ORGANIZAÇÃO, ESTRUTURAS e FUNÇÕES

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1 CAPÍTULO II OS PROCARIOTAS ORGANIZAÇÃO, ESTRUTURAS e FUNÇÕES 4ª AULA TEÓRICA MICROBIOLOGIA 2010/ António Inês

2 MICROBIOLOGIA 2008/2009 SUMÁRIO: Estruturas opcionais CAPÍTULO II. OS PROCARIOTAS: ORGANIZAÇÃO, ESTRUTURAS e FUNÇÕES (conclusão) Outras estruturas: Flagelos e mobilidade; Filamentos axiais Pili ou fímbrias Glicocálice, cápsulas e microcápsula Endósporos bacterianos. Outros esporos bacterianos. Inclusões intracitoplasmáticas

3 MICROBIOLOGIA 2008/2009 O flagelo das bactérias Em forma de saca-rolhas É constituído por 3 partes: Corpo basal Gancho Filamento Constituído por uma proteína: flagelina A célula usa o ATP para bombear os protões para fora Os protões difundem-se através da membrana do corpo basal As diferenças de gradiente são convertidas na rotação

4 MICROBIOLOGIA 2008/2009 O flagelo das bactérias Flagelos em bactérias Gram (a) e em Gram+ (b) Filamento (flagelina) Gancho Corpo basal- Sistema de anéis que se inserem no: LPS (Gram -) _ Anel L Peptidoglicano_ Anel P Membrana citoplasmática_ Anel MS

5 MICROBIOLOGIA 2008/2009 A disposição dos flagelos De acordo com o número e distribuição dos flagelos, as bactérias podem ser classificadas como: 1. Monotríquias: um único flagelo, num dos polos 2. Anfitríquias: um único flagelo, nos dois polos 3. Lofotríquias: dois ou mais (um tufo) flagelos em um ou em ambos os polos 4. Peritríquias: flagelos à volta da célula 5. Atríquias (sem flagelos) Mobilidade por flagelos

6 MICROBIOLOGIA 2008/2009 Mobilidade em espiroquetas pelo filamento axial Esquema proposto para a mobilidade por deslizamento de Flavobacterium

7 Tipos de taxias MICROBIOLOGIA 2008/2009 Aerotaxia: migração de acordo com um gradiente de O 2 : Bactérias anaeróbias: aerotaxia negativa Bactérias microaerófilas: atraídas até tensões de O 2 menores que a atmosférica Bactérias aeróbias e facultativas: aerotaxia positiva Fototaxia: migração em função da luz (ficheiro fototaxia MOV file) Quimiotaxia: migração de acordo com um gradiente espacial de uma substância química

8 Fímbrias ou Pili São estruturas de proteína tubular que permitem adesão a superfícies. São também por isso designadas por adesinas. São estruturas importantes para os patogénicos. São típicas de bactérias Gram - Composição proteína: pilina. MICROBIOLOGIA 2008/2009 Os pili sexuais (pili F) permitem a ligação durante a conjugação (ficheiro conjh MOV file) das bactérias para a transferência de material genético (plasmídeos), em Gram

9 A cápsula É uma estrutura de natureza polissacarídica (por vezes de natureza polipeptídica em Bacillus) bem organizada justaposta externamente à parede celular, que protege a célula bacteriana; está associada à patogenicidade das bactérias porque serve de barreira à fagocitose. MICROBIOLOGIA 2008/2009 fagocitose (ficheiro acapsulada MOV file) cápsula protege da fagocitose (ficheiro capsula MOV file) Cápsulas de Streptococcus pneumoniae observadas com coloração especial Cápsulas de St. pneumoniae observadas com coloração negativa (tinta china)

10 MICROBIOLOGIA 2008/2009 Cápsulas, microcápsulas, mucilagem, Glicocálice, S Layers As camadas de mucilagem que rodeiam as células variam em espessura e rigidez. Ajudam à adesão das bactérias a superfícies sólidas de objectos em meios aquáticos e nos tecidos de animais e plantas. Protegem as bactérias da fagocitose, infecções virais, variações de ph, stress osmótico,... Slime layer - estrutura de superfície difusa, não organizada e de natureza polissacáridica Glicocálice projecções polissacáridicas presentes na superfície bacteriana e que promovem a aderência a outras superfícies celulares (presentes por exemplo em bactérias que provocam a cárie dentária) S layer camada adicional bem organizada na superfície bacteriana, de origem proteica ou glicoproteica com função desconhecida.

11 Biofilme MICROBIOLOGIA 2008/2009 É um agregado complexo de microrganismos formado pela excreção de uma matriz protectora e adesiva. Staphylococcus aureus biofilm on an indwelling catheter ( Fig. 1: The biofilm life cycle, taken from Reference [12]. 1: individual cells populate the surface. 2: EPS is produced and attachment becomes irreversible. 3 & 4: biofilm architecture develops and matures. 5: single cells are released from the biofilm.

12 A formação do endósporo MICROBIOLOGIA 2008/2009

13 A formação do endósporo MICROBIOLOGIA 2008/2009

14 A formação do endósporo MICROBIOLOGIA 2008/2009 Os endósporos bacterianos. Microfotografias de contraste de fase que ilustram vários tipos morfológicos de endósporos e sua localização intracelular: (a) terminal; (b) subterminal; (c) central

15 MICROBIOLOGIA 2008/2009 A coloração de endósporos

16 MICROBIOLOGIA 2008/2009 Exemplo de bactérias que produzem esporos (endósporos) e outros esporos menos resitentes

17 Outros esporos em procariotas MICROBIOLOGIA 2008/ Acinetas - estruturas de resistência em cianobactérias Heterocistos estruturas relacionadas com a fixação de azoto atmosférico em cianobactérias 2. Cistos - estruturas de resistência em Azotobacter spp.

18 Inclusões intracitoplasmáticas MICROBIOLOGIA 2008/2009 As inclusões de reserva são acúmulos de substâncias orgânicas ou inorgânicas, rodeadas ou não de uma camada limitante de natureza proteíca, que se originam dentro do citoplasma sob determinadas condições de crescimento. Constituem reservas de fontes de C ou N (inclusões orgânicas) e de P ou S (inclusões inorgânicas). Grânulos de glicogénio polímeros de glucose com estrutura ramificada, que funcionam como material de reserva e como fonte de energia. Granulações lipídicas Quimicamente são poli-β-hidroxibutiratos, β funcionando como material de reserva e como fonte de energia. São visíveis por microscopia óptica com o negro de Sudão e facilmente detectáveis por microscopia electrónica dado que não são estruturas osmiofílicas. Os carboxisomas presentes em cianobactérias, bactérias nitrificantes e tiobacilos são inclusões poliédricas ricas na enzima ribulose-1,5-difosfato carboxilase (RuBisCO ), funcionando como reserva desta enzima e como local de fixação de CO 2. Granulações de cianoficina As cianoficinas são de natureza polipeptídica, possuindo quantidades iguais de arginina e ácido aspártico. São visíveis por microscopia óptica e funcionam como reserva de azoto para as cianobactérias.

19 MICROBIOLOGIA 2008/2009 Granulações metacromáticas - São designados por grânulos de volutina. Quimicamente são polifosfatos constituindo um polímero linear de ortofosfatos, unidos por ligações éster. Funcionam assim como reserva de fósforo. Por exemplo, estão presentes em Corynaebacterium diphtheriae, o agente da difteria. Grânulos de enxofre Alguns grupos bacterianos exibem temporariamente grânulos de enxofre, que são utilizados no metabolismo das bactérias fotossintéticas.

20 MICROBIOLOGIA 2008/2009 Vacúolos de gás presentes em arqueas e bactérias fotossintéticas. Funcionam como reservatório de gás (incluindo azoto), permitindo-lhes flutuar nas águas de acordo com as necessidades de luminosidade. Os magnetossomas Sensores do campo magnético terrestre Presentes em certas bactérias aquáticas flageladas aeróbias ou microaerófilicas Cristais homogéneos de magnetite (Fe 3 O 4 ) Cromatóforos estruturas presentes nas bactérias fotossintéticas sob a forma de vesículas com pigmentos fotossintéticos.