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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA
Professora: Vânia Lúcia da Silva
Morfologia, Citologia e Fisiologia Bacteriana
Enfermagem
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(Flavobacter)
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A célula bacteriana
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As bactérias de importância médica são caracterizadas
morfologicamente por:
Morfologia Bacteriana
Tamanho
Arranjo
Forma
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Variam de 0,3 por 0,8
μm até 10 por 25 μm.
As espécies de maior
interesse médico medem
entre 0,5 a 1,0 μm por 2 a 5
μm.
Tamanho
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• Esférica: Cocos Grupo homogêneo em relação ao tamanho,
sendo células menores (0,8 a 1,0 μm).
• Cilíndrica: Bacilos Forma de bastão, podendo ser longos ou
delgados, pequenos ou grossos, extremidade reta, ou arredondada.
• Espiralada =>Espirilos: possuem corpo rígido e se movem às custas de flagelos externos. =>Espiroquetas: são flexíveis e locomovem-
se provavelmente às custas de contrações do citoplasma
Forma
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Cocobacilos: bacilos muito curtos. Ex.: Prevotella
Vibriões: espirilos muito curtos, assumindo formas de vírgula. Ex.: Vibrio cholerae
Formas de transição
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Cocos
Diplococos: cocos agrupados aos pares. Ex: Neisseria
Tétrades: agrupados de 4 cocos Sarcina: 8 cocos em forma cúbica
Estreptococos: cocos agrupados em cadeia. Ex: Streptococcus
Estafilococos: cocos em arranjos irregulares. Ex: Staphylococos
Arranjo
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Bacilos Arranjo
(d) Paliçada: agrupados lado a lado
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A célula bacteriana
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Locomoção: movimento rotatório
Formam longos filamentos que partem do corpo da bactéria e se estendem externamente à parede celular.
Ancorado na superfície da célula
Proteína flagelina
Flagelos
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Flagelos
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Natureza protéica (pilina)
Mais curtos que os flagelos
Aderência
Fímbria ou Pili F – transferência de material genético durante a conjugação
Fímbrias/pili
Pilus associado
a conjugação
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Estruturas externas à parede celular
Polímero viscoso e gelationoso situado externamente à parede celular, composto de polissacarídeo e/ou polipeptídeo. • Proteção da célula bacteriana contra desidratação. • Aderência – auxiliam na ligação da bactéria à superfícies
bióticas ou abióticas. • Proteção - resistência à fagocitose pelas células de defesa do
corpo (fator de virulência). => bactérias encapsuladas são mais VIRULENTAS do que as não
encapsuladas.
Cápsula
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Cápsula
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Bactéria Bactérias com parede celular
Parede celular típica
Parede celular atípica
Bactérias sem parede celular
Gram + Gram -
• Micoplasmas • Ureaplasmas
• Micobactérias • Espiralados • Clamidias • Riquétsias • Maioria das bactérias de
importância médica
Parede celular
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Confere rigidez estrutural à célula.
Proteção contra lise osmótica.
Sítio receptor para proteínas e outras moléculas.
Constituída de peptidioglicano
Parede celular
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Parede celular
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Composição do tetrapeptídeo
Contém L e D aminoácidos, sempre ligado ao NAM.
Ligações cruzadas entre o COOH terminal do aminoácido de um
tetrapeptídeo e o grupo NH2 do aminoácido do tetrapeptídeo vizinho.
L-alanina
D-ácido glutâmico
L-lisina
D-alanina
L-alanina
D-ácido glutâmico
L-lisina
D-alanina
Ligação cruzada
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Várias camadas de peptidioglicano (cerca de 90% da parede) Ácido teicoico (polissacarídeo ácido com resíduo de glicerol fosfato ou ribitol fosfato).
Parede celular de Gram positiva
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Poucas camadas de peptidioglicano (cerca de 10%) Membrana externa - Lipopolissacaríedo (LPS) - Proteínas: porinas, lipoproteínas
Espaço periplasmático – entre a membrana externa e membrana citoplasmática
Parede celular de Gram negativa
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•Internamente => camada de fosfolipídeos e lipoproteína, ancorada ao peptidioglicano. • Externamente => lipopolissacarídeo (LPS)
Parede celular de Gram negativa
Membrana
citoplasmática
Membrana externa
Citoplasma
Lipopolissacarideo
Espaço periplasmático e
lipoproteínas
Peptideoglicano
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3 componentes ligados covalentemente: lipídeo A, polissacarídeo cerne e
polissacarídeo O.
ENDOTOXINA
Diarreia, vômitos, febre e choque
potencialmente fatal
Estrutura do LPS
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Coloração de Gram
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Parede celular atípica
Parede celular de Mycobacterium
Gram +
Gram - Micobacterias
Bi-camada lipídica
Peptídeoglicano
LPS
Porina
Ácido Micólico
Arabnogalactose
Glicolipídio(lipoarabnomanana)
Lipídios acil(ceras)
Gram +
Gram - Micobacterias
Bi-camada lipídica
Peptídeoglicano
LPS
Porina
Ácido Micólico
Arabnogalactose
Glicolipídio(lipoarabnomanana)
Lipídios acil(ceras)
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Coloração álcool-ácido resistente
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proteínas + bicamada lipídica
Fosfolipídeos
Ácidos graxos Comp. hidrofóbicos
Glicerol fosfato hidrofílicos
Estrutura fina (8 nm) e fluida Composição química
Total ou parcialmente
imersas na bicamada
Estruturas internas à parede celular Membrana citoplasmática
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Funções:
Barreira de permeabilidade da célula que separa o citoplasma do ambiente
Transporte de substâncias
Processos de obtenção de energia: respiração => MESOSSOMOS
Membrana citoplasmática
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Citoplasma
Componentes citoplasmáticos
Nucleóide
Água, compostos de baixo peso molecular, macromoléculas, íons inorgânicos.
Sítio de reações químicas
Cromossomo bacteriano, DNA circular, dupla hélice, contém informações
necessárias à sobrevivência da célula, capacidade de replicação
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Grânulos de reserva ou inclusões
Grânulos de glicogênio, amido, lipídeos, polifosfato, óxido de ferro (magnetossomos)
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Ribossomos
Síntese proteica
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• Estruturas altamente diferenciadas e possuem pouca quantidade de água. Resistentes ao calor, desidratação, valores extremos de pH, radiação • Atuam como estrutura de sobrevivência - condições ambientais desfavoráveis - Baixa atividade metabólica
Ciclo de vida de uma bactéria formadora de endósporos.
Esporos Bacterianos - Endósporos
Forma de sobrevivência e não de REPRODUÇÃO
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Conjunto de todas as reações químicas dentro de uma célula
Fisiologia
Anabolismo Conjunto de processos biossintéticos que requerem energia e que formam os componentes celulares a partir de moléculas menores.
Catabolismo Conjunto de processos de degradação de moléculas e nutrientes que liberam energia. Fornecem energia para as reações anabólicas.
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Composição macromolecular de uma célula procariótica
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Nutrição dos microrganismos
As células bacterianas são formadas a partir de substâncias químicas
denominadas nutrientes.
Os nutrientes captados do ambiente são transformados em constituintes
celulares ou usados para liberar energia para a célula.
Macronutrientes Micronutrientes
Fatores de crescimento
* Classificados de acordo com a sua concentração e importância na célula bacteriana
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* necessários em quantidades maiores
Macronutrientes Funções
Carbono (Compostos orgânicos, CO2)
Constituintes de carboidratos,
lipídeos, proteínas e ácidos
nucleicos.
Oxigênio (O2, H2O, comp. orgânicos)
Nitrogênio (NH4, NO3, N2, comp. org.)
Hidrogênio (H2, H2O, comp. Orgânicos)
Fósforo (PO4)
Enxofre (SO4, HS, S, comp. enxofre)
Potássio (K+) Atividade enzimática, cofator para
várias enzimas
Cálcio (Ca2+) Cofator de enzimas, componente
do endósporo
Magnésio (Mg2+) Cofator de enzimas, estabiliza
ribossomos e membranas
Ferro (Fe2+/Fe3+) Constituição de citocromos e
proteínas ferro enxofre
(transportadores de elétrons),
cofator de enzimas.
Macronutrientes
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* requeridos em pequenas quantidades; íons metálicos; cofatores para várias enzimas
Micronutrientes
Elementos Funções
Manganês Presente nas enzimas que quebram a água no fotossistema II dos
fototrópicos oxigênicos e nas superóxido dismutases.
Cobalto Presente vitamina B12 e transcarboxilases
Zinco Presente nas metalopeptidases, metaloenzimas, DNA e RNA
polimerases
Cobre Enzimas envolvidas na respiração
Molibdênio Presente nas enzimas molibdênio nitrogenases, nitrato redutases
Cromo Metabolismo da glicose
Níquel Presente nas enzimas hidrogenases e ureases
Selênio Ocorre no tRNA, formato-desidrogenases e oxirredutases
Tungstênio Presente nas formato-desidrogenases e oxitransferases
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Compostos orgânicos requeridos em pequenas quantidades e somente por algumas bactérias que não podem sintetizá-los.
Muitos microrganismos são capazes de sintetizá-los.
Três grupos principais
Fatores de crescimento
Aminoácidos
Vitaminas
Purinas Pirimidinas
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Vitaminas requeridas pelos microrganismos e suas funções
* Componentes de coenzimas
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Formas de obtenção de energia
Respiração aeróbica
Respiração anaeróbica
Fermentação
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Conceitos básicos
• Glicólise: oxidação da glicose a ácido pirúvico com produção de ATP e NADH.
• Ciclo de Krebs: oxidação de acetil-CoA (um derivado do ácido pirúvico) a dióxido de carbono, com produção de ATP, NADH e FADH2.
• Cadeia de transporte de elétrons: Cascata de reações de oxirredução envolvendo uma série de transportadores de elétrons. A energia dessas reações é utilizada para gerar grande quantidade de ATP.
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Compostos orgânicos são
completamente degradados
O2 é o aceptor final dos
elétrons
Respiração aeróbica
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Processo no qual os compostos orgânicos são completamente
degradados, e uma molécula diferente do O2 é o aceptor final dos
elétrons (carbonato, sulfato, nitrato, fumarato).
A quantidade de ATP gerada na respiração anaeróbica varia de
acordo com o microrganismo e a via.
Tem rendimento energético menor do que a respiração
aeróbica.
Respiração anaeróbica
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• Não requer ciclo de Krebs ou CTE
• Utiliza molécula orgânica como aceptor final de elétrons.
• Não requer oxigênio, mas pode ocorrer na presença deste.
• Produz pequenas quantidades de ATP (grande parte da energia permanece nas ligações químicas dos compostos orgânicos formados).
Processo no qual os compostos orgânicos são parcialmente degradados
Fermentação
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Os microrganismos em crescimento estão, na verdade,
aumentando o seu número e se acumulando em colônias
COLÔNIAS - grupos de células (visualização sem utilização
de microscópio).
Crescimento microbiano – refere-se ao aumento do número e não do tamanho
das células.
Crescimento microbiano
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Fatores necessários para o crescimento microbiano
Químicos
Físicos - químicos (ambientais)
Macronutrientes
Micronutrientes
Fatores de crescimento
Temperatura
pH
Pressão osmótica
Oxigênio
Água
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Efeito da temperatura no crescimento microbiano
Temperatura
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Classificação dos microrganismos quanto à temperatura de crescimento
Temperatura
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Efeito do pH no crescimento microbiano
A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de pH, sempre perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5.
pH
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A capacidade dos
microrganismos se adaptar
a pressões osmóticas
chama-se
OSMOADAPTAÇÃO.
Pressão osmótica
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Oxigênio
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As bactérias se multiplicam por fissão binária, um processo que ocorre devido à formação de septos, que se dirigem da superfície para o interior da célula, dividindo a bactéria em duas células filhas.
O período da divisão celular depende do tempo de geração de cada bactéria.
Tempo de geração: tempo necessário para uma célula se dividir em duas
Ciclo celular bacteriano
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Divisão celular
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Curva de crescimento bacteriano