AULA BACTÉRIAS 2018 1

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BACTÉRIAS
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCOUNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
Departamento de Biologia Departamento de Biologia –– Área de MicrobiologiaÁrea de Microbiologia
Curso: AgronomiaCurso: Agronomia
MICROBIOLOGIA GERAL AMICROBIOLOGIA GERAL A
Profª. Elineide Barbosa de Souza
BACTÉRIAS
Bactérias – micro-organismos procariotas, 
microscópicos, unicelulares e que se reproduzem 
principalmente por fissão binária transversa.
IMPORTÂNCIA
Decomposição de matéria orgânica e fixação de nitrogênio
Doenças em homens, animais e plantas
Controle biológico de doenças e pragas
Decomposição de matéria orgânica e fixação de nitrogênio
Biorremediação
Processos de fermentação
Desenvolvimento de organismos transgênicos
Fabricação de antibióticos e substâncias (ex. acetona, ácido glutâmico)
Doenças bacterianas em plantas
Murcha bacteriana em tomateiro 
Ralstonia solanacearum e R. pseudosolanacearum
Murcha bacteriana da batata
Ralstonia solanacearum
Podridão negra das brássicas 
Xanthomonas campestris pv. campestris
Galhas em coroa - roseira e framboeseira 
Rhizobium radiobacter (Agrobacterium tumefaciens)
Podridão mole - alface
Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum
Cancro cítrico 
Xanthomonas axonopodis pv. citri
Cancro bacteriano da videira 
Xanthomonas campestris pv.viticola
Sarna comum e sarna ácida da batata 
Sptreptomyces scabiei e S. acidiscabies
Mancha aquosa do meloeiro e melancieira 
Acidovorax citrulli (Acidovorax avenae subsp. citrulli)
Decomposição de matéria orgânica e fixação de 
nitrogênio
Raiz de planta leguminosa 
apresentando nódulos de 
Rhizobium sp.
Planta de amendoim sem e com 
Rhizobium sp.
Processos de fermentação
Fabricação de antibióticos e substâncias 
(ex. acetona, ácido glutâmico)
Bactérias do gênero 
Corynebacterium são 
utilizadas na produção de 
ácido glutâmico, substância 
utilizada para acentuar o 
sabor dos alimentos
Desenvolvimento de organismos transgênicos
Biorremediação de pesticidas: herbicidas, 
inseticidas e fungicidas. 
Xenobióticos : compostos químicos que 
não estão presentes naturalmente no 
ambiente
Biorremediação de petróleo e hidrocarbonetos
Determinadas espécies especializadas
na degradação do óleo, como Alcanivorax borkumensis
Controle biológico de doenças e pragas
Pasteuria x nematoides
Bacillus thuringiensis x lagarta
Controle biológico
Controle biológico do nematoide das 
galhas (Meloidogyne javanica e M. 
incognita) em fumo pela pulverização 
da suspensão de esporos da bactéria 
Pasteuria penetrans.
Plantas não tratadas (A) e tratadas (A)
MORFOLOGIA DA CÉLULA BACTERIANA
Forma, tamanho e arranjo
1. FORMA: cocos (esferas), bacilos (bastões), vibriões, espiroquetas e filamentosas
(Fitopatogênicas- predomina a forma de bastonetes)
- Bactérias sem parede celular não têm forma definida
- As bactérias pleiomórficas podem assumir várias formas (Ex. Rhizobium)
2. TAMANHO: 
Bastonetes fitopatogênicos - 1 a 3 m comprimento x 0,3 a 0,8 m de diâmetro 
Formas especiais – Bactérias do domínio Archaea
Cocos
Diplococos
Estreptococos
Tétrades
Sarcinas
Estafilococos
A
R
R
A
3. ARRANJOS: 
Estafilococos
N
J
O
S
Streptococcus sp.
A
R
R
A
Cocos
Diplococos
Estreptococos
Tétrades
Sarcinas
Estafilococos
N
J
O
S
Staphylococcus sp.
Estafilococos
Bacilos
Bacilo único
Diplobacilos
Estreptobacilos
A
R
R
AA
N
J
O
S
Streptomyces sp.
ESTRUTURAS DA CÉLULA BACTERIANA
Funções: conter o limite osmótico interno da célula
forma da célula bacteriana
“ Diferenciar as bactérias em Gram positivas e Gram negativas”
1. PAREDE CELULAR
Açúcares aminados (N-acetil glucosamina - NAG e 
N-acetil murâmico - NAM )
 Composição: peptideoglicano 
(Heteropolímero composto de 
açúcares aminados e aminoácidos).
Tripeptideoglicano
Aminoácidos • NAM (m-acetil murâmico) e DAP 
(ácido diaminopimelico) – ñ estão 
presentes em Archea e Eucarya
•DAP em todas as Gram- e algumas 
Gram+; cocos positivos apresentam o 
aminoácido lisina em vez de DAP
•Forma D dos aminoácidos
•Açúcares aminados com ligações -
1,4
• Peptideoglicano pode ser destruído 
pela Lisozina (N- acetil muramidase)
Estrutura do peptideoglicano
1.1. PAREDE CELULAR –Gram positivas
•Estrutura 
–90% peptideoglicano (1 a várias camadas)
–10% ác. teicoicos e lipoteicoicos (ribitol, 
glicerol)
 Funções ácidos teicoicos: 
- carga negativa da superfície celular, 
- Ligação de Ca2+ e Mg2+ no transporte de 
nutrientes
- regular alargamento da parede celular durante 
a divisão celular 
(regulação da autolisina)
PAREDE CELULAR – Bactérias Gram positivas 
1.2. PAREDE CELULAR – Gram negativas
•Estrutura 
– Camada rígida: peptideoglicano (5-10% da 
espessura da célula)
Função: prevenir choques osmóticos
– Camada externa: fosfolipídios, porinas, 
lipoproteínas, lipopolissacarídios – LPS
(95-90% da espessura da célula)
Funções: difusão passiva de nutrientes; Funções: difusão passiva de nutrientes; 
barreira para antibióticos, detergentes e 
toxinas; sítios receptores para fagos e 
bacteriocinas; formação e manutenção de 
pares na conjugação; capacidade hidrofílica a 
superfície celular; toxicidade
•Lipopolissacarídios (LPS) 
–Estrutura: lipídio A, polissacarídeo (cerne), 
antígeno O
–Função: reconhecimento do hospedeiro, 
toxicidade (endotoxinas- siringomicina)
PAREDE CELULAR – Bactérias Gram negativas
– Espaço periplasmático nas bactérias Gram negativas (matriz periplásmica -
polipeptídeos e sacarídeos, contendo enzimas - como celulases e pectinases)
Funções: digestão extracelular, transporte de moléculas, movimento flagelar
Bactéria Gram positiva - cor violeta
Técnica de Coloração de Gram
Bactéria Gram negativa – cor avermelhada, rósea
1.3. BACTÉRIAS SEM PAREDE CELULAR
Protoplastos de vida livre
•Micoplasmas, fitoplasmas, espiroplasmas (apresentam esteróis na membrana
citoplasmática)
•Termoplasma (Archaea) 
•Bactérias limitadas ao xilema e floema: têm parede celular ondulada
1.4. PAREDE CELULAR DE ARCHAEA
Podem não ter parede celular ou ter paredes incomuns, mas sem peptideoglicanoPodem não ter parede celular ou ter paredes incomuns, mas sem peptideoglicano
-Algumas possuem uma substância similar denominada pseudomureína (N- acetil
talosaminurônico ao invés de NAM e não possui os D-aminoácidos, açúcares 
aminados com ligações -1,3 )
- Parede contendo polissacarídicas constituídas de glicose, ácido glicurônico, ácido 
urônico galactosamina e acetato
-Camadas S (estrutura paracristalina constituída de proteínas e glicoproteínas)
A ausência de peptideoglicano - confere resistência a lisozima e antibiótico penicilina
2. ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR
Composição:
-corpo basal (anéis)
- gancho ou alça
filamento helicoidal 
Função: motilidade rotatória (algumas bactérias
não possuem flagelo)
Fonte de energia – força próton motiva
2.1 FLAGELO
-filamento helicoidal 
(proteína globular flagelina)
- Antígeno flagelar (Ag H): diferentes sorotipos
Ex: Escherichia coli + de 50 Ags H diferentes
Características:
- Mais longos que a célula (15 a 20 m de 
comprimento) e com diâmetro somente 
de uma porção do diâmetro da célula
- Melhor visualizado através da 
microscopia eletrônica
A maioria dos bacilos possui flagelos;
cocos raramente
 Bactéria Gram Negativa: 4 anéis, sendo 2 na membrana citoplasmática e 2 na parede 
celular ( 1 na camada de peptideoglicano e 1 na camada externa)
Bactéria Gram Positiva: 2 anéis na membrana citoplasmática
(Tortora et al., 2012)
 Classificação das bactérias quanto a presença de flagelos
Monotríquia
Anfitríquia
Atríquia – sem flagelo
Monotríquia
Lofotríquia
Peritríquia
Flagelos circuntecais (arranjo sub-polar em torno da 
circunferência cilíndrica da célula)
Rhizobium radiobacter (A. tumefaciens) 
Movimento: TAXIA (quimiotaxia e fototaxia)
Receptores dentro ou logo abaixo da parede celular
Espiroquetas - filamento axial ou flagelo periplasmático•Propulsão em espiral - invasão de tecidos
Ex: Treponema pallidum
Motilidade por deslizamento
- Presente em algumas bactérias
- Lento e suave, geralmente ocorrendo ao longo do eixo da célula
- Requer o contato das células com uma superfície sólida
- Mais lento do que o movimento flagelar
2.2 PILI (singular=pilus)
 Composição: Proteína Pilina
 Função: Fixação (Gram negativas)
 Característica: 
Apêndices retos, curtos e finos 
•Pólos ou toda superfície e são várias por célula.
•Adesão a superfícies e a outras células.
Pili comuns (=Fímbrias)
Pili Sexuais
•Mais longos que os pili comuns (fímbrias) e um ou dois por célula. 
•Fixação das células doadoras e receptoras na conjugação bacteriana.
•Receptoras de vírus.
Várias classes de Pili
-Fator essencial de colonização
-Motilidade pulsante – deslizamento na superfície sólida 
 Composição: polissacarídeos e/ou polipeptídeos
2.3 GLICOCÁLICE
Pseudomonas aeruginosa
galactose, glicose e ramnose
Bacillus anthracis
polímero de ácido 
glutâmico
Camada mucilaginosa - pouco organizada, fracamente aderida à parede
celular
Cápsula - mais organizada e mais aderida à parede celular
 Classificação
EPS – camada extracelular polissacarídica
 Funções:
Fator de virulência
Resistência: antibióticos, ressecamento, produtos químicos.
Adesão da célula a superfícies sólidas
Absorção seletiva de íons (nutrientes).
Fonte de nutrientes
Toxidez a plantas e animais
Antígeno somáticoAntígeno somático
Sítio receptor para fagos
3.1. MEMBRANA CITOPLASMÁTICA (PLASMÁTICA)
Estrutura vital a célula bacteriana. Espessura de 6-8nm
Composição: fosfolipídeos (20 a 30%) e proteínas (50 a 70 %)
Bicamada fosfolipídica – componentes hidrofóbicos (ácidos graxos) e hidrofílicos 
(glicerol-fosfato), com ligações do tipo éster 
Estabilizada por pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas, Mg2+ e Ca2+
3. ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR
Estabilizada por pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas, Mg e Ca
 Proteínas externas: ligação ao substrato, transporte de mutrientes
 Proteínas internas: produção de energia
Modelo do mosaico 
flúido
 Funções da membrana citoplasmática:
– Permeabilidade seletiva
– Transporte de nutrientes
– Produção de energia (ATP) 
– Formação de endosporo
– Rotação de flagelo
– Segregação do material celular
Moléculas que conferem rigidez a membrana citoplasmática
-Esteróis - presentes nas bactérias sem parede celular 
(micoplasmas, fitoplasmas, espiroplasmas e metanotróficas)
-Hopanoides – muitas bactérias
Mesossomas (invaginação da membrana citoplasmática) – produção de ATP
“Artefatos, e não estruturas celulares verdadeiras” ???
Em bactérias fotossintetizantes, os 
pigmentos e as enzimas envolvidos na 
fotossíntese são encontrados em 
invaginações da membrana plasmática 
que se estendem ao citoplasma. Essas 
estruturas membranosas são denominadas 
cromatóforos ou tilacoides.
Membrana citoplasmática de Archaea
 Arquitetura igual a das Bacteria e Eucarya
Lipídios desprovidos de ácidos graxos, apresentando 
cadeias laterais compostas por hidrocarbonetos
Ligações do tipo éter entre glicerol e hidrocarbonetos 
No interior da membrana forma-se uma nonocamada lipídica em algumas 
espécies (maior resistência a alta temperatura, por exemplo) espécies (maior resistência a alta temperatura, por exemplo) 
3.2. CITOPLASMA
 Estruturas:
Material genético
Ribossomos Em Escherichia coli, o DNA possui cerca de 4,7 Mb, exibindo 
 Composição: 80% de água.
Proteínas, carboidratos,
lipídios, íons orgânicos e
compostos de baixo peso
molecular
Ribossomos
Inclusões
 Composição: única molécula circular longa de DNA de fita dupla
(cromossomo bacteriano)
 Localização: próximo ao centro da célula (ligado à membrana
citoplasmática)
3.2.1. MATERIAL GENÉTICO (nucleoide e plasmídeo)
NUCLEOIDE
Em Escherichia coli, o DNA possui cerca de 4,7 Mb, exibindo 
aproximadamente 1 mm de comprimento, quando linearizado.
Bactérias do complexo Burkholderia cepacia (17 espécies): 2 a 4 cromossomos 
(geralmente 3) e um ou mais plasmídeos. O tamanho do genoma completo é de 4 
a 9 Mb, cerca de três vezes maior do que o genoma de Escherichia coli. 
PLASMÍDEOS
 Composição: moléculas de DNA de fita dupla, circulares (DNA
extracromossômico). Contêm de 5 a 100 genes.
•Funções:
–Conjugação (fator F)
–Toxinas
–Bacteriocinas
–Antibióticos
–Pigmentos
–Patogenicidade e virulência–Patogenicidade e virulência
–Resistência a antibióticos
Exemplos de características atribuídas por plasmídeos em procariotos
 Tipos: não conjugativos, conjugativos, epissomas (quando
integrado ao DNA cromossômico)
• Plasmídeo Ti de R. radiobacter (A. tumefaciens)
Megaplasmídeo (2,1 megabases) ou 
cromossomo 2 de Ralstonia solanacearum
Plasmídeo Ti ou cromossomo 2 de
R. radiobacter
 Corpúsculso que
contém proteína e RNA
 Composição:
40% de proteína
60% de rRNA
Tipo 70 S
30S - 1 rRNA
3.2.2. RIBOSSOMOS
30S - 1 rRNA
50S - 2rRNA
Funções: locais de
síntese de proteínas
(polissomos - agregados
ao redor do mRNA)
•Localização: dispersos
no citoplasma em
número de 5.000 a
50.000 por célula
3.2.3 INCLUSÕES CELULARES
 Tipos:
- Polímeros de armazenamento de carbono: ácido poli-β-hidroxibutírico
(PHB), glicogênio
- Polifosfato e enxofre: polifosfatos (volutina ou metacromáticos) e 
enxofre elementar
- Inclusões magnéticas de armazenamento
(magnetossomos): encontrada em bactérias
 Função: armazenamento de materiais de reserva - Metabolismo energético. 
Normalmente são envoltas por membranas
(magnetossomos): encontrada em bactérias
aquáticas, sendo formado por ferro magnetita
3.2.4 ENDOSPOROS
 Função: células especializadas de repouso (resistência).
Altamente resistentes à dessecação, temperatura, agentes
químicos, carência nutricional.
 Cerne: DNA e pequenas proteínas ácido-solúveis
Ácido dipicolínico
CARACTERÍSTICAS DIFERENCIAIS 
PPAS = pequenas proteínas ácido-solúveis
• Encontrados em bactérias habitantes do solo.
•Gêneros mais estudados: Clostridium e Bacillus
Característica Gram Positiva Gram Negativa
Reação de Gram Cor violeta ou púrpura Cor vermelha
Camada peptideoglicano Espessa (múltiplas camadas) Fina (camada única)
Ácidos teicóicos Presente em muitas Ausentes
Espaço periplasmático Ausente Presente
Membrana externa da parede celular Ausente Presente
Lipopolissacarídeo (LPS) Virtualmente nenhum Elevado
Lipídios e proteínas na parede
celular
Baixo (bactérias álcool-ácido-
resistentes sim)
Elevado na membrana externa
Estrutura flagelar 2 anéis 4 anéis 
Toxinas produzidas Primariamente exotoxinas Primariamente endotoxinas
CARACTERÍSTICAS DIFERENCIAIS 
Toxinas produzidas Primariamente exotoxinas Primariamente endotoxinas
Resistência à ruptura física Alta Baixa
Ruptura da parede celular por 
lisozinas
Alta Baixa
Sensibilidade à penicilina e às 
sulfonamidas
Alta Baixa
Sensibilidade à estreptomicina, ao 
cloranfenicol e à tetraciclina
Baixa Alta
Inibição por corantes básicos Alta Baixa
Sensibilidade a detergentes aniônicos Alta Baixa
Resistência ao dessecamento Alta Baixa
REPRODUÇÃO DAS CÉLULAS BACTERIANAS
ASSEXUAL
Fissão binária transversa 
ou Cissiparidade
FragmentaçãoBrotamento ASSEXUADA
Formação de exósporos
Actinomicetos
(Streptomyces spp.)
TEMPO DE GERAÇÃO - célula se dividir (minutos até 24 h - 1 a 3 h)
Escherichia coli -20 minutos
Mycobacterium tuberculosis - 13 a 15 h
Pectobacterium carotovorum – 25 minutos 
Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli – 134 min
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DA 
CÉLULA BACTERIANA 
I- NUTRIÇÃO 
“NUTRIENTES: Substâncias ou elementos retirados do ambiente
e usados para construir novos componentes
celulares ou para obter energia"
Macronutrientes
(C, O, N, H, S, P)
Nutrientes
Micronutrientes
(K, Mg, Na, Cl, Fe, Mn, Zn, etc.)
1- MACRONUTRIENTES 
1.1- CARBONO 
Maioria das substâncias que compõem a célula.
Compostos inorgânicos - CO2 ou carbonatos
Compostos orgânicos - proteínas,carboidratos, lipídios, etc.
Ex. Pseudomonas - + de 100 compostos orgânicos diferentes
Fonte de energia e carbono para as bactérias
Tipo Fonte(s) de energia Fonte(s) de carbono
Fotolitotróficos Luz COFotolitotróficos
(Fotoautotróficos)
Luz CO2
Fotorganotróficos
(Fotoheterotrófico)
Luz Compostos orgânicos 
Quimiolitotróficos
(Quimioautotrófico)
Reações de 
oxidação-redução
CO2
Quimiorganotróficos
(Quimioheterotrófico
Reações de 
oxidação-redução
Compostos orgânicos 
1.2- OXIGÊNIO
Molecular (O2) - requerido como aceptor final da cadeia de transporte de 
elétrons aeróbia
Forma combinada - água, várias moléculas orgânicas e inorgânicas
1.3- HIDROGÊNIO 
Componente da matéria orgânica e inorgânica
Forma molecular (H2) e Forma combinada (constituintes da água e materiais 
orgânicos e inorgânicos)orgânicos e inorgânicos)
1.4- NITROGÊNIO 
Síntese de aminoácidos, purinas, pirimidinas e outros compostos nitrogenados
Compostos inorgânicos - (nitratos, nitritos ou sais de amônia)
Compostos orgânicos - (aminoácidos, aminoaçúcares, peptídeos)
Nitrogênio atmosférico (N2) - Bactérias fixadoras de nitrogênio
Ex: Rhizobium, Azotobacter (habitantes do solo)
Klebsiella pneumoniae e Clostridium spp. (patógenos humanos)
1.5 - ENXOFRE 
Biossíntese dos aminoácidos cisteína, cistina e metionina; de vitaminas e de 
grupo prostéticos de várias proteínas importantes em reações de oxido-redução
As fontes naturais de enxofre incluem o íon sulfato (SO42-), sulfito de 
hidrogênio (H2S) e aminoácidos que contêm enxofre na sua estrutura.
1.6 - FÓSFORO 
Síntese de ácidos nucléicos, fosfolipídios componentes da membrana 
citoplasmática e adenosina trifosfato (ATP)
O íon fosfato (PO43-) é uma fonte importante de fósforo para a célula
Grânulos de fosfatos inorgânicos - grânulos de volutina
Macronutrientes
Sódio (Na+) - transporte de materiais através das membranas celulares (permease - açúcar 
melibiose em células de Escherichia coli)
2- MICRONUTRIENTES (Elementos-traços)
 Ferro (Fe2+) - na respiração (co-fator enzimático do citocromo) e transporte
de elétrons
Sais de ferro inorgânico insolúveis - agentes queladores de ferro
(Sideróforos) - solubilizar sais de ferro e transportam dentro da célula
 Magnésio (Mg2+) e Potássio (K+) - integridade dos ribossomos. 
 Cálcio (Ca2+) - componente das paredes celulares das bactérias Gram-
negativas
 Zinco (Zn+2), cobre (Cu+2), manganês (Mn+2), molibdênio (Mo+6) e cobalto 
(Co+2) - para ativar enzimas. 
Ex: Mo+6 -- nitrogenase (N2 - NH3 - fixação de nitrogênio)
Micronutrientes
3- FATORES DE CRESCIMENTO
Compostos orgânicos essenciais que algumas bactérias não conseguem
sintetizar : Vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas.
Algumas espécies durante a evolução 
perderam a capacidade de sintetizar 
até 30-40 compostos essenciaisaté 30-40 compostos essenciais
II - METABOLISMO BACTERIANO
Metabolismo
1- INTRODUÇÃO
Catabolismo e Anabolismo
Soma de todas as reações químicas dentro de um organismo vivo 
(reações enzimáticas)
2- CATABOLISMO (Fase degradativa)
Caracteriza as reações metabólicas que "quebram" os nutrientes para 
produção de energia química e compostos intermediários para a célula"
2.1- DIGESTÃO DOS NUTRIENTES
 Digestão extracelular - fora da célula - enzimas extracelulares (composição
química ideal para serem absorvidas)
 Digestão intracelular - dentro da célula - endoenzimas
2.2- TRANSPORTE DOS NUTRIENTES PARA O INTERIOR DA CÉLULA
 Difusão simples e difusão facilitada
 Transporte ativo e translocação em grupo
Transporte de nutrientes
Difusão simples (A) e facilitada (B) Transporte ativo (A) e translocação de grupo (B)
Difusão simples
- transporte de solutos através dos 
fosfolipídios;
- transporte sem gasto de energia 
(passivo) e a favor do gradiente de 
concentração;
- substâncias comumente tranportadas: 
gás oxigênio, gás carbônico, ácidos 
graxos.
Difusão facilitada 
-transporte onde uma proteína carrega 
um soluto através da membrana;
- transporte sem gasto de energia 
(passivo) e a favor do gradiente de 
concentração;
- substâncias comumente transportadas: 
monossacarídeos (glicose), aminoácidos.
Difusão simples e facilitada 
Transporte Ativo (exemplo: bomba de sódio e potássio)
Bolinhas vermelhas: Íon sódio 
- mais abundante fora da 
célula;
- Bolinhas azuis: Íon potássio-
mais abundante dentro da 
célula;
- Bola verde: ATP;- Bola verde: ATP;
- Bolas cinzas: ADP + P.
- O bolão cinza é a bomba de 
sódio e potássio. Cada vez que 
gasta 1 ATP (conversão da 
bola verde em duas bolas 
azul/esverdeada) ela 
transporta 3 sódios para fora 
da célula e 2 potássios para 
dentro da célula.
2.3- PRODUÇÃO DE ENERGIA (ATP)
 Fosforilação em Nível de substrato
 Fosforilação Oxidativa (reações de oxido-redução)
 Fotofosforilação
2.3.1- VIAS METABÓLICAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
Catabolismo dos carboidratos
Catabolismo das proteínas 
Catabolismo dos lipídeos
CATABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
Via da Glicólise (Via de Embden-Meyerhof-Parnas)
ALTERNATIVAS À GLICÓLISE
 Via da Pentose Fosfato - Bacillus subtilis, Escherichia coli, etc.
 Via Entner-Doudoroff - Rhizobium, Pseudomonas e Agrobacterium (não 
encontrada em Gram positivas)
Via da Glicólise
Ciclo de Krebs 
ou do 
Àcido tricaborxílicoÀcido tricaborxílico
Cadeia de Transporte de Elétrons
Membrana 
citoplasmática
Respiração 
x 
Fermentação
Comparação da Respiração Aeróbia, 
Respiração Anaeróbia e Fermentação
CATABOLISMO DAS CATABOLISMO DAS 
PROTEÍNAS E LIPÍDEOS
3- ANABOLISMO (Fase BIOSSINTÉTICA)
Caracteriza as reações metabólicas que produzem novas estruturas 
celulares a partir da polimerização dos compostos intermediários e da 
utilização da energia provenientes do catabolismo.
 Biossíntese de Polissacarídeos
 Biossíntese de Lipídeos 
 Biossíntese de Aminoácidos e Proteínas 
 Biossíntese de Purinas e Pirimidinas
 Biossíntese de Carboidratos
ANABOLISMO 
III CRESCIMENTO BACTERIANO
1- DIVISÃO BACTERIANA 
Crescimento exponencial - Tempo de geração
1 : 2: 4 : 8 : 16 : 32 : 64: ...
20 : 21 : 22 : 23 : 24 : 25: 26 : ...
2número de gerações
(2,2 x 1043 células em 48h)
2- FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO 
.
Fase lag: as células estão mudando seu metabolismo para se adaptarem ao novo meio. Nesta fase as células
rapidamente replicam DNA e RNA e induzem a síntese de novas enzimas necessárias para a divisão celular e
assim um grande aumento na atividade metabólica aparece, porém não há aumento do número de células (taxa
de crescimento zero).
Fase logarítmica (log) ou exponencial: nesta fase a divisão celular ocorre em uma taxa de crescimento máxima e
constante para as condições fornecidas pelo meio. O logaritmo do número celular aumenta linearmente com o
tempo. Verifica-se o pico de atividade e eficiência fisiológica.
Fase estacionária: não há aumento ou decréscimo sensíveis no número de células. Com o acúmulo de produtos
metabólicos tóxicos e/ou exaustão de nutrientes, algumas células morem enquanto outras se dividem. O número
de células viáveis diminui, porém a taxa de crescimento zero.
Fase de declínio ou morte: o acúmulo adicional de produtos metabólicos inibitórios e depleção dos nutrientes
essenciais provocam a morte celular. A taxa de morte é acelerada e o número de células viáveis diminui de
forma exponencial, obtendo-se uma taxa de crescimento negativa.
Curva de crescimento de Pseudomonas syringae pv. garcae em tecidos de folha de 
cafeeiro, artificialmente inoculados (adaptado de Oliveira et al., 1991)
Contagem de células viáveis – método de semeadura
Contagem de células viáveis – método de diluição
Quorum sensing
Quorum sensing... ou auto-indução... ou 
sensoriamento populacional...
Processo de comunicação célula-célula no qual
genes bacterianos são expressos de acordo com a
densidade populacional, após uma concentraçãodensidade populacional, após uma concentração
crítica de moléculas auto-indutoras ter sido
atingida (Fuqua et al,1994).
Gram negativas: N – acil homoserinaslactonas
Gram positivas: peptídeos modificados pós tradução; 
Peptídeos não modificados; g - butirolactonas (semelhantes 
a AHLs)
Formação
de biofilmes
Conjugação
Metabólitos
secundários
Quorum
Alguns processos regulados por Quorum sensing
Motilidade
Nodulação
Virulência
sensing
Quorum sensing – Formação de biofilmes
Biofilmes – organizações de células bacterianas aderidas a uma superfície 
(biótica ou abiótica), envolta por uma matriz adesiva excretada pelas células 
(mistura de polissacarídeos).
Etapas da formação do 
biofilme:
1 – Adesão reversível;
2 – Adesão irreversível2 – Adesão irreversível
3 – Formação de 
microcolônias e maturação;
4 – Biofilme maduro;
5- Desadesão (liberação).
Os biofilmes podem conter apenas uma 
ou duas espécies ou, mais comumente, 
várias espécies bacterianas. 
Por que as bactérias formam biofilme?
-Resistência a força física;
- Resistência a fagocitose pelas células do 
sistema imune;
-Proteção contra antimicrobianos, radiações 
UV, alterações de pH, choques osmóticos e UV, alterações de pH, choques osmóticos e 
dessecação. 
Controle dos biofilmes
- Novos agentes antibacterianos capazes de 
penetrar nos biofilmes;
-Fármacos que impeçam a formação do 
biofilme (ex. furanomas em superfícies 
abióticas);
- Bactérias antagonistas que impeçam a 
formação ou destruam o biofilme.
3- FATORES QUE AFETAM O CRESCIMENTO BACTERIANO
3.1- TEMPERATURA
Metabolismo x enzimas x temperatura
Classificação das bactérias quanto a variação de temperatura ideal: 
Bactérias encontradas em alimentos 
refrigerados, nas profundezas dos oceanos e 
certos locais da região Ártica
Ex. Polaromonas sp. (bloco de gelo do mar 
Antártida)
- Psicrófilas: mínima - 0C ou menos
ótima 15 - 20C
máxima em 30C.
Maioria das bactérias que degradam 
alimentos, patogênicas e habitantes 
do solo
- Mesófilas: ótima - 25-40C
mínima - 15-20C
máxima - 43C
Compostos orgânicos, mistura de 
fertilizantes e nascentes quentes. 
- Hipertemófilos: ótima – superior 80C
Hipertermófilas
Áreas vulcânicas, profundezas 
oceânicas em regiões hidrotermais
- Termófilas: ótima - 50 e 60C
mínima - 25-45C
máxima 85C
Bactéria Temperatura (oc)
Mínima Ótima Máxima
Pseudomonas fluorescens 4 25-30 40
Pseudomonas syringae pv. glycinae 2 24-26 35
Bactérias fitopatogênicas são tipicamente Mesófilas – ótima de 25 a 28oc
Termofilia X biotecnologia
A enzima termoestável DNA-polimerase (Taq polimerase), isolada da
bactéria Termus aquaricus, é utilizada na reação de polimerase em cadeia (PCR)
3.2- OXIGÊNIO
- Aeróbias: requerem oxigênio para o crescimento e produção de energia. 
Podem crescer a uma atmosfera padrão de 21% de oxigênio. 
Ex.: Bactérias do gênero Pseudomonas, Ralstonia, Xanthomonas, etc. (maioria das 
bactérias fitopatogênicas)
- Anaeróbias: podem ser mortas pelo oxigênio, não podem crescer na 
presença do ar e não utilizam oxigênio para as reações de produção de energia. 
Ex.: Bactérias do gênero Clostridium
- Aeróbias Facultativas: crescem na presença de ar atmosférico e podem - Aeróbias Facultativas: crescem na presença de ar atmosférico e podem 
também crescer em anaerobiose. Elas não requerem oxigênio para o crescimento, 
embora possam utilizá-lo para a produção de energia em reações químicas. Sob 
condições anaeróbias obtém energia por um processo metabólico chamado 
fermentação.
Ex.: As bactérias fitopatogênicas dos gêneros Pectobacterium e Erwinia
- Microaerófilas: podem utilizar oxigênio nas reações químicas para 
produção de energia. Não podem resistir a níveis de oxigênio (21%) presentes na 
atmosfera e normalmente crescem melhores em níveis de oxigênio variando de 1 a 
15%.
- REAÇÕES COM O OXIGÊNIO LIVRE
Bactérias fitopatogênicas 
Superóxido dismutase
Catalase e Oxidase
Bactérias fitopatogênicas 
- Aeróbicas (maioria) 
-Anaeróbicas facultativas 
(ex. Pectobacterium carotovorum)
-Anaeróbicas
(ex. Clostridium puniceum)
a = Aeróbias obrigatórias; b = Anaeróbias; c = Aeróbias facultativas; d = Microaeróbias; 
e = Anaeróbias aéreos tolerantes
3.3- POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH)
Bactérias Neutrófilas - grande maioria – pH ótimo em torno de 7,0
Bactérias acidófilas – pH normalmente abaixo de 6,0
Procariota mais acidófilo - Piscrophilus oshimae (Archae) pH ótimo 0,7, e acima de 
4,0 a célula sofre lise (habita solos quentes e extremamente ácidos – vulcões)
Bactérias alacalifílicas – pH normalmente superior a 9,0 (lagos ricos em carbonato 
de sódio e em solos contendo alta concentração de carbonatos).
Bacillus firmus – ótimo pH 11
Bactérias fitopatogênicas grande maioria Neutrófila – pH ótimo em torno
de 7,0 (Faixa de tolerância de 4,0 - 9,0)
Bactéria Limites de pH
Mínimo Ótimo Máximo
Erwinia amylovora 4,0-4,5 6,8 8,8
Ralstonia solanacearum 5,0-5,3 6,8-7,1 9,1-9,4
pH intracelular neutro - expulsão ou absorção de íons hidrogênio pela célula, através 
de sistemas de transporte de prótons na membrana citoplasmática
3.4- PRESSÃO OSMÓTICA
Plasmólise - perda de água por osmose
-Meio isotônico: o fluxo de água para dentro e para fora da célula está em
equilíbrio; a célula cresce normalmente.
-Meio hipertônico: a concentração de solutos é mais alta no meio externo do que
no citoplasma da célula; a célula perde água para o meio e pode desidratar e
morrer. Ex. Peixe salgado, frutas em calda, mel e leite condensado
- Meio hipotônico: na solução externa a concentração de solutos é muito mais
baixa do que na célula; a água flui para dentro da célula que rompe.
Célula em meio isotônico Célula em meio hipotônico Célula em meio hipertônico
baixa do que na célula; a água flui para dentro da célula que rompe.
Bactérias fitopatogênicas são não-halófilas 
(só toleram baixas concentrações de sais no meio)
VARIABILIDADE EM BACTÉRIAS :
MUTAÇÃO E RECOMBINAÇÃO
1- MUTAÇÃO
Alteração na sequência de bases do DNA
Classificação: mutação pontual
mutação por deslocamento do quadro de leitura
a) Mutação pontual
Substituição de um nucleotídeo por
outro em um gene.
 Mutação neutra ou silenciosa
 Mutação errônea
 Mutação sem sentido
b) Mutação por deslocamento do quadro de leitura
Adição ou perda de um ou mais nucleotídeos do gene
Principais modificações observadas:
- Perda da síntese de um ou mais fatores de crescimento como
aminoácidos, purinas, pirimidinas e vitaminas (Auxotróficos)
- Resistência a antibióticos e quimioterápicos
- Perda na capacidade de produzir flagelo, pili e cápsula
Transposons são 
segmentos de 
DNA com grande 
mobilidade, eles 
codificam a 
enzima 
TRANSPOSONS
transposase -
responsável por 
sua transferência 
para outros 
segmentos de 
DNA. 
AGENTES MUTAGÊNICOS
Agente químico ou físico que faz com que a frequência de mutação (número 
de mutantes por gene em cada geração) supere a frequência espontânea 
normal
Mutação natural - uma vez a cada 10-6 a 10-10 células
Agente mutagênico - uma vez a 10-3 a 10-5 célulasAgente mutagênico - uma vez a 10 a 10 células
Tipos: luz ultravioleta (UV) e os raios X
ácido nitroso, corante de acridina, 5-bromouracil,
sulfonato de etil metano e nitroso-guanidina
Tipos de Mutações
Troca de genes entre duas moléculas de DNA para formar novas 
combinações em um cromossomo
Recombinação em bactérias: Transformação
Transdução
Conjugação
Célula doadora 
x 
Célula receptora
2- RECOMBINAÇÃO
2.1- TRANSFORMAÇÃO2.1- TRANSFORMAÇÃO
Célula receptora adquire genes de moléculas de DNA solúveis no meio, 
incorporando pequenos fragmentos de DNA do doador
em seu próprio cromossomo
Célula bacteriana competente - produzir proteína especial que liga os
fragmentos de DNA doador em sítios específicos na superfície celular
Laboratório - competência induzida em Escherichia coli (incubada em CaCl2 e
choque térmico)
DNA cromossômico e DNA plasmidial - engenharia genética.
2.2- TRANSDUÇÃO
Transferência de material genético de uma célula doadora para 
receptora, mediada por um vírus (bacteriófago)
Transdução generalizada
Ocorre no ciclo lítico. Durante a fase de montagem da progêniedo fago dentro 
da célula hospedeira infectada, qualquer fragmento de DNA ou plasmídio da 
bactéria que tenha aproximadamente o mesmo tamanho do DNA do fago pode 
ser acidentalmente incorporado pelo capsídeo em vez do DNA fágico. 
Transdução especializada
Quando a lisogenia é 
interrompida, o fago entra 
no ciclo lítico e é excisado do 
cromossomo. Como 
resultado, têm-se partículas resultado, têm-se partículas 
virais intactas (evento 
normal) e partículas 
contendo DNA do fago mais 
genes específicos do 
hospedeiro, ou seja, genes 
adjacentes ao ponto de 
inserção do fago ao 
cromossomo (evento raro). 
2.3- CONJUGAÇÃO
Material genético é transferido de uma bactéria para outra, através de 
contato célula-célula
Gram negativas - plasmídeo (F+) 
codifica síntese de pili sexuais
Gram positivas - co-agregação 
através de moléculas de superfícies
aderentes (feromonas) da célula 
doadora
Transferência de DNA plasmidial por Conjugação
Transferência de DNA cromossômico por Conjugação
Recombinação 
genética em bactérias
CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS:
Na classificação atual dos três Domínios e 25 Reinos (Woese, 1977), os 
procariotos fitopatogênicos dentro do domínio Eubacteria são 
encontradas nos Filos (Reinos) Proteobacteria (bactérias Gram 
negativas), Firmicutes (bactérias Gram positivas), Actinobactéria
(Gram positiva) e Tenericutes (sem parede celular)
International Committee on Systematic Bacteriology
Bacteriological Code
TAXONOMIA DAS BACTÉRIAS
Novos epítetos - proposições ou listas no International Journal of
Systematic Bacteriology (http://www.cme.msu.edu/bergeys/)
Bacteriological Code
International Journal of Systematic Bacteriology - Bergey's Manual
IDENTIFICAÇÃO: características morfológicas, bioquímicas, 
sorológicas, moleculares
• NOMENCLATURA: Sistema estabelecido em 1935 por Carolus Linnaeus
Nomenclatura binomial – Ralstonia solanacearum
Reino/Filo do domínio Bacteria: Proteobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria, 
Chlamydia, Planctomycetae, Flavobacteria, Chlorobia, Spirochetes, 
Xenobacteria, Thermomicrobia, Thermotogae, Thermodesulfobacteria, Aquificae
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6S
Filo (30) Classe Família Gênero
Proteobacteria
Gram -
Alfaproteobacteria Rhizobiaceae Rhizobium
Sphingomonadaceae Sphingomonas
Phyllobacteriaceae ‘Candidatus Liberibacter’
Betaproteobacteria Burkholderiaceae Burkholderia
Ralstoniaceae Ralstonia
Comamonadaceae Acidovorax
Gammaproteobacteria Xanthomonadaceae Xanthomonas
Xylella
Pseudomonadaceae Pseudomonas
Rhizobacter
Xylophylus
Enterobacteriaceae Brenneria, Dickeya
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6S
Enterobacteriaceae Brenneria, Dickeya
Erwinia, Pantoea
Pectobacterium, Salmonella
Serratia, Tatumella
‘Candidatus Phlomobacter’
Firmicutes
Tenericutes
Clostridia
Bacilli
Mollicutes
Clostridiaceae
Bacillaceae
Spiroplasmataceae
Clostridium
Bacillus
Spiroplasma
‘Candidatus Phytoplasma’
Actinobacteria
Gram +
Actinobacteria Micrococcaceae Arthrobacter
Microbacteriaceae Clavibacter, Curtobacterium, 
Leifsonia, Rathayibacter
Nocardiaceae
Streptomycetaceae
Rhodococcus
Streptomyces
Gênero Gram P. celular Forma Motilidade
Alfaproteobacteria Rhizobium - Sim Bastonete Monotríquia
Sphingomonas - Sim Bastonete Atríquia ou monotríquia
‘Candidatus Liberibacter’ - Sim Bastonete -
Betaproteobacteria Burkholderia - Sim Bastonete Monotríquia
Ralstonia - Sim Bastonete Lofotríquia
Acidovorax - Sim Bastonete Monotríquia
Gamaproteobacteria Xanthomonas
Xylella
- Sim Bastonete Monotríquia
Atríquia, imóvel
Pseudomonas
Rhizobacter
Xylophylus
- Sim Bastonete Mono ou lofotríquia
Atríquia ou monotríquia
Monotríquia
Brenneria, Dickeya - Sim Bastonete PeritríquiaBrenneria, Dickeya
Erwinia, Pectobacterium
Pantoea
Salmonella, Serratia, Tatumella
‘Candidatus Phlomobacter’
- Sim
Não
Bastonete
Pleomórfico
Peritríquia
Peritríquia
Atríquia, imóvel
-
-
Firmicutes
Tenericutes
Clostridium
Bacillus
Spiroplasma
‘Candidatus Phytoplasma’
+
+
NP
NP
Sim
Sim
Não
Não
Bastonete
Espiralado
Pleomórfico
Peritríquia
Peritríquia
Atríquia, 
rotação/contração
Atríquia
Actinobacteria Arthrobacter + Sim cocos -
Clavibacter, Curtobacterium, 
Leifsonia, Rathayibacter
+ Sim bastonetes Atríquia / monotríquia
Atríquia / -
Rhodococcus
Streptomyces
+ Sim Cocos
Micelial
-
Atríquia, imóvel
Gênero Espécie Doença
Acidovorax Acidovorax citrulli Mancha aquosa do melão
Rhizobium
(Agrobacterium)
Rhizobium radiobacter
(Agrobacterium tumefaciens)
Galha em coroa
Bacillus Bacillus cereus
Bacillus subtilis
Podridão em melão e batata
Podridão em manga
Ralstonia
(Pseudomonas)
Ralstonia solanacearum
(Pseudomonas solanacearum)
Murcha bacteriana em solanáceas e 
bananeira
Clavibacter
(Corynebacterium)
Clavibacter xyli subsp. xyli
Clavibacter michiganense subsp. 
Michiganense
Raquitismo da soqueira da cana-de-açúcar
Cancro bacteriano do tomateiro
Clostridium Clostridium puniceum Podridão em batata e cenoura
Xanthomonas Xanthomonas campestris pv. citri Cancro cítricoXanthomonas Xanthomonas campestris pv. citri
Xanthomonas campestris pv. 
campestris
Cancro cítrico
Podridão negra das crucíferas
Erwinia Erwinia amylovora
Erwinia stewuartii
Queima da macieira
Murcha do milho
Pectobacterium Pectobacterium carotovorum subsp.
carotovorum
Podridões moles
Pseudomonas Pseudomonas syringae pv. tomato Murcha bacteriana pequena do tomateiro
Streptomyces Streptomyces sacabies
Streptomyces ipomeae
Sarna da batata, nabo, etc.
Sarna da batata-doce
BLX (Bactérias
limitadas ao xilena)
Xylella fastidiosa Clorose variegada dos citros
Escaldadura das folhas da ameixeira
BLF (Bactérias
limitadas ao floema)
Sem nomenclatura "Club leaf" do trevo