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1 Seres procariontes: Unicelulares; Menores e mais simples que os eucariontes; Apresentam DNA arranjado a UM cromossomo simples e circular sem histonas (proteína); Sem carioteca; Sem organelas (sem sistemas de endomembranas – só ribossomos 70s); Apresentam proteínas, lipídeos, carboidratos e ácido nucleico; Apresentam membrana plasmática lipoprotéica; Com parede celular do polissacarídeo complexo peptídeoglicano; A divisão celular ocorre por Fissão Binária (copia o DNA e divide a célula em 2 iguais – gasta menos energia da célula); Apresentam mesossomos (adaptação evolutiva que permite a realização de respiração aeróbica). - A diferenciação das bactérias ocorre por: morfologia (forma), fontes energéticas, composição química, necessidades nutricionais e atividades bioquímicas. - A maior parte das bactérias apresentam-se como BIOFILMES (conjunto de microrganismos aderidos à uma superfície sólida). Esses biofilmes podem ser positivos (protegem as mucosas de microrganismos nocivos e em lagos podem servir de alimento para animais aquáticos) ou podem ser negativos/nocivos (se crescerem em implantes médicos, por exemplo, podem causar infecções). Normalmente, os biofilmes são resistentes a antibióticos. > Formas das bactérias: 1. Coccus: (esferas), mas podem aparecer em formato oval, achatados nas extremidades ou alongados. Quando se reproduzem, as células podem ficar ligadas às outras (daí surgem os tipos). Bactérias DIPLOCOCOS Divisão em 1 plano ESTREPTOCOCOS Divisão em 1 plano TÉTRADES Divisão em 2 planos SARCINAS (8) Divisão em 3 planos ESTAFILOCOCOS (cacho de uva) Divisão em vários planos 2 2. BACILO: “cheetos” (bastão) – se dividem apenas ao longo do seu eixo curto. 3. Espiral: - A forma da bactéria é determinada pela hereditariedade. A maioria das bactérias são MONOMÓRFICAS. Algumas são modificadas pela ação do ambiente. Outras são POLIMÓRFICAS. > Estruturas externas à parede celular: ▪ Glicocálice: substância viscosa que envolve a célula. Composta por polissacarídeos e/ou polipeptídeos. Normalmente, são produzidos DENTRO da célula e levados PARA FORA. - Se ele está aderido a parede celular, é chamado de CÁPSULA; - Se ele não está aderido a parede celular, é chamado de CAMADA LIMOSA. OBS: a cápsula é importante para analisar a virulência bacteriana e pra proteger a bactéria da fagocitose da - Alguns apresentam aparência de canudinho, cones e outros se assemelham com os “coccus”. célula do hospedeiro (a bactéria Streptococcus pneumoniae só causa pneumonia se estiver protegida pela cápsula, por exemplo). - Substância polimérica extracelular (SPE): glicocálice que auxilia na fixação das bactérias aos ambientes e a outras bactérias, podem servir como fonte nutricional e de hidratação, além de auxiliar no crescimento dos biofilmes nos dentes, pedras, implantes médicos...) ▪ Flagelos: apêndices filamentosos que movimentam a bactéria. 1. Atríqueas: sem flagelos 2. Peritríqueos: flagelos em toda a célula 3. Polares: em 1 ou nos 2 polos - Monotríqueo: em 1 polo - Lofotríqueo: vários em 1 polo - Anfitríqueo: nos 2 polos BACILO SIMPLES DIPLOBACILO ESTREPTOBACILO COCOBACILO VIBRIÃO Curvadas (bacilo simples curvado) ESPIRILOS Helicoidal mais rígido ESPIROQUETAS Helicoidal mais flexível 3 Flagelos são constituídos por: 1. Filamento: proteína globular FLAGELINA 2. Gancho: adere ao filamento 3. Corpo basal: haste central inserida em uma série de anéis – Gram-negativa: tem 2 (um na membrana e outro na parede celular). Gram- positiva: tem 1 (só na membrana). Os flagelos são semirrígidos e helicoidal e movimentam a bactéria pela ROTAÇÃO DO CORPO BASAL – esse movimento pode ser horário ou anti-horário. Flagelo gira -> forma um feixe -> empurra o líquido circundante -> movimenta a bactéria. As bactérias tem capacidade de MOTILIDADE (organismos capazes de se movimentar por si só). A alteração da direção, é chamada de DESVIO (causado pela inversão da rotação do flagelo). PERITRÍQUEO MONOTRÍQUEO LOFOTRÍQUEO ANFITRÍQUEO 4 - Vantagem da motilidade: permite a locomoção (TAXIA) das bactérias para ambientes bons e distanciam de ambientes ruins. Por meio de estímulos que chegam aos receptores nas bactérias (quimiotaxia e fototaxia). 1. Quimiotático positivo ou atraente: bom/ + corrida e – desvios 2. Quimiotático negativo ou repelente: ruim/ - corrida e + desvios. - Proteína flagelina/flagelar: ANTÍGENO H – serve para diferenciar sorovares (diferentes tipos de variedades de 1 espécie). - Proteus: bactérias que apresentam muitos flagelos e apresentam capacidade de deslizar. ▪ Filamentos axiais: comum nas espiroquetas (Treponema pallidum – sífilis) utilizados para movimentação (endoflagelos). São feixes de fibrila que se “enrolam” na célula (movimento espiral) ▪ Fímbrias e Pili: são proteínas pilinas em bactérias Gram-negativas (são menores e mais retos que os flagelos). - Fímbrias: ficam nos polos ou por toda a bactéria. Apresentam capacidade de adesão à superfície e umas as outras e têm tendência a forma biofilmes. (bactéria da gonorreia) - Pilis: 1 ou 2 por célula, são maiores que as fímbrias e a função é de motilidade e transferência de DNA. 1. Motilidade pulsante: + curta 2. motilidade por deslizamento: + suave 3. Pili de conjugação (sexual): transferência do DNA pela célula F+, para o receptor de outra bactéria (um ponto importante, é que as bactérias receptoras elas podem ficar resistentes a antibióticos, por exemplo). > Parede Celular: Semirrígida e complexa, dá a forma da célula e protege a membrana e o interior celular. - É importante, porque para algumas bactérias é a responsável por causar doenças, além de que é o local de ação de muitos antibióticos e ajuda na diferenciação de muitas bactérias. - Composta por peptídeoglicanos (dissacarídeo repetitivo) ligados à polipeptídeos pra formar uma rede que envolve e protege a célula. Esses dissacarídeos, são: N-acetilglicosamina (NAG) e ácido acetilmurâmico (NAM). A alternância de NAM e NAG formam os esqueleto de carboidrato + ponte cruzada peptídica. - Paredes celulares das Gram-positivas: apresentam várias camadas de peptídeoglicano com ácido teóico (álcool + fosfato – impedem a lise celular). O espaço entre a membrana e a parede é chamado de espaço periplasmático (tem camada granular composta por ác. Lipoteicoico). Elas são mais sensíveis à penicilina e outros antibióticos. 5 - Paredes celulares das Gram-negativas: apresentam poucas camadas de peptídeoglicano (localizado no periplasma – entre a membrana externa e a membrana plasmática, contém enzimas de degradação e proteínas de transporte) sem ácido teóico – mais suscetível à rupturas. Carga positiva e não são tão sensíveis a penicilina. Apresentam lipopolisacarídeo (LPS – endotoxina) – promove uma resposta imunológica que se forem elevadas causam febre, náuseas, etc. - Fazem parte do LPS: Lipídeo A (quando as bactérias morrem, liberam no meio e ele funciona como endotoxina causando respostas imunológicas) Polissacarídeo O – serve para diferenciar espécies de gram-negativas Cerne polissacarídeo – fornece estabilidade Como diferenciar bactérias Gram-positivas de bactérias Gram-negativas? Através do método de coloração de gram (coranteCRISTAL VIOLETA) – gram-positivas ficam coradas (púrpura - roxa) e gram-negativas ficam incolores depois da lavagem com álcool, mas com a adição de SAFRINA, ficam cor de rosa por conta da membrana externa que impedem. A enzima lisozima (que está presente em células eucariontes nas lágrimas, muco, etc.) são capazes de danificar a parede celular das bactérias – torna as gram-positivas vulneráveis à lise e destrói quase completamente a parede das gram-negativas. - Membrana plasmática: possui BICAMADA LIPÍDICA, protege o citoplasma e fica interno à parede celular, é rica em fosfolipídios e proteínas. Menos rígida do que as membranas de células eucariontes. A bicamada lipídica é composta por 2 fileiras de fosfolipídios que apresentam a cabeça polar (grupo fosfato + glicerol) apontadas pra fora e caule apolar (ácido graxo) apontados pra dentro. Seguem o modelo do mosaico fluido, que permite a movimentação das proteínas presentem na membrana. As proteínas podem ser: 1. Periféricas: fácil remoção, ficam na parte interna ou externa da membrana – funcionam como enzimas que catalisam reações químicas. 2. Integrais: só podem ser removidas com o rompimento da bicamada (ex. uso de detergentes) 3. Transmembrana: penetra completamente na membrana Presença de glicoproteínas e glicolipídeos (algumas proteínas se ligam com carboidratos e lipídeos) - Funções da membrana: ▪ Permeabilidade seletiva: controla a entrada e saída de materiais da célula (moléculas grandes não passam); ▪ Reconhecimento de substâncias (através dos receptores); ▪ Proteção das estruturas celulares; ▪ Delimitação do conteúdo intracelular e extracelular. - Citoplasma: interior da membrana plasmática e é composto a maior parte por água, proteínas, lipídeos, carboidratos, íons, etc. É elástico, semitransparente, aquoso e contém NUCLEOIDE (com DNA), 6 RIBOSSOMOS e INCLUSÕES. O citoesqueleto atua na divisão celular. 1. nucleoide: contém uma única molécula longa e contínua de DNA de dupla-fita, frequentemente arranjada em forma circular, denominada cromossomo bacteriano. O cromossomo está fixado à membrana plasmática. Acredita-se que proteínas na membrana plasmática sejam responsáveis pela replicação do DNA e pela segregação dos novos cromossomos para as células-filhas, na divisão celular. 2. plasmídeo: pedaço de DNA fora do cromossomo. Não são cruciais para a sobrevivência da bactéria e possuem replicação independente do DNA bacteriano. plasmídeos podem transportar genes para atividades como resistência aos antibióticos, tolerância a metais tóxicos, produção de toxinas e síntese de enzimas. Eles podem ser transferidos de uma bactéria para outra. 3. Ribossomos: local que ocorre a síntese proteica. Os ribossomos são compostos de duas subunidades, cada qual consistindo em proteína e de um tipo de RNA, denominado RNA ribossomal (rRNA) – nas bactérias eles são 70s. Alguns antibióticos atuam inibindo a síntese proteica de alguma subunidade, por isso a célula microbiana pode ser destruída e a do hospedeiro eucariótico fica inteira. 4. Inclusões: Dentro do citoplasma das células procarióticas, há vários tipos de depósitos de reserva, chamados de inclusões. As células podem acumular certos nutrientes quando eles são abundantes e usá-los quando estão escassos no ambiente. Os grânulos metacromáticos são grandes inclusões que recebem seu nome pelo fato de que, algumas vezes, coram-se de vermelho com certos corantes azuis, como o azul de metileno. Coletivamente eles são conhecidos como volutina. A volutina consiste em uma reserva de fosfato inorgânico (polifosfato), a qual pode ser utilizada na síntese de ATP. As inclusões, conhecidas como grânulos polissacarídicos, são caracteristicamente compostas de glicogênio e amido, e sua presença pode ser demonstrada quando iodo é aplicado às células. Na presença de iodo, os grânulos de glicogênio ficam na cor marrom-avermelhada, e os grânulos de amido ficam azuis. As inclusões lipídicas são reveladas pela coloração das células com corantes solúveis em gordura, como os corantes de Sudão. Grânulos de enxofre, obtêm energia pela oxidação de compostos que contêm e não contêm enxofre. Carboxissomos: são inclusões que contêm a enzima ribulose-1,5-difosfato-carboxilase. As bactérias fotossintéticas que utilizam dióxido de carbono como sua única fonte de carbono requerem essa enzima para a fixação do dióxido de carbono. Entre as bactérias que contêm carboxissomos estão as bactérias nitrificantes, as cianobactérias e os aciditiobacilos. Vacúolos de gás: são cavidades ocas encontradas em muitos procariotos aquáticos, incluindo as cianobactérias, as bactérias fotossintéticas anoxigênicas e as halobactérias. Cada vacúolo consiste em fileiras de várias vesículas de gás individuais, que são cilindros ocos recobertos por proteína. Os vacúolos de gás mantêm a flutuação, a fim de que as células possam permanecer na profundidade apropriada de água para receberem quantidades suficientes de oxigênio, luz e nutrientes. Os magnetossomos são inclusões de óxido de ferro (Fe3O4 ) circundadas por invaginações da membrana plasmática. Os magnetossomos são formados por várias bactérias gram-negativas, como Magnetospirillum magnetotacticum, e atuam como ímãs. As bactérias podem usar os magnetossomos para se moverem, para baixo, até atingirem um local de fixação aceitável. 7 5. Endósporos: Quando os nutrientes essenciais se esgotam, determinadas bactérias gram-positivas, como aquelas dos gêneros Clostridium e Bacillus, formam células “dormentes” especializadas, chamadas de endósporos. Exclusivos das bactérias, os endósporos são células desidratadas altamente duráveis, com paredes espessas e camadas adicionais. Eles são formados internamente à membrana celular bacteriana e conseguem sobreviver quando lançadas no ambiente, em condições inóspitas. O processo de formação do endósporo no interior de uma célula vegetativa leva várias horas e é conhecido como esporulação ou esporogênese Células vegetativas de bactérias que formam endósporos iniciam a esporulação quando um nutriente essencial, como uma fonte de carbono ou nitrogênio, torna-se escassa ou indisponível. No primeiro estágio observável da esporulação, um cromossomo bacteriano recém- replicado e uma pequena porção de citoplasma são isolados por uma invaginação da membrana plasmática, denominada septo do esporo. O septo do esporo se torna uma membrana dupla que circunda o cromossomo e o citoplasma. Essa estrutura, inteiramente fechada dentro da célula original, é denominada pré-esporo. Camadas espessas de peptideoglicano são dispostas entre as duas lâminas da membrana. Então, uma espessa capa de proteína se forma em torno de toda a membrana externa. Esse revestimento é responsável pela resistência dos endósporos a muitas substâncias químicas agressivas. A célula original é degradada, e o endósporo é liberado. Dependendo da espécie, o endósporo pode estar localizado de maneira terminal (em uma extremidade), subterminal (próximo a uma extremidade); ou central no interior da célula vegetativa. Quando o endósporo amadurece, a parede celular vegetativa se rompe (lise), matando a célula, e o endósporo é liberado. E os endósporos não realizam reações metabólicas. 8 Curiosidade: Quando liberados no ambiente, podem sobreviver a temperaturas extremas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação. Por exemplo, endósporos de 7500 anos de idade de Thermoactinomyces vulgaris, derivados do lodo congelado do Lago Elk,em Minnesota, germinaram quando reaquecidos e colocados em um meio nutriente, e existem relatos de que endósporos de 25 a 40 milhões de anos de idade, encontrados no intestino de uma abelha sem ferrão que estava presa em âmbar (resina de árvore endurecida), na República Dominicana, germinaram quando colocados em meio nutriente. Embora os endósporos verdadeiros sejam encontrados em bactérias gram-positivas, uma espécie de gram- negativa, Coxiella burnetii, o agente causador da febre Q, normalmente uma doença branda com sintomas semelhantes à gripe, forma estruturas similares a endósporos, que resistem ao calor e a substâncias químicas, e podem ser coradas com corantes para endósporos.
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