Citologia II

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Citologia da célula 
procariótica II
Ana Maria Mazotto
anamazotto@micro.com.br
 Parede celular composta principalmente por: peptideoglicana, 
arabinogalactana e ácido micólico
Baixa permeabilidade
Parede de micobactérias
LAM : lipoarabinomanana
PIM: fosfatidil inositol-manose
LM: lipomananas
mAG: micolil arabinogalactana
AG: arabinogalactana
Peptideoglicana 
ligada a mAG por 
ligação fosfodiéster
utilizando
L-Rha →3GlcNAcP
Peptideoglicana de micobactérias
• Esqueleto: unidades alternadas de N-acetilglicosamina e N-
glicolilmurâmico
• Suporte para micolil arabinogalactana (mAG)
Parede de micobactérias
L-alaninaL-alanina
D-
isoglutâmico
D-
isoglutâmico
diaminopimél
ico
diaminopimél
ico
D-alaninaD-alanina
N-glicolil
murâmico
N-glicolil
murâmico
N-acetil
glicosamina
N-acetil
glicosamina
• As ligação entre as cadeias pep�dicas são 3→3 (apenas 
micobactérias) e 3→4 (com as demais bactérias)
Parede de micobactérias
L-
Al
a
D-
iG
lu
D
A
P
D-
Al
a
L-
Al
a
D-
iG
lu
D
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P
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lu
D
A
P
D-
Al
a
L-
Al
a
D-
iG
lu
D
A
P
D-
Al
a
3→33→4
= N-acetilglicosamina
= N-glicolilmurâmico
• Arabinogalactana
• D-arabinose e D-galactose na configuração de furanose
• Galactana: polímero de galactose ligadas entre si por ligações1→5 e 
1→6 alternadas
• Arabinana: polímero de arabinose ligada a galactana.
Parede de micobactérias
• Ácidos Micólicos
• Ácidos graxos de cadeia longa com 70-90 carbonos .
• Podem estar presentes na parede na forma de trealose dimicolato
(fator corda, TDM) e trealose monomicolato.
Parede de micobactérias
• Lipoglicanas
• lipoarabinomanana (LAM), fosfatidil inositol-manoses (PIM) e 
lipomananas (LM)
• LAM tem funções imunomoduladoras e está envolvida na patogenia da 
tuberculose e hanseníase
Parede de micobactérias
• Lipoglicanas
• Ex: lipoglicanas Mycobacterium tuberculosis.
Parede de micobactérias
Trends in Microbiology Vol.16 No.10, 456-462 (2008)
Coloração para Micobactérias de Ziehl-Neelsen e 
Kinyoun
Parede de micobactérias
Pseudopeptideoglicano ou pseudomureina
• N-acetiltalasominurômico β(1→3)N-acetilglicosamina
• Peptídeo com L-aminoácidos
• Encontrada em algumas metanogênicas e halofílicas extremas
Parede celular de Arqueas
Glicoproteínas
• Algumas arqueas metanogênicas (produzem metano) e halofílicas
(requerem alta concentração de sal) possuem parede celular
composta por glicoproteínas. Por exemplo:
Halococcus spp.: glicoproteínas
contendo ácido urônico, responsável
pela a captação de grupamentos
sulfato.
Parede celular de Arqueas
Camada S
• O tipo mais comum de parede celular em arqueas.
• Composta por proteína ou glicoproteínas dispostas de forma 
ordenada.
• Organizam-se em várias simetrias
• Composição química variada
Parede celular de Arqueas
• Camada S de diferentes arqueas
Parede celular de Arqueas
Camadas da superfície celular
 Substância polimérica extracelular (SPE);
• Polissacarídeos, proteínas ou ambos;
• SPE não é considerada parte da parede.
• Exceção: a camada S pode servir de parede celular para algumas 
arqueas.
AH NÃO... LÁ VEM A KLEBISIELLA
NOS CUMPRIMENTAR
HEY! COMO ESTÃO? VENHAM ME DAR UM 
ABRAÇO!
Cápsula (Glicocálice)
• Densa camada de substâncias poliméricas 
extracelulares (SPE)
• Composição muito variável
• Rígida e espessa
• Excluí partículas como a tinta nanquim
• Composto por polissacarídeo, proteína ou os dois
• A produção destas estruturas é afetada pela 
capacidade genética e condições ambientais.
Camada limosa (Glicocálice)
• Mesma composição da cápsula
• Mais fina e mais frouxa
• Não exclui partículas
Substâncias poliméricas extracelulares
Superfície de rizóbio.
EPS: Exopolysaccharide
CG: cyclic glucan
PL: phospholipid
MP: membrane protein
KPS: capsular polysaccharide
(K-antigens);
LPS: lipopolysaccharide
FEMS Microbiol Lett 272 (2007) 127–136
Substâncias poliméricas extracelulares
• Composição química de cápsulas e camadas limosas de diferentes 
procariotos
Bactéria Polímero Monômero 
Bacillus anthracis polipeptídeo D-glutâmico
Leconostoc pneumoniae homossacarídeo D-glicose (dextrana)
Streptococcus pneumoniae
Tipo 3
heteropolissacarídeo D-glicose
D-glucurônico
Enterobacter aerogenes Tipo 1 heteropolissacarídeo D-glicose
D-glucurônico
L-fucose
Piruvato
Escherichia coli K12 (ácido
colônico)
heteropolissacarídeo D-glicose
D-glucurônico
L-fucose
D-galactose
Acetato
Piruvato
Escherichia coli K1 (ácido siálico) homossacarídeo Ácido A-acetil-neuramínico
Azotobacter vinelandii (alginato) homossacarídeo D-manurônico
L-glucurônico
Acetato
Substâncias poliméricas extracelulares
Funções
• Protege contra o ataque de bacteriófagos, anticorpos e 
bacteriocinas
• Reserva de carbono e energia
• Adesão a superfícies
• Proteção contra a fagocitose
• Evita a perda de nutrientes e dessecção
• Encobre antígenos (ácico teicóico e lipoproteínas)
• Conferem carga negativa
• Potencial para o desenvolvimento de vacinas: Streptococcus
pneumoniae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae
sorogrupo B.
Substâncias poliméricas extracelulares
• Monocamada bidimensional formada subunidades idênticas 
de proteínas ou glicoproteínas (30-220 kDa) agrupadas em 
arranjos simétricos. 
• Encontrada em várias espécies de procariotos:
Camada S
Arquea
Bactérias Gram +
Bactérias Gram -
• Diferentes simetrias
Geobacillus
stearothermophilus PV72/p2
Lysinibacillus
sphaericus CCM 2177/square Gram-positive/square
Camada S
As 
subunidades 
da camada S 
estão ligadas 
por ligações 
não 
covalentes.
• Proteínas: alto teor de ácido glutâmico e ácido aspártico
Carboidratos: lineares ou ramificados 
• Alguns microrganismos (Bacillus anthracis) podem sintetizar 
cápsula e camada S.
Camada S
 Funções da camada S
• Adesão e reconhecimento celular
• Peneira molecular: poros idênticos de 2-8 nm.
• Sítio para ancoragem de enzimas hidrolíticas extracelulares.
• Virulência
• Proteção contra lise pelo sistema complemento
• Escape do sistema imune. Ex. Campylobacter fetus é capaz de 
alternar os componentes da camada S.
• Ligação entre a cápsula e a peptídeo glicana
• Protege do engolfamento por protozoários
• Substâncias alergênicas (cianobactérias)
• Podem ser usadas como membranas de ultracentrifugação e matriz 
para a imobilização de macromoléculas 
Camada S
• Encontrada em algumas bactérias Gram-negativas e 
metanogênicas. 
• Estas bactérias são encontras agrupadas e o grupo coberto por 
uma capa.
• A capa é composta por proteínas, polissacarídeos e lipídeos.
Capa
Membranas internas em procariotos
• Em alguns procariotos ocorre a formação de camadas internas na 
célula. 
• Estas camadas não constituem organelas, pois as membranas 
permanecem ligadas à membrana citoplasmática.
• Podem ser formadas por invaginações da membrana plasmática ou 
contínuas com as membranas e de mesma composição.
• Aumento da área de membrana da célula, aumentando a 
concentração de proteínas e enzimas localizadas na membrana;
• Atuam em funções específicas, como em bactérias nitrificantes e 
fotossintetizantes. 
cianobactéria
• Bactérias nitrificantes
• Membranas internas formadas por invaginações;
• Composição semelhante a da membrana citoplasmática;
• Presença de amônia monooxigenase (enzima que participa da 
oxidação de N inorgânico).
Membranas internas em procariotos
Nitrosococcus oceani
Nitrobacter winogradskyiNitrosomonas spp.
Membranas internas em procariotos
• Bactérias fotossintéticas
• Membranasinternas são sítios para a fotossíntese.
• Nessas membranas encontram-se as bacterioclorofilas, outros 
pigmentos e proteínas envolvidas na conversão de energia luminosa 
em energia química. 
• Diversidade estrutural 
Tubos (Rhodocyclus spp.) Vesiculares (Choromatium spp.) Tubos em feixe (Thiocapsa spp.). 
Pilhas (Rhodospirillum spp.)
Lamelares (Rhodomicrobium spp)
Componentes citoplasmáticos
• Citoplasma
• É a porção fluida da célula, limitada 
pela membrana citoplasmática.
• No citoplasma estão presentes os 
ribossomos, ácidos nucleicos, 
corpos de inclusão, material de 
reserva, etc.
• Ribossomos
• 70S (diferente dos eucariotos que tem ribossomo 80), 
formadas por duas subunidades: 30S e 50S.
• Composto por proteínas e RNA.
• Responsáveis pela síntese de proteínas (tradução)
• E. coli possui 15.000 ribossomos, o que corresponde à 25% 
da sua massa.
Componentes citoplasmáticos
• Ribossomos
Componentes citoplasmáticos
As duas subunidades 
precisam estar
juntas para que a 
tradução ocorra.
• Clorossomos
• Estruturas que captam luz: contém bacterioclorofila e 
carotenoides. 
• Encontrados nas bactérias fotossintéticas
verdes, nas bactérias verdes sulforosas 
e não-sulforosas.
• Localizados logo abaixo da membrana.
• O tamanho depende da espécie.
Componentes citoplasmáticos
• Anamoxossomos
• Presentes em bactérias da ordem Planctomyces
• Onde ocorre a conversão anaeróbia de amônia e nitrito a N2  o 
composto intermediário da via hidrazina (que é tóxico) é mantido 
isolado da célula.
• A membrana dos anamoxossomos possui lipídeos éter ligados (como 
nas membranas das arqueas), que confere mais resistência e 
proteção contra a hidrazina
Componentes citoplasmáticos
Anamoxossomo de Candidatus ‘‘Brocadia anammoxidans’’.
• Carboxissomos
• Estruturas poliédricas que contém a enzima ribulose-bisfosfato
carboxilase (RuBisCO); onde ocorre a fixação de carbono. 
Componentes citoplasmáticos
Carboxissomos de Halothiobacillus neapolitanus
• Nucleóide
• Cromossomo da célula procariótica
Componentes citoplasmáticos
Material de reserva e inclusões celulares
• Atuam no armazenamento de energia ou reservatório de 
constituinte estrutural básico como o carbono;
• Geralmente separados por uma membrana atípica; 
• Armazenados em moléculas insolúveis: redução do estresse 
osmótico que existiria se a substância fosse armazenada na forma 
solúvel. 
• Material de reserva: 
• Polissacarídeos, 
• Lipídeos, 
• Polifosfato,
• Enxofre.
1. Glicogênio
• Reserva tanto de procariotos quando de eucariotos.
• Polímero de glicose de ligaçõese α(14) e α(16) nas 
ramificações.
• Acúmulo de glicose em situação de carência de nutrientes 
(ex.: nitrogênio, fósforo) e excesso de carbono.
Material de reserva e inclusões celulares
Streptomyces coelicolor
2. Polihidroxialcanoato (PHA)
• Reserva tanto de bactérias quanto arqueas.
• Acúmulo em situação de carência de nutrientes (ex.: 
nitrogênio, fósforo) e excesso de carbono.
• Estrutura envolta por uma monocamada lipídica.
Material de reserva e inclusões celulares
3HB 3HB 3HB 3HB3HB
Até 80% 
da massa 
seca da 
célula
3. Triacialglicerol
• Encontrada como material de reserva em poucos gêneros de 
bactérias como Mycobacterium, Streptomyces e 
Rhodococcus.
• Inclusões insolúveis envoltas por membrana.
Material de reserva e inclusões celulares
Rhodococcus opacus
4. Polifosfato
Grânulos de volutina ou metacromato
Polímero linear de fosfato
São utilizados como fonte de fosfato para síntese de ácidos 
nucleicos e lipídeos e também na produção de ATP.
5. Poliaminas
Reserva de nitrogênio de polipeptídios sintetizados
por via não ribossomal. 
Encontrados em inclusões insolúveis.
Material de reserva e inclusões celulares
Cianoficina de 
cianobactérias
6. Enxofre
Reserva de enxofre para o metabolismo energético.
Bactérias sulforosas fotossintéticas.
7. Nitrato
Acúmulo de nitrato utilizado como aceptor final de elétrons.
8. Ferro
Bactérias magnetotáticasmagnetossomo
Orientação no campo magnético 
Fe3O4 ou Fe3S4.
Material de reserva e inclusões celulares
Thiomargarita namibiensis
Magnetospirillum
Material de reserva e inclusões celulares
Vesícula de gás
• Conferem a capacidade de flutuar: posicionam o 
microrganismos de acordo com a disponibilidade de 
nutrientes, oxigênio, luz.
Estruturas proteicas ocas
Cianobactérias
• Projeções cilíndricas encontradas na superfície celular de
alguns grupos de bactérias Gram-negativas.
• Extensões verdadeiras da célula
• Facilita a aquisição de nutrientes a partir do meio ambiente.
• O pedúnculo aumenta seu tamanho em condições de depleção
de fosfato, o que demonstra sua importância na captação de
nutrientes.
Prosteca ou pedúnculo
flagelo
Pedúnculo
Caulobacter crescentus
Modelos para captação de nutrientes pelo pedúnculo
Prosteca ou pedúnculo
• Estrutura observada apenas em membros do gênero Pyrodictium, 
arquea isolada de fontes hidrotermais, com ótimo de crescimento 
entre 80 e 110 ºC.
• Consiste de uma rede de túbulos com 20nm de diâmetro e 30-150 
μm de comprimento. Aparentemente ocos.
• Promove a conexão intercelular dos espaços periplasmáticos.
Cânula (Cannulae)
Parte de uma rede de células de Pyrodictium e cânulas. 
Barra de escala 1μm
A temperatura em uma fenda hidrotermal pode 
chegar a 400ºC
• Estrutura encontra em uma arquea (células SM1) encontrada em 
ambientes de baixa temperatura (10ºC) e ricos em enxofre.
• Apresenta 3 espículas regulares como a um arame farpado.
• Na porção distal há a formação de três ganchos.
• Composto principalmente por uma proteína de 120 kDa.
• Podem mediar forte adesão a superfícies de diferentes composições
químicas. Provavelmente envolvido na formação de biofilmes.
Hami
Eucariarquea SM1, cada 
SM1 tem ~100 hami
Gancho localizados na 
extremidade dos hami
Continua...
Obrigada