilus (cabelo – latim) correspondem a 
mesma estrutura
• Estruturas relacionadas a adesão; envolvidas na conjugação e 
na injeção de substância em células hospedeiras
• Compridos (1-2 μm), finos (2-8 nm) e numerosos (500/ cél)
Pili, fímbrias e seringas moleculares
Pilus ou fímbria
Flagelo 
• Pili P e tipo 1
• Tem função de adesão
• E.coli (uropatogênica)
• Propriedade adesiva na 
extremidade do pilus.
• Pili K88 e K99
• Tem função adesiva
• E.coli (enterotoxigênicas)
• Estrutura semelhante aos dos pili
P e tipo 1
• A propriedade adesiva está ao 
longo do filamento.
Tipos de pili
Pilus adesivo P
Responsável 
pela adesão
• Pilus do tipo IV
• Função: 
• adesão, 
• movimentação sobre superfícies semi-
sólidas, 
• participam da formação de biofilme 
• auto agregação de células
• Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa,
Salmonella enterica serovar Typh, E. coli
(enterotoxigênica e enterohemorrágica),
Nesséria gonorrhoeae, N. meningitidis,
Ligionella pneumophila e Moroxella bovis.
Tipos de pili
adesina
• Pili F
• Função: canal para a translocação de DNA; adesão
• Longo (2-20 nm de comprimento e 8nm de espessura), tubular e 
flexível.
• Apenas em células que possuem o plasmídeo F.
• Participa do processo de conjugação.
• Atua como receptor de bacteriófago.
Tipos de pili
• Pili T
• Função: canal para a translocação de DNA; 
adesão.
• Agrobacterium tumefaciens (patógeno de 
plantas). 
• Longo, 10nm de espessura, semi-rígido.
• Codificado pelo plasmídeo Ti
Tipos de pili
• Seringas Moleculares, Injetossomos
ou Tanslocons e Pilus Hrp
• Função: injetar toxinas ou fatores
de virulência na célula hospedeira.
• Pilus espesso (8nm) e com 2 μm de
comprimento, semi-rígido.
• Salmonella typhimurium (toxina),
Yersinia spp. (proteínas Yops)
• Pseudomonas syringae (patógenode plantas) – pilus Hpr.
• A formação do pilus utiliza a
mesma via de secreção do fagelo.
Tipos de pili
As proteínas Yop de Yersinia spp. 
passam pelo canal central do pilus ou 
agulha
• Função: adesão.
• as subunidades são covalentemente ligadas e a montagem requer
transpeptidase (sortase)
• Corynebacterium diphtheriae, Clostridium perfringens, Actinomyces
naeslundii, Streptococcus agalactiae, Streptococcus mutans,
Streptococcus pneumoniae.
Pilus em bactérias Gram-positivas
Pili de Corynebacterium diphtheriae
• Células em estado de dormência metabólica.
• A diferenciação celular em endosporos ocorrem quando a
célula de encontra em uma situação desfavorável, como em
ausência de nutrientes.
• O endosporo germina quando em condições favoráveis voltado
ao estado de célula vegetativa.
• Função: assegurar a sobrevivência da célula em períodos de
estresse ambiental
Endosporo
• São resistentes ao calor, dessecação, valores extremos de pH,
radiações ionizantes e UV, condições ambientais inadequadas,
à ação de enzimas e produtos químicos.
• Várias espécies esporulam. Os modelos de estudo são Bacillus
spp. e Clostridium spp.
• Bactérias formadoras de esporos patogênicas: Bacillus cereus,
B. anthracis, B. thurigiensis , Clostridium tetani, C. botulinum e
C. perfringes.
Endosporo
70% H2O
15% H2O
Características ao microscópio: 
• Fortemente refratários, muito impermeáveis a corantes
 Localização
• Central (Bacillus cereus)
• Terminal (Clostridium tetani)
• Subterminal
• Lateral
B. subtilis coloração de Wirtz-Conklin Bacillus anthracis coloração de Gram
Endosporo
Composição e estrutura do endosporo
Membrana 
interna
Parede celular
Córtex
Membrana 
interna
Capa interna
Capa externa
Esquema das camadas do endosporo
Exósporo :
• Camada mais externa, fina e formada por proteínas, 
glicoproteínas, lipídeos e carboidratos.
• Presença facultativa
Representação esquemática das capas e do
exospório do endosporo de Bacillus anthracis
Composição e estrutura do endosporo
B. licheniformis
Capas:
• Formadas por várias camadas de proteínas ricas em cisteína
formando pontes dissulfeto, conferindo hidrofobicidade.
• Função: resistência a agentes químicos, resistência a tratamento 
enzimático (lisozimas), resistência a radiação ultravioleta solar, 
resistência a pressão mecânica.
• O número de camadas e os tipos de proteínas da capa difere de 
acordo com a espécie.
Composição e estrutura do endosporo
Córtex:
• Peptideoglicana modificada, presença de 
um açúcar modificado (murâmico – delta –
lactâmico), com menos ligações cruzadas entre
as cadeias de glicana.
• Função: manutenção do estado de desidratação do core e 
estado de dormência do esporo, resistência ao calor, 
resistência a β-lactamases, resistência a solventes orgânicos
Composição e estrutura do endosporo
Peptideoglicana :
• Semelhante a da célula vegetativa, porém 
fina (parede germinativa).
• Não é degradada durante a germinação
• Serve como parede celular inicial
Composição e estrutura do endosporo
Core
• É o citoplasma do endosporo:
• Contém uma membrana citoplasmática, 
uma parede celular, nucleóide e ribossomos.
• Metabolicamente inativo, desidratado e altamente 
mineralizado (Ca2+, Mg2+, Mn2+).
• Baixo teor de água (10-30% do teor de água da célula 
vegetativa): aumenta a resistência ao calor, H2O2 e mantém as 
enzimas do endosporo inativas.
Composição e estrutura do endosporo
• Grande teor de ácido dipicolínico (15% do peso seco) que 
associado a Ca+ forma dipicolinato de cácio, produzindo um 
polímero gelatinoso:
ácido dipicolínico
Composição e estrutura do endosporo
• Protege as moléculas do core de possível desnaturação.
• Provavelmente envolvido com a estabilização do DNA* e 
resistência a agentes oxidantes.
dipicolinato de cácio
• Maior compactação do DNA
• Presença de SASP (“small acid-soluble proteins”)
• SASP: produzidas durante o processo de esporulação. Ligam-se 
fortemente ao DNA protegendo-o de radiação UV artificial, 
dessecação e calor seco. É uma fonte de carbono e energia 
durante a germinação
Estrutura do complexo SASP-DNA
PNAS 2008;105:2806-2811
Composição e estrutura do endosporo
Esporulação
Esporulação
Germinação
Endosporos
Propriedades Células vegetativas Endosporos
Conteúdo de cálcio Baixo Alto
Camadas envoltórias Típica de Gram-positiva, com 
peptídeoglicana
Peptídeoglinaca, córtex, capas, 
exósporo 
Aparência microscópica Não refratária Muito refratária
Ácido Dipicolínico Ausente Presente no core
Conteúdo de água Alto (80-90%) Baixo (10-25% no core)
Atividade enzimática Presente Ausente
Síntese macromolecular Presente Ausente
Resistência ao calor Baixa Alta 
Resistência a químicos e ácidos Baixa Alta
Resistência a radiação Baixa Alta
Sensibilidade a lisozima Sensível Resistente
Coloração Cora (Gram-positiva) Resistência a corantes
Metabolismo Ativo Dormente 
Capacidade de multiplicação Presente Ausente
RNA m Presente Baixo ou ausente
SASP Ausente Presente
pH citoplasmático ~pH 7,0 Entre pH 5,5 - 6,0 (no core)
Fim
Obrigada