Biologia geral das bactérias. Prof. Dario S. Zamboni, FMRP/USP

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1 Biologia geral das bactérias Prof. Dario S. Zamboni, FMRP/USP

2 Porque eu tenho que aprender estrutura bacteriana?

3 A estrutura das organelas bacterianas difere drasticamente das encontradas nas nossas células......aí está a base para o desenvolvimento dos antibióticos... inibição da síntese da parede celular inibição da síntese de proteínas inibição da síntese de ácidos nucléicos inibição da síntese de vitaminas

4 Além do mais, aprender a estrutura da célula bacteriana significa conhecer o inimigo, um processo fundamental para o combate às doenças infecçiosas

5

6 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Antoni van Leeuwenhoek Primeiras observações microscópicas (1683)

7 1- Estrutura bacteriana Cocos Diplococo Estreptococo Tétrade Estafilococo

8 1- Estrutura bacteriana Formas básicas Bacilo Vibrião Streptobacilo Espirilo Cocobacilo Espiroqueta Estafilococo

9 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Streptococcus pyogenes

10 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Neisseria meningitidis Neisseria gonorrhoeae

11 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Pseudomonas aeruginosa Escherichia coli

12 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Vibrio cholerae Campylobacter jejuni

13 1- Estrutura bacteriana Formas bacterianas Treponema palidum

14 1- Estrutura bacteriana Capsula

15 1- Estrutura bacteriana Capsula Substâncias poliméricas extracelulares Reservatório de água, proteção contra dissecação Aderência Fator de virulência C. diphtheriae

16 1- Estrutura bacteriana Parede celular

17 1- Estrutura bacteriana Parede celular A estrutura da parede celular nos permite dividir as bactérias em dois grandes grupos: Gram positivas e Gram negativas

18 1- Estrutura bacteriana Parede celular A estrutura da parede celular permite dividir as bactérias em dois grandes grupos: Gram positivas e Gram negativas Cristal violeta Iodo Alcool Safranina Gram negativa Gram positiva

19 1- Estrutura bacteriana Parede celular Coloração de Gram Gram+ Gram-

20 Porque a coloração de Gram cora bactérias Gram-positivas e Gram-negativas diferencialmente?

21 Bactérias Gram-positivas Bactérias Gram-negativas

22 Gram + Gram -

23 1- Estrutura bacteriana Parede celular: peptidoglicana

24 Penicilina (beta-lactâmicos) Escherichia coli Vancomicina Penicilina se liga ao sítio ativo da transpeptidase, inibindo sua ação

25 A descoberta da Penicilina (beta-lactâmicos)

26 Penicilina (beta-lactâmicos) In 1929, Alexander Fleming, a doctor and researcher at St. Mary's Hospital in London, England, published a paper on a chemical he called "penicillin", which he had isolated from from a mold, Penicillium notatum Sir Alexander Fleming, 1952 Nobel Prize for Medicine 1944 Shared with Florey, and Chain

27 Penicilina (beta-lactâmicos)

28 A observação de Fleming fundamenta o princípio da metodologia utilizada até hoje para avaliar resistência bacteriana à antibióticos

29 Penicilina (beta-lactâmicos) In his 1945 Nobel Prize lecture, Fleming himself warned of the danger of resistance It is not difficult to make microbes resistant to penicillin in the laboratory by exposing them to concentrations not sufficient to kill them, and the same thing has occasionally happened in the body and by exposing his microbes to non-lethal quantities of the drug make them resistant. Sir Alexander Fleming, 1952 Nobel Prize for Medicine 1944 Shared with Florey, and Chain

30 Algumas bactérias não se coram com Gram... Para essas, é necessária coloração de Ziehl-Nielsen

31 A coloração de Ziehl-Nielsen

32 Bacilos Álcool Ácido Resistente: Gênero Mycobacterium Mycobacterium leprae (tecidos de pacientes com hanseniase) As colorações de Gram e de Ziehl serão realizadas na próxima aula prática

33 1- Estrutura bacteriana Membrana plasmática

34 1- Estrutura bacteriana Membrana plasmática Composição Região polar fosfato, hidrofílica Região apolar, ácidos graxos, hidrofóbica

35 1- Estrutura bacteriana Membrana plasmática Composição

36 1- Estrutura bacteriana Membrana plasmática Funções Transporte de solutos Produção de energia (transporte de elétrons e fosforilação oxidativa) Acomoda proteínas responsáveis pela biossíntese de lipídeos, peptideoglicanos, ácidos tecóicos, LPS, polisacarídeos Acomoda proteínas responsáveis pelo complexo de duplicação do DNA. Secreção

37 Na parede celular das Gram-negativas, encontra-se o Lipopolissacarídeo - LPS! LPS consiste de um açúcar e uma porção lipídeo! O açúcar do LPS é composto por duas partes: o antígeno O e o core polissacarídeo! O lipídeo A é a parte da molécula responsável pela toxicidade em animais Endotoxina: responsável por febre e choque séptico

38 1- Estrutura bacteriana Flagelos

39 Gram positivas 1- Estrutura bacteriana Flagelos Estrutura Gram negativas Estrutura basal Gancho Filamento Gram negativas

40 1- Estrutura bacteriana Flagelos A expressão do flagelo

41 1- Estrutura bacteriana Flagelos Função Locomoção Fator de virulência Quimiotaxia

42 1- Estrutura bacteriana Flagelos Função Capilar Salmonella

43 1- Estrutura bacteriana Flagelos

44 1- Estrutura bacteriana Esporos Formados por bactérias Gram positivas em condições de carência de água ou nutrientes Geralmente em bactérias encontradas no solo como Clostridium e Bacillus Formados a partir de uma divisão assimétrica

45 1- Estrutura bacteriana Esporos Terminal Subterminal Central Clostridium perfringens

46 1- Estrutura bacteriana Esporos Bacillus subtilis

47 1- Estrutura bacteriana Esporos Clostridium botulinum

48 1- Estrutura bacteriana Ribossomos Particulas responsáveis pela síntese proteica RNA (60%), proteína (40%); 70S (30+50) Livres no citoplasma

49 1- Estrutura bacteriana Plasmídeos Pequenas moléculas de DNA circulares Duplicação independente da cromossomal, números variados Geralmente não determinam característica estruturais Plasmídeos geralmente encodam fatores de virulência

50 1- Estrutura bacteriana Nucleóide Região nuclear (ausência de membrana) DNA dupla helice estabilizado por poliaminas Cromossomo circular

51 1- Estrutura bacteriana Fimbria ou Pili

52 1- Estrutura bacteriana Fimbria ou Pili Pequenos filamentos proteicos menores e mais numerosos que flagelos Somente em Gram negativas Observado somente por microscopia eletrônica E. coli Salmonella typhi

53 Fimbriae ou Pili! Importantes para a adesão das bactérias às células epiteliais Fimbriae! Importantes para a conjugação bacteriana e adesão às superfícies Pili

54 1- Estrutura bacteriana Fimbria ou Pili Conjugação (fimbria sexual)

55 Transferência gênica em bactérias Plasmídeo (fatores de resistência a antibióticos, exotoxinas)

56 Plamídeos: moléculas de DNA circular que têm sua própria origem de replicação Plamídeos de conjugação (plasmídeo F) possuem genes para os pili, capazes de transferirem cópias durante a conjugação Fatores de inserção

57 Transferência gênica em bactérias ocorre de três modos: Conjugação Transformação Transdução

58 CONJUGAÇÃO

59 IMPORTÂNCIA??????

60 A importância médica da conjugação bacteriana Resistência a antibioticos E. coli isolado clinico E. coli laboratorio Co-cultivo A A A D B D B D B C C C Bactéria controle (susceptível a todos os antibióticos)

61 Transferência gênica em bactérias ocorre de três modos: Conjugação Transformação Transdução

62 Transformação bacteriana Bactéria recebe DNA nu do ambiente e o incorpora, podendo passá-lo à progênie. Célula precisa estar competente. Importate rota de intercâmbio genético no meio ambiente

63 TRANSFORMACÃO Fred Griffith; Transformacão; Oswald T. Avery; DNA: Molécula da hereditariedade.

64 Transferência gênica em bactérias ocorre de três modos: Conjugação Transformação Transdução

65 Transdução Transferência de genes bacterianos por intermédio de bacteriófagos Transdução Lítica e Lisogênica do Fago lambda

66 Transdução Transferência de genes bacterianos por intermédio de bacteriófagos Transdução Lítica e Lisogênica do Fago lambda

67 Transdução Transferência de genes bacterianos por intermédio de bacteriófagos Transdução Lítica e Lisogênica do Fago lambda

68 TRANSDUÇÃO ESPECIALIZADA

69 Exemplo: TOXINA DIFTÉRICA Fotomicrografia do Corynebacteriofago β Nem todos C. diphtheriae produzem toxina; Gene localizado em bacteriófagos β e ω; Transferidos entre bactérias por transdução; DtxR (proteína regulatória). Toxina expressa em baixa [ ] de Ferro.

70 Transferência gênica horizontal: Gera grande variabilidade bacteriana e pode transferir genes de resistência a antibióticos, toxinas...

71 A Transferência do material genético entre as bactérias ocorre de três modos: a) conjugação - contato físico temporário entre duas bactérias b) transformação - transferência de fragmento de DNA nu c) transdução - transporte de DNA bacteriano pelos bacteriófagos Plasmídeos Transportam material genético entre cromossomos bacterianos e dentro dos cromossomos Causam rápida alteração de fenótipos (genes de resistência, exotoxinas, etc)

72 Prédio Central, FMRP/USP

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