15/10/2009 IMPORTÂNCIA E CARACTERIZAÇÃO DOS MICRORGANISMOS CITOLOGIA I E II. Prof. Renata F. Rabello UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE MICROBIOLOGIA GERAL (BACTERIOLOGIA) NUTRIÇÃO IMPORTÂNCIA E CARACTERIZAÇÃO DOS MICRORGANISMOS CITOLOGIA I E II Prof. Renata F. Rabello Introdução Microbiologia: Ciência que estuda os microrganismos. Microrganismos: Grupo grande e diverso de organismos microscópicos. 2º Semestre/2009 Importância dos microrganismos: agentes de doenças: agricultura: nódulos radiculares fixação de N 2 ; ciclo de elementos como C, N e S; agentes de doeças; pecuária: processos digestivos em ruminantes; Celulose alimentos: decomposição de alimentos; doenças transmitidas por alimentos; agentes de doenças; Proteína animal processamento de alimentos (ex. queijos, iogurtes, algumas salsichas, fermento, algumas bebidas alcoólicas); 1

2 geração de energia: gás natural (metano); biocombustíveis (ex. etanol, metanol); Microrganismos Bactérias Arqueas Procariotos meio ambiente: Fungos Estrutura celular degradação de poluentes (biorremediação); biotecnologia: produção de antibióticos e proteínas humanas. Protozoários Algas Vírus Eucariotos Sistemas de classificação dos seres vivos Linaeus (1753): reinos Animal e Vegetal. Haeckel (1866): Woese (1977 e 1990): 3 domínios (RNAr): Procariotos Eucariotos Bacteria Archae Eukarya introdução do reino Protista. Whittaker (1969): 5 reinos (características morfólogicas e fisiológicas) Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia. Unidades taxonômicas (táxons): Nomenclatura Regras internacionais. Domínio Reino Filo Divisão Classe Ordem Família Gênero Espécie Subespécie. Espécie: denominação binomial (latim ou grego latinizado); em itálico ou sublinhado; ex. Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus S. aureus ou S. aureus (após 1ª citação) 2

3 Citologia bacteriana Envoltório: Procariotos Parede celular (PG) Cloroplasto Eucariotos Mitocôndria 1. Membrana citoplasmática 2. Parede celular Citoplasma: 1. Cromossoma 3. Cápsula (nucleóide) Membrana citoplasmática Citoplasma DNA: Nucleóide Núcleo Ribossoma Lisossoma Periplasma 2. Ribossoma 3. Corpúsculos de inclusão 4. Vacúolos gasosos Retículo endoplasmático Aparelho de Golgi Endosporo Apêndices de superfície: 1. Flagelo 2. Pili / fímbria Membrana citoplasmática Estrutura delgada que envolve à célula. Separa o interior da célula do ambiente. Composição química: bicamada fosfolipídica; proteínas. Proteínas Meio extracelular Fosfolipídeos Meio intracelular H 2O Região hidrofílica Região hidrofóbica Região hidrofílica H 2O Fosfato Ácidos graxos Glicerol F o s f o l i p í d e o Função: barreira de permeabilidade; ancoragem de proteínas: ex. enzimas, proteínas de transporte; produção de energia. Mesossoma (estrutura ou artefato?): invaginações da membrana citoplasmática; Parede celular Presente na maioria das bactérias, exceto em micoplasmas. Funções: forma; barreira de proteção; papel na patogênese. respiração e divisão celular. 3

4 Estrutura: Coloração de Gram Método de coloração de bactérias (Christian Gram, 1884): Coloração de Gram Gram-positivos (roxo) x Gram-negativos (vermelho) Membrana externa Composição: Peptideoglicana (mureína) Gram-positivos Peptideoglicana L-Lisina (Gli) 5 L-Lisina Parede celular Parede celular : ácido N-acetilmurâmico; : N-acetilglicosamina; Gli: glicina. Gram-negativos Gram-positivos Gram-negativos L-Lisina (Gli) 5 DAP L-Lisina DAP L-Lisina DAP L-Lisina DAP n n : ácido N-acetilmurâmico; : N-acetilglicosamina; DAP: ácido diaminopimélico; Gli: glicina. : ácido N-acetilmurâmico; : N-acetilglicosamina; DAP: ácido diaminopimélico. 4

5 Ácidos teicóico e lipoteicóico (Gram-positivas) polissacarídeos ácidos; passagem de íons. Membrana externa (Gram-negativas) Proteínas Porinas Proteínas Ácido teicóico Ácido lipoteicóico Membrana externa Lipopolissacarídeo (LPS) Peptideoglicana Membrana citoplasmática Periplasma Membrana citoplasmática Fosfolipídeos e lipoproteínas Peptideoglicana LPS: Micoplasmas: Polissacarídeo O Polissacarídeo interno Lipídeo A (variável) (endotoxina) não possuem parede celular; esteróis na membrana citoplasmática (rigidez) proteção. porinas: proteínas transmembrânicas canais: substâncias hidrofílicas PM; específicas e não específicas Micobactérias: rica em lipídeos não coram bem pelo Gram; coloração de Ziehl Neelsen: bactérias ácido-álcool resistentes (BAAR). Porinas Proteínas de superfície Outros lipídeos Cápsula Camada externa à parede celular. Composição: polissacarídica; protéica (rara). Ácidos micólicos Arabinogalactana Lipoarabinomanana Peptideoglicana Membrana citoplasmática 5

6 15/10/2009 Periplasma ou espaço periplasmático Função: ligação às células do hospedeiro; Bactérias Gram-negativas. dificulta a fagocitose; Gel com proteínas periplasmáticas (ex. enzimas resistência ao dessecamento (armazena hidrolíticas, proteínas de ligação, quimiorreceptores, enzimas que degradam antibióticos). grandes quantidades de água); fonte de nutrientes; proteção contra bacteriófagos ou interação com anticorpos. Cromossoma (nucleóide) Citoplasma Substância fluída envolvida pela membrana Informação genética essencial: citoplasmática: 1 cromossoma diferentes estruturas; circular de DNA* composição química: água 80% Ausência de lipídeos, proteínas, polissacarídeos, membrana nuclear moléculas de PM, nucleotídeos 20% Célula procariótica Célula eucariótica * Exceções: ex. Borrelia (linear) e Rhodobacter sphaeroides (2 cromossomas). Plasmídeos Informação genética extra-cromossômica. Genes não essenciais (ex. resistência antimicrobiana, Ribossoma Síntese de proteínas. Grande número. virulência, outros). Composição: Genoma: conteúdo genético rrna (60%); total. proteínas (40%). Polissomos ou polirribossomos 6

7 Grânulos/inclusões citoplasmáticas Podem estar presentes. MO com colorações especiais. Natureza química variável. Função: reserva (nutriente); subunidades de macromoléculas estruturas S = unidades Svedberg (taxa de sedimentação sob força centrífuga). celulares. N o e tipo variam com meio e estado funcional da célula. Tipos: poli- β-hidroxibutirato (PHB): composto lipídico; um dos mais comuns; glicogênio principal reserva das enterobactérias; polifosfatos (metacromáticos ou volutina): coloração diferente do corante usado; Corynebacterium, Yersinia pestis e Ex. Bacillus e Pseudomonas (30% peso seco); amido; Mycobacterium. Corynebacterium diphteriae Coloração de Albert Vacúolos gasosos Procariotos que flutuam em lagos ou mares. Membrana: apenas unidades repetidas de proteína; estrutura rígida; permeável somente a gases; impermeável a água e solutos. Flagelo Apêndices longos e finos com origem na MC. Geralmente, em GN (também em alguns BGP e CGP). Motilidade celular. Diferem quanto ao n o e organização. 7

8 15/10/2009 Apresentação (arranjo): Flagelos periplasmáticos (A) Monotríquio (ex. Vibrio cholerae) (B) Lofotríquio (C) Anfitríquio (D) Anfilotríquio entre a ME e PG, ligados às extremidades, no variável; (E) Peritríquio (ex. Escherichia coli) motilidade em ambientes viscosos. Estrutura: Visualização: arranjo classificação de bactérias. 1) Filamento (flagelina) microscopio óptico: 2) Gancho Campo claro 3) Estrutura basal (motor flagelar) - bastão central - anéis Coloração de Leifson (específica para flagelos) diâmetro (pp). microscópio eletrônico: Contraste de fase Campo escuro 8

9 Motilidade: polar rápido, volteios e arremessos; peritríquio linha reta, lenta e firme. Respostas comportamentais: quimiotaxia; Pili ou fimbria Projeções finas, curtas e mais numerosas na superfície de algumas bactérias. Complexos de PO 4 -CHO-PTN (pilina). Vistos apenas ao ME. fototaxia; outros. Pili Pili transferência de material genético (conjugação): Pili F (pili da fertilidade): F + macho (doador); F - fêmea (receptora). Fímbria adesão: colonização doença; biofilme. Endosporo (esporo) Poucos gêneros: ex. Clostridium e Bacillus). Célula vegetativa esporulação esporo. Condições desfavoráveis: ex. escassez de nutrientes e água; Latência. Forma de resistência: Estrutura: calor, dessecação, radiações e agentes químicos. Desenvolvimento de métodos de esterilização adequados ( ex. meios de cultura, alimentos). Exospório (envoltório fino - proteínas) Capa (proteínas) Membrana externa Córtex (moléculas de PG frouxamente associadas) Parede celular Núcleo do esporo (nucleóide, ác. dipicolínico, Ca 2+ e PPASs*) Membrana interna * pequenas proteínas ác. solúveis 9

10 Esporogênese: Auxilia na identificação de algumas bactérias (presença, localização e tamanho). Localização (no interior das células): central; terminal; subterminal. Endosporo > célula vegetativa ( da célula no local) Métodos de coloração: Coloração de Gram Coloração especial Verde de malaquita (corante 1 ário )/ /água/safranina (contracorante) Importância: alguns processos destroem apenas a forma vegetativa; resistência ao calor: grau de desidratação e dipicolinato de cálcio; resistência a substâncias químicas: < susceptibilidade a agentes que causam hidrólise de proteínas, enzimas, ácidos nucléicos. espécies importantes na saúde humana/animal: Bacillus anthracis; Clostridium tetani (tétano); Clostridium perfringens (gangrena gasosa); Clostridium botulinum (botulismo). 10