OS PROCARIOTAS ORGANIZAÇÃO, ESTRUTURAS e … · REVISÃO Enquadramento dos microrganismos nas classificações dos seres vivos MICROBIOLOGIA 2008/2009 Os procariotas, organização,

CAPÍTULO II

OS PROCARIOTAS OS PROCARIOTAS

ORGANIZAÇÃO,

ESTRUTURAS e FUNÇÕES

3ª AULA TEÓRICA 17.02.2011MICROBIOLOGIA 2010/2011António Inês

SUMÁRIO: CAPÍTULO II. OS PROCARIONTES: ORGANIZAÇÃO, ESTRUTURAS e FUNÇÕES

� A célula procariota

� Comparação entre as células procariota e eucariota

� Tamanho e forma das bactérias

� Estruturas e funções

O citoplasma bacteriano

MICROBIOLOGIA 2008/2009

Os procariotas, organização, estruturas e funções

O citoplasma bacteriano

Ribossomas e a síntese de proteínas

Nucleóide

Plasmídeos

Mesossomas

Membrana citoplasmática

Parede celular. Estrutura do peptidoglicano. Reacçãoda coloração de Gram.

REVISÃOEnquadramento dos microrganismos nas classificações

dos seres vivos



Classificação de Whittaker

Classificação de Woese



Organismos microscópicos e macroscópicos:

Existem microrganismos procarióticos e eucarióticos, mas não existem “macrorganismos” procarióticos

Organismos microscópicos e macroscópicos:

PROCARIOTAS EUCARIOTAS



Existem microrganismos procarióticos e eucarióticos, mas não existem “macrorganismos” procarióticos



Comparação entre as células procariota e eucariota

Tamanho



Procariota


Tamanho



eucariota procariota


Tamanho

Comparação entre o tamanho de uma

Thiomargarita namibiensis



Comparação entre o tamanho de umacélula de Epulopiscium fishelsonii e 4paramécias

Tamanhos das células procariotas



Comparação das dimensões de uma variedade de procariotas. A maioria dos procariotas têm células com diâmetros que variam de 0.5–2 µm.



Morfologia das células procariotas

Esféricas (cocos)Esféricas (cocos)

CocosCocos

CocobacilosCocobacilos

VibriãoVibrião

VibriãoVibrião



Bastão (bacilos)Bastão (bacilos)

EspirilosEspirilos

BacilosBacilos

EspiriloEspirilo

EspiroquetaEspiroquetaEspiroquetaEspiroqueta

Diplococos

Ex: 1. Neisseria gonorrhoeae

1

Esféricas Esféricas (cocos)(cocos)



Estreptococos Ex: 2. Streptococcus thermophilus3. Streptococcus pyogenes4. Leuconostoc mesenteroides

2

3

4

Ex: 1. Deinococcus radiodurans



Tétradas

Ex:2. Pediococcus pentosaceus

Ex: 1. Sarcina lutea



Sarcinas (arranjos cúbicos de cocos)

(c)

Sarcina



Estafilococos

Ex: Staphylococcus aureus

Bastão (bacilos)Bastão (bacilos)

Ex: Bacillus subtilis

Ex: Clostridium tetani1

2



Ex: Escherichia coli

Ex: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Ex: Salmonella enterica subsp. enterica

Lactobacillus bulgaricus

3

4

5

VibriãoVibriãoEspirilosEspirilos

Ex: Spirillum volutans

1 2



Ex: Vibrio choleraeResponsável pela cólera EspiroquetaEspiroqueta

Ex: Treponema pallidum Responsável pela sífilis

3

Outras formas



.

Ex: Streptomyces coelicolor

FilamentosasFilamentosas

1



.

Ex: Streptomyces griseus

Ex: Chloroflexus aurantiacus2

3

Streptomyces griseus - produz estreptomicina (foi o primeiro agente específico, efectivo no tratamento da tuberculose)Streptomyces griseus - produz cicloheximida (actidione), um antibiótico que actua como inibidor da síntese de proteínas em eucariotas mas não em procariotas.

Chloroflexus aurantiacus – bactéria fotossintética

Ex: Gallionella ferruginea

Bactérias apendiculadas Bactérias apendiculadas e/ou gemulantes e/ou gemulantes

Bactérias pedunculadas Bactérias pedunculadas e/ou gemulantes e/ou gemulantes



Gallionella ferruginea - é uma bactéria quimiolitotrófica, oxidante do ferro, encontrada em diferentes ambientes aquáticosCaulobacter crescentus - é uma bactéria Gram negativa, distribuída amplamente no solo, lagos de água doce, correntes eágua de mar. Desempenha um papel importante no ciclo do carbono.Hyphomicrobium sulfonivorans - bactéria isolada da boca, capaz de eliminar maus odores associados ao mau hálito(compostos resultantes da degradação de aminoácidos sulfurados)

Ex: Hyphomicrobium sulfonivorans

Ex: Caulobacter crescentus

Outras formasbactéria com morfologia retangular

bactéria com morfologia semelhante a uma estrela

bactéria em

Stella humosa



Haloarchaea de Walsby (Haloquadratum walsbyi), um dos microrganismos extremófilo mais esquisito

bactéria em forma de quadrado

Bactéria com forma quadradacontendo um flagelo gigante

Ex: Ancalomicrobium adetumAncalomicrobium adetum - bactéria em forma de estrela




Estruturas



ProcariotaEucariota

A célula procariotaEstruturas



A célula procariotaEstruturas



Diferenças entre eucariotas e procariotas





PROKARYOTES VS. EUKARYOTESCell Structure: Prokaryotic EukaryoticOrganization Unicellular Unicellular/

MulticellularCell Membrane: transport, motility, transport

oxidative phosphorylation,DNA replication

Endocytosis/Exocytosis - +Intracellular Membranes: - +Nucleus, Golgi,Mitochondria,Endoplasmic Reticulum

Cytoskeletal:Microfilaments - +



Microfilaments - +Microtubules - +Cell wall Peptidoglycan -Genetics:Chromosomes 1 >1Topology Circular LinearSegregation Cell membrane Mitotic spindle

Transcription/ coupled in Transcription - nucleusTranslation cytoplasm Translation - cytoplasm

mRNA capping, - +poly-A

Introns (-) +Cistron structure Polycistronic Monocistronic

Ribosome 70S (50S + 30S) 80S (60S + 40S)

Genetic Transformation, Meiosis, Zygote fusionExchange Transduction,

Conjugation

Localização e formas do genoma ém células e em vírus



Cromossoma de uma célula eucariota



Cromossoma de uma célula procariota (Nucleóide)



O nucleóide consiste numaúnica grande molécula deDNA com proteínasassociadas. O seu tamanhovaria de espécie paraespécie. O genoma deEscherichia coli, tem quase 5milhões de pares de bases e



milhões de pares de bases evários milhares de genescodificando mais de 4000proteínas (o genomahumano tem 3 mil milhõesde pares de bases e cerca de40.000 proteínas.

Plasmídeos

São moléculas de DNA circularextracromossómico quecoexistem com o nucleóide.São frequentemente trocados

na conjugação entre bactérias.Os plasmídeos contém genes,

incluindo os que protegem acélula contra os antibióticos.





Dogma Central da Biologia Molecular



DNA(replicação) (tradução)(transcrição)DNA RNA Proteínas transporte

enzimática/hormonal

proteínas estruturais

Expressão

Transcrição reversa

Ribossomas



Partículas de nucleoproteínadispersas no citoplasma dosprocariotas e eucariotas e

Ribossomas e a síntese de proteínas



Duas sub-unidades de um ribossoma bacteriano 70S

As 2 sub-unidades ligam-se à volta do mRNA a ser traduzido, do seguinte modo:

também nas mitocôndrias ecloroplastos (diferem emtamanho e composição).A principal função é serviremde local onde se faz a traduçãodo mRNA e a síntese dasproteínas.



A membrana citoplasmática

Composição: Fosfolípidos



Composição: Fosfolípidos

Proteínas (Periféricas e integrais)

Núcleo básico dos

esteróis

Estrutura do colesterol Um exemplo de hopanóide

As membranas dos procariotas, contrariamente às dos eucariotas, carecem de esteróis (com aexcepção das cianobacterias, certas bactérias metilotróficas; bem como os micoplasmasapresentam colesterol, que obtêm das células eucarióticas que parasitam. Por outro lado, emmuitas bactérias existe uma classe peculiar de compostos policiclicos, denominados hopanóides(triterpenóides pentacíclicos) que parecem condicionar parte da rigidez das membranascitoplasmáticas. Os hopanóides sintetizam-se a partir do mesmo tipo de precursores que osesteróis. (Como curiosidade, os sedimentos de combustíveis fósseis como o petróleo apresentamquantidades muito elevadas de hopanóides, o que confirma o papel que tiveram as bactérias nasua formação).



esteróis

Comparação entre esteróis e hopanóides

Estrutura da membrana das arqueas



Bicamada (duas láminas de

glicerol-diéteres)

Monocamada molecular de

diglicerol-tetraéteres

Funcões da membrana citoplásmica procariota

Barreira osmótica

Limite entre o protoplasto e omeio

Permite a passagem selectiva demoléculas

Intervém em processos de



Intervém em processos deobtenção de energia (respiração,fotossíntese)

Participa na biossíntese decomponentes externos (parede,membrana e cápsulas)

Secreção de proteínas e outrasmacromoléculas

Mesossoma Invaginação da membrana citoplasmáticaArtefacto da coloração para microscopia electrónica

Gránulo de reserva



Mesossoma

Nucleóide

Parede celularEstrutura rígida a rodear a membrana citoplasmática e que confere forma às células

a. Funções – evita lise osmótica, protege a célula de agressões externas, contribuipara a virulência, alvo dos antimicrobianos

b. Coloração de Gram e coloração ácido resistentei. gram-positivo (azul)ii. gram-negativo (vermelho)iii. ácido resistente (vermelho ou azul)

iv. sem parede celular (sem coloração)



Formas, dimensões e reacção à coloração de Gram

A coloração de Gram permite distinguir bactérias Gram+ e Gram-

Clostridium sppGram+



Staphylococcus aureusGram+

Listeria spp.Gram+

Formas, dimensões e reacção à coloração de Gram

A coloração de Gram permite distinguir bactérias Gram+ e Gram-



Campylobacter spp. Gram -

Escherichia coliGram -

Salmonella spp.Gram -

Procedimento da coloração de Gram



Parede celular



Parede celular



A parede celular das bactérias Gram +



A parede celular das bactérias Gram +



Estrutura dos ácidos teicóicos das bactérias Gram +



Um ácido teicóico (polímero de ribitol)

(A) ácido teicóico (poliribitol) em Bacillus subtilis

(B) ácido teicóico (poliglicerol) em Lactobacillus sp.

A parede celular das bactérias Gram-



A parede celular das bactérias Gram-



Estrutura dos Lipopolissacáridos (LPS) bactérias Gram -



Estrutura dos Lipopolissacáridos (LPS) bactérias Gram -



Peptidoglicano: composição química



Peptidoglicano: composição química





m-DAP L-lys

Di-aminoácidos : ácido meso-diaminopimélico e L-lisina encontrados no peptidoglicano





As formas LFormas L naturais:

Carecem totalmente (ou quase) de PC; algumas bactérias produzem estas formas espontaneamente em meios à base de soro (meios hipertónicos)

Exemplo: Streptobacillus moniliformis

Colónias em forma de “ovo estrelado”

Formas L induzidas: tratamento com penicilina em meio hipertónico



Formas L induzidas: tratamento com penicilina em meio hipertónico L instáveis: tratamento breve; revertem à forma com PC

L estáveis: tratamento prolongado; não revertem à forma com PC

Ausênsia de peptidoglicano: Mycoplasma e família Planctomycetales (compreende um grupo de bactérias heterotróficas, invulgares gemulantes )

A formação de protoplastos



Pseudopeptidoglicano (Archaea)



A parede celular das bactérias Gram+ , Gram- e ácido-resistentes



A parede celular das bactérias ácido-álcool resistentesParede especial de certas bactérias Gram positivas: Nocardia, Mycobacterium� Resistem à descoloração com uma mistura de ácido clorídrico-etanol (ácido-álcool resistentes)

� Esta propriedade deriva de:Ácidos micólicosGlucolípidosCeras

Aspecto e consistência cérea (cerosa) das colónias nas placas de Petri



Aspecto e consistência cérea (cerosa) das colónias nas placas de PetriEm líquidos crescem formando grumos Grande impermeabilidade

Resistência à dessecaçãoResistência a agentes antibacterianos

Detergentes Oxidantes Ácidos e bases

Coloração diferencial de Ziehl-Neelsen ácido-resistente



Robert Koch foi o primeiro a identificar Mycobacterium tuberculosiscomo sendo o agente da tuberculose. É uma bactéria que pertence a família das Mycobacteriaceae e que tem morfologia bacilar ou cocobacilar. É também designado “bacilo de Koch” e é estritamente patogénica.

A parede celular de Mycobacterium tem a particularidade de possuir cerídeos, ácidos micólicos que impossibilitam a coloração pela técnica de Gram. Para visualizar estas células, é necessário recorrer a técnica de coloração especial (Ziehl-Neelsen) mais agressiva. Com esta técnica, as células de Mycobacterium coram de vermelho (fucsina concentrada) e resistem à descoloração pelo soluto de EBNER (álcool + HCL).

É por essa razão que são designados “bacilos álcool ácido resistentes”.

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