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Anatomia funcional das celulas Procarioticas e eucarioticas - CLARK
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Anatomia funcional das clulas Procariticas e eucariticas
Importncia de ser pequeno Velocidade de difuso de nutrientes e excretas
inversamente proporcional ao tamanho;
Velocidade de transporte uma funo da rea superficial da membrana;
Importncia de ser pequeno
Comparao do tamanho de vrios procariticos
Morfologia bacteriana
cocos: bactrias esfricas espirilos: bactrias espiraladas bacilos: forma de basto vibries: forma de vrgula espiroqueta: alongada e altamente
contorcida
Muitas bactrias possuem flagelos (locomoo)
Arranjos bacterianos tipo cocos
Arranjos bacterianos tipo cocos
Arranjos bacterianos tipo bacilos
Tipos de arranjos bacterianos
Tipos de arranjos bacterianos
Tipos de arranjos bacterianos
Tipos de arranjos bacterianos
Tipos de arranjos bacterianos
Tipos de arranjos bacterianos
Arranjos bacterianos incomuns
Estrutura celular procaritica
Compostos de RNAr e protenas;
Menores que os de clulas eucariticas;
Clulas procariticas ribossomos 70S (30S + 50S);
Clulas eucariticas ribossomos 80S (50S + 40S);
Stio de ao de alguns antibiticos (estreptomicina 30S, cloranfenicol 50S).
RIBOSSOMOS PROCARIOTOS
Os ribossomos
Modo de ao do ribossomo
Dicionrio de aminocidos no RNA papel dos cdons
Regio densa que comporta o nico cromossomo bacteriano circular
No apresentam histonas nos cromossomos;
Plasmdeos e lementos gen t i cos extracromossmicos (5 a 100 genes).
Nucleide ou rea Nuclear
Apndices bacterianos
Flagelos Longos apndices filamentosos que propelem
as bactrias
Taxia (deslocamento em direo a um fonte atrativa)
Posicionamento: Monotrquio; Anfitrquio; Lofotrquio; Peritrquio.
Movimentao dos flagelos
Movimentao dos flagelos
TAXIA
QUIMIOTAXIA
FOTOTAXIA
AEROTAXIA
OSMOTAXIA
MAGNETOTAXIA
Estrutura de um flagelo procarioto
ESTRUTURA DO
FLAGELO PROCARITICO
Filamentos axiais ou endoflagelos - espiroquetas
Ex: Treponema pallidum Causador da sfilis
Apndices semelhantes a plos mais curtos e finos que os flagelos Usados para fixao em vez de motilidade Podem ocorrer nos plos celulares ou
distribuio homognea na superfcie celular Algumas unidades a centenas por clula; Permite adeso a superfcies (biofilmes) Adeso a mucosas - Neisseria gonorrhoeae
Fmbrias
Fmbrias
Adeso celular
Resistncia bacteriana remoo por lavagem pelas fmbrias
A bacteria Neisseria gonorrhoeae usa as fmbrias para aderir mucosa uretral
Resistncia bacteriana remoo por lavagem pelas fmbrias
Reproduo bacteriana
As bactrias reproduzem-se principalmente de forma assexuada, por diviso binria, bipartio ou cissiparidade.
Quando o ambiente est favorvel, isto , as condies de sobrevivncia so boas, ocorre a duplicao do material gentico bacteriano e a diviso da clula em duas.
Isso permite que algumas bactrias se dividam a cada 10 minutos!
Reproduo bacteriana: bipartio ou cissiparidade
Duplicao do DNA
Separao das clulas
Parede celular
Membrana plasmtica
Molcula de DNA
Reproduo bacteriana: bipartio ou cissiparidade
Ocasionalmente as bactrias podem trocar material gentico. Os processos envolvidos podem ser:
- Transformao; - Transduo; - Conjugao.
Reproduo bacteriana
TRANSFORMAO Quando uma bactria absorve e incorpora fragmentos de material gentico do meio. Ao reproduzir-se a bactria passa a enviar tambm esse material gentico s clulas Eilhas.
Reproduo bacteriana
TRANSDUO Ocorre auxiliada pela ao viral. O vrus, ao multiplicar-se dentro de uma bactria pode encapsular fragmentos de DNA bacteriano e introduzi-lo em outra bactria. Ao reproduzir-se a bactria passa a enviar tambm esse material gentico para as clulas Eilhas.
Reproduo bacteriana
Transduo bacteriana
CONJUGAO Quando ocorre a unio citoplasmtica entre bactrias, atravs de canais (pontes). O DNA de uma bactria transferido outra, que o incorpora. Ocorre com os plasmdeos (a bactria portadora do plasmdeo transmite uma cpia outra) Dessa forma, uma bactria resistente a um determinado antibitico pode transmitir essa resistncia s demais bactrias. Ao reproduzir-se a bactria passa a enviar tambm esse material gentico para as clulas-Eilhas.
Reproduo bacteriana
Eletromicrografia de Escherichia coli com um pilus de conjugao
Apndices semelhantes a plos mais longos
que as fmbrias Apenas um ou dois por clula; Unem duas bactrias na preparao para
t ransferncia de DNA entre clu las bacterianas (conjugao).
Pilus (singular) / Pili (plural)
Glicoclice Polmero viscoso e gelatinoso situado
externamente parede celular, de natureza polissacardica ou protica que circunda a clula;
Pode ser formado por camadas rgidas e
organizadas (CPSULA) ou por camadas mais frouxas (CAMADA VISCOSA);
Esquema de uma clula procaritica
Glicoclice Papel na aderncia a hospedeiros (cepas
patognicas)
Previne contra a desidratao
impede a fagocitose Ex.: Streptococcus pneumoniae causa
pneumonia quando as clulas esto protegidas por uma cpsula
PAREDE CELULAR BACTERIANA
PAREDE CELULAR BACTERIANA
Estrutura complexa, semi-rgida, responsvel pela forma da clula
Confere rigidez, mantm a forma da clula e previne contra a ruptura devido presso de turgor citoplasmtico (at 2 atm);
Ponto de ancoragem de flagelos;
PAREDE CELULAR BACTERIANA Contribui para a capacidade de algumas espcies causarem doena
St io de ao de alguns ant ib it icos (penicilinas);
A composio qumica da parede usada para diferenciar os principais tipos de bactrias
Diferena na constituio entre Gram-positivos e Gram-negativos.
Penicilina
Cefalosporina
Composio e caractersticas
Composta por uma rede macromolecular denominada peptideoglicana (murena);
Peptideoglicano = longo filamento formado por um dissacardeo repetitivo, unido por peptdeos
Composio e caractersticas A poro dissacardica (N-acetilglicosamina NAG e N-acetilmurmico NAM) repetitiva unida por peptdeos. Molculas alternadas de NAG e NAM formam sequncias de 10 a 65 monossacardeos As Eilas de acares (poro glicana) so ligadas por peptdeos (com aminocidos nas formas D e L). Os componentes se associam e formam o peptdeo glicano.
cido diaminopimlico Lisina
Paredes celulares bacterianas
Parede celular: mtodo de Gram
Bactria gram-positiva
Esquema de bactria com parte da clula removida.
Membrana plasmtica
Parede celular formada por camada espessa de peptidoglicano
Esquema de parte da parede celular e da membrana plasmtica de bactria gram-positiva.
Parede celular: mtodo de Gram
Esquema de bactria com parte da clula removida.
Esquema de parte da parede celular e da membrana plasmtica de bactria gram-negativa.
Membrana plasmtica
Camada de peptidoglicano
Bactria gram-negativa
Lipopolissacardeo Fosfolipdios
Protena
Lipoprotenas
Camada lipoprotica externa, espessa, semelhante membrana plasmtica, com lipopolissacardeos
Pare
de c
elul
ar
PBP penicilin binding protein
1945 = Fleming, Howard Florey e Ernst Chain
Premio Nobel -
Medicina
PAREDE DE BACTRIAS GRAM-POSITIVAS
90% da parede corresponde rede de peptideoglicano; Sensibilidade penicilina; Presena de cidos teicicos = polmero
formado por um lcool e um fosfato. Podem ser divididos em: cido lipoteicico atravessa a camada de
peptideoglicano e est ligado membrana; cido teicico de parede ligado ao
peptideoglicano.
Os cidos teicicos so negativamente carregados. Podem ligar e regular o fluxo de ctions para dentro e fora da clula;
Impedem a ruptura da parede;
T e m e s p e c i f i c i d a d e a n t i g n i c a (reconhecimento especfico para identificao em laboratrio).
UNIDADE BSICA DO CIDO TEICICO
Estrutura geral da parede celular de gram-positivos
PAREDE DE BACTRIAS GRAM-NEGATIVAS
10% da parede corresponde rede de peptideoglicano;
Presena de uma membrana externa = lipopolissacardeos (LPS) + lipoprotenas + fosfolipdios;
Peptideoglicano ligado a lipoprotenas e localizado no espao periplasmtico;
NO apresenta cidos teicicos;
NO apresenta elevada sensibilidade penicilina;
Apresenta protenas (PORINAS) para o fluxo de nutrientes;
LIPOPOLISSACARDEO OU LPS
LPS de Salmonella
P o l i s s a c a r d e o O r e s p o n s v e l p e l a diferenciao;
Lipdeo A endotoxina.
Estrutura geral da parede de bactrias gram-negativas
Resistncia enzimtica penicilina
DOENAS CAUSADAS POR BACTRIAS GRAM + E -
LEPRA - Ulceraes na pele Mycobacterium leprae (gram positiva)
Ttano Clostridium tetani. (gram +)
Botulismo Clostridium botulinium. (gram +)
Principais Bacterioses Coqueluche Bordetella pertussis. (gram negativa) Difteria ou Crupe Corynebacterium diphteriae. (gram positiva) Ttano Clostridium tetani. (gram positiva) Febre tifide Salmonella typhi. (gram negativa) SEilis Treponema pallidum. (gram negativa) Hansenase ou Lepra Mycobacterium leprae. (gram positiva) Gastrites Helicobacter pylori. (gram negativa) Febre Maculosa Rickettsia rickettsii Disenteria bacilar Shigella sp. (gram negativa) Gastroenterites Salmonella sp. (gram negativa)
Principais Bacterioses Tuberculose Mycobacterium tuberculosis. (gram positiva) Meningite Neisseria meningitidis. (gram negativa) Gonorria Neisseria gonorrheae. (gram negativa) Clera Vibrio cholerae. (gram negativa) Leptospirose Leptospira enterrogans. (gram negativa) Antraz Bacillus anthracis. (gram positiva) Botulismo Clostridium botulinium. (gram positiva) Peste Bubnica Yersinia pestis. (gram positiva) Pneumonia Streptococcus pneumoniae. (gram positiva) Diplococcus pneumoniae
Tcnica de colorao simples
Colorao diferencial
Colorao de Gram
Colorao de Gram
PAREDES CELULARES ATPICAS
Apresentam pouco material de parede ou no possuem parede;
Mycoplasma menores bactrias conhecidas que podem crescer fora de clulas vivas de hospedeiros; No possuem parede celular.
Micobactrias Parede muito complexa.
Archaea Parede celular formada pelo polmero chamado pseudopeptideoglicana;
Estrutura da parede de Micobactrias
Paredes celulares de Archaea
Formada por repeties de dois acares No apresentam o monossacardeo NAM (N-
acetilmurmico). Ao invs desse acar,
encontram-se o NAG e o NAT (N-acetil
talosaminurnico)
So insensveis s lisozimas A s s i m , s o c h a m a d o s d e
PSEUDOPEPTIDEOGLICANO
Parede celular de Archaea No apresentam os
monossacardeos NAG e NAM
PSEUDOPEPTIDEOGLICANO
NAT = N-acetil talosaminurnico
NAG NAT
NAG NAM
Danos parede celular Lisozima ao principal contra Gram-positivas; Quebram as ligaes glicosdicas entre NAG e
NAM
APS TRATAMENTO COM LISOZIMA: Gram-Positivas sem parede protoplasto; Gram-Negativas sem parede esferoplasto;
Protoplastos
ENDOSPOROS
Quando os nutrientes essenciais se esgotam, certas bactrias gram-positivas formam clulas especializadas de repouso, denominadas endosporos ou esporos bacterianos.
Ex.: Gneros Clostridium e Bacillus
Formao de endsporo
Clostridium botulinum
Bacillus anthracis
Clula sem endsporo
Clula com endsporo
Esporulao bacteriana
INCLUSES
qDepsitos de reserva. A clula acumula nutrientes e quando estes so escassos, a clula os utiliza.
Grnulos polissacardicos Incluses lipdicas Grnulos de enxofre Vesculas de gs Grnulos Metacromticos reserva de fosfato
inorgnico Magnetossomos incluses de xido frrico
(Fe3O4)
Corpos de incluso de lipdeos
VESCULAS DE GS PARA FLUTUAO
Domnio Archaea
So procariotos (semelhantes s bactrias) Quando possuem parede celular, esta no formada de peptdeoglicana Divididas em trs grupos principais: Metanognicas eliminam metano na sua respirao Haloflicos extremos vivem em ambientes altamente salinos Termoflicos extremos vivem em guas quentes e sulfurosas
Membranas
Estrutura da bicamada lipdica da membrana
Micrografia eletrnica de membranas fotossntticas de Halorhodospira halochloris sobrepostas ( espessura da membrana
8 nm).
Estrutura da membrana citoplasmtica
Agentes que moderam a solidez/fluidez das membranas
Grau de fluidez depende da composio lipdica e da
temperatura.
Temperaturas baixas: ocorre pouca movimentao
lipdica - bicamada quase cristalina. Acima de uma certa temperatura, os lipdios podem se
movimentar. Temperatura de transio: mudanas de slido para
fluido.
Esterol (eucariotos)
Colesterol
Opanide diplopteno (procariotos, Domnio Bacteria)
Agentes que conferem estabilidade membrana: esteris e hopanides
cidos graxos saturados: se acomodam bem no estado paracristalino.
cidos graxos insaturados: previnem a solidificao
(devidos as dobras das ligaes). Esteris - presentes apenas em metanotrficas e
micoplasmas; em eucariotos os esteris servem para estabilizar a membrana);
Hopanides funo similar aos esteris em
procariotos. No descrito em Archaea. Ex: baixas temperaturas bactrias sintetizam mais
cidos graxos insaturados do que quando cultivadas em altas temperaturas. Mantendo o mesmo grau de fluidez da membrana.
Membranas de Archaea
Os lipdios das Archaea apresentam ligaes ter entre o glicerol e suas cadeias hidrofbicas. No possuem cidos graxos. As cadeias laterais so compostas por unidades de isopreno. Principais lipdios so o glicerol diter e tetrater. So comuns a formao de monocamadas lipdicas, que so mais resistentes a rupturas.
ARCHEA Ligao ster em lipdeos de Bacteria e Eukarya
Ligao ter em lipdeos de
Archaea Domnio Archaea
Isopreno ao invs de
cidos graxos
Principais lipdeos encontrados em membranas de Archaea
Estrutura de membranas de Archaea