Citologia e Ultraestrutura de Microrganismos Procarióticos

Daniela Sales Alviano Microbiologia Geral

IMPPG – UFRJ

A maioria das bactérias do planeta pertencem ao domínio Bacteria

Citologia

Parede celular

Membrana citoplasmática

Ribossomos

Inclusões e grânulos

Cápsula

Flagelos

PiliNucleóide

Endosporos

Visão geral:

Coloração de Gram (Hans Gram, 1884)

Método de Coloração

Microscopia ótica

Visualização

Bactérias Gram-positivas Retém o corante primário

Bactérias Gram-negativas• Não retém o corante primário

• Estrutura semi-rígida encontrada em quase todas as bactérias, exceto em membros do gênero Mycoplasma

• Por ser porosa não tem papel importante no controle da entrada de materiais na célula

• Importância: - Mantêm o formato e protege contra o rompimento (Lise osmótica e mecânica)

- Ex: Controle de bactérias através de danos a parede (Penicilina e lisozima) Local de ação de antibióticos

• Componente principal → Peptideoglicana

• Polímero de cadeia principal de açúcares (derivados da glicose) de moléculas de N-acetilglicosamina ligadas alternadamente com ác N-acetilmurâmico (ligação beta 1,4)

• Cadeias de açúcar ligadas entre si a partir de pontes de tetrapeptídeos entre os ác N-acetil murâmicos que forma uma rede de sustentação ao redor da bactéria

Parede celular de Gram-positiva

Bactérias Gram-PositivasBactérias Gram-Positivas

Composição→ Peptidoglicana NAG →NAM (60 a 90%)

→ Pontes de tetrapeptídeosTetrapeptídeos ligados entre si por ponte de pentaglicina entre os aa L-lisina (sequência de aa do tetrapeptídeo L-ala, glutamina, L-lis e D-ala) * COOH alanina a NH2 lisina por ponte pentaglicina

β1 → 4

• Bactérias Gram + → Ácido Teicóico

* polímeros aniônicos* carboidratos ligados a ác. murâmico (fosfodiéster)

→ Ácido Lipoteicóico* ancorado (glicolipídeo ou fosfatidil glicolipídeo)

→ Tem ácidos teicóicos → constituído de carboidratos, PO43- e um álcool (glicerol ou

ribitol)

→ Polímeros com até 30 unidades, se estende além da parede e até da cápsula

→ Por terem carga negativa, podem atuar na regulação de entrada e saída de cátions na célula

→ Serve como sítio de ligação para bacteriófagos e antigênico

Parede celular de Gram-negativa

Composição → ME + Peptidoglicana + periplasma

Bactérias Gram-NegativasBactérias Gram-Negativas

Composição

Membrana Externa (LPS, lipoproteínas e fosfolipídios)

→ Lipopolissacarídio (LPS) - Lipídeo A: ancora LPS a ME (endotoxina)

- Core polissacarídico

- Antígeno O: porção carboidrato - atuam como antígenos e diferenciadores de bactérias Gram negativas.

Lipopolissacarídeos – Bactérias Gram-negativas• Efeitos fisiopatológicos do LPS -> o LPS na corrente sanguínea liga-se inicialmente a proteínas circulantes que, a seguir, interage com receptores de macrófagos, monócitos e outras células do sistema reticuloendotelial;

•Clinicamente -> pode-se observar a ocorrência de febre, dilatação dos vasos sanguíneos, leucopenia e hipoglicemia; hipotensao e choque devido à perfusão reduzida de órgãos essenciais.

→ Proteínas de membrana externa (OMP) – 50% ME (lipoprotns e integrais)

* Patogenicidade, integridade, barreira seletiva (porinas)

→Lipoproteínas (ME ao peptidoglicana)

→Vesículas de Membrana (MV): só em Gram-negativos

* ME

* toxinas, DNA e ptns, sinalização

* quarto mecanismo de transferência gênica

Bactérias Gram-NegativasBactérias Gram-Negativas

→ Peptidoglicana (10% a 20% PC) (mais suscetíveis ao rompimento mecânico)

Pontes de tetrapeptídeos → Tetrapeptídeos ligados entre si por ligação peptídica simples entre o ác diaminopimélico e a D-alanina (sequência de aa do tetrapeptídeo L-ala, ác D-glutâmico, ác diaminopimélico e D-ala)

→ Espaço Periplasmático (entre MC e ME)

* oxirredução, regulação osmótica, secreção ptns, quimiorreceptores

Bactérias Gram-NegativasBactérias Gram-Negativas

→ Região entre a membrana plasmática e a externa → Rico em enzimas de degradação e ptns de transporte → área muito ativa do metabolismo bacteriano

→ A peptiodeoglicana está no espaço periplásmico ligada covalentemente a lipoproteínas da membrana externa

• Bactérias Gram -

Membrana externa

→ Possui forte carga negativa → Importante na evasão da fagocitose e da ação do complemento

→ Serve de barreira para antibióticos (penicilina), enzimas (lisozima), detergentes, metais pesados, sais biliares e certos corantes.

→ Porinas →ptns que formam canais na membrana externa

ArqueasArqueas

Composição

→ Peptidoglicana, Glicoproteínas ou Camada S

* Pseudopeptidoglicana (N-acetiltalosaminurônico β1→3)

Pentapeptídeo

Ausência de D-aa

•Podem apresentar a pseudopeptideoglicana composta por ác N-acetiltalosaminurônico ao invés de NAM (ligação beta 1,3) e não possui os D-aminoácidos encontrados nas paredes celulares bacterianas

•Podem não apresentar parede, ou ter paredes incomuns constituídas de polissacarídeos, proteínas e glicoptns, mas não por peptideoglicana - Ex: Camada S → estrutura protéica ou glicoprotéica de simetria hexagonal → encontrada em Archaea e Bacteria

Coloração de GramColoração de Gram

* Coloração de Gram

* Composição / retenção Bactérias

Gram-negativas

Coloração de Ziehl-NeelsenColoração de Ziehl-Neelsen

• Bactérias álcool-ácido-resistentes

→ Coloração com carbolfucsina resistente a remoção álcool-ácida

→ Quando coradas pelo Gram são positivas por causa da espessura da parede celular

→Ex: Mycobacterium → 60% da parede constituída por ácidos micólicos (lipídeo) : ↓ permeabilidade

* Principal defesa contra infecções bacterianas na cavidade oral e nos olhos

β 1-4

ác. N-acetil murâmicoN-acetil glicosamina

pentaglicina

L-AlaD-Glu

D-AlaL-Lis/m-Dap

LISOZIMA

PAREDE CELULARAtividade contra a Parede CelularAtividade contra a Parede CelularLisozimas

Célula sem a parede celular → Gram positiva = Protoplasto

Gram negativa = Esferoplasto

→ Estruturas que se estendem além da parede celular e circundam as bactérias

• Apêndices longos, delgados e helicoidais→ responsáveis pelo movimento

• Se estende a partir da membrana plasmática até o exterior da célula

• ~50% das bactérias são móveis e geralmente o fazem através de flagelos

• São formados por subunidades de flagelina, apenas a região basal ligada a membrana plasmática não é de flagelina

• Possuem um décimo do diâmetro dos flagelos de céls eucarióticas

• Disposição dos flagelos: 1) Monotríquio → 01 flagelo polar

2) Anfitríquio → 02 flagelos, um em cada extremidade

3) Lofotríquio → 02 ou mais flagelos em uma ou ambas as extremidades

4) Peritríquio → flagelos por toda a superfície

5) Atríquio → não apresenta flagelos

Listeria monocytogenes

* Estrutura não-flexível, semi-rígida, helicoidal, ancorada na superfície da célula

* * Bactérias Gram + e Gram –Bactérias Gram + e Gram –

→ Corpo basal, filamento externo espiral (flagelina) e gancho

Polar

Lofotríqueo

Peritríqueo

• Estrutura dos flagelos: 1) Anel interno → embutido na membrana citoplasmática (01 anel em Gram+ e um par

em Gram-)

2) Anel externo→ 01 anel na parede em Gram +; 01 anel na parede e 01 anel na membrana externa em Gram -

3) Haste

4) Gancho

5) Filamento

• QuimiotaxiaQuimiotaxia : 1) positiva → movimento não aleatório a favor de substâncias do meio

2) negativa → movimento aleatório contra substâncias do meio*Receptores de superfície detectam substâncias do meio atuando como um sinal para

resposta da célula → Ex: transdutores de E. coli

• Giram como ganchos em L com gasto de ATP

→ no sentido anti-horário vai reto para frente

→ no sentido horário gira aleatoriamente

* Quimiotaxia e Sinalização Celular* Quimiotaxia e Sinalização Celular→ Estímulo químico ⇒ NUTRIENTES

• Atraente

• Repelente

* Magnetotaxia* Magnetotaxia

* Fototaxia* Fototaxia

* Aerotaxia* Aerotaxia

- Bactérias aquáticas

- Partículas eletrondensas – Fe - magnetos

- Bactérias fotossintéticas

- Vacúolos de gás H - flutuação

- Bactérias que requerem O2

Outros tipos de taxia:Outros tipos de taxia: