morfologia e ultraestrutura de bactÉrias

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MORFOLOGIA E ULTRA-ESTRUTURA DE BACTÉRIAS

Microbiologia FFI 0751

Profa. Dra. Ilana CamargoContinuação (aula 5)

✓ Parede

✓ Estruturas internas à parede

✓ Membrana citoplasmática

✓ Citoplasma

✓ Inclusões

✓ Endósporos

o Estruturas externas à parede

o Camada limosa ou cápsula

o Flagelos

o Fímbrias e Pili

o Locomoção da célula bacteriana

o Flagelar

o Deslizamento

o Taxias (fototaxia, quimiotaxia)


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GlicocáliceCamada limosa e cápsula

Glicocálice/Glicocalix: Camada de material viscoso que

envolve as células bacterianas.

Produzido na maioria dos casos dentro da célula e

excretado para a superfície celular.

Composto de polímeros (viscoso e gelatinoso) situado

externamente à parede celular.

Cápsula – Se estiver organizado e acoplado firmemente à parede

celular (exclui partículas pequenas como tinta naquim);

Camada limosa – Se estiver desorganizado, sem forma e acoplado

frouxamente à parede celular → tende a ser solúvel em água.

Estruturas externas à parede – Camada limosa ou cápsula

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Podem ser:

espessas ou delgadas,

rígidas ou flexíveis,

dependendo na sua composição química

e grau de hidratação


Cápsula

Cápsulas bacterianas. (a) Demonstração da presença de cápsulas por coloração negativa com tinta nanquim em Acinetobacter, observada em MO de fase. (b) Micrografia eletrônica de uma seção fina de célula de Rhizobium trifolli, corada com vermelho de rutênio, revelando a cápsula. Madigan et el., 2004.

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Composição:

Único tipo de açúcar –homopolissacarídeos;

Ex.: Streptococcus mutans

Sacarose – glicina = polímero para aderir às

superfícies lisas dos dentes e causa a cárie! Sem

a glicina, a bactéria seria expelida pelo fluxo da

saliva.

Mais de um tipo de açúcar – heteropolissacarídeos;

Ex. Streptococcus pneumoniae

Possui a cápsula tipo VI de Glicose, Galactose e

Ramnose.


A determinação dos constituintes da cápsula é

normalmente um passo importante na identificação de

certas bactérias patogênicas.

Algumas cápsulas são de polipeptídeos.

Ex. Bacillus anthracis (agente do carbúnculo/ antrax)

– Cápsula de ácido glutâmico.


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Funções do glicocálice:

-Aderência à superfícies sólidas;

- Proteção contra o dessecamento temporário se ligando a

moléculas de água;

-Reservatório de alimentos;

-Evita a adsorção e lise da célula por bacteriófagos;

Vírus que atacam bactérias.

-Proteção para as bactérias patogênicas contra fagocitose por

células sanguíneas, aumentando a chance de infecção.

Praga na indústria – responsável pelo acúmulo de lodo nos

equipamentos, afetando a qualidade dos produtos.

http://www.nehmi-ip.com.br/imagens_servicos/bio_7_p.gif

Glicocálice: cápsulas e camadas limosas

– Maior parte de natureza polissacarídica

(exopolissacarídeos = EPS).


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Sob determinadas condições, os microrganismos se aderem, interagem

com as superfícies e iniciam crescimento celular.

Essa multiplicação dá origem a colônias e quando a massa celular é

suficiente para agregar nutrientes, resíduos e outros microrganismos

(camada espessa), está formado o que se denomina BIOFILME.

➢São complexos ecossistemas microbiológicos embebidos em uma matriz

de polímeros orgânicos, aderidos a uma superfície;

➢Forma-se um cultivo puro ou uma associação com outros

microrganismos.

➢Os microrganismos em biofilmes estão mais resistentes à ação de

agentes químicos e físicos.

EPS e Biofilme

http://www.textbookofbacteriology.net/biofilm_formation.gif

http://ehp.niehs.nih.gov/realfiles/docs/1998/106-12/innovations.html

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Biofilmes bacterianos

Fixação Crescimento Separação

Células planctônicas

Biofilme

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Biofilme

Encontrado onde há água e suporte sólido

Dentes, canos, lentes de contato, sistemas digestivos

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✓ Parede



✓ Inclusões

✓ Endósporos


✓ Camada limosa ou cápsula

o Fímbrias e Pili

o Flagelos


o Flagelar

o Deslizamento



Fímbrias e Pili

Estruturas filamentosas compostas por proteínas que se projetam a partir da superfície de uma célula, podendo

apresentar muitas funções

http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/microbiologia/unidades/documen/uni_02/57/caphtm/cap0401.htm http://www.dbi.ufla.br/Ledson/LBMP/Bact24.htm

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=c5oCPUHT5NDVpM&tbnid=bxWNjYZPEz126M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Faulavirtual.usal.es%2Faulavirtual%2Fdemos%2Fmicrobiologia%2Funidades%2Fdocumen%2Funi_02%2F57%2Fcaphtm%2Fcap0401.htm&ei=MWRlUbe1FIG49gTPmoG4DA&bvm=bv.44990110,d.dmQ&psig=AFQjCNGykXeEFscnWxqYooM5jxDBhR8fMA&ust=1365685675874779

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&docid=6dwP7WHKVhPQ6M&tbnid=Kw6mcf_z_kyNwM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.dbi.ufla.br%2FLedson%2FLBMP%2FBact24.htm&ei=cmRlUZauFpHA9QTh4ICABw&bvm=bv.44990110,d.dmQ&psig=AFQjCNGykXeEFscnWxqYooM5jxDBhR8fMA&ust=1365685675874779

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Estruturas externas à parede – Fímbrias

• Mais curtas e mais numerosas que flagelo.

• Função de adesão.

• Pilina: proteína formadora, distribuídas de modo helicoidal em torno de um eixo.

Fímbrias em célula em divisão de E. coli (Fonte: Tortora et al.,

2005).

• Neisseria gonorrhoeae –agente causador da gonorréia: fímbrias

ajudam a colonização das membranas mucosas.

http://www.nibib.nih.gov/NewsEvents/ResearchHighlights/Archive/2007/06June07

➢ Podem ser vistos somente pelo Microscópio Eletrônico

➢ Penetram na parede celular, mas não possuem ancoragem

complexa como os flagelos

➢ São ocos, mas possuem Pilina, proteínas arranjadas em

forma de espiral em torno de um espaço central para formar a

estrutura.

Estruturas externas à parede – Fímbrias

Em infecção, as fímbrias auxiliam a

bactéria patogênica a aderir às

células superficiais do trato

respiratório, intestinal ou

geniturinário.

http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Fimbriae%2C+Bacterial&lang=1

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=atAM5Me1YpnCGM&tbnid=MbD3z7QBQtsxpM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.lookfordiagnosis.com%2Fmesh_info.php%3Fterm%3DFimbriae%252C%2BBacterial%26lang%3D1&ei=zWdlUemzL5KM9ATUj4AI&bvm=bv.44990110,d.dmQ&psig=AFQjCNFJaYCw7e6zUtgndFTTEm_2f-yoSA&ust=1365686568052453

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Pili

Estruturas externas à parede – Pili

• Pili (singular Pilus): mais longos que as fímbrias e há apenas um ou dois por célula.

• Mesma estrutura das fímbrias.• Função sexual: auxilia a aproximação entre duas células

bacterianas para que ocorra transferência de DNA.

Presença de pilus em célula de E. coli, revelada pela adesão de bacteriófagos ao pilus. O contato entre duas bactérias conjugantes

é feito pelo pilus, que as aproxima por retração (despolimerização da pilina). Fonte: Madigan et al., 2004

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• Outras funções:

– aderência

– a classe de pili tipo IV realiza uma forma incomum de motilidade: motilidade pulsante!!

Por deslizamento: movimento ao longo de uma superfície sólida através da extensão dos pili seguida da sua retração.

Estruturas externas à parede – Pili

✓ Parede



✓ Inclusões

✓ Endósporos


✓ Camada limosa ou cápsula

✓ Fímbrias e Pili

o Flagelos


o Flagelar

o Deslizamento



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Flagelos

Os flagelos são muitas vezes mais longos que as células, mas o

diâmetro é muito fino e por isso não podem ser vistos com o

microscópio óptico.

Procedimentos de coloração colocam uma camada de corante

precipitado na superfície dos flagelos fazem com que apareçam mais

espessos e, assim, visíveis ao microscópio óptico.

Os corantes são a base de acetato de pararosanilina e

hidrocloreto de pararosanilina.

Flagelos – corado de vermelho

Não flagelo – corado de azul

Estruturas externas à parede – Flagelos

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• Associado à locomoção da célula (movimento natatório), oferece uma vantagem na exploração dos recursos dos ambientes.

• Apêndices longos e finos (~20 nm de espessura).

• Único ou vários, em diferentes arranjos

Monotríquio: Flagelo único e polar;

Anfitríquio: Um flagelo em cada extremidade;

Lofotríquio: Dois ou mais flagelos em um pólo da célula;

Peritríquio: Flagelos distribuídos por toda a célula.

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Fonte: Tortora et al., 2005

Estrutura do flagelo procariótico

Fonte: Madigan et al, 2004.

• Semi-rígida helicoidal (não fica reto).

• Formado pelo motor, gancho e filamento.

• Motor: ancorado na Membrana citoplasmática e parede, bastão + anéis, proteínas Mot (rotação) e Fli (reversão do sentido de rotação).

• Gancho: base mais rígida.

• Filamento: formado por subunidades de flagelina. Anel C

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2002


Bactéria Gram-negativo Bactéria Gram-positivo

2002

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Tipos de movimentação em procariotos com flagelação

Fonte: Madigan et al, 2004.

-Energia para rotação: movimento de prótons na membrana, passando pelo complexo Mot (força próton motiva). Translocação de 1.000 prótons para cada rotação.

-Velocidade até 60 comprimentos celulares/segundo-Capazes de girar até 300 revoluções por segundo!!

Impulsão em meio líquido → 0,00017 Km/h60 comprimentos celulares/segundo!!

Velocidade não é constante e pode-se aumentar ou diminuir de acordo com a intensidade da força próton motiva

Nem Usain Bolt é capaz!!!

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http://microblog.me.uk/wp-content/uploads/petri.0.jpg

Proteus mirabilis

Crescimento da colônia seguido por “ondas”.

Células normais com 2 m e de 6-10 flagelos

Células de expansão com 40 m e de milhares de flagelos → movem-se para a extremidade do ágar, perdem a diferenciação e voltam ao normal e novas células de expansão se formam...

Momento I

“Aprendendo Microbiologia com Poema e Poesia”

By Ilana Camargo

http://www.icej.org.br/?p=372

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Oh Meu Deus! Isso deve ser Proteus! ( por Ilana Camargo)

Ninguém, por mais que fosse desatento,deixaria de notar tal véu no crescimento.Um bacilo Gram negativo com tal mobilidade,migra sobre o meio sólido com grande habilidade.

Com tantos flagelos após grande diferenciação,migra pela superfície do ágar durante a incubação.

A morfologia ao redor de suas colônias... Hm! Com seu colega comente!O entrega até mesmo para o menos experiente:Basta observar o véu no ágar nutriente.

No ágar MacConkey, no entanto,há colônias em crescimento,mas o grande véu some como por encantoe a inibição eu não entendo!

Como sugestão eu digoe meu colega repete comigo:Oh Meu Deus! Isso deve ser Proteus!

Locomoção e taxia

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Locomoção microbiana - deslizamento

Mecanismo proposto para a motilidade por deslizamento em Flavobacterium johnsoniae –

movimentação de proteínas na superfície celular.Madigan et al., 2004.

Movimento mais lento e suave

Requer contato com superfície sólida

Cianobactéria filamentosa Oscillatoria princeps. Os filamentos deslizam por meio da secreção de

um polissacarídeo limoso.Madigan et al., 2004.

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• Motilidade pulsante com pili tipo IV

Locomoção microbiana - deslizamento

Respostas comportamentais - Taxias

• Movimento de uma bactéria para perto ou longe de um estímulo particular.

• Melhor conhecido em bactérias que apresentam locomoção flagelar.

• Quimiotaxia – resposta a um agente químico.

• Fototaxia – resposta a um estímulo luminoso.

• Outras taxias (p.e., aerotaxia).

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Regulação da quimiotaxia

• Proteínas sensoras localizadas na membrana –quimiorreceptores – percebem o gradiente químico einteragem com as proteínas que afetam a direção domotor flagelar.

• Principais agentes quimiotáticos bacterianos:nutrientes excretados por células como algas eprotozoários, ou por organismos macroscópicos mortos.

Quimiotaxia

Ocilação corrida

Gradiente maior do agente atrativo

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Fototaxia

Fototaxia positiva de uma colônia inteira da bactéria púrpura Rhodospirillum centenum, por um período de duas horas. No detalhe, MET de célula de R. centenum, com flagelação peritríquia induzida.

Madigan et al., 2004.

Parte II: Colorações

Sobre a aula prática

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microscopia óptica → o aumento do contraste melhora aimagem final observada.

A técnica de coloração é uma forma rápida e simples de melhorar o contraste.

Colorações

Colorações

Simples Diferencial

Positiva

Negativa

Separação de gruposColoração de Gram

Coloração de Ziehl-Neelsen

Observar estruturasEsporosCápsulasFlagelo

Um único corantePara constatação de microrganismo

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Colorações

Simples

Positiva

Negativa

Um único corantePara constatação de microrganismo

Positiva: baseada na utilização de corantescarregados positivamente (corantes básicos) que seligam às cargas negativas de superfície de células e dematerial nucléico

Negativa: baseada na coloração com corantesacídicos que são repelidos pela carga negativa dasuperfície de células. A lâmina de vidro ficará coradaenquanto que o microrganismo aparecerá mais claro

Azul de metileno (1 – 2 minutos)Cristal de violeta (20 – 60 segundos)Carbolfucsina (15 – 30 segundos)

NigrosinaTinta nanquim

Colorações

Diferencial

Separação de gruposColoração de Gram

Coloração de Ziehl-Neelsen

Observar estruturasEsporos (Schaeffer-Fulton)

Cápsulas (Gins)Flagelo (pararosanilina)

Dois corantes contrastantes que gerarão colorações diferentes em grupos

distintos de bactérias

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Partindo de cultura líquida

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Partindo de cultura sólida

Adicione uma gota de solução

fisiológica e em seguida adicione uma

porção de uma colônia com o auxílio de

uma agulha de inoculação, misture e

espalhe sobre a lâmina

Coloração de Gram

Vi Lulu Ali A Fumar !


















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Coloração de Gram

Fixação das bactérias na lâmina

Pelo calor (Fogo)

Cristal Violeta – 1 minuto

Lugol (Iodo) – 1 minuto

Álcool Cetona

Água destilada

Fucsina - 30 segundos

Solução de Iodo (Lugol)Mordente

Substância que forma

um complexo com o

Cristal Violeta e o

precipita na parede da

célula!

Cristal Violeta

Se infiltra na parede celular e cora as células de roxo!

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O tratamento de álcool (ou álcool cetona) extrai os lipídeos

resultando em uma porosidade ou permeabilidade

aumentada da parede celular das bactérias Gram-negativo. O

complexo Cristal Violeta – Iodo (CV-I) é retirado com a

lavagem e as bactérias Gram-negativo são descoradas.

As bactérias Gram-positivas têm parede celular de

composição diferente e se desidrata durante o

tratamento com o álcool, diminuindo a porosidade e o

complexo CV-I não pode ser extraído.

G+ - a célula não é afetada, permanecendo violeta

Última etapa: coloração pela Fucsina

G- - a célula adquire o corante, tornando-se vermelha/rosa.

Cocos Gram-positivo Cocos Gram-negativo

FUNÇÃO: Observar as características morfológicas das

bactérias isoladas – Excelente também como exame

direto para avaliar o material clínico (escarro).

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Coloração de Gram

Espiral

Gram-negativo

Cocos

Gram-positivo

Bacilo

Gram-positivo

Cocos Gram positivosestafilococos

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Gram positivos retém o cristal violeta e as bactérias Gram-negativo não.

No entanto, isto não é um fenômeno absoluto. Muitas vezes, culturas de

bactérias GRAM (+) parecem Gram (-) ou misturadas (+ e -).

Existem algumas razões para isto:

1 – Super descoloração

2 – Fixação pelo calor muito drástica

3 – esfregaço muito espesso

4 – Passos de lavagens impróprios

5 – Cultura muito velha

6 - Cultura misturada ou impura

Como a coloração de Gram depende da estrutura da parede celular, sempreque houver um dano na parede a coloração de Gram poderá variar.

Uma bactéria Gram-positivo poderá aparecer Gram-negativo, porém, uma bactéria Gram-negativo será sempre Gram-negativo.

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- Tamanho: Pequeno, médio e grande (de 0,5 a 1,0 m de

diâmetro ou largura);

- Forma: cocos (esféricas), bacilos (cilíndricas) ou

espirilos (espiraladas);

Bactérias pleomórficas → mudam de forma a medida que

a cultura envelhece. Por exemplo: Arthrobacter.

- Arranjo: estafilo..., estrepto..., diplo..., tétrade, sarcina,

paliçada.

Podem ser determinadas por microscopia e colorações!

As características morfológicas das bactérias:

Coloração de Gram

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Momento II

“Aprendendo Microbiologia com Poema e Poesia”

http://www.icej.org.br/?p=372

Gram: ser ou não ser, eis a questão (por Ilana Camargo)

Do aconchego dos nossos clones nos levam...Para onde vamos nesta alça quente?

Deslizam-nos em uma gota de salina sobre uma lâmina de vidroO que vão fazer com a gente?

Ficamos à espera,Ficamos aflitos...

A lâmina seca.Ouço dos humanos alguns gritos.

De repente, nos fixam ao calor do fogo Aí que chega a realidade:

É a primeira aula sobre a coloração desse povo!Então vamos mostrar a nossa identidade!!

Será que vão acertar?Enxergamos tudo roxo por um minuto.

é o cristal violeta a nos corar.Depois vem o lugol como um mordenteE por mais um minuto coram a gente.

Hora do banho de cachoeiraÉ uma breve e leve ducha.

Mas que os humanos chamam de torneira.

De repente tudo fica gelado,e um arrepio vem à tona:É a vez do álcool cetona.

Eu e meus irmãos nos descoramos.Lá vem a fucsina rapidamente.

Vão nos reconhecer estes humanos?

Mais uma ducha gostosa,Depois nos deixam secar.

Ficamos todos cor de rosa:Será que vão adivinhar?

Do microscópio veio uma luminosidade:Tem alguém a nos espiar.

Tentam observar a nossa identidade...acho que vão acertar.

“Estas são todas rosa claro!!”O humano tem certeza disso.

“Porém o Gram eu não declaro!!”O medo de errar é coisa de Bixo!

Gram positivo ou Gram negativo?Eis a questão!

Se somos rosa depois da sua proeza,Fala ai seu Bixão:

Somos Gram negativos com certeza!!

morfologia e ultraestrutura de bactÉrias

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