os procariotas organizaÇÃo, estruturas e … · revisÃo enquadramento dos microrganismos nas...
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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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Classificação de Whittaker
Classificação de Woese
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Organismos microscópicos e macroscópicos:
Existem microrganismos procarióticos e eucarióticos, mas não existem “macrorganismos” procarióticos
Organismos microscópicos e macroscópicos:
PROCARIOTAS EUCARIOTAS
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Existem microrganismos procarióticos e eucarióticos, mas não existem “macrorganismos” procarióticos
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Comparação entre as células procariota e eucariota
Tamanho
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Procariota
Comparação entre as células procariota e eucariota
Tamanho
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
eucariota procariota
Comparação entre as células procariota e eucariota
Tamanho
Comparação entre o tamanho de uma
Thiomargarita namibiensis
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Comparação entre o tamanho de umacélula de Epulopiscium fishelsonii e 4paramécias
Tamanhos das células procariotas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Comparação das dimensões de uma variedade de procariotas. A maioria dos procariotas têm células com diâmetros que variam de 0.5–2 µm.
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Morfologia das células procariotas
Esféricas (cocos)Esféricas (cocos)
CocosCocos
CocobacilosCocobacilos
VibriãoVibrião
VibriãoVibrião
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Bastão (bacilos)Bastão (bacilos)
EspirilosEspirilos
BacilosBacilos
EspiriloEspirilo
EspiroquetaEspiroquetaEspiroquetaEspiroqueta
Diplococos
Ex: 1. Neisseria gonorrhoeae
1
Esféricas Esféricas (cocos)(cocos)
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Estreptococos Ex: 2. Streptococcus thermophilus3. Streptococcus pyogenes4. Leuconostoc mesenteroides
2
3
4
Ex: 1. Deinococcus radiodurans
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Tétradas
Ex:2. Pediococcus pentosaceus
Ex: 1. Sarcina lutea
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Sarcinas (arranjos cúbicos de cocos)
(c)
Sarcina
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Estafilococos
Ex: Staphylococcus aureus
Bastão (bacilos)Bastão (bacilos)
Ex: Bacillus subtilis
Ex: Clostridium tetani1
2
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Ex: Escherichia coli
Ex: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
Ex: Salmonella enterica subsp. enterica
Lactobacillus bulgaricus
3
4
5
VibriãoVibriãoEspirilosEspirilos
Ex: Spirillum volutans
1 2
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Ex: Vibrio choleraeResponsável pela cólera EspiroquetaEspiroqueta
Ex: Treponema pallidum Responsável pela sífilis
3
Outras formas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
.
Ex: Streptomyces coelicolor
FilamentosasFilamentosas
1
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
.
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Comparação entre as células procariota e eucariota
Estruturas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
ProcariotaEucariota
A célula procariotaEstruturas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A célula procariotaEstruturas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Diferenças entre eucariotas e procariotas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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 - +
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Cromossoma de uma célula eucariota
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Cromossoma de uma célula procariota (Nucleóide)
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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.
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Dogma Central da Biologia Molecular
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
DNA(replicação) (tradução)(transcrição)DNA RNA Proteínas transporte
enzimática/hormonal
proteínas estruturais
Expressão
Transcrição reversa
Ribossomas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Partículas de nucleoproteínadispersas no citoplasma dosprocariotas e eucariotas e
Ribossomas e a síntese de proteínas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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.
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A membrana citoplasmática
Composição: Fosfolípidos
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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).
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
esteróis
Comparação entre esteróis e hopanóides
Estrutura da membrana das arqueas
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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)
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Formas, dimensões e reacção à coloração de Gram
A coloração de Gram permite distinguir bactérias Gram+ e Gram-
Clostridium sppGram+
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Staphylococcus aureusGram+
Listeria spp.Gram+
Formas, dimensões e reacção à coloração de Gram
A coloração de Gram permite distinguir bactérias Gram+ e Gram-
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Campylobacter spp. Gram -
Escherichia coliGram -
Salmonella spp.Gram -
Procedimento da coloração de Gram
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Parede celular
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Parede celular
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A parede celular das bactérias Gram +
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A parede celular das bactérias Gram +
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Estrutura dos ácidos teicóicos das bactérias Gram +
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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-
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A parede celular das bactérias Gram-
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Estrutura dos Lipopolissacáridos (LPS) bactérias Gram -
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Estrutura dos Lipopolissacáridos (LPS) bactérias Gram -
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Peptidoglicano: composição química
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Peptidoglicano: composição química
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
m-DAP L-lys
Di-aminoácidos : ácido meso-diaminopimélico e L-lisina encontrados no peptidoglicano
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
Pseudopeptidoglicano (Archaea)
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
A parede celular das bactérias Gram+ , Gram- e ácido-resistentes
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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
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Os procariotas, organização, estruturas e funções
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”.