Morphologia e Estrutura da Célula Bacteriana

15022023 1 MORFOLOGIA E ESTRUTURA DA CÉLULA BACTERIANA Prof Me Jeferson Leandro de Paiva O termo MORFOLOGIA referese à forma celular A forma segue a função A estrutura forma de um componente biológico surgiu como tal pode corresponder à melhor alternativa para a realização de uma função específica 15022023 2 MORFOLOGIA E ESTRUTURA DA CÉLULA BACTERIANA Quando observados de perto e em seu interior obtemos estruturas mais detalhadas a explorar estudando assim o que cada estrutura faz pela célula e como elas funcionam nos proporcionam a elaboração de novos antibióticos e o emprego dos microrganismos em beneficio ao homem 1 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS 11 Tamanho As células bacterianas variam em tamanho dependendo de espécie mas a maioria tem aproximadamente de 05 a 1 m em diâmetro ou largura 12 Forma células esféricas Cocos células cilíndricas ou em forma de bastão Bacilos células espiraladas ou helicoidais espirilos Corpo rígido e são como vírgula são chamados vibrões Obs Pleomorfismo 15022023 3 13 Arranjo 131 Arranjo diplococos cocos agrupados aos pares Estreptococos cocos agrupados em cadeia Estafilococos grupos irregulares lembrando cacho de uva Sarcina cocos em grupos cúbicos de oito Bacilos isolados na maioria das vezes diplobacilos aparecem aos pares estreptobacilos acorrem em cadeias Espirilos isolados 15022023 4 A célula bacteriana apresenta várias estruturas Algumas delas estão presentes apenas em determinadas espécies enquanto outras são essenciais 2 ESTRUTURA BACTERIANAS E SUAS FUNÇÕES 21 Membrana Citoplasmática Proteínas imersas na camada lipídica Superfície interna ou externa ou atravessadas OBS os eucariotos possuem esteróis colesterol e carboidrato 75 nm de espessura aproximadamente responsável pela separação do meio interno citoplasma e externo da célula constituída 15022023 5 Mesossomos septal divisão celular laterais concentração de enzimas envolvidas no transporte eletrônico dando a célula maior atividade respiratória ou fotossintética Replicação de DNA Funções barreira altamente seletiva transporte de Soluto produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa biossíntese Mosaico Fluído 22 Parede Celular Estrutura complexa semirígida forma da célula proteção celular Função prevenir ruptura da célula bacteriana Capacidade de provocar doença Constituída peptídeoglicano mureína Estrutura básica contêm três tipos de unidades estruturais 1 N acetilglicosamina NAG Ácido N acetilmurâmico Cadeias laterais de tetrapepitidios Lalanina Acido Dglutâmico Ácido mesodiaminopimélico Dalanina 15022023 6 22 Parede Celular A forma da célula é determinada pelo comprimento das cadeias de peptídeoglicano e pela quantidade de interligações existentes entre estas cadeias Protoplasto Esferoplasto Parede celular BACTERIAS GRAM POSITIVAS Ácido teicoico polímero de glicerol e ribitol fosfato carregados negativamente pode ajudar no transporte de íons para dentro e fora da célula e no armazenamento de fósforo Se encontram ligados ao peptideoglicano ou à membrana citoplasmática 15022023 7 Função Facilitar a ligação e regulação da entrada e saída de cátions da célula Regulação da atividade das autolisinas durante o processo de divisão celular Constituir sítios receptores de bacteriófagos Parede celular BACTERIAS GRAM POSITIVAS Parede celular BACTERIAS GRAM NEGATIVAS 15022023 8 Formados de lipídeos A cerne de polissacarídeo e antígenos O Podem atuar como um veneno LPS ou endotoxina Porinas proteínas triméricas que formam poros que propiciam a passagem passiva de solutos porção Lipídico Endotoxinas Membrana Externa 02 camadas interna fosfolipídios externa lipopolissacarídeos e proteínas Membrana Externa proteínas de membrana externa outer menbrane protins OMPs envolvidas no transporte de alguns solutos além de funcionarem como receptores de fímbrias sexual e de fagos lipoproteínas função estrutural Funções fator importante na evasão destas bactérias à ação de células fagocitárias e ao complemento barreira à antibiótico enzimas digestivas e detergentes 15022023 9 enzimas hidrolíticas proteases nucleases lípases proteínas transportadora de solutos enzimas capazes de inativar drogas tornando as células resistentes a elas Contém uma série de enzimas e proteínas tais como Espaço Periplasmático Camada S é composta por proteínas ou glicoproteínas ligadas a parede Cápsula Camada Mucosa e Camada S São polímeros orgânicos sintetizados depositados para fora da parede e são chamados de substâncias poliméricas extracelulares SPE Cápsula é a camada que fica ligada á parede celular como um revestimento externo de extensão limitada a estrutura definida Camada Mucosa 15022023 10 Função reservatório de água e nutrientes aumento da virulência aderência biofilme e alto poder infectante Formação de um BIOFILME MULTIESPÉCIE 15022023 11 Quando purificados têm sido empregados como substituintes de plasma sanguíneo exemplo dextrano Produção industrial de SPEs polissacarídeos extracelulares de microrganismos têm sido produzidos e utilizados industrialmente como espessantes de alimentos tintas etc httpageunaerpbrreportagens11bacteriatransformaacucaremplasticobiodegradavel Flagelos São filamentos finos com uma forma helicoidal que se estendem a partir da membrana plasmática e atravessam a parede celular composto corpo basal alça ou gancho longo filamento helicoidal proteínas flagelina Antígeno H Classificados Monotriquio 15022023 12 Fototaxia Flagelos Periplasmáticos filamento axial origina nos pólos da célula e gira em torno do corpo celular cilindro protoplásmico abaixo da membrana externa da parede celular Exemplo Espiroquetas Taxia movimento de bactérias estimuladas por fatores químicos ou físicos Quimiotaxia Vantagens Movimentação em direção à ambientes favoráveis e desvios de ambientes adversos 15022023 13 fímbria F fímbria sexual condutor de material genético durante a conjugação bacteriana tipos que funcionam como sítio de receptores de bacteriófagos estrutura de aderência a células de mamíferos e outras superfícies Fímbrias Pêlos ou Pili São apêndices filamentosos protéicos menores mais curtos mais numerosos que os flagelos e não são helicoidais Há varias funções associadas a diferentes tipos de fímbrias Nucleotídeos Região nuclear preenchida por fibrilas de DNA dupla hélice na forma de uma única molécula 15022023 14 Plasmídios Replicação independente Inserção de DNA em um plasmideo Ribossomos responsáveis pela síntese protéica Coeficiente de Sedmentação de 70S unidade de Svedberg 15022023 15 Grânulos sua função é quase sempre a de substância de reserva e subunidades de macromoléculas para compor outras estruturas celulares granulos meta cromáticos reserva de fosfato granulos polihidroxibutirato PHB reserva de carbono e fonte de energia granulos de polissacarídeos Glicogênio e amido Granulos de Enxofre enxofre energia magnetossomos óxido de ferro Vacúolos Gasosos Citoplasma de procariótos que vivem flutuando em lagos e mares A membrana é composta apenas de unidades repetidas de proteínas organizadas de maneira a forma uma estrutura rígida somente permeável a gases e impermeável a água ou solutos Variam de acordo com a pressão osmótica e hidrostática à qual o organismo é submetido 15022023 16 Exclusivo de bactérias que apresentam como forma de resistência e sobrevivência em condições adversas Possuem parede celular espessa são altamente refrateis altamente resistente as mudanças do ambiente Forma vegetativa repouso Cistos não apresentam alta resistência ao calor Endósporos Células especializadas de repouso As células são desidratadas e tornamse altamente duráveis com paredes espessas e resistentes ao calor Quando algum nutriente chave se esgota ocorre a esporulação Estruturas de resistência presente em bactérias esporogênicas Bacillus e Clostridium Endósporos 15022023 17 Existem dois métodos gerais utilizados para preparar espécimes microbiológicas para observação por meio do microscópico luminoso 1 Técnica entre lâmina e lamínula e gota pendente 2 Técnicas de Coloração Coloração Simples 15022023 18 Bactéria GRAM Bactéria GRAM Coloração diferencial Coloração de Gram Escorrer excesso Cora o citoplasma de purpura independente do tipo de célula COLORAÇÃO DE GRAM Quando tratadas com álcoolcetona 15022023 19 Menores bactérias conhecidas que podem crescer e se reproduzir fora das células vivas de hospedeiros não possuem parede celular ou têm muito pouco material de parede Membrana plasmática contendo lipídeos denominados esteroides que protegem da lise MICOPLASMAS ARQUIBACTÉRIAS Não possuem paredes ou possuem paredes celulares incomuns compostas de polissacarídeos e proteínas Camada S camada superficial paracristalina composta por proteínas ou glicoproteínas pseudopeptideoglicano Possuem ácidos micólicos complexos com polissacarídeos e peptídeos Peptideoglicano com ácido Nglicolmurânico ao invés de ácido Nacetilmurâmico Parede celular lipídica gradiente de fluidez com orientação contrária à de bactérias gram negativas regiões externas mais fluidas que as internas Permite a sobrevivência em macrófagos e aderência entre bactérias Resistencia à corrosivos e ácidos ou álcalis fortes Resistência ao ressecamento BAAR bacilos álcoolácido resistente método de coloração de ZIEHLNEELSEN MICOBACTÉRIAS 15022023 20 Método de coloração de ZIEHLNEELSEN RESUMO DOS COMPONENTES CELULARES 15022023 21 As técnicas laboratoriais para caracterizar os microrganismos variam desde uma microscopia relativamente simples à análise de material genético encontrado na célula As principais categorias de informações usadas para caracterizar espécies diferentes são 1 Características Morfológicas tamanho forma e arranjo das células 2 Características Metabólicas 3 Características Antigênicas os anticorpos produzidos em animais de laboratórios podem ser usados para detectar a presença de antígenos únicos em culturas bacterianas e são usados para caracterizar os microrganismos 4 Características Patogênicas importante determinar se o microrganismo causa doença patogênico ou não causa doença nãopatogênico Informações utilizadas para Caracterizar os Microrganismos 5 Características Genéticas a maioria dos microbiologistas conta atualmente com técnicas que permitem realizar análises genéticas para classificar ou identificar os microrganismos ou compreender a sua atividade A sonda de DNA é um exemplo de procedimento genético rápido e amplamente utilizado uma fita de DNA de uma espécie conhecida é misturada com uma fita de uma espécie desconhecida Se os microrganismos são da mesma espécie as duas fitas se combinarão ou se ligarão Esta combinação aparece como uma fita dupla de DNA com um marcador ligado CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS VIVOS Como fazer para determinar os nomes dos microrganismos e como catalogálo de forma sistemática As denominações específicas no mundo biológico surgem da sistemática que pode ser descrita como a ciência do desenvolvimento de um arranjo ordenado das espécies dentro de cada uma das principais categorias de organismos Sistemática Taxonomia 15022023 22 A ciência da taxonomia inclui a classificação arranjo nomenclatura nomes e identificação descrição e caracterização dos organismos vivos Os organismos que compartilham certas características comuns são agrupados em grupos taxonômicos denominados taxa singular táxon O táxon básico é a espécie que é uma coleção de cepas com características similares Depois segue com ESPÉCIE GÊNERO FAMÍLIA ORDEM CLASSE DIVISÃO REINO Regra dos nomes SISTEMA BINOMIAL DE NOMENCLATURA 1 Cada espécie recebe um nome constituído de duas palavras ex Neurospora crassa 2 O primeiro têrmo é o nome do gênero e sempre se inicia com letra maiúscula 3 A denominação do gênero é uma palavra latina ou grega um novo têrmo composto de raízes latina ou grega ou o nome latinizado de uma pessoa masculino feminino ou neutro 4 Os nomes próprios dos microrganismos são sempre escrito em itálico 5 O segundo têrmo do nome de um microrganismo específico espécie é escrito em letras minúsculas e usualmente é descritivo adjetivo que modifica o nome Bacillus albus Bacillus branco adjetivo sob a forma de particípio presente de um verbo Clostridium dissolvens que dissolve substantivo no caso possessivo que modifica o nome genérico Salmonella pullosum Salmonella dos pintos nome de caráter explicativo Bacillus radicicola Bacillus habitante da raíz Ocasionalmente é necessário subdividir uma espécie em variedades Tal atitude é tomada quando existem diferenças numa espécie insuficientes para a criação de uma nova espécie como por exemplo a amostra de Streptococcus lactis que produz um aroma de malte e que é designada de Streptococcus lactis var maltigenes 15022023 23 EXIGÊNCIA NUTRICIONAL E O MEIO DE CULTURA Elementos Químicos como Nutrientes Compreendendo e manipulando as fontes nutricionais disponíveis em laboratório podese selecionar identificar e estudar microrganismos específicos Os microrganismos necessitam de alguns elementos químicos essenciais utilizados como nutrientes sendo que os principais para o crescimento das células incluem carbono nitrogênio hidrogênio oxigênio enxofre e fósforo Carbono C todos os organismos requerem carbono de alguma forma Em geral os compostos orgânicos são os que possuem carbono o carbono forma o esqueleto das 3 maiores classes de nutrientes orgânicos carboidratos lipídeos e proteínas estes fornecem energia para o crescimento da célula e serve como unidade básica do material celular os heterotróficos utilizam compostos orgânicos como sua principal fonte de carbono obtendo tais moléculas a partir do meio ou ingerindo organismos autotróficos ou mesmo heterotróficos os autotróficos utilizam o CO2 como sua principal ou única fonte de carbono Nitrogênio N todos os organismos necessitam em alguma forma é a parte essencial dos aminoácidos que formam as proteínas as bactérias são mais versáteis para usar o N que os organismos eucariotos Algumas bactérias podem utilizar o N2 nitrogênio atmosférico fixação de nitrogênio e outras podem utilizar compostos nitrogenados como nitratos nitritos e sais de amônia E algumas utilizam ainda compostos de nitrogênio orgânico tais como os aminoácidos e peptídeos 15022023 24 Hidrogênio H Oxigênio O Enxofre S e Fósforo P essenciais a todos os organismos H e o O fazem parte de muitos compostos orgânicos e da água S é necessário para a biossíntese dos aminoácidos cisteína cistina e metionina P é essencial para a síntese de ácidos nucléicos e ATP alguns desses elementos são encontrados na água ou na atmosfera gasosa do meio Os íos inorgânicos como sulfatos e fosfatos podem também suprir os principais elementos necessários ao microrganismo Outros Elementos muitos outros elementos essenciais são requeridos porém em menor quantidade que os citados acima sódio ferro molibdênio cobalto zinco cobre manganês o sódio Na é requerido pelas permeases da membrana que transporta o açúcar melibiose em células de Escherichia coli o ferro Fe2 é requerido pelas enzimas citocromo catalases e succinil desidrogenases como cofator alguns minerais em pequenas quantidades mgL como o Zn2 Cu2 Mn2 Mo6 Co2 são requeridos para ativar enzimas O Mo6 por exemplo é requerido pela nitrogenase a enzima que catalisa a conversão do N2 para o NH3 amônia durante a fixação do N2 15022023 25 CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL DOS MICRORGANISMOS Quimioautróficos aqueles organismos que utilizam substâncias químicas inorgânicas como fonte de energia e dióxido de carbono como principal fonte de Carbono Quimioheterotróficos Fotoautotróficos Fotoheterotróficos Existem bactérias fototróficas podem crescer como quimiotróficas Ex Rhodospirillum rubrum Os padrões nutricionais são úteis na classificação das bactérias e das leveduras Sintético Líquido Semisólido Sólido Meios para Anaeróbios Meios Diferenciais Meios Seletivosdiferenciais Meios Enriquecidos Meios para Ensaios Microbiológicos MEIO DE CULTURA 15022023 26 FATORES DE CRESCIMENTO Água Atmosfera Gasosa Temperatura Cardiais Crescimento Nutrição membrana plasmática Regulação de pressão osmótica Regulação térmica Mínima Ótima Máxima Classificação de acordo com a temperatura que mais crescem oPsicrófilos 15 a 20C oMesófilos 25 a 40C oTermófilos 40 a 85C REPRODUÇÃO E CRESCIMENTO DOS MICRORGANISMSO Fissão Binária Transversal ou Divisão Binária Simples uma única célula se divide em duas após desenvolver uma parede celular transversal é um método de reprodução assexuada 15022023 27 CRESCIMENTO Velocidade de Crescimento e tempo de Geração Progressão Geométrica 12 2 2 2 3 2 4 2 5 2 n CURVA DE CRESCIMENTO CRESCIMENTO SINCRÔNICO CULTURA CONTINUA 15022023 28 MÉTODOS DE MEDIDAS O desenvolvimento de uma cultura bacteriana pode ser medido tanto por um aumento de quantidade protoplasma quanto pelo número de organismos Métodos para se estimar a massa ou aumento da quantidade de protoplasma Métodos diretos centrifugação peso seco Métodos Indiretos nitrogênio estimativa colorimétrica ou espectrofotométricas de constituintes do protoplasma medida de um consumo de metabólito ou acumulo de um produto do metabolismo turbidiometria consumo de um composto pela massa bacteriana Os métodos para se estimar o número de organismos também podem ser Métodos Diretos Contadores de Partículas Câmaras de contagem Esfregaço Corado Métodos Indiretos Diluição seriada ou número mais provável Plaqueamento em Meio Sólido