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BACTÉRIAS
Escherichia coli
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Principais esquemas de classificação dos organismos vivos
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BACTÉRIAS
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BACTÉRIAS Archaea: são organismos procariotos que, freqüentemente
são encontrados em ambientes cujas condições sãobastante extremas (semelhantes às condições ambientaisprimordiais na Terra), sendo por isso, muitas vezesconsiderados como sendo “ancestrais” das bactérias. Noentanto, hoje em dia considera-se as archaeas como umgrupo “intermediário” entre procariotos e eucariotos.
Bactérias: Corresponde a um enorme grupo de procariotos,anteriormente classificados como eubactérias,representadas pelos organismos patogênicos ao homem, ebactérias encontradas nas águas, solos, ambientes emgeral. Dentre estas, temos as bactérias fotossintetizantes(cianobactérias) e outras quimiossintetizantes (E. coli),enquanto outras utilizam apenas substratos inorgânicospara seu desenvolvimento.
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BACTÉRIAS - IMPORTÂNCIA
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BACTÉRIAS DE IMPORTÂNCIA
Febre maculosa (Borrelia)
Leptospirose (Leptospira)
Tétano (Clostridium tetani)
Meio rural
Clostridium botulinumSalmonellaStaphylococcus aureus
Alimentos e outros
SífilisGonorréia
Mycobacterium leprae
M. tuberculosis
Streptococcus (faringite)Sexo
Ar e secreções
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BACTÉRIAS DE IMPORTÂNCIAOutros exemplos
Pseudomonas
Xanthomonas
Erwinia
Clavibacter
Xylella
Ralstonia
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CÉLULA BACTERIANA
Estruturas celulares e funções
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BACTÉRIAS - CLASSIFICAÇÕES
As bactérias podem ser classificadas de acordo com tamanho, morfologia e arranjo.
Tamanho:
Variam de 0,3 por0,8 μm até 10 por25 μm.
(1 μm = 10-6 m, 10-3
mm)
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BACTÉRIAS - MORFOLIGIAS Esférica: Cocos Grupo
homogêneo em relação aotamanho, sendo célulasmenores (0,75 a 1,0 μm).
Cilíndrica: Bacilos Forma debastão, podendo ser longos oudelgados, pequenos ougrossos, extremidade reta, ouarredondada (2,0 μm).
Espirilada: Espirilos eEspiroquetas. (4,6 μm) Espirilos: possuem corpo rígido e
se movem às custas de flagelosexternos.
Espiroquetas: são flexíveis elocomovem-se provavelmente àscustas de contrações docitoplasma
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COCOS - ARRANJO
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BACILOS - ARRANJO
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CITOLOGIA BACTERIANA
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ESTRUTURAS DE SUPERFÍCIE CELULAR
Camada externa à parede celular, de consistência viscosa ede natureza polissacarídica ou polipeptídica.
Proteção da célula bacteriana contra desidratação.
Aderência – auxiliam na ligação da bactéria à superfície.
Proteção - resistência à fagocitose pelas células de defesado corpo (fator de virulência). Cápsula – matriz mais compacta, fortemente ligada à parede celular
Camada limosa – liga-se frouxamente à superfície.
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Estruturas externas
- Flagelos
- Fímbrias
Célula de Escherichia coli
mostrando os pêlos e os flagelos
Flagelo
Pêlo
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Flagelos
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DISPOSIÇÃO DOS FLAGELOS
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BACTÉRIAS - MOVIMENTAÇÃO
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BACTÉRIAS – FIXAÇÃO DE FLAGELOS
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PAREDE CELULAR
Confere rigidez estrutural à célula.
Proteção contra lise osmótica.
Sítio receptor para proteínas e outras moléculas que interagem com a bactéria.
Constituída de peptidioglicano.
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PAREDE CELULAR
Diferenças estruturais e de composiçãoquímica da parede celular permitem dividiras bactérias em dois grandes grupos:
GRAM NEGATIVAGRAM POSITIVA
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PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM +
Muitas camadas de peptidioglicano (cerca de 90% daparede).
Ácido teicoico (polissacarídeo ácido com resíduo de glicerolfosfato ou ribitol fosfato).
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PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM -
Poucas camadas de peptidioglicano (cerca de10%).
Membrana externa:
Lipopolissacaríedo (LPS):LPS presente exclusivamente em bactérias Gram negativas .
LPS envolvidos com propriedades antigênicas .
LPS possível papel reconhecimento hospedeiro (reação compatível-incompatível).
LPS podem atuar sítios adsorção bacteriófagos / receptores bacteriocinas.
Proteínas: porinas, lipoproteínas .
Espaço periplasmático – entre a membranaexterna e membrana citoplasmática.
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PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM -
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BACTÉRIAS
Coloração de
Gram
(Christian Gram –
1884 – Dinamarca)
Gram positivas Gram negativas
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Atenção: há bactérias semparede celular, embora
compreendam um grupo bempequeno
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Mollicutes: bactérias sem parede celular!!!
Micoplasmas, fitoplasmase espiroplasmas
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Enfezamento do milho
(causado por fitoplasma)
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PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE BACTÉRIAS GRAM POSITIVAS, GRAM
NEGATIVAS E MICOPLASMAS
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Estruturas internas
- Membrana citoplasmática
- Citoplasma - Ribossomos - Mesossomos
- Material genético - Inclusões ou Grânulos
- Endósporos - Plasmídios - Pigmentos
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MEMBRANA PLASMÁTICA
- Composição
. localizada internamente à parede em contato com citoplasma
. Camada bilipídica com característica anfipática
. composição básica: fosfolipídios (20-30%) e proteínas (50-70%)
. Proteínas integrais e periféricas
. esteróis ausentes membranas bactérias com parede celular
. bactérias sem parede: presença esteróis confere integridade à membrana
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CITOPLASMA
- parte da célula envolvida pela membrana citoplasmática
- fluido denso : água (80%) / ac. nucléicos / carboidratos / proteínas / lipídios / íons
- sede de reações para síntese componentes celulares
- ausência estruturas membranosas (mitocôndria/Golgi/retículo/cloroplasto)
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NUCLEÓIDE
- não delimitado por membrana
- único cromossomo circular enrolado e altamente condensado
- tamanho variável em torno de 5.500 kb
- ligado à membrana celular no local de replicação
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MESOSSOMOS
- extensões da membrana celular para interior citoplasma
- localizados próximo membrana (periféricos) ou região central (centrais)
- evidências de ligação entre mesossomos centrais e material genético
- função I: provável papel replicação DNA e divisão celular
- função II: possível atuação na secreção enzimas/atividades respiratórias
Mesossomo periférico –
produção de penicilinases
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INCLUSÕES OU GRÂNULOS
- são estruturas que atuam como depósitos de material de reserva
- reserva: enxofre / glicogênio / poli-β-hidroxibutirato / polifosfato
- poli-β-hidroxibutirato (PHB – material lipídico) – fonte carbono / energia
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Microbiologia – Pelczar et al. Vol 1 1996
INCLUSÕES OU GRÂNULOS
Revista Pesquisa FAPESP n 80, 2002
Grânulos de PHB (polihidroxibutirato) em Ralstonia
eutropha
(PHB usado para produção de plástico biodegradável)
Grânulos de enxofre em Thiospirilum janense
(bactérias que oxidam H2S)
Pseudomonas pseudoflava:
grânulos Polifosfato (volutina) (PP) /
PHB / Glicogênio (G)
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RIBOSSOMOS-partículas densas compostas de ácido nucléico (60% rRNA) e proteína (40%)
- estruturas responsáveis pela síntese de proteínas
- dispersos no citoplasma ou associados internamente à membrana
- ribossomo bacteriano é referido como 70S (S=índice sedimentação)
- locais visados pelos antibióticos que inibem síntese proteínas (tetra/neo/estrepto)
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Tipos de plasmídios:
-Plasmídio de tipo sexual: são importantes para a
transferência de plasmídios a uma célula receptora.
São capazes de se integrar no cromossomo.
-Plasmídios R: conferem resistência a antibióticos.
Possuem o determinante de resistência e o fator de
transferência de resistência RTF. Ex.
Staphylococcus aureus.
- Plasmídios Col ou bacteriocinogênicos:
plasmídios capazes de produzir inibidores de
crescimento de outras bactérias. Ex. Escherichia
coli e Pseudomonas.
-Plasmídios virulentos: favorecem a infecção em
mamíferos.
- Plasmídios de degradação: codificam enzimas
degradativas. Ex. Pseudomonas.
PLASMÍDIOS Moléculas extracromossomais circulares de DNA encontradas em muitas espécies bacterianas.
Podem ser removidos das células sob condições de estresse;
Conferem vantagens seletivas;
A replicação pode ocorrer durante a replicação bacteriana ou na conjugação;
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ENDÓSPORO*
- maioria das bactérias não formam endósporo
- célula dormente alta/e resistente fatores adversos ambiente
- resistência condicionada baixo teor água / ácido dipicolínico (5-10% peso seco) +cálcio
- fatores: calor / dessecação / produtos tóxicos / radiação UV
- caráter taxonômico: forma do endósporo / localização na célula
- encontrados nos gêneros Bacillus e Clostridium
* (Formas latentes de bactérias)
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ENDOSPORO
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PIGMENTOS
- compostos coloridos produzidos por algumas bactérias
- em meio cultura cores diversificadas: amarela, marrom, verde, azul, vermelho
- caracteres usados na identificação bactérias
Quadrante 1: Crescimento de Escherichia coli (Gram-
negativa) em meio eosina-azul de metileno. A coloração verde
metálica indica que E. coli é capaz de fermentar lactose.
Quadrante 3: Crescimento de Aerobacter aerogenes (Gram-
negativa). A coloração rosa indica que esta bactéria é capaz
de fermentar lactose.
Meio “ágar eosina-azul de metileno” (EMB)
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Reprodução celular
-processo:
. reprodução assexuada
- fissão binária transversa:
. única célula origina duas células filhas idênticas
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Crescimento da população
- Tempo de geração: tempo para célula se duplicar ou população dobrar tamanho
- Duração: variável minutos a horas dependendo fatores
- Fatores: espécie bacteriana / condições nutricionais / ambiente físico
- Matemática do crescimento: N=2n onde: N=total células; n= número gerações
Microbiologia – Pelczar et al. Vol 1 1996
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Crescimento da população
- Tempo de geração: tempo para célula se duplicar ou população dobrar tamanho
- Duração: variável minutos a horas dependendo fatores
- Fatores: espécie bacteriana / condições nutricionais / ambiente físico
- Matemática do crescimento: N=2n onde: N=total células; n= número gerações
- Fases curva :
* Fase lag: população constante e ativa
* Fase log: população cresce exponencialmente
* Fase estacionária: população constante
* Fase declínio: queda população
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Crescimento da população
- Tempo de geração: tempo para célula se duplicar ou população dobrar tamanho
- Duração: variável minutos a horas dependendo fatores
- Fatores: espécie bacteriana / condições nutricionais / ambiente físico
- Matemática do crescimento: N=2n onde: N=total células; n= número gerações
- Fases curva :
* Fase lag: população constante e ativa
* Fase log: população cresce exponencialmente
* Fase estacionária: população constante
* Fase declínio: queda população
- Medida crescimento:
. contagem microscópica (lâminas graduadas)
. contagem em placa (UFC)
. espectrofotômetro (medida de turbidez do meio)
. dosagem componentes celulares (ac.nucléicos / proteínas / nitrogênio)
. análise produtos de metabolismo (ác. orgânicos)
Microbiologia – Pelczar et al. Vol 1 1996
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1. Conjugação (reprodução sexuada)2. Transformação3. Transdução
Além da mutação, que é comum aos demais seres vivos...
Mecanismos de variabilidade em bactérias
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CONJUGAÇÃO
Conjugação:
Processo de
transferência
de DNA de
uma bactéria
para outra,
envolvendo
o contato
entre duas
células.
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CONJUGAÇÃO
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TRANSFORMAÇÃO
3
Transformação:
transferência de
um pedaço de
DNA de uma
célula morta
para uma célula
viva
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TRANSDUÇÃO
1 2 3
4 5 6
7
Transdução: Incorporação de DNA de outra célula bacteriana
tendo como vetor um bacteriófago ou fago
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Principais grupos de eubactérias Gram-positivas
* Clostridium botulinum – botulismo; Bacillus anthracis - anthraz
*
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Principais
grupos de
eubactérias
Gram-
negativas
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Eubactéria Gram-
negativa
Fototróficos
oxigênicos
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Escherichia coli