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Taxonomia bacteriana DIVERSIDADE DOS MICRORGANISMOS ● BACTÉRIAS ● FUNGOS ● VÍRUS ● PROTOZOÁRIOS ● ALGAS Taxonomia Sistemas de classificação dos seres vivos Linnaeus (séc. XVIII): Reinos Animal e Vegetal Haeckel (1866): Inclusão do reino Protista: "animais" e "vegetais“ unicelulares Whittaker (1969): Cinco reinos - características morfólogicas e fisiológicas: Monera: Procariotos Protista: Eucariotos unicelulares Fungi: Eucariotos aclorofilados Plantae: Vegetais Animalia: Animais Haeckel (1894) Três reinos Whittaker (1959) Cinco reinos Woese (1977) Seis reinos Woese (1990) Três domínios Protista Monera Eubacteria Bactéria Archaebacteria Archaea Protista Protista Eukarya Plantae Fungi Fungi Plantae Plantae Animalia Animalia Animalia http://pt.wikipedia.org/wiki/Protista http://pt.wikipedia.org/wiki/Monera http://pt.wikipedia.org/wiki/Bact%C3%A9ria http://pt.wikipedia.org/wiki/Bact%C3%A9ria http://pt.wikipedia.org/wiki/Archaea http://pt.wikipedia.org/wiki/Archaea http://pt.wikipedia.org/wiki/Protista http://pt.wikipedia.org/wiki/Protista http://pt.wikipedia.org/wiki/Eukaryota http://pt.wikipedia.org/wiki/Plantae http://pt.wikipedia.org/wiki/Fungi http://pt.wikipedia.org/wiki/Fungi http://pt.wikipedia.org/wiki/Plantae http://pt.wikipedia.org/wiki/Plantae http://pt.wikipedia.org/wiki/Animalia http://pt.wikipedia.org/wiki/Animalia http://pt.wikipedia.org/wiki/Animalia Virus? http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Phylogenetic_tree_pt.svg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Phylogenetic_tree_pt.svg Carl Woese (1990) - O DNA poderia ser considerado um “fóssil” molecular. Classificação baseada em aspectos evolutivos (filogenéticos) Comparação das sequências de genes que codificavam o rRNA Esta nova proposta de classificação subdivide os seres vivos em 3 domínios: Archaea: Composto por procariotos – Ancestrais das bactérias Bacteria: Composto por procariotos – Bactérias em geral Eukarya: Composto por eucariotos – Animais, vegetais, algas, protozoários e fungos Taxonomia A sistemática é a ciência dedicada a inventariar e descrever a biodiversidade e compreender as relações filogenéticas entre os organismos. Taxonomia: do grego tassein = "para classificar" e nomos = lei. È a ciência de administrar a descoberta, descrição e classificação das espécies e grupo de espécies, com suas normas e princípios Filogenia: relações evolutivas entre os organismos Classificação definitiva: métodos fenotípicos e genotípicos Novas Classificações • Existem dois grupos de procariotos que são chamados de archaea e a bactéria. • Pelo trabalho de Woese (1990), levando em conta dados de filogenia molecular, elas são tão diferentes que ocupam dois reinos, e as archaea são mais próximas dos eucariotos do que as bactérias Evolutivamente falando, a classificação de Whittaker em cinco reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Protista e Monera é antiquada, e existem hoje apenas três reinos: Archaea, Bacteria e Eukarya. As Archaea vivem em ambientes extremos, onde não há possibilidade de vida para outros seres. Há Archaea em fontes termais a quase 100oC (Thermus aquaticus), no Mar Morto, com salinidade altíssima, em ambientes próximos a vulcões, em fontes de enxofre, etc. Comparando: Archaea Eukarya Temperatura ideal de crescimento 2oC - >100oC 20oC - 40oC pH ideal de crescimento 1 - 12 7 Capacidade de suportar altas pressões atmosféricas sim não Capacidade de suportar altas salinidades sim não As bactérias podem ser classificadas por várias características: Fonte de carbono Fonte de ATP Fonte de NADPH autotróficas fotolitotróficas CO2 luz substrato inorgânico (NH4 +) autotróficas quimiolitotróficas CO2 substrato inorgânico (NH4 +) substrato inorgânico (NH4 +) heterotróficas fotoorganotróficas compostos orgânicos (lactato) luz compostos orgânicos (lactato) heterotróficas quimioorganotróficas compostos orgânicos (lactato) compostos orgânicos (lactato) compostos orgânicos (lactato) FORMA COLORAÇÃO GRAM TOLERÂNCIA AO O2: NUTRIÇÃO Fenotípicas X Genotípicas As bactérias podem ter diversas formas: As esféricas são chamadas cocos (geralmente G+) Quando alongadas, recebem o nome de bacilos (geralmente G-) Em formas helicoidais, em geral móveis, são denominadas espirilos (não se coram bem pelo GRAM) Mas ocorrem com 3 formas fundamentais Métodos fenotípicos Cocos: De forma esférica ou subesférica (ex: Staphylococcus) Bacilos ou Bastonetes : Em forma de bastonete (Ex: Bacillus) Vibrios ou Vibriões : Em forma de vírgula (Ex: Vibrio) Espirilos ou Espiroquetas : Em forma de espiral (Ex: Treponema e Leptospira) Bacilos ou Bastonetes Cocos Vibrios Espiroqueta Freqüentemente as células bacterianas aparecem em grupos, e não isoladas. Os cocos quando aparecem aos pares, formam os diplococos Quando dispostos em fileiras são chamados streptococos Quando aparecem como cachos de uvas, denominam-se estafilococos Os bastonetes podem raramente se apresentar em cadeia ou na forma de diplobacilos, mas os espirilos somente se apresentam isoladamente. Morfologia Bacteriana (M.E.) Todas as bactérias, com exceção dos micoplasmas, apresentam uma parede rígida responsável pela forma da célula e que a protege contra a ruptura. Apesar de ser rígida e resistente, a parede é permeável, o que facilita a nutrição da célula. Uma das formas de classificar as bactérias é em função da composição da parede bacteriana A parede das bactérias Gram (+) é simples, formada por uma espessa camada de peptidioglicano. A parede das bactérias Gram (-) é mais complexa, pois além da camada de peptidioglicano ser mais fina que as Gram (+), apresenta uma camada de lipoproteínas e outra de lipossacarídeos. GRAM + Tem uma espessa camada de peptidioglicano (mureína) e duas classes de ácidos teicoicos: Ácido Lipoteicóico que está na superfície, próximo a camada de peptidioglicano e unido a membrana citoplásmática e o da superfície da parede que se une só a capa de peptidioglicano. O ácido Teicóico é responsavel pelo determinante antigênico do organismo. GRAM - Possui fina camada de peptidioglicano(mureína) unida a uma membrana exterior por lipoproteínas. A membrana exterior é feita de ptn, fosfolípidio e LPS. No LPS, a porção de lípideo está no interior do fosfolípidio e o polisacárideo (antígeno O) está na superficie. O Lipídeo se chama Lipídeo A e é tóxico, mas o LPS inteiro se chama Endotoxina. A parede da célula possui poros chamados porinas que transportam substâncias de baixo peso molecular. Entre a membrana citoplasmática e a parede celular há um espaço periplásmico com enzimas hidrolíticas, enzimas inativadoras de antibióticos e ptns de transporte. Podemos diferenciar as bactérias em 2 grandes grupos, segundo às propriedades de suas paredes, através da coloração de GRAM: Gram (-) • Aparecem com cor avermelhada ao microscópio óptico quando submetidas a coloração e GRAM Gram (+) • Aparecem com cor arroxeada ao microscópio óptico quando submetidas a coloração e GRAM Propriedades Tintoriais •Gram-positivas •Gram-negativas •Bacilos álcool ácido resistentes - BAAR •Não se coram pelo Gram Gram-positivas Gram-negativas BAAR http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gram-Cell-Wall.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gram-Cell-Wall.jpg O Tamanho das bactérias • As bactérias medem milésimos de milímetro ou sejam os micrômetros (m), (microscopia ótica) • Os vírus dimensões inferiores a 0,2 m (limite de visibilidade do microscópio ótico) não podem ser observados neste instrumento. • A maioria das bactérias estudadas em laboratório medem 0,5 a 1,0 por 2,0 a 5,0 m Morfologia Colonial Lisa? Rugosa? Pigmentada? Côncava? Convexa? Morfologia Colonial Exigências nutricionais Autotróficas x Heterotróficas Provas bioquímicas Fermentação açúcar Citrato de sódio Tipagemenzimática: enzimas do metabolismo Enzimas respiratórias • Pesquisa da Catalase Metabolismo glicídico A maioria das bactérias utiliza os hidratos de carbono hidrolizando-os até à formação de ácidos com consequente alteração do pH do meio. Em alguns casos essa hidrólise conduz à formação de gases. Pesquisa de coagulase : a presença desta enzima indica patogenicidade; na presença de plasma, os produtores de coagulase (como o Staphylococcus aureus) vão desencadear os mecanismos da coagulação. Pesquisa de enzimas hidrolíticas: esta prova tem a sua principal aplicação na caracterização de espécies do género Streptococcus, alguns dos quais elaboram enzimas hemolíticas Enzimas extracelulares e toxinas Sorotipagem Microrganismos inertes às provas bioquímicas Microrganismos de cultivo difícil Fins epidemiológicos Métodos genotípicos 1. Tamanho do DNA 2. Índice Crioscópico 3. Índice Citosina-Guanina (C+G) 4. Hibridização de DNA 5. Sondas moleculares: 50-100pb 6. Sequenciamento de DNA 7. Ribotipagem: RNAr 16S 8. Análise plasmidial http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:DNA_Overview.png http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:DNA_Overview.png Nomenclatura binomial • Atribuição de nomes científicos às espécies. • Formado por duas palavras – o nome do gênero e o restritivo específico (adjetivo que qualifica o gênero) Ex: Escherichia coli ou Escherichia coli nome homenageia Theodor Escherich, coli: lembra que habita o cólon humano ou intestino grosso. Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus Staphylo (tipo de agrupamento) + coccus (forma esférica) aureus (cor de ouro). Staphylococcus sp. X Staphylococcus spp. Fora da árvore Filogenética da “vida” Vírus Vírus ciclo lítico As bactérias são células procarióticas, possuindo estruturalmente: • parede celular • membrana citoplasmática • citoplasma com numerosos ribossomos • Núcleo disperso (sem membrana nuclear) E pode apresentar outras estruturas como flagelos, fímbrias, esporos, cápsulas e também inclusões citoplasmáticas Membrana celular ou citoplasmática • Constituída de lipídeos e proteínas, semelhante a eucarióticos. • membrana semi-permeável, seletiva, sede de várias enzimas, limita o citoplasma. transporte de íons e metabólitos (ex. enzimas permeases e porinas) também atua em numerosos processos biossintéticos. Citoplasma com núcleo disperso e numerosos ribossomos • Uma área citoplasmática , (granular e rica em RNA) Uma área cromatínica ou nuclear, (rica em DNA) e uma porção fluída com nutrientes dissolvidos • Na área citoplasmática junto com o RNA partículas protéicas, formando corpúsculos com cerca de 20nm de diâmetro ribossomas Estes possuem enzimas que atuam na biossíntese da célula. • Na área cromatínica temos o cromossoma bacteriano formado por DNA circular. Flagelos • Organelas especiais de locomoção responsáveis pela mobilidade bacteriana. • São representados por longos filamentos ondulados de 3- 12m e compostos por subunidades proteicas (flagelina) Fímbrias • Também conhecidas como pili são apêndices filamentosos encontrados em algumas bactérias Gram -, mais finos, mais curtos e geralmente mais numerosos que os flagelos, sem papel na mobilidade funções: • aderência à superfícies • porta de entrada para material genético na conjugação bacteriana. Esporos • São estruturas de “repouso” altamente resistentes à agentes físicos e químicos, formadas por certas bactérias (Bacillus e Clostridium) composição alto teor de cálcio associado ao ácido dipicolínico. • A presença do ácido dipicolínico no esporo está relacionado à desidratação, alta resistência e termorresistência. Cápsulas • Envoltório viscoso que cerca a parede celular, • ocorre somente em certas bactérias, • natureza química, maior parte polissacarídica, é variada, e depende da espécie bacteriana. • Fornece um envoltório protetor e também pode servir de reservatório de alimentos armazenados e despejo de escória, (????) • Papel principal: virulência de algumas bactérias patogênicas e sua imunogenicidade. Inclusões Citoplasmáticas • Em algumas células identificam-se depósitos concentrados de certas substâncias, • Os grânulos podem conter diferentes materiais, (dependendo da célula em questão). • ex. grânulos de volutina (metacromáticos) – metafosfatos e polifosfatos • grânulos de amido, grânulos polissacarídeos, etc...
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