Microrganismos Procariotos: Aspectos Gerais e Crescimento Bacteriano

Disciplina Microbiologia Geral e do Solo AGR 208 Curso Agronomia Docente Dr Jonathan Henrique Carvalho Manhães MICRORGANISMOS PROCARIOTOS AULA 15082023 O que veremos nesta aula 1 Contextualização 2 Aspectos gerais dos procariotos 3 Aprofundamento de conceitos 4 Considerações Finais 1 CONTEXTUALIZAÇÃO Quais as suas especificidades O que são microrganismos procariotos Qual a importância Os três Domínios da Vida REPRODUÇÃO e Crescimento de MICRORGANISMOS procariotos Reprodução por fissão binária Reprodução por fissão binária TORTORA 2010 MADIGAN 2010 Proteínas Fts e a divisão celular Proteínas Fts e a divisão celular MADIGAN 2010 TORTORA 2010 Curva de crescimento bacteriano Tg Tg Tempo de geração tempo necessário para que a célula se divida e sua população dobre de tamanho Para a maioria das bactérias é de 60180 minutos 1 a 3h Tempo de Geração Bactérias Para E coli o Tg em um meio liquido pode ser de apenas 125 min Para Mycobacterium tuberculosis o Tg é de 13 a 15 h Tg tempo T número de gerações n Reprodução e Crescimento dos Microrganismos Procariotos Crescimento bacteriano Progressão geométrica do crescimento populacional bacteriano Fórmula Geral N 2nN0 Onde N Número total de células na população n Número de gerações T Tg N0 Número inicial de células na população N0 2N0 4N0 8N0 20N0 21N0 22N0 23N0 2nN0 Tg Tg Tg Tg Tg Tg Tg Tg Tg Tg O número sobrescrito indica a geração 23 3 gerações Primeira geração Segunda geração Terceira geração Resolvendo a equação N 2n N0 log N n log2 log N0 log N log 2n N0 n log2 log N0 log N n log2 log N log N0 n log2 log N log N0 n log N log N0 n 0301 log N log N0 log2 Utilizando esta equação podese calcular o nº de gerações n que ocorreram em uma cultura bacteriana se os nº da população inicial No e final N forem conhecidas Progressão geométrica do crescimento populacional bacteriano n log 1720320 log 100 n 623 2 14 gerações 0301 0301 n log N log NO 0301 Progressão geométrica do crescimento populacional bacteriano Aplicações das expressões matemáticas do Crescimento bacteriano Calculemos o número de gerações n se 100 células bacterianas No crescendo por 5 horas t produzissem 1720320 N Calculemos agora o O TEMPO DE GERAÇÃO TG o tempo que leva para uma população dobrar em número e pode ser determinado da seguinte forma Tg 514 0 36 h ou 21 minutosgeração Tg tn Tempo h Número total de células 0 1 05 2 1 4 15 8 2 16 25 32 3 64 35 128 4 256 28 45 512 29 5 1024 210 55 2048 211 6 4096 212 10 1048576 219 Figura 1 Culturas líquidas de Escherichia coli Nestes culturas as células encontramse em um estado Plasânico e uniformemente suspensas no meio A densidade óptica OD crescente da esquerda para a direita de cada cultura é apresentada abaixo do tubo FATORES QUE AFETAM O CRESCIMENTO BACTERIANO 1 Temperatura 2 pH 3 Disponibilidade de oxigênio 4 Água 5 Pressão osmótica 6 Fatores adicionais Fonte luminosa para fototróficos autotróficos Pressão atmosférica para aqueles que vivem em profundidades Figura 619 Relações entre temperatura e crescimento de microorganismos de diferentes classes térmicas A temperatura óptima de cada tipo de organismo é apresentada no gráfico pH Taxa de crescimento Acidófilos Ex Acidithiobacillus sp Neutrófilos Ex Escherichia coli Alcalifílicos Ex Bacillus sp Disponibilidade de oxigênio Pressão osmótica MEDIDAS DE CRESCIMENTO 1 No CÉLULAS 11 TOTAIS 12 VIÁVEIS 111 LÂMINAS DE CONTAGEM 112 CONTADOR ELETRÔNICO 121 PLAQUEAMENTO diluições 2 MASSA 21 DIRETA 2 2 INDIRETA 211 MASSA SECA 221 DENSIDADE ÓPTICA 222 ATIVIDADE METABÓLICA Métodos comumente utilizados Avaliação do crescimento bacteriano Método de semeadura por espalhamento Amostra a ser quantificada 1 mL Caldo contendo 9 mL Diluição 110 10¹ 1100 10² 110³ 10³ Placas com 1 mL de amostra Números excessivo de colônias dificultando a contagem 159 colônias 159 x 10³ Contagem Fator de diluição em placa C ululas unidades formadoras de colônia por mililitro de amostra original O fator de diluição é a reciprocidade da diluição PROCESSOS de TRANSFERÊNCIA de DNA em Bactérias Genes de procariotos 5 UTR Região reguladora a montante Sítio regulador distal Sítio regulador proximal Promotor Região 5UTR mRNA Sítio de início da tradução Região codificadora 3 UTR Sítio de término da tradução Cadeia polipeptídica Organização de um operon Óperon Região reguladora do início da transcrição Regiões codificadoras Transcrição mRNA policistrônico Tradução Tradução Proteína A Proteína B Proteína C Doadora Injeção viral fragmentação do cromossomo DNA livre Transdução Célula doadora contendo o plasmídeo Conjugação transferência de plasmídeo Conjugação transferência do cromossomo Bacteria Archaea Eucarya Padrão celular procariota procariota eucariota Composição da parede celular contém pepitideoglicano varia na composição e não contém pepitideoglicano varia na composição contém carboidratos Composição lipídica das membranas celulares fosfolipídios glicerol 3fosfato Sulfolipídios glicolipídios hidrocarbonetos ramificados isoprenóides fosfolipídios Fosfolipídios glicerol 1fosfato Estrutura dos lipídeos na membrana cadeia linear cadeia ramificada cadeia linear Primeiro aminoácido na síntese de proteínas formilmetionina metionina metionina Sensibilidade a antibióticos sim não não Conteúdo protéico alto alto baixo Principais diferenças entre 2 MORFOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Prescott 2008 MORFOLOGIA de Bactérias REVISÃO MADIGAN 2010 MORFOLOGIA de Bactérias Formas REVISÃO Arranjos celulares em cocos estreptococos diplococos tétrades sarcina estafilococos REVISÃO TORTORA 2010 MORFOLOGIA de Bactérias Arranjos celulares REVISÃO Esporos bacterianos Endosporos Estrutura de sobrevivência calor radiação dessecagem etc Altamente desidratada Formada em algumas bactérias Grampositivas MADIGAN 2010 MORFOLOGIA associada ao METABOLISMO 3 ULTRAESTRUTURA DOS MICROORGANISMOS Tabela 32 Composição química de uma célula procariótica Molecula Porcentagem do peso seco Moléculas por célula diferentes tipos Macromoléculas totais 96 24610000 2500 Proteínas 55 2350000 1850 Polissacarídeos 5 4300 2c Lipídios 91 22000000 4d Lipopolissacarídeos 34 1430000 1 DNA 31 21 1 RNA 205 255500 660 Monômeros totais 30 e 350 Aminoácidos e precursores 05 100 Açúcares e precursores 2 50 Nucleotídeos e precursores 05 200 Íons inorgânicos 1 18 Total 100 ESTRUTURA celular De Organismos Procariotos TORTORA 2010 MEMBRANAS de um Organismo PROCARIOTOS MADIGAN 2010 Estrutura da membrana citoplasmática A superfície interna Interior está voltada para o citoplasma enquanto a superfície externa Exterior voltase para o ambiente Os fosfolipídios compõem a matriz da membrana citoplasmática com os grupos hidrofóbicos direcionados para o interior e os grupos hidrofílicos voltados para o exterior onde associamse à água Proteínas que são hidrofílicas e outras substâncias carregadas como íons metálicos podem ligarse às superfícies hidrofílicas Embora haja algumas diferenças químicas a estrutura global da membrana citoplasmática ilustrada é semelhante em procariotos e eucariotos porém uma exceção do padrão de bicamada é apresentada na Figura 48 1 Barreira de permeabilidade impede o extravasamento e atua como uma porta para o transporte de nutrientes para dentro e fora da célula 2 Ancoragem de proteínas sítio de muitas proteínas envolvidas no transporte bioenergética e quimiotaxia 3 Conservação de energia sítio de geração e utilização da força próton motiva As principais funções da membrana citoplasmática Embora estruturalmente frágil a membrana citoplasmática desempenha várias funções celulares importantes MEMBRANAS de BACTÉRIAS MADIGAN 2010 Tortora 2010 FLAGELOS de um Organismo PROCARIOTOS Membrana externa LPS Filamento Flagelina Gancho Bastão Anel L Anel P Anel MS Corpo basal Membrana citoplasmática Proteínas na Fila alterador do motor Tortora 2010 TIPOS de flagelos BACTERIANOS 9mar Biology Fímbricas e Pili Pilus sexual Material genético ESTRUTURA celular De Organismos Eucariotos Tortora 2010 Estrutura de células eucarióticas 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Tortora 2010 Diferenças entre Procariotos e Eucariotos Bacteria Archaea Eucarya Padrão celular procariota procariota eucariota Composição da parede celular contém pepitideoglicano varia na composição e não contém pepitideoglicano varia na composição contém carboidratos Composição lipídica das membranas celulares fosfolipídios glicerol 3fosfato Sulfolipídios glicolipídios hidrocarbonetos ramificados isoprenóides fosfolipídios Fosfolipídios glicerol 1fosfato Estrutura dos lipídeos na membrana cadeia linear cadeia ramificada cadeia linear Primeiro aminoácido na síntese de proteínas formilmetionina metionina metionina Sensibilidade a antibióticos sim não não Conteúdo protéico alto alto baixo Principais diferenças entre DÚVIDAS Jonathanmanhaesifesedubr 77 991017295 Até a próxima aula Lista de exercícios e materiais de apoio Disponível no AVAMoodle