Aula 8 - Bacterias ultraestrura e archea

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Aula 8: ULTRAESTRUTURA DE 
BACTÉRIAS 
 
 
2 
Carl Woese (1977): 3 domínios (rRNA) 
2 # na estrutura lipídica da membrana e sensibilidade a antibióticos 
Patogênicos e não 
patogênicos 
Não possuem peptideoglicano na 
parede celular e ambientes extremos 
3 
Seis Reinos 
 
 
– Império Prokaryota 
– Reino Bacteria 
 
– Império Eukaryota 
– Reinos: Protozoa 
– Animalia 
– Fungi 
– Plantae 
– Chromista/Straminipila 
3 
Eubacteria 
 
Archaebacteria 
Nomenclatura binominal 
4 
Procariotos X Eucariotos 
5 
Mais simples; 
menores; 
Não tem organelas revestidas 
por membranas. 
6 
PROCARIOTOS – Domínios Bacteria e Archaea 
7 
Maioria G- ; 
Quimioterotróficas; 
Maior grupo; 
Bact. patogênicas 
 
 
PROCARIOTOS – Domínios Bacteria e Archaea 
8 
Pigmentação azul- 
esverdeada; 
 
Fotossíntese. 
 
 
PROCARIOTOS – Domínios Bacteria e Archaea 
9 
Actinobactéria (Streptomyces) 
 
Firmicutes (Clostridium 
pefringens) 
 
 
PROCARIOTOS – Domínios Bacteria e Archaea 
10 
Grupo diverso; 
G+ ou G-; 
Fissão binária, brotamento, 
fragmentação; 
Não patogênicas. 
PROCARIOTOS – Domínios Bacteria e Archaea 
11 
Características das bactérias 
 Procarioto; 
 Unicelular; 
 Reprodução assexuada (fissão binária); 
 Nutrição por absorção; 
 Metabolismo diversificado (heterotróficas e autotróficas); 
 Número de cromossomos: a maioria 1 cromossomo, 
circular DNA fita dupla. 
12 
Tamanho 
 2 à 8 µm comprimento; 
 0,2 à 2 µm diâmetro. 
Epulopiscium fishelsoni- simbionte do peixe-cirurgiao (600µm de 
comprimento). 13 
Morfologia celular 
Formas mais comum de bactérias 
14 
Arranjos 
Arranjo de cocos 
15 
Arranjo de bacilos 
Bacilos ≠ Bacillus 
Bacillus sp. 
16 
Coxiella burnetti 
Alta resistência ao 
calor; 
Causadora da febre Q. 
Bactérias espirais 
Flagelos 
Filamentos p/ locomoção 
Pleomórficas – espécies que apresentam 
uma variedade de tipos celulares. Ex: 
Rhizobium e Corynebacterium. 
17 
Estrutura celular de bactérias 
FLAGELOS 
Monotríqueo Lofotríqueo 
Peritríqueo 
Anfitríquio 
19 
 Quando não se tem flagelo  atríqueas 
Polares: 
Flagelos  função/importância 
 Motilidade 
 Ambientes: 
 
 favoráveis vs adversos 
 
Depende de energia 
 
Taxia: movimento para perto ou para 
longe de um estímulo. 20 
Estrutura de flagelos bacterianos 
21 
Estrutura de flagelos bacterianos 
22 
Contêm a proteína globular 
(flagelina) e não é coberto 
por uma membrana. 
Estrutura de flagelos bacterianos 
23 
Ligeiramente mais largo 
que o filamento que está 
aderido à ele. 
Estrutura de flagelos bacterianos 
24 
 “Prende” o flagelo a parede 
celular e a membrana 
plasmática. 
 Composto de uma haste 
central e uma série de anéis 
em volta. 
 Define a rotação do flagelo. 
G-: par de anéis interno e 
externo 
G+: somente par interno. 
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Flagelos 
Taxia- movimento direcionado 
 
 Quimiotaxia (estímulo químico) 
 
 Fototaxia (luz) 
 
 Aerotaxia (oxigênio) 
 
 Osmotaxia (# de concentração) 
Filamentos axiais 
Ex: Treponema pallidum – agente causador da sífilis 27 
Espiroquetas 
FÍMBRIAS 
 Flagelos ≠ Fímbrias 
• curtos, finos e retos 
 
 Aderência 
 
 Pilina 
 
 Pólos ou toda sup. da célula 
 
Biofilmes 
Ex: Neisseria gonorrhoeae 
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PILI - Conjugação 
 Pili 
 
 
Mais longos que as fímbrias; 
1 ou 2 por célula; 
Transferência do plasmídeo F entre 
bactérias pelo processo de conjugação 
bacteriana. 
29 
Glicocálice 
Função: 
 
• Aderência; 
 
• Reserva nutriente; 
 
• Proteção- agentes químicos, 
fagocitose e dessecação; 
Composição química: 
• Polissacarídeo (Streptococcus, 
Klebsiela, Haemophilus, Neisseria) 
• Proteica 
• Ácido poli D- glutâmico 
 Cápsula- rígido 
 Camada limosa- flexíveis 
organização 
B. anthracis 
30 
Streptococcus sp (cárie) Pseudomonas 
31 
Importância da Parede Celular 
32 
Responsável pela forma da célula; 
 
Proteção (prevenir a ruptura da célula); 
 
Ponto de ancoragem para flagelos; 
 
Contribui para a capacidade de algumas espécies 
causarem doenças; 
 
Local de ação de alguns antibióticos; 
 
Diferenciação dos principais tipos de bactérias. 
 
Parede Celular 
33 
Parede Celular 
34 
Estrutura do Peptideoglicano 
35 
Unidades de peptídeos e glicanos originando a camada de 
peptideoglicano 
36 
Acido teicóico  polímero de 
unidades repetidas de ribitol-
fosfato ou glicerol-fosfato. 
Carga negativa 
Parede Celular Gram Positiva 
37 
 Facilitar a ligação e regulação de entrada e 
saída de cátions na célula; 
 Ajuda no processo de divisão celular; 
 Serve de sítio de ligação com o epitélio do 
hospedeiro em algumas células patogênicas. 
Parede Celular Gram negativa 
ENDOTOXINA 
Fosfolipídeos 
Proteínas 
Polissacarídeos 
 Específicas 
 Inespecíficas 
38 
39 
Estrutura do lipopolissacarídeo de bactérias G - 
Quando bactérias G - morrem, elas 
liberam lipídeo A, que funciona como uma 
endotoxina. O lipídeo A é responsável 
pelos sintomas associados a bactérias G-, 
(febre, dilatação de vasos venosos e 
formação de coágulos sanguíneos. 
40 
Estrutura do lipopolissacarídeo de bactérias G - 
Seu papel é estrutural, fornece estabilidade. 
É composto por moléculas de açúcar. É útil para 
diferenciar espécies de bactérias gram-negativas, como 
o patógeno alimentar E. coli O157:H7. Esse papel e 
comparável ao dos ácidos teicóicos nas células G +. 
41 
Ação da penicilina sobre a parede celular bacteriana 
• Inibe a síntese da parede celular bacteriana 
42 
Ação da lisozima sobre a parede celular bacteriana 
• Quebra as ligações glicosídicas; 
 
• Antimicrobiano natural: 
 lágrima, saliva, ovo. 
43 
Enfraquece a parede celular 
 
 
 Lise da célula 
Mais utilizada para G+ 
Protoplastos 
A lisozima cliva as ligações β-1,4 do peptideoglicano. a) em soluções 
diluídas, a ruptura da parede é imediatamente seguida pela lise celular, 
devido a fragilidade estrutural da membrana citoplasmática. b) em solução 
isotônica, a água não penetra no protoplasto e ele permanece estável 44 
Paredes Celulares Atípicas 
• Mycoplasma – não possuem parede celular. Contém esteróis na 
membrana plasmática (resistência e rigidez). 
45 
Coloração de Gram- coloração diferencial 
46 
 Importante na caracterização e classificação inicial das 
bactérias. 
 
 Esse método de coloração permite que as bactérias 
sejam visualizadas no microscópio óptico, uma vez que 
sem a coloração é impossível observá-las ou identificar 
sua estrutura. 
 Gram positivas  Gram negativas 
Coloração de Gram 
47 
H2O H2O 
1 minuto 1 minuto 
Etapa 
organismos 
Gram + 
 
organismos 
Gram - 
 
1. Incolor 
2. CV 
3. lugol 
5. Fucisna 
4. Alcool 
H2O 
30 segundos 
H2O 
49 
Colorações especiais 
50 gênero Mycobacterium e espécies patogênicas de Nocardia 
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
 Pontes de hidrogênio 
 Ca2+, Mg2+  (-) fosfolipídeos 
Estabilidade da estrutura 
51 
 Principal função: permeabilidade seletiva. 
Estrutura da membrana citoplasmática 
A membrana é constituída de lipídeos e proteínas. 
Archea apresentam lipídeos com ligações éter entre o glicerol e suas cadeias laterais 
hidrofóbicas (não possuem ácidos graxos). 
52 
• Permeabilidade seletiva; 
 
• Sitio de ligação de varias proteínas; 
 
• Transporte de nutrientes; 
 
• Processos de geração de energia: 
fotossíntese e respiração; 
 
• Alvo da ação de agentes 
antimicrobianos. 
 
Membrana citoplasmática procariótica 
53 
Processos de transporte passivo 
 Difusão simples 
 
 Difusão facilitada 
 
 Osmose 
54 
 Não há gasto de energia (ATP) 
Osmose 
Célula normal Meio hipertônico: passa 
água para meio externo. 
Meio Hipotônico: a célula 
absorve água até igualar 
as concentrações. 
Proteínas transportadoras 
 Permite acúmulo de soluto contragradiente de concentração 
 Permite maior velocidade no transporte de solutos 
 Permite a entrada dos solutos (ou seja não somente aqueles difundíveis pela membrana) 
Transporte ativo 
Utiliza energia do ATP ou força próton motora ou compostos de alta energia para o transporte de 
substancias contra um gradiente de concentração 
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CROMOSSOMO E PLASMÍDEOS 
Plasmídeos  vantagens para 
célula 
57 
Maioria moléculas de DNA circular, dupla fita; 
 
Replicam independentemente do DNA cromossômico; 
 
Contém de 5 a 100 genes não essenciais para sobrevivência da bactéria em 
condições normais de crescimento; Caso a célula perca a molécula ela não 
perde sua viabilidade; 
 
Relacionados a resistência aos antibióticos, tolerância aos metais tóxicos, 
produção de toxinas e síntese de enzimas para degradação de compostos 
complexos; 
 
São manipulados e usados na engenharia genética. 
PLASMÍDEOS 
58 
• Dispersos no citosol 
• Ribossomos 70S: Constituídos de duas subunidades 50S e 30S 
• Síntese protéica 
• Alvo de vários antimicrobianos 
Ribossomos procarióticos 
59 
 Cromatóforos 
Dobras da membrana plasmática onde acumulam-se pigmentos e 
enzimas responsáveis pela fotossíntese 
60 
VESÍCULAS DE GÁS 
 Procariotos aquáticos: 
 
Cianobactérias, bactérias 
fototróficas verdes e 
púrpuras, Archaea. 
 
 Importância  flutuação 
61 
Esporos bacterianos - Endosporos 
• Estrutura de resistência (calor, radiação, dessecação, etc.); 
• Altamente desidratado; 
• Formado em algumas Gram positivas (Bacillus e Clostridium). 
Esporulação somente ocorre quando há interrupção do crescimento, devido a 
exaustão de um nutriente essencial ou condição física extrema. Em Bacillus o 
processo completo dura ~8 horas e mais de 200 genes estão envolvidos. 
62 
63 
Tipos de Endosporos 
 Terminais Centrais 
Germinação: Podem permanecer dormentes por muitos anos. Em condições 
adequadas (condições químicas e físicas) podem voltar a forma vegetativa 
rapidamente. 
Importância na industria de alimentos! 
64 
ARCHAEA 
• Descoberta final dos anos 70  Carl Woese propõe criação dos 
3 domínios. 
• Muitas espécies habitam ambientes extremos: temperatura, 
pressão e acidez. 
 
• Diferenciam de bactérias: 
Archaea Bacteria 
Membrana Glicerol éter lipídeo Glicerol éster lipideo 
Flagelo 
Força motriz ATP Força motriz  H+ 
Estrutura similar - 
várias flagelinas 
Pilus tipo IV 
1 única proteína 
flagelina 
Parede celular Ausência de 
peptideoglicano 
Peptideoglicano 
Éster X Éter 
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Parede celular de ARCHAEA 
• Diferente de Bactérias  ausência de Peptideoglicano e membrana externa 
 
• Composição variada: polissacarídeos, proteínas e glicoproteínas 
 
• Archaeas metanogênicas- pseudomureína 
≠ 
66 
• Archaeas – camada S* 
• Estrutura ordenada que se organiza em estruturas 
hexagonal, tetragonal etc. 
• Composição: glicoproteínas ou proteínas 
• Comum em Archaea como única estrutura externa à 
membrana plasmática. 
* Encontrada também em bactérias 
Parede celular de ARCHAEA 
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Metanogênicas – Produtoras de metano (CH4) 
Habitam pântanos e lagos, tratos digestivos de animais (Ruminantes), 
fendas hidrotermais, digestores de lodo de esgoto. 
 
Fonte: Madigan et al., 
2010 
EXEMPLOS 
Halófilos extremas - habitam ambientes naturais altamente 
salinos 
Halobacterium- encontrada em peixes salgados, lagos 
hipersalinos, salinas 
 
 
Fonte: Madigan et al., 
2010 
A)Lago hipersalino 
 
A)Lagos de 
evaporação da 
água do mar, 
 
A)Lago rico em 
carbonatos 
 
A)Micrografia 
eletrônica de 
varredura de 
Archaea 
Hipertermófilas – Temperatura ótima de crescimento superior a 
80 oC 
 
 
Fonte: Madigan et al., 
2010 
A) Solfatara típica 
 
A) Fonte termal rica 
em enxofre 
 
A) Fonte fervente de 
pH neutro 
 
A) Fonte geotermal 
ácida rica em 
ferro 
Potencial Biotecnológico de ARCHAEA 
Fenótipo Condição Produto Aplicação 
Termófilo 45 -110 ºC 
Amilases Obtenção de açucares para adoçantes 
Xilanases Branqueamento de papel 
Proteases Indústria de detergentes, panificação e 
cervejeira 
DNA polimerases Engenharia genética 
Psicrófilo >15 ºC 
Proteases Indústria laticínios, maturação de queijos 
Desidrogenases Biosensores 
Amilases Degradação de polímeros - detergentes 
Acidófilo pH 0 – 4 Oxidação de enxofre Dessulfuração de carvão 
Alcalófilos pH 8 – 11 Celulases Degradação de polímeros - detergentes 
Halófilo Alta conc. Sais Células Microrganismo Biopolímeros 
Piezófilo Alta pressão Células Microrganismo Formação de géis, grânulos de amido 
Metalófilo Alta conc. metais Células Microrganismo Biorremediação 
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14/10/18 
Próxima aula: 
Cultivo e crescimento microbiano 
 
 
 
 
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