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14/05/2013 1 CITOLOGIA E FISIOLOGIA DA CÉLULA BACTERIANA Prof a . Dr a . Vânia Lúcia da Silva A primeira pessoa a relatar a observação de estruturas com um microscópio foi o inglês Robert Hooke em 1665 - microscópio rudimentar - estruturas celulares de plantas e fungos. Início da teoria celular. Apesar disso, pode-se dizer que a Microbiologia teve seu início com as observações feitas por Antonie van Leewenhoek - lentes que atingiam a resolução de 300 a 500 vezes, permitiram-lhe a descoberta de um mundo desconhecido ao permitir a observação de algas, protozoários, leveduras e bactérias maiores. • 1673 – publicação da primeira representação de uma bactéria. Leeuwenhoek surpreendeu o mundo científico declarando que os microrganismos que observava eram vivos por apresentarem movimento ativo e intenso. • 1680 - Leeuwenhoek observou que o fermento consistia de partículas globulares diminutas, as leveduras, e ainda descobriu e descreveu o parasita intestinal Giardia lamblia que isolou de suas próprias fezes em um episódio de diarréia.

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CITOLOGIA E FISIOLOGIA DA CÉLULA BACTERIANA

Profa. Dra. Vânia Lúcia da Silva

A primeira pessoa a relatar a observação de estruturas com um microscópio foi o

inglês Robert Hooke em 1665 - microscópio rudimentar - estruturas celulares de

plantas e fungos. Início da teoria celular.

Apesar disso, pode-se dizer que a Microbiologia teve seu início com as observações

feitas por Antonie van Leewenhoek - lentes que atingiam a resolução de 300 a 500

vezes, permitiram-lhe a descoberta de um mundo desconhecido ao permitir a

observação de algas, protozoários, leveduras e bactérias maiores.

• 1673 – publicação da primeira representação de uma bactéria. Leeuwenhoek

surpreendeu o mundo científico declarando que os microrganismos que observava

eram vivos por apresentarem movimento ativo e intenso.

• 1680 - Leeuwenhoek observou que o fermento consistia de partículas globulares

diminutas, as leveduras, e ainda descobriu e descreveu o parasita intestinal

Giardia lamblia que isolou de suas próprias fezes em um episódio de diarréia.

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O progresso da Microbiologia ficou vinculado ao desenvolvimento de

instrumentos e técnicas pertinentes ao seu estudo, tais como microscópios com

maior poder de resolução e técnicas de cultivo e coloração de estruturas

celulares.

A Microbiologia como Ciência começa a ter um

verdadeiro avanço a partir de meados do século XIX, com

o desenvolvimento de microscópios de alta qualidade

juntamente com o aperfeiçoamento de técnicas de

esterilização, cultivo de microrganismos e técnicas

citológicas.

� Nessa época, o químico francês Louis Pasteur

e o médico alemão Robert Koch desenvolveram

estudos que estabeleceram as bases da

Microbiologia como ciência experimental

estruturada e especializada.

• A Microbiologia deixa de ser uma ciência

meramente descritiva para centrar-se no

estudo da complexidade estrutural,

fisiológica, genética e ecológica dos

microrganismos, bem como das inúmeras

atividades por eles desempenhadas.

• Estes avanços determinaram o

desdobramento da Microbiologia em

disciplinas especializadas, como a

Bacteriologia, a Micologia, a Parasitologia,

a Virologia e a Imunologia

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�Em 1857 – Pasteurização

Pasteur descobriu microrganismos que contaminavam e deterioravam o vinho destinado às

tripulações dos navios da Marinha francesa, tornando-o impróprio para consumo. Deduziu que,

se o vinho fosse aquecido até uma temperatura que não afetasse seu sabor e que, ao mesmo

tempo, matasse os microrganismos contaminantes, este não mais se deterioraria.

� Pasteur também descobriu que as leveduras presentes no vinho eram as responsáveis pela

produção do conteúdo alcoólico da bebida. A descoberta permitiu que a indústria monitorasse a

qualidade do vinho controlando as leveduras que fermentavam o suco de uvas.

� Ao investigar a cólera aviária, Pasteur inoculou galinhas com uma cultura velha do patógeno e as

aves não morreram - as bactérias da cultura velha não eram mais patogênicas. Posteriormente

inoculou as mesmas galinhas com doses letais de uma cultura fresca do patógeno e, novamente, as

aves não morreram.

As culturas velhas tinham imunizado as galinhas e as bactérias mantidas sob condições adversas

perderam a capacidade de causar doença mas retinham a capacidade de imunizar um

hospedeiro.

• Produção de vacinas contra doenças como o carbúnculo e a raiva.

� No final da década de 1870, Koch interessou-se pelo carbúnculo. Analisando sangue

de vítimas do carbúnculo ao microscópio, observou a presença de uma bactéria de

grandes dimensões. Desenvolvendo técnicas microbiológicas, Koch conseguiu isolar a

bactéria.

Animais sadios inoculados com a bactéria purificada apresentavam os sintomas

clássicos do carbúnculo. A partir do sangue destes animais, Koch re-isolou mesma

bactéria. Ele repetiu o experimento, sempre re-isolando a bactéria dos animais

experimentalmente infectados até que tivesse certeza que tinha encontrado o agente

da doença.

Koch também descobriu os agentes

etiológicos da cólera e da tuberculose, as

bactérias Vibrio cholerae e Mycobacterium

tuberculosis, respectivamente. A bactéria

M. tuberculosis é ainda hoje denominada

bacilo de Koch. Seus estudos, combinados

com os de Pasteur, estabeleceram a Teoria

do Germe da Doença.

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Em 1877, Koch formulou um conjunto de

postulados os quais afirmava deveriam ser

adotados para que se aceitasse uma relação

entre um microrganismo em particular e uma

doença.

Postulados de Koch:

1. O mesmo patógeno deve estar presente

em todos os casos da doença;

2. O patógeno deve ser isolado do

hospedeiro doente e crescer em cultura

pura;

3. O patógeno deve causar a doença

quando inoculado em animal saudável;

4. O patógeno deve ser isolado do animal

inoculado e deve ser o organismo

original.

SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS

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Linnaeus

Primeiro sistema de classificação de microrganismos – 1753 (CarollusLinnaeus)

Domínio (Reino) - Divisão (filo) – Classe – Ordem – Família – Gênero – Espécie

Domínio Animália (animais e protozoários)

Constituído por seres não-fotossintéticos, móveis e sem parede celular

Plantae(plantas, algas, bactérias e fungos)

Constituído por organismos fotossintéticos, imóveis e com parede celular

Haeckel

Tentativa de acomodar melhor os microrganismos – 1866 (Ernest Haeckel)

Organismos unicelulares de organização simples – terceiro reino => PROTISTA

Animália (animais)

Plantae(plantas e algas multicelulares)

Protista (algas unicelulares, bactérias protozoários e

fungos)

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Whittaker

Desenvolvimento da microscopia e técnicas bioquímicas – 1969 (Robert H. Whittaker)

Cinco reinos relacionados com estrutura celular e forma de obtenção de

nutrientes

Animália (animais) Plantae (plantas)

Protista (algas e protozoários) Fungi (fungos)

Monera (procariotas)

Classificação dos seres vivos, de acordo com Whittaker (1969)

ÁRVORE FILOGENÉTICA DA VIDA

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Woese

Sistema de classificação fundamentado no argumento de que a divisão dos microrganismos em procariotos e eucariotos era insuficiente – 1991

(Carl R. Woese)

Divisão dos procariotos em Archae e Bacteria - seqüência do RNAr 16S e 18S

Archaea(procariotas)

Eukarya (eucariotas: fungos, algas, protozoários, plantas e animais)

Bacteria(procariotas)

As archaea são procariotas porque não possuem núcleo envolvido por membrana, mas possuem lipídios e ácidos nucléicos ribossomais diferentes das bactérias e dos

eucariotos

ÁRVORE FILOGENÉTICA DA VIDA

Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1991)

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PRINCIPAIS GRUPOS DE PROCARIOTOS

Domínio Bacteria

� Grande variedade fisiológica e morfológica.

� Diferentes tipos nutricionais quanto a fonte de carbono, energia e fatoresambientais (oxigênio, pH, temperatura e pressão osmótica) são encontrados.

� Os principais grupos filogenéticos estão agrupados em 16 filos ou divisões

Domínio Archaea

� Bactérias com características altamente especializadas capazes de resistir aaltas temperaturas, concentrações de sal e valores extremos de pH.

� Metabolizadores incomuns como redutoras de sulfato e metanogênicas.

� Os principais grupos filogenéticos estão agrupados em 2 filos. Mais 2 filosforam descobertos e compõe formas de vida primitivas e as menores jádescobertas

DOMÍNIO EUBACTERIACianobactérias e Proclorófitas

Chlamydia

Planctomyces

Verrucomicrobios

Proteobactérias

Bactérias Gram positivas

Flavobactérias

Cytophaga

Bactérias verdes sulfurosas

Espiroquetas Deinococos

Bactérias verdes não-sulfurosas

Bactérias hipertermófilas

Nitrospira e Deferribacter

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DOMÍNIO ARCHAE

Euryarchaeota

Crenarchaeota

Halófitas

Termófilas

Metanogênicas

MORFOLOGIA BACTERIANA

Morfologia Bacteriana:

As células bacterianas são caracterizadas morfologicamente pelo seu tamanho, forma e arranjo.

Tamanho: 0,3 /0,8 µm até 10/25 µm. As espécies de interesse médico variam entre 0,5 a 1,0 µm por 2 a 5µm.

Forma e arranjo:

- Cocos (formas esféricas): grupo homogêneo em relação a tamanho, sendo células menores (0,8 a 1,0µm).

BACTÉRIAS - células procariontes, constituindo os menores seres vivos e os mais simplesestruturalmente, embora complexos e diversificados do ponto de vista bioquímico emetabólico - ADAPTAÇÃO

Características básicas dos procariontes:

Ausência de compartimentos dentro da célula - metabólitos dispersos no citoplasma;Ausência de núcleo verdadeiro - cromossomo bacteriano disperso no citoplasma

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• Diplococos: cocos agrupados aospares. Ex.: Neisseria (meningococo)

• Tétrades: agrupamentos de quatro cocos• Sarcinas: agrupamento de oito cocos emforma cúbica. Ex.: Sarcina

• Estreptococos: cocos agrupados em cadeias. Ex.: Streptococcus

• Estafilococos: cocos em grupos irregulares, lembrando cachos de uvas. Ex.: Staphylococcus

Bacilos ou bastonetes: cilíndricos, forma de bastão, podendo ser longos oudelgados, pequenos e grossos, extremidade reta, afilada, convexa ouarredondada.

• Diplobacilos: bastonetes agrupados aos pares.• Estreptobacilos: bastonetes agrupados em cadeias.• Paliçada: bastonetes agrupados lado a lado como palitos de fósforos.

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Formas helicoidais ou espiraladas: células de forma espiral.

• Espirilos: possuem corpo rígido e se movem àscustas de flagelos externos, dando uma ou maisvoltas espirais em torno do próprio eixo.

• Espiroquetas: são flexíveis e locomovem-se às custas defilamentos axiais (flagelos periplasmáticos), podendo dasvárias voltas completas em torno do próprio eixo. Ex.: GêneroTreponema

Formas de transição

• Bacilos muito curtos: cocobacilos. Ex.: Prevotella • Espirilos muito curtos, assumindo formas de vírgula: vibriões. Ex.: Vibrio cholerae

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CITOLOGIA BACTERIANA

A observação interna das estruturas celulares dá-nos uma idéia de como abactéria funciona no ambiente. A figura a seguir representa as diversas estruturasbacterianas:

ESTRUTURAS CELULARES EXTERNAS

Flagelos

�Estruturas especiais de locomoção, constituídas pela proteína flagelina, que formamlongos filamentos que partem do corpo da bactéria e se estendem externamente à paredecelular.

�O flagelo propulsiona a bactéria por movimento rotatório => dependente de energiafornecida pela diferença de potencial de membrana (fluxo de íons H).

�Distribuição dos flagelos: atríquias (sem flagelo)

a) monotríquio b) anfitríquio

c) lofotríquio b) peritríquio

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Fímbrias

�Estruturas filamentosas mais curtas e delicadas que os flagelos, semelhantes apêlos, que se originam da membrana plasmática, e são usados para fixação, enão para motilidade.

�São constituídas por uma proteína denominada pilina.

�Estão relacionadas com a aderência às superfícies mucosas (fímbrias comuns)=> colonização.

�Pili F => relacionado com a transferência de material genético durante aconjugação bacteriana (fímbrias ou pili sexual – codificadas pelo plasmídeo F).

Fímbria comum

Fímbria sexual

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Cápsula

�Camada que circunda a célula bacteriana externamente a parede celular, de consistência viscosa e de natureza polissacarídica (polissacarídeo extracelular) ou polipeptídica.

�Pode ser evidenciada por métodos especiais de coloração (tinta nanquim).

�Funções: proteção da célula bacteriana contra desidratação, permitir a fixação da bactéria em várias superfícies, evitar a adsorção de bacteriófagos na célula bacteriana.

�Relacionada à virulência da bactéria, pois confere resistência à fagocitose pelas células de defesa do corpo – em uma mesma espécie, amostras encapsuladas são mais virulentas que as não-encapsuladas – AUMENTA A CHANCE DE INFECÇÃO.

Parede Celular

� Estrutura rígida que recobre a membrana citoplasmática e dá forma àscélulas, além de proteção, mantendo a pressão osmótica intrabacteriana eprevenindo expansão e eventual rompimento da célula.

� Composição: peptidioglicano (mucopeptídeo ou mureína) – estrutura rígidada parede:

N-acetilglicosamina (NAG)ácido N-acetilmurâmico (NAM)tetrapeptídeo (4 aminoácidos)

Devido as propriedades da parede celular, as bactérias podem ser divididas em dois grandesgrupos: GRAM POSITIVAS e GRAM NEGATIVAS, de acordo com a sua resposta à coloração deGRAM.

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Composição do tetrapeptídeo

Contém L e D aminoácidos, sempre ligado ao NAM.

Ligações cruzadas entre o COOH terminal do aminoácido de umtetrapeptídeo e o grupo NH2 do aminoácido do tetrapeptídeo vizinho.

L-alanina

D-ácido glutâmico

L-lisina

D-alanina

L-alanina

D-ácido glutâmico

L-lisina

D-alanina

Ligação cruzada

PAREDE DAS GRAM POSITIVAS

� Possuem maior quantidade de peptidioglicano, o que torna a parede dessasbactérias mais espessa e rígida.

� Composta por peptidioglicano e ácidos teicóicos (cadeias de polifosfato comresíduos de ribitol e glicerol) ou ácidos lipoteicócicos.

Citoplasma

Peptideoglicano

Ácidos teicóicos

Membrana citoplasmática

Os ácidos teicóicos/lipoteicóicos estão ligados ao peptidioglicano APENAS nasbactérias Gram positivas, nunca nas Gram negativas.

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PAREDE DAS GRAM NEGATIVAS

� Mais complexa - a quantidade de peptidioglicano é menor, e possui umamembrana externa envolvendo a fina camada de peptidioglicano, que se situa noespaço periplasmático.

� MEMBRANA EXTERNA: Serve como barreira seletiva que controla apassagem de algumas substâncias.

Estrutura: bicamada assimétrica, contendo fosfolipídios, semelhante à MP.

• Internamente => camada de fosfolipídeos e lipoproteína, que está ancorada aopeptidioglicano.

• Externamente => camada impermeável de lipopolissacarídeo (LPS) – moléculaanfipática.

A membrana externa das bactérias Gram negativas contém proteínas(OMP), que formam canais por onde penetram diversas substâncias.

Membrana citoplasmática

Membrana externa

Citoplasma

Lipopolissacarideo

Espaço periplasmático e lipoproteínas

Peptideoglicano

Espaço periplasmático

Essas proteínas presentes na membrana externa das Gram negativasconstituem aprox. 50% da membrana, não relacionadas com as proteínasda MP, e possuem diversas funções.

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3 segmentos ligados covalentemente: lipídio A, cerne do polissacarídeo e antígenos O.

A porção lipídica do LPS é também chamada de ENDOTOXINA.

O LPS pode ser tóxico, causando febre, diarréia, destruição de hemácias eum choque potencialmente fatal. Efeito protetor nas bactérias Gramnegativas intestinais (resistência à solubilização pelas enzimas intestinais ebile).

LPS

Implicação da estrutura da parede celular bacteriana - COLORAÇÃO DE GRAM

Baseado nas propriedades da parede celular (substâncias lipídicas na camada externa)

• 1884 – Hans Christian Joachim Gram

�Experimentos com pneumococos – corantesseletivos para bactérias

�Desenvolvimento de um protocolo decoloração de esfregaços bacterianos

�Permitiu a divisão destes organismos em 2grandes grupos - visualização por microscopiaóptica

� Revolução no diagnóstico das doençasinfecciosas.

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PAREDE CELULAR DAS MICOBACTÉRIAS

Bacilos aeróbios, imóveis, não-formadores de esporos, de parede celular complexa ricaem lipídios e ceras, especialmente ácidos micólicos que são ligados covalentemente alipidios acil (ácidos arabnogalactamicos). Causadores da tuberculose e da lepra.

Estrutura da parece celular:

A parede celular das micobactérias é responsável por muitas características dasbactérias (por exemplo, ácido resistência, crescimento lento, resistência aosdetergentes, resistência aos antibióticos comuns).

Nutrientes solúveis em água entram nas células através de porinas.

Os diferentes lipídios da parede celular das micobactérias formam uma bicamada assimétricacom cadeias curtas de glicerol-fosfolipídios que atuam como barreira a substâncias aquosastornando a superfície celular hidrofóbica e resistente a numerosos desinfetantes, álcoois eácidos.

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Membrana Citoplasmática

Aproximadamente 10 nm e separa a parede celular do citoplasma. É constituídade fosfolipídeos e proteínas.

Desempenha importante papel na permeabilidade seletiva da célula – funcionacomo barreira osmótica.

Difere da membrana citoplasmática dos eucariotos por:

- não apresentar esteróis (colesterol) em sua composição;- ser sede de numerosas enzimas do metabolismo respiratório => (MESOSSOMO);- controlar a divisão bacteriana através do mesossomo.

ESTRUTURAS CELULARES INTERNAS

Área citoplasmática

� Citoplasma: 80 % de água, ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos, compostos debaixo peso molecular, lipídios, íons inorgânicos. Sítio de reações químicas.

� Ribossomos: ligados a uma molécula de mRNA, são chamados de poliribossomos.Presentes em grande número nas células bacterianas. São menores – ribossomos 70S

� Grânulos de reserva (inclusões): os procariotos podem acumular no citoplasmasubstâncias sob a forma de grânulos, constituídos de polímeros insolúveis (ex.: grânulos deglicogênio, amido, lipídios, polifosfato, enxofre e óxido de ferro) .

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Área citoplasmática

� Ribossomos: ligados a uma molécula de mRNA, são chamados de poliribossomos.Presentes em grande número nas células bacterianas. São menores – ribossomos 70S

Tipo de rRNA em procariotosNúmero aproximado de nucleotídeos

Localização da subunidade

16s 1542 30s

5s 120 50s

23s 2904 50s

Área nuclear

� Nucleóide: cromossomo bacteriano, constituído por uma única molécula dupla fita circularde DNA não delimitado por membrana nuclear e sem a presença de histonas. Contém asinformações necessárias à sobrevivência da célula e é capaz de replicação.

� Elementos extracromossomais

�Plasmídeos:, moléculas menores de DNA, dupla fita, circulares, cujos genes nãocodificam características essenciais, mas podem conferir vantagens seletivas para asbactérias que os possuem (ex.: genes de resistência a antibióticos, metais tóxicos,produção de toxinas, etc). Auto-duplicação independente do cromossomo bacteriano, epodem existir várias cópias dentro da célula.

� Transposons e integrons

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Função: proteção da célula vegetativa das adversidades do meio ambiente(limitação de nutrientes, temperatura, e dessecação). Sua formação leva em tornode 6 horas.

Têm pouca atividade metabólica, pode permanecer latente por longos períodos -forma de sobrevivência, e não de reprodução. Ex. Bacillus e Clostridium.

Esporos

Também chamados de endósporos (porque se formam dentro da célula).

Esporos contém pouca água no citoplasma, possuem parede celular muitoespessa, são altamente resistentes a agentes físicos e químicos, devido a suacapa impermeável de proteína tipo queratina (associado ao cálcio) e presença deácido dipicolínico.

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As células procarióticas são compostas por água, macromoléculas,apresentando também uma menor quantidade de outros compostosorgânicos e íons.

FISIOLOGIA BACTERIANA

Quebra de compostosorgânicos complexos emcompostos mais simples, comliberação de energia. Ex.:Degradação do açúcar.

CATABOLISMO

Construção de moléculasorgânicas complexas a partirde moléculas simples, comgasto de energia. Ex.:formação das proteínas.

ANABOLISMO

Todos os organismos vivos necessitam de compostos para sua nutrição, crescimento e multiplicação. Esses compostos são utilizados para a formação

dos constituintes celulares e na obtenção de energia.

VIAS ANABÓLICAS E CATABÓLICAS

Dentro da célula bacteriana ocorrem reações químicas catalisadas por enzimas. O conjunto de transformações da matéria orgânica é denominado

METABOLISMO e compreende basicamente dois processos:

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NUTRIÇÃO DOS MICRORGANISMOS

Os microrganismos necessitam de um ambiente propício com todos osconstituintes físicos e químicos necessários para seu crescimento. As substânciasou elementos retirados do ambiente são utilizadas como blocos para a construçãoda célula.

Os nutrientes podem ser de vários tipos, dispostos em três categorias, de acordo com a sua concentração e importância na célula bacteriana:

macronutrientes, micronutrientes e fatores de crescimento.

NUTRIENTES

MACRONUTRIENTES

Macronutrientes Funções

gramas

Carbono (Compostos orgânicos, CO2)

Constituintes de carboidratos, lipídeos, proteínase ácidos nucléicos

Oxigênio (O2, H2O, comp. orgânicos)

Nitrogênio (NH4, NO3, N2, comp. org.)

Hidrogênio (H2, H2O, comp. Orgânicos)

Fósforo (PO4)

Enxofre (SO4, HS, S, comp. enxofre)

mg

Potássio (K+) Atividade enzimática

Cálcio (Ca2+) Resistência ao calor do endosporo

Magnésio (Mg2+) Cofator de enzimas, complexos com ATP,estabiliza ribossomos e membranas

Ferro (Fe2+/Fe3+) Constituição de citocromos, cofator de enzimas,cofator de proteínas transportadores de elétrons

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MICRONUTRIENTES

Manganês

FATORES DE CRESCIMENTO

São compostos que alguns tipos celulares necessitam em quantidades muitopequenas.

Embora a maioria dos microrganismos seja capaz de sintetizá-los, algunsmicrorganismos necessitam que eles sejam adicionados ao meio de cultura.

Estes compostos entram na composição das células ou de precursores dosconstituintes celulares.

Aminoácidos Purinas e pirimidinas

ColesterolHeme

Vitaminas

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Vitaminas requeridas pelosmicrorganismos e suas funções

FONTES DE CARBONO E ENERGIA PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO

As bactérias, de acordo com a fonte de carbono e de energia que utilizam,podem ser classificadas em diferentes tipos nutricionais:

CARBONO ENERGIA

HETEROTRÓFICOS AUTOTRÓFICOS FOTOTRÓFICOS QUIMIOTRÓFICOS

Microrganismos queutilizam carbonoorgânico

Microrganismos queutilizam carbonoinorgânico (CO2)

Microrganismos queutilizam energiaradiante (luz)

Microrganismos queutilizam energiaquímica (compostosquímicos)

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Diversidade Metabólica entre os organismos

PROCESSO DE NUTRIÇÃO EM PROCARIOTOS

1) Nutrição em Gram positivos

=> Estas bactérias sintetizam uma série de exoenzimas, as quais são liberadas no meio,clivando os nutrientes, que são captados por proteínas transportadoras.

2) Nutrição em Gram negativos

=> Devido à presença de uma membrana externa (LPS), as bactérias Gram negativasapresentam um grande número de porinas associadas à camada lipopolissacarídica, e quepermitem a passagem de moléculas hidrofílicas, de baixa massa molecular.

=> No espaço periplasmático dessas células, são encontrados proteases, fosfatases,lipases, nucleases e enzimas de degradacão de carboidratos.

Os microrganismos exibem os mais diversos mecanismos nutricionais. A nutrição ocorre predominantemente pela absorção, através da oxidação de substâncias com

alto valor energético, preferencialmente os açúcares.

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I – Fermentação: processo no qual os compostos orgânicos sãoparcialmente degradados

FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA

Lática: ácido lático

Alcoólica: etanol

Aceto-butírica: ácido butírico e acetona

Acética: ácido acético (vinagre)

Propiônica: ácido propiônico

=> Libera energia de açúcares (2 ATP) oumoléculas orgânicas;

=> Não requer oxigênio (mas pode ocorrer napresença deste);

=> Não requer o uso do ciclo de Krebs oucadeia de transporte de elétrons;

=> Utiliza uma molécula orgânica comoaceptor final de elétrons

II - Respiração

a) RESPIRAÇÃO AERÓBICA:processo onde os compostosorgânicos são completamentedegradados, e o O2 é o aceptorfinal dos elétrons.

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b) RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA: processo no qual os compostosorgânicos são completamente degradados, e uma molécula diferentedo O2 é o aceptor final dos elétrons (SO4, CO3, NO3, fumarato, etc)

A quantidade de ATP gerada na respiração anaeróbica varia de acordocom o microrganismo e a via.

Devido a somente uma parte do ciclo de Krebs funcionar sob condições anaeróbias, o rendimento de ATP nunca é tão alto

quanto o da respiração aeróbica.

Os microrganismos em crescimento estão, naverdade, aumentando o seu número e seacumulando em colônias

COLÔNIAS => grupos de células => visualizaçãosem utilização de microscópio.

Quando falamos em crescimento microbiano no referimos ao número e não aotamanho das células.

CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA O CRESCIMENTO MICROBIANO

Físico-químicos (ambientais)

• Temperatura

• pH

• Pressão Osmótica

• O2

Químicos

• Água

• Macronutreintes

• Micronutrientes

• Fatores de crescimento

REQUERIMENTOS FÍSICOS E AMBIENTAIS PARA O CRESCIMENTO MICROBIANO

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Temperatura

Cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento. Acima do limite,ocorre desnaturação protéica e conseqüente morte celular. Temperaturas inferiores levam auma desaceleração das atividades metabólicas.

pH

A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de pH,sempre perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5.

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Pressão Osmótica

A capacidade dos microrganismos se adaptar a pressões osmóticas chama-seOSMOADAPTAÇÃO.

Os microrganismos sãofrequentemente encontradosem ambientes onde aconcentração do soluto éigual o seu citoplasma (meioisotônico).

• Halotolerantes: toleram altas concentrações de sais-10% NaCl

• Halofílicos: requerem altos níveis de NaCl (Vibrio cholerae).

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Oxigênio

O oxigênio pode ser inócuo, indispensável ou letal para as bactérias, o quepermite classificá-las em:

OXIBIÔNTICAS ANOXIBIÔNTICAS

Aeróbios Anaeróbios obrigatórios

Aeróbios obrigatórios

Extremamentesensíveis

Microaerófilos Aerotolerantes

Anaeróbios facultativos

Incapacidade de eliminação ou capacidade limitada de eliminar produtos do metabolismo do oxigênio molecular.

Redução do Oxigênio

O2 + e- = O2- (ânion superóxido)

O2 + 2 e- = H2O2 (peróxido de hidrogênio)

O2 + 3 e- = H2O + OH- (radical hidroxila)

O2 + 4 e- = H2O (água => redução total)

Espécies Reativas do Oxigênio (EROs)

Por que o oxigênio é letal para os anaeróbios?

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Estratégias de defesa dos microrganismos: mecanismos antioxidantes

REPRODUÇÃO BACTERIANA

As bactérias se multiplicam por DIVISÃO BINÁRIA SIMPLES, um processo devidoà formação de septos na região do mesossomo, que se dirigem da superfície parao interior da célula, dividindo a bactéria em duas células filhas.

A fissão é precedida pela duplicação do DNA, que se processa de modo semi-conservativo, e cada célula filha recebe uma cópia do cromossomo da célula-mãe.

O período da divisão celular depende do tempo de geração de cada bactéria

Tempo de geração: tempo necessário para um célula se dividir em duas

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Quando uma bactéria é semeada em um meio apropriado,nas condições apropriadas, o seu crescimento segue umacurva definida e característica:

A – Fase LAG: pouca divisãocelular, os microrganismosestão se adaptando ao meioem que estão crescendo. Ascélulas aumentam de volume,mas não se dividem.

B – Fase exponencial (log):crescimento exponencial,divisões celulares sucessivas,grande atividade metabólica.

C – Fase estacionária:decréscimo na taxa de divisãocelular, onde a velocidade decrescimento = velocidade demorte

D – Fase de declínio ou morte:condições impróprias para ocrescimento, meio deficienteem nutrientes e rico emtoxinas, onde as célulasmortas excedem o número decélulas vivas

CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO