Morfologia e citologia bacteriana

Morfologia e citologia bacteriana Prof. Cláudio Galuppo Diniz Profa. Juliana Resende Bactérias de importância em saúde humana Caracterizadas morfologicamente pelo seu tamanho, forma e arranjo - Cocos(formas esféricas): grupo homogêneo em relação a tamanho Diplococos: cocos agrupados aos pares. Ex.: Neisseria (meningococo) Tétrades: agrupamentos de quatro cocos Sarcinas: agrupamento de oito cocos em forma cúbica. Ex.: Sarcina Estreptococos: cocos agrupados em cadeias. Ex.: Streptococcus Estafilococos: cocos em grupos irregulares, lembrando cachos de uvas. Ex.: Staphylococcus 1º Semestre de 2015 1

- Bacilos ou bastonetes: cilíndricos, forma de bastão, podendo ser longos ou delgados, pequenos e grossos, extremidade reta, afilada, convexa ou arredondada. Diplobacilos: bastonetes agrupados aos pares. Estreptobacilos: bastonetes agrupados em cadeias. Paliçada: bastonetes agrupados lado a lado como palitos de fósforos. - Formas helicoidais ou espiraladas: células de forma espiral. Helicobacter pylori Espirilos: possuem corpo rígido e se movem às custas de flagelos externos, dando uma ou mais voltas espirais em torno do próprio eixo. Espiroquetas: são flexíveis e locomovemse provavelmente às custas de contrações do citoplasma, podendo das várias voltas completas em torno do próprio eixo. Ex.: Gênero Treponema 1º Semestre de 2015 2

- Formas de transição Bacilos muito curtos: cocobacilos. Ex.: Prevotella Espirilos muito curtos, assumindo formas de vírgula: vibriões. Ex.: Vibrio cholerae A CÉLULA BACTERIANA A observação interna das estruturas celulares dá-nos uma idéia de como a bactéria funciona no ambiente. A figura a seguir representa as diversas estruturas bacterianas: 1º Semestre de 2015 3

ESTRUTURAS CELULARES EXTERNAS Flagelos Estruturas especiais de locomoção, constituídas de proteína, que formam longos filamentos que partem do corpo da bactéria e se estendem externamente à parede celular. Fímbrias Estruturas filamentosas mais curtas e delicadas que os flagelos, semelhantes a pêlos, que se originam da membrana plasmática, e são usados para fixação, e não para motilidade. Estão relacionadas com a aderência às superfícies mucosas (fímbrias comuns) e com a transferencia de material genético durante a conjugação bacteriana(fímbrias ou pili sexual). Cápsula Camada que circunda a célula bacteriana externamente a parede celular, de consistência viscosa e de natureza polissacarídica(polissacarídeo extracelular) ou polipeptídica. Funções: proteção da célula bacteriana contra desidratação, permitir a fixação da bactéria em várias superfícies, evitar a adsorção de bacteriófagos na célula bacteriana. Relacionada à virulência da bactéria, pois confere resistência à fagocitose pelas células de defesa do corpo em uma mesma espécie, amostras encapsuladas são mais virulentas que as nãoencapsuladas- AUMENTA A CHANCE DE INFECÇÃO. 1º Semestre de 2015 4

Parede Celular Estrutura rígida que pode recobrir ou não a membrana citoplasmática e dá forma às células, além de proteção, mantendo a pressão osmótica intrabacteriana e prevenindo expansão e eventual rompimento da célula. Funciona também como suporte de antígenos bacterianos. Bactéria Parede celular Bactérias sem parede celular Micoplasmas Ureaplasmas Parede celular típica Gram + Gram - Maioria das bactérias de importância médica Parede celular atípica Micobactérias Espiralados Clamidias Riquétsias Parede Celular Composição: peptidioglicano(mucopeptídeo ou mureína) estrutura rígida da parede: - N-acetilglicosamina(NAG)- ácido N-acetilmurâmico(NAM)- tetrapeptídeo(4 aminoácidos) Bactérias de parede celular atípica podem apresentar estruturas dos tipos: Mais complexas com a presença de ceras e carboidratos Menos complexas camada de petídeoglicano muito delgada Menos complexas com ausência de algum componente do peptideoglicano Com a presença de bainha de carboidratos complexos (glicosaminaglicana) 1º Semestre de 2015 5

Lipopolissacarídeo das bactérias Gram negativas 3 segmentos ligados covalentemente: lipídio A, cerne do polissacarídeo e antígenos O. A porção lipídica do LPS é também chamada de ENDOTOXINA. O LPS tem um papel protetor (bactérias entéricas), mas também podem atuar como veneno, causando febre, diarréia, destruição de hemácias e um choque potencialmente fatal. Implicação da estrutura da parede celular bacteriana - COLORAÇÃO DE GRAM Baseado nas propriedades da parede celular (substâncias lipídicas na camada externa) 1884 Hans Christian Joachin Gram Experimentos com pneumococos corantes seletivos para bactérias Desenvolvimento de um protocolo de coloração de esfregaços bacterianos Permitiu a divisão destes organismos em 2 grandes grupos - visualização por microscopia óptica Revolução no diagnóstico das doenças infecciosas. 1º Semestre de 2015 6

Membrana Citoplasmática Desempenha importante papel na permeabilidade seletiva da célula funciona como barreira osmótica. Difere da membrana citoplasmática dos eucariotos por: não apresentar esteróis em sua composição; ser sede de numerosas enzimas do metabolismo respiratório; controlar a divisão bacteriana através do mesossomo. Mesossomos Invaginações da membrana citoplasmática (dobras). Podem estar ligados próximos à membrana ou aprofundar-se no citoplasma. Os mesossomos profundos e centrais parecem estar ligados ao material nuclear da célula estando envolvidos na replicação de DNA e na divisão celular. Papel na respiração bacteriana Área citoplasmática ESTRUTURAS CELULARES INTERNAS - Citoplasma: 80 % de água, ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos, compostos de baixo peso molecular, lipídios, íons inorgânicos. Sítio de reações químicas. - Ribossomos: ligados a uma molécula de mrna, são chamados de poliribossomos. Presentes em grande número nas células bacterianas. - Grânulos de reserva (inclusões): os procariotos podem acumular no citoplasma substâncias sob a forma de grânulos, constituídos de polímeros insolúveis (ex.: grânulos de glicogênio, amido, lipídios, polifosfato, enxofre e óxido de ferro). 1º Semestre de 2015 7

Área nuclear - Nucleóide: cromossomo bacteriano, constituído por uma única molécula dupla fita circular de DNA não delimitado por membrana nuclear e sem a presença de histonas. - Contém as informações necessárias à sobrevivência da célula, capaz de replicação. - Moléculas de DNA extracromossomal: plasmídios, transposons e integrons -Moléculas menores de DNA, cujos genes não codificam características essenciais, mas podem conferir vantagens seletivas para as bactérias que os possuem (ex.: genes de resistência a antibióticos, virulência, resistência a metais tóxicos). - Envolvidos nos processos de recombinação genética bacteriana. Variabilidade Genética em Bactérias As bactérias podem apresentar variações que conduzem à formação de clones com propriedades distintas do clone selvagem original. A variação se dá através de mutação ou recombinação. MUTAÇÃO => alteração na sequência de bases nitrogenadas do DNA, geralmente resultante de deleção, inserção ou substituição de um ou mais nucleotídeos; esta alteração genética pode modificar o produto (proteína). As mutações podem ser neutras, desvantajosas ou benéficas. RECOMBINAÇÃO => processo de variabilidade genética que envolve trasnferência de material genético entre duas células. MUTAÇÃO X RECOMBINAÇÃO Processo vertical Ocorre durante a replicação do cromossomo bacteriano Processo horizontal Ocorre durante os processos de conjugação, transformação ou transdução 1º Semestre de 2015 8

REPRODUÇÃO BACTERIANA As bactérias se multiplicam por CISSIPARIDADE, FISSÃO ou DIVISÃO BINÁRIA, um processo devido à formação de septos na região do mesossomo, que se dirigem da superfície para o interior da célula, dividindo a bactéria em duas células filhas. A fissão é precedida pela replicação do DNA, que se processa de modo semiconservativo, e cada célula filha recebe uma cópia do cromossomo da célula-mãe. O período da divisão celular depende do tempo de geração de cada bactéria 1º Semestre de 2015 9

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Variabilidade genética vertical associada à mutação 1º Semestre de 2015 12

MECANISMOS DE RECOMBINAÇÃO GENÉTICA BACTERIANA Embora as mutações sejam responsáveis pela expressão de várias novas características por uma célula, muitos fenótipos procarióticos são decorrentes da aquisição de novos fragmentos de DNA, por meio de processos de transferência horizontal de genes: Transformação Conjugação Transdução Conversão lisogênica - transferência de DNA de uma partícula viral para uma bactéria. A própria lisogenização torna a bactéria imune a outras infecções por este fago, mas além disso, outros fenótipos podem ser adquiridos. - ex: conversão de células atoxigênicas de Corynebacterium diphtheriae em toxigênicas, pelo fago ß; a bactéria recebe um gene que codifica uma toxina, sendo este gene de origem viral. Transformação: incorporação de DNA livre, geralmente decorrente da lise celular 1º Semestre de 2015 18

Conjugação: processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra, envolvendo o contato entre as duas células 1º Semestre de 2015 19

Transdução: transferência de material genético mediada por vírus Transdução especializada 1º Semestre de 2015 20

Esporos -Também chamados de endósporos (porque se formam dentro da célula). Função: proteção da célula vegetativa das adversidades do meio ambiente (limitação de nutrientes, temperatura, e dessecação). Suaformação levaemtornode6horas. Têm pouca atividade metabólica, pode permanecer latente por longos períodos - forma de sobrevivência, e não de reprodução. Ex. Bacillus e Clostridium. 1º Semestre de 2015 21