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1 Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos Bacteriologia Maio

2 Cronograma DATA CONTEÚDO TURNO LOCAL HORÁRIO 05/05 Taxonomia bacteriana Estrutura das células procarióticas MARCIA T DCTA Sala :15h 07/05 Metabolismo Bacteriano - MASSAKO T DCTA Sala /05 Metabolismo Bacteriano - MASSAKO T DCTA Sala /05 Multiplicação Bacteriana - MARCIA T DCTA Sala /05 Genética Bacteriana - MARCIA T DCTA Sala /05 I PROVA T DCTA Sala /05 Meios de cultivo e de identificação bacteriana - SIMONE T DCTA Sala /06 Controle de Micro-organismos - MARCIA T DCTA Sala /06 Estratégias de sobrevivência bacteriana - GREICI T DCTA Sala /06 Interação Bactéria-hospedeiro Parte 1- WLADIMIR T DCTA Sala /06 Interação Bactéria-hospedeiro Parte 2- WLADIMIR T DCTA Sala /06 II PROVA T DCTA Sala :15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 14:15h 2

3 Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos Taxonomia bacteriana Estruturas das células procarióticas Marcia Magalhães Mata Maio

4 Microbiologia Minúsculos seres vivos Muito pequenos para serem vistos a olho nu Doenças graves X Infecções X Alimentos estragados Bactérias Fungos Protozoários Algas microscópicas Vírus 4

5 Microbiologia o Produção produtos fármacos o Utilização de enzimas o Manutenção ecossistemas: fixação de N o Biorremediação ambiental o Processos vitais dos ciclos geoquímicos o Controle de pragas e doenças o Indústria de alimentos: vinagre, bebidas alcoólicas, queijos, iogurtes, pão o Biocombustíveis o Criação de animais o Biotecnologia 5

6 Microbiologia o Doenças o Benefícios: antibióticos (Streptomyces griseus) biorremediação (Pseudomonas spp. e Bacillus spp.) controle de pragas (Bacillus thuringiensis) iogurte (Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus) 6

7 Microbiologia o Primitivos o Metabolismo o Evolução o Classificação básica: patogênicos deteriorantes benéficos oportunistas 7

8 Microbiologia o Antes da invenção do microscópio, os micro-organismos eram desconhecidos o Mortes causas desconhecidas, deterioração alimentos, doenças (vacinas e antibióticos) 8

9 Microbiologia o Robert Hooke 1º microscópio Teoria celular: Célula como Unidade Básica da Vida o Antonie van Leeuwenhoek observou m.o vivos através de lentes de aumento Animálculos (200x) o Após a descoberta destes m.o invisíveis, houve um interesse por parte dos cientistas em descobrir as origens dessas minúsculas coisas vivas. 9

10 Microbiologia o Séc. XIX - Geração espontânea: algumas formas de vida poderiam surgir da matéria morta o 1858 Biogênese: células vivas só poderiam surgir a partir de células vivas pré- existentes (Rudolf Virchow). 10

11 Microbiologia o Louis Pausteur 1861 Biogênese 1857 Fermentação 1864 Pasteurização o Relação de danificação de alimentos e micro-organismos o Doenças e micro-organismos o TEORIA DO GERME DA DOENÇA o : Idade ouro da microbiologia: levaram a microbiologia como ciência o Vacinas, quimioterapia o Base descobertas séc. XX (tecnologia do DNA recombinante) 11

12 Microbiologia Estudo das bactérias É a ciência que estuda a morfologia, ecologia, genética e bioquímica das bactérias van Leeuwenhoek (animálculos) São descobertas regularmente Papel nos alimentos e ambiente Simples Unicelulares Não apresentam núcleo 12

13 Microbiologia o Micologia e Parasitologia o Era de ouro da classificação o Avanços na genômica o Classificar as bactérias de acordo com suas relações genéticas com outras bactérias, fungos e protozoários o Antes: características visíveis o Biologia molecular: novas ideias na classificação e evolução 13

14 Taxonomia bacteriana o Objetivos: classificar organismos vivos - ordenar a grande diversidade biológica dos seres vivos. Estabelecer relação entre um grupo e outro de organismos e diferenciá-los o Existem por volta de 100 milhões de organismos diferentes e menos de 10% desses foram descobertos, e muito menos, classificados e identificados 1,5 milhões de organismos identificados o Projeto (2001) visa identificar todas as espécies de vida na Terra em 25 anos o Ferramenta básica e necessária para os cientistas e fornece uma linguagem universal de comunicação 14

15 Taxonomia bacteriana o Abrange três áreas inter-relacionadas: -Classificação -Identificação -Nomenclatura 15

16 Taxonomia bacteriana o Aristóteles: os organismos eram caracterizados em duas formas: plantas ou animais o Carolus Linnnaeus apresentou a forma formal: Plantae e Animalia o Biólogos procuraram sistema de classificação natural, baseado nas relações ancestrais e que nos permitisse ver a organização da vida o Com a microscopia eletrônica, as diferenças entre as células ficaram aparentes o Termo procaríótico foi introduzido em 1937 para distinguir células sem núcleo de células animais e de plantas o sistema 5 reinos (4 eucarióticos e 1 procariótico) o Carl Woese estabeleceu 3 domínios: 3 tipos de células 16

17 Taxonomia bacteriana Taxonomia lineana Pesquisas para um sistema de classificação natural que reflita as relações filogenéticas 17

18 Taxonomia bacteriana Razões para a classificação o Estabelecer critérios para identificar os organismos o Agrupar os organismos relacionados o Fornecer informações importantes sobre evolução 18

19 Taxonomia bacteriana o CATEGORIAS TAXONÔMICAS TAXON mostrar o grau de similaridade relacionados: evolução o São vários níveis de classificação taxonômica e os níveis são hierárquicos: refletem relações evolutivas ou filogenéticas o SISTEMÁTICA ou FILOGENIA: estudo da história evolucionária dos organismos 19

20 Taxonomia bacteriana Toda forma de vida pode ser enquadrada taxonomicamente em um dos três domínios: Eucarya Bacteria Archaea 20

21 3 domínios de seres vivos baseado Carl Woese Taxonomia bacteriana Eucarya Plantas, animais, fungos, protozoários, microalgas Cianobactérias, micoplasmas, G+, G- Bacteria Archaea Metanogênicos, halofílicos extremos, termofílicos 21

22 Taxonomia bacteriana 22

23 Taxonomia bacteriana 3 domínios diferem: o RNAr o RNAt o Estrutura membranas lipídicas o Sensibilidade à antibióticos 23

24 Taxonomia bacteriana o Características fenotípicas - Morfológicas (G+) - Fisiológicas (flagelos) - Metabólicas (enzimas) o Características genotípicas - Análise proteica - Análise de RNA - Análise de DNA Não são estáveis! São sensíveis a determinadas condições! São expressas! São mais estáveis! Reclassificação através da transcriptônica, genômica! 24

25 Taxonomia bacteriana Problemas /Limitações A taxonomia bacteriana utilizada atualmente é na sua maior parte baseada em testes bioquímicos fenotípicos, cujo poder discriminatório nem sempre é satisfatório 25

26 Taxonomia bacteriana o Sistema binomial Listeria monocytogenes Escherichia coli Staphylococccus aureus o Abreviações Staphy. aureus Staphylococccus a. S. aureus Salmonella Enteritidis gênero sorovar Salmonella enterica subs. enterica sorovar Enteritidis o Quando não se sabe ou se quer especificar a espécie Escherichia spp. (todas as espécies) Escherichia sp. (uma espécie) 26

27 Taxonomia bacteriana o Sistema binomial permite compartilhamento de forma eficiente e exata o Para cada reino existe um código internacional o O esquema de classificação taxonômica para procariotos é encontrado no Bergey s Manual of Systematic Bacteriology o 2 domínios: Bacteria/Archaea o Domínio> filo>classe>ordem>família>gêneros>espécies o A classificação se baseia nas semelhanças das sequências do RNAr o Uma espécie procariótica é definida como uma população de células com características similares: são semelhantes entre si o Células eucarióticas são organismos relacionados que podem cruzar entre si o Bergey s Manual fornece uma referência : identificação de bactérias no laboratório aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa esquema de classificação para bactérias 27

28 Taxonomia bacteriana 28

29 Estrutura das células procarióticas 29

30 Estrutura das células procarióticas 30

31 Estrutura das células procarióticas Unicelulares DNA circular no citoplasma sem envoltório nucleóide DNA: Cromossomal: único, características vitais para a célula Plasmidial: DNA extracromossomal, conferem vantagens para a célula, nem todas bactérias possuem Citoplasma: somente ribossomos Parede celular rígida Reprodução assexuada: divisão binária 31

32 Estrutura das células procarióticas Pluricelulares DNA com envoltório: núcleo DNA: Núcleo Mitocôndria Citoplasma: várias organelas Parede celular presente nos fungos Reprodução na maioria dos casos sexuada 32

33 Estrutura das células procarióticas 33

34 Estrutura das células procarióticas 0,2 2 µm diâmetro 2 8 µm comprimento 34

35 Estrutura das células procarióticas Coco Bacilo Stella Arquibactérias halofílicas Espiral 35

36 Estrutura das células procarióticas * Plano de divisão Coco Estreptococos Diplococos Tétrades Cubos Estafilococos 36

37 Estrutura das células procarióticas Coco 37

38 Estrutura das células procarióticas Bacilo Bacilo único Diplobacilo Estreptobacilos Cocobacilos 38

39 Estrutura das células procarióticas Bacilo 39

40 Estrutura das células procarióticas Espiral Bactérias espiraladas geralmente não se agrupam Vibrio Espiroquetas (filamentos axiais) Espirilos (flagelos) 40

41 Estrutura das células procarióticas 1- Glicocálice (cápsula e camada limosa PC) 2- Flagelos (MP PC) 3- Filamentos axiais, endoflagelos ou flagelos periplasmáticos (espiroquetas movimento helicoidal) 4- Fímbrias (adesão, colonização) 5- Pili (transferência de DNA: conjugação) 41

42 Estrutura das células procarióticas o Revestimento de polissacarídeos e polipeptídeos (consistência viscosa e gelatinosa) o Hospedeiro X meio ambiente o Cápsula: bem aderida a PC Hospedeiro- Fator de Virulência Micro-organismo Proteção o Camada limosa: menos aderida, menos densa 42

43 Estrutura das células procarióticas FUNÇÕES o PROTEÇÃO o Ligação com as células do hospedeiro ou em ambientes diversos(adesinas) o Fator de virulência por dificultar a fagocitose (impede ação do sistema complemento C3b) o Aumenta a resistência ao dessecamento: armazena água o Fonte de nutrientes 43

44 Estrutura das células procarióticas Atríquia Monotríquia Anfitríquia Lofotríquia Peritríquia 44

45 Estrutura das células procarióticas Fator Virulência 3 partes: Filamento- flagelina Gancho ou alça Corpo basal (componentes reguladores) 45

46 Estrutura das células procarióticas Corpo basal 46

47 Estrutura das células procarióticas Funções dos flagelos o Movimento Motilidade (taxia) Quimiotaxia (galactose, ribose, oxigênio) Fototaxia (luz) 47

48 Estrutura das células procarióticas UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA o Identificação bacteriana (proteínas flagelares) TESTE DE MOTILIDADE 48

49 Estrutura das células procarióticas UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA o Identificação bacteriana SOROTIPAGEM (Antígeno H) 49

50 Estrutura das células procarióticas o Feixes de Fibrila Movimento saca-rolha 50

51 Estrutura das células procarióticas o Ocorrem nos pólos ou dispostos na célula bacteriana o Bactérias Gram-negativas o Função: adesão colonização Fator de Virulência X Patogenicidade 51

52 Estrutura das células procarióticas o Mais longos que as fímbrias (1 ou 2 por célula) o Estruturas usadas na transferência de DNA conjugação o Pili F (transferência de plasmídeos) Pili Fímbrias 52

53 Parede celular

54 Composta por uma rede macromolecular denominada peptideoglicana ou mureína

55 Forma da célula Funções Proteger a célula de rupturas Além disso: Local de ação de alguns antibióticos (penicilina) Diferenciação de bactérias: coloração de Gram

56 Parede celular de bactérias gram-positivas Muitas camadas de peptideoglicana Contém ácido teicóico álcool + fosfato

57 Ácidos teicóicos 2 tipos Ácido lipoteicóico: atravessa a camada de peptideoglicana e ancora na membrana plasmática Ácido teicóico de parede: ligado à peptideoglicana

58

59 Funções dos ácidos teicóicos Regular o movimento de cátions para dentro e para fora da célula carga negativa Grupo fosfato Dão resistência a parede celular, impedindo lise Apresentam antigenicidade: marcadores Antígenos O

60 Parede celular de bactérias gram-negativas Somente uma ou poucas camadas de peptideoglicana 45-50% G+ Apresenta membrana externa 5% G- Peptideoglicana: fica no periplasma

61 Fosfolipídica

62 Membrana Externa de gram-negativos - Fosfolipídeos - Proteínas - Lipídeos - Polissacarídeos - Lipoproteínas

63 Funções da Membrana Externa de gramnegativos Maior rigidez a parede celular Participa do processo de nutrição: canais de passagem LPS Antígeno O Endotoxina Evasão a fagocitose Carga Negativa

64

65 COLORAÇÃO DE GRAM

66

67 Membrana Plasmática

68 Composição química: - proteínas; - lipídeos; - açúcares ; Membrana Plasmática Bicamada lipídica, associada com moléculas de proteínas Proteínas: várias funções Fosfolipídios: formar uma estrutura de mosaico fluido

69 Funções Limitar o meio interno e o meio externo Manter estável o meio intracelular TRANSPORTE: regular a passagem de água, moléculas e elementos Manter a diferença de potencial iônico Fosforilação oxidativa- O 2 aceptor de e -

70 TRANSPORTE DE COMPOSTOS

71 Transporte passivo - Difusão simples

72 Transporte passivo - Difusão facilitada Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de concentração e sem gasto energético, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples: glicose, alguns aminoácidos e certas vitaminas (proteínas de membrana).

73 Transporte ativo

74

75

76 Espaço periplasmático Hidrolisam os nutrientes que entram!! Gram-negativas

77 Citoplasma Em qualquer célula, o citoplasma tem em torno de 80% de água, ácido nucleicos, proteínas, carboidratos, lipídeos, íons inorgânicos, compostos de baixo peso molecular e partículas com várias funções. Esse fluido denso é o sítio de muitas reações químicas

78 Citoplasma Área nuclear Inclusões Ribossomos

79 Citoplasma Área nuclear Nucleóide Ausência de membrana nuclear Cromossomo bacteriano DNA, pouco RNA e proteínas associadas Plasmídeos DNA circular

80 Citoplasma Ribossomos Abundantes no citoplasma bacteriano Agrupados em cadeias polirribossomos Composição RNA e proteínas Ribossomos 70S (30S + 50S) Coeficiente de sedimentação Unidades Svedberg (S) Medida da velocidade de sedimentação

81 DEPÓSITOS DE RESERVA DE NUTRIENTES Grânulos metacromáticos Grânulos polissacarídicos Inclusões lipídicas Grânulos de enxofre Vacúolos de gás Citoplasma - inclusões

82 Endosporos Gêneros Clostridium e Bacillus Importância em alimentos Método de sobrevivência

83 Obrigada

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