taxonomia bacteriana-e-estrutura-de-células-procarióticas

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Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos Bacteriologia Maio 2015 1

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Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel

Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de

Alimentos

Bacteriologia

Maio 2015 1

Cronograma

2

DATA CONTEÚDO TURNO LOCAL HORÁRIO

05/05 Taxonomia bacteriana Estrutura das células procarióticas MARCIA

T DCTA Sala 711

14:15h

07/05 Metabolismo Bacteriano - MASSAKO T DCTA Sala 711

14:15h

13/05 Metabolismo Bacteriano - MASSAKO T DCTA Sala 711

14:15h

14/05 Multiplicação Bacteriana - MARCIA T DCTA Sala 711

14:15h

19/05 Genética Bacteriana - MARCIA T DCTA Sala 711

14:15h

26/05 I PROVA T DCTA Sala 711

14:15h

28/05 Meios de cultivo e de identificação bacteriana - SIMONE T DCTA Sala 711

14:15h

02/06 Controle de Micro-organismos - MARCIA T DCTA Sala 711

14:15h

09/06 Estratégias de sobrevivência bacteriana - GREICI T DCTA Sala 711

14:15h

11/06 Interação Bactéria-hospedeiro Parte 1- WLADIMIR T DCTA Sala 711

14:15h

16/06 Interação Bactéria-hospedeiro Parte 2- WLADIMIR T DCTA Sala 711

14:15h

23/06 II PROVA T DCTA Sala 711

14:15h

Universidade Federal de Pelotas Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel

Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de

Alimentos

Taxonomia bacteriana

Estruturas das células procarióticas

Marcia Magalhães Mata

Maio 2015 3

Microbiologia

4

Minúsculos seres vivos Muito pequenos para serem vistos a olho nu Doenças graves X Infecções X Alimentos estragados Bactérias Fungos Protozoários Algas microscópicas Vírus

5

o Produção produtos fármacos o Utilização de enzimas o Manutenção ecossistemas: fixação de N o Biorremediação ambiental o Processos vitais dos ciclos geoquímicos o Controle de pragas e doenças o Indústria de alimentos: vinagre, bebidas alcoólicas, queijos,

iogurtes, pão o Biocombustíveis o Criação de animais o Biotecnologia

Microbiologia

6

o Doenças o Benefícios: antibióticos (Streptomyces griseus) biorremediação (Pseudomonas spp. e Bacillus spp.) controle de pragas (Bacillus thuringiensis) iogurte (Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus)

Microbiologia

7

Microbiologia

o Primitivos o Metabolismo o Evolução o Classificação básica: patogênicos deteriorantes benéficos oportunistas

8

Microbiologia

o Antes da invenção do microscópio, os micro-organismos eram desconhecidos

o Mortes causas desconhecidas, deterioração alimentos, doenças (vacinas e antibióticos)

9

Microbiologia

o 1665- Robert Hooke – 1º microscópio Teoria celular: Célula como Unidade Básica da Vida o Antonie van Leeuwenhoek – observou m.o vivos através de lentes de aumento “Animálculos” (200x) o Após a descoberta destes m.o invisíveis, houve um interesse por parte dos

cientistas em descobrir as origens dessas minúsculas “coisas” vivas.

10

Microbiologia

o Séc. XIX - Geração espontânea: algumas formas de vida poderiam surgir da

matéria morta

o 1858 – Biogênese: células vivas só poderiam surgir a partir de células vivas pré- existentes (Rudolf Virchow).

11

Microbiologia

o Louis Pausteur 1861 – Biogênese 1857 – Fermentação 1864 – Pasteurização o Relação de danificação de alimentos e micro-organismos o Doenças e micro-organismos o TEORIA DO GERME DA DOENÇA

o 1857- 1914: Idade ouro da microbiologia: levaram a microbiologia como ciência

o Vacinas, quimioterapia

o Base descobertas séc. XX (tecnologia do DNA recombinante)

É a ciência que estuda a morfologia, ecologia, genética e bioquímica das bactérias van Leeuwenhoek (animálculos) São descobertas regularmente Papel nos alimentos e ambiente

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Estudo das bactérias

Simples Unicelulares Não apresentam núcleo

Microbiologia

13

o Micologia e Parasitologia

o ‘Era de ouro da classificação’

o Avanços na genômica

o Classificar as bactérias de acordo com suas relações genéticas com outras bactérias, fungos e protozoários

o Antes: características visíveis

o Biologia molecular: novas ideias na classificação e evolução

Microbiologia

Taxonomia bacteriana

14

o Objetivos: classificar organismos vivos - ordenar a grande diversidade biológica dos seres vivos. Estabelecer relação entre um grupo e outro de organismos e diferenciá-los

o Existem por volta de 100 milhões de organismos diferentes e menos de

10% desses foram descobertos, e muito menos, classificados e identificados – 1,5 milhões de organismos identificados

o Projeto (2001) visa identificar todas as espécies de vida na Terra em 25 anos

o Ferramenta básica e necessária para os cientistas e fornece uma linguagem universal de comunicação

Taxonomia bacteriana

15

o Abrange três áreas inter-relacionadas: -Classificação -Identificação -Nomenclatura

Taxonomia bacteriana

16

o Aristóteles: os organismos eram caracterizados em duas formas: plantas ou animais

o 1735 - Carolus Linnnaeus apresentou a forma formal: Plantae e Animalia

o Biólogos procuraram sistema de classificação natural, baseado nas relações ancestrais e que nos permitisse ver a organização da vida

o Com a microscopia eletrônica, as diferenças entre as células ficaram aparentes

o Termo procaríótico foi introduzido em 1937 para distinguir células sem núcleo de células animais e de plantas

o 1969 - sistema 5 reinos (4 eucarióticos e 1 procariótico) o 1978 - Carl Woese estabeleceu 3 domínios: 3 tipos de células

Taxonomia bacteriana

17

Taxonomia lineana Pesquisas para um sistema de classificação natural que reflita as relações filogenéticas

Taxonomia bacteriana

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Razões para a classificação o Estabelecer critérios para identificar os organismos

o Agrupar os organismos relacionados

o Fornecer informações importantes sobre evolução

Taxonomia bacteriana

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o CATEGORIAS TAXONÔMICAS – TAXON mostrar o grau de similaridade relacionados: evolução o São vários níveis de classificação taxonômica e

os níveis são hierárquicos: refletem relações evolutivas ou filogenéticas

o SISTEMÁTICA ou FILOGENIA: estudo da

história evolucionária dos organismos

Taxonomia bacteriana

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Toda forma de vida pode ser enquadrada taxonomicamente em um dos três domínios:

Eucarya Bacteria Archaea

Taxonomia bacteriana

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3 domínios de seres vivos baseado Carl Woese

Eucarya

Bacteria Archaea

Plantas, animais, fungos, protozoários, microalgas

Cianobactérias, micoplasmas, G+, G-

Metanogênicos, halofílicos extremos, termofílicos

Taxonomia bacteriana

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Taxonomia bacteriana

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3 domínios diferem: o RNAr o RNAt o Estrutura membranas lipídicas o Sensibilidade à antibióticos

Taxonomia bacteriana

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o Características fenotípicas - Morfológicas (G+)

- Fisiológicas (flagelos)

- Metabólicas (enzimas)

o Características genotípicas - Análise proteica - Análise de RNA - Análise de DNA

Não são estáveis! São sensíveis a determinadas condições! São expressas!

São mais estáveis! Reclassificação através da transcriptônica, genômica!

Taxonomia bacteriana

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Problemas /Limitações A taxonomia bacteriana utilizada atualmente é na sua maior parte baseada em testes bioquímicos fenotípicos, cujo poder discriminatório nem sempre é satisfatório

Taxonomia bacteriana

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o Sistema binomial Listeria monocytogenes Escherichia coli Staphylococccus aureus o Abreviações Staphy. aureus Staphylococccus a. S. aureus o Quando não se sabe ou se quer especificar a espécie Escherichia spp. (todas as espécies) Escherichia sp. (uma espécie)

Salmonella Enteritidis gênero sorovar Salmonella enterica subs. enterica sorovar Enteritidis

Taxonomia bacteriana

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o Sistema binomial permite compartilhamento de forma eficiente e exata o Para cada reino existe um código internacional o O esquema de classificação taxonômica para procariotos é encontrado no Bergey’s

Manual of Systematic Bacteriology o 2 domínios: Bacteria/Archaea o Domínio> filo>classe>ordem>família>gêneros>espécies o A classificação se baseia nas semelhanças das sequências do RNAr o Uma espécie procariótica é definida como uma população de células com

características similares: são semelhantes entre si o Células eucarióticas são organismos relacionados que podem cruzar entre si o Bergey’s Manual fornece uma referência : identificação de bactérias no laboratório

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa esquema de classificação para bactérias

Taxonomia bacteriana

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Estrutura das células procarióticas

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Estrutura das células procarióticas

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Unicelulares DNA circular no citoplasma sem envoltório – nucleóide DNA: Cromossomal: único, características vitais para a célula Plasmidial: DNA extracromossomal, conferem vantagens para a célula, nem todas bactérias possuem Citoplasma: somente ribossomos Parede celular rígida Reprodução assexuada: divisão binária

Estrutura das células procarióticas

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Pluricelulares DNA com envoltório: núcleo DNA: Núcleo Mitocôndria Citoplasma: várias organelas Parede celular presente nos fungos Reprodução na maioria dos casos sexuada

Estrutura das células procarióticas

33

Estrutura das células procarióticas

34

Estrutura das células procarióticas

0,2 – 2 µm diâmetro 2 – 8 µm comprimento

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Coco Bacilo Espiral

Estrutura das células procarióticas

• Stella

• Arquibactérias halofílicas

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Coco

Estreptococos Diplococos Tétrades Cubos Estafilococos

Estrutura das células procarióticas

* Plano de divisão

37

Coco

Estrutura das células procarióticas

38

Bacilo

Bacilo único Diplobacilo Estreptobacilos Cocobacilos

Estrutura das células procarióticas

39

Bacilo

Estrutura das células procarióticas

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Espiral

Bactérias espiraladas

geralmente não se agrupam

Vibrio Espiroquetas (filamentos axiais)

Espirilos (flagelos)

Estrutura das células procarióticas

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1- Glicocálice (cápsula e camada limosa – PC)

2- Flagelos (MP – PC)

3- Filamentos axiais, endoflagelos ou flagelos periplasmáticos (espiroquetas – movimento helicoidal)

4- Fímbrias (adesão, colonização)

5- Pili (transferência de DNA: conjugação)

Estrutura das células procarióticas

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Estrutura das células procarióticas

o Revestimento de polissacarídeos e polipeptídeos (consistência

viscosa e gelatinosa) o Hospedeiro X meio ambiente

Hospedeiro- Fator de Virulência Micro-organismo – Proteção

o Cápsula: bem aderida a PC o Camada limosa: menos aderida, menos densa

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Estrutura das células procarióticas

FUNÇÕES o PROTEÇÃO o Ligação com as células do hospedeiro ou em ambientes

diversos(adesinas)

o Fator de virulência por dificultar a fagocitose (impede ação do

sistema complemento C3b)

o Aumenta a resistência ao dessecamento: armazena água o Fonte de nutrientes

44

Estrutura das células procarióticas

Atríquia Monotríquia Anfitríquia Lofotríquia Peritríquia

45

Estrutura das células procarióticas

3 partes: Filamento- flagelina Gancho ou alça Corpo basal (componentes reguladores)

Fator Virulência

46

Estrutura das células procarióticas

Corpo basal

47

Estrutura das células procarióticas

Funções dos flagelos o Movimento

Motilidade (taxia) Quimiotaxia (galactose, ribose, oxigênio) Fototaxia (luz)

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Estrutura das células procarióticas

UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA

o Identificação bacteriana (proteínas flagelares)

TESTE DE MOTILIDADE

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Estrutura das células procarióticas

UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA

o Identificação bacteriana

SOROTIPAGEM (Antígeno H)

50

Estrutura das células procarióticas

Movimento saca-rolha

o Feixes de Fibrila

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Estrutura das células procarióticas

o Ocorrem nos pólos ou dispostos na célula bacteriana

o Bactérias Gram-negativas

o Função: adesão – colonização

Fator de Virulência

X

Patogenicidade

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Estrutura das células procarióticas

o Mais longos que as fímbrias (1 ou 2 por célula)

o Estruturas usadas na transferência de DNA – conjugação

o Pili F (transferência de plasmídeos)

Pili ≠ Fímbrias

Parede celular

Composta por uma rede macromolecular denominada peptideoglicana ou mureína

Funções

Forma da célula

Proteger a célula de rupturas

Além disso:

Local de ação de alguns antibióticos (penicilina)

Diferenciação de bactérias: coloração de Gram

Parede celular de bactérias gram-positivas

Muitas camadas de peptideoglicana

Contém ácido teicóico – álcool + fosfato

Ácidos teicóicos

2 tipos

Ácido lipoteicóico: atravessa a camada de

peptideoglicana e ancora na membrana

plasmática

Ácido teicóico de parede: ligado à peptideoglicana

Funções dos ácidos teicóicos

Regular o movimento de cátions para dentro e para fora da célula carga negativa

Dão resistência a parede celular, impedindo lise

Apresentam antigenicidade: marcadores

Antígenos O

Grupo fosfato

Parede celular de bactérias gram-negativas

Somente uma ou poucas camadas de peptideoglicana

Apresenta membrana externa

Peptideoglicana: fica no periplasma

45-50% G+

5% G-

Fosfolipídica

“Membrana” Externa de gram-negativos

- Fosfolipídeos

- Proteínas

- Lipídeos

- Polissacarídeos

- Lipoproteínas

Funções da “Membrana” Externa de gram-

negativos

Maior rigidez a parede celular

Participa do processo de nutrição: canais de passagem

Evasão a fagocitose

LPS

Antígeno O Endotoxina

Carga Negativa

COLORAÇÃO DE GRAM

Membrana Plasmática

Composição química:

- proteínas;

- lipídeos;

- açúcares ;

Bicamada lipídica, associada com moléculas de proteínas

Proteínas: várias funções

Fosfolipídios: formar uma estrutura de “mosaico fluido”

Membrana Plasmática

Funções

Limitar o meio interno e o meio externo

Manter estável o meio intracelular

TRANSPORTE: regular a

passagem de água, moléculas e elementos

Manter a diferença de potencial iônico

Fosforilação oxidativa- O2 aceptor de e-

TRANSPORTE DE COMPOSTOS

Transporte passivo - Difusão simples

Transporte passivo - Difusão facilitada

Certas substâncias entram na célula a favor do gradiente de

concentração e sem gasto energético, mas com uma velocidade maior do que a permitida pela difusão simples: glicose, alguns aminoácidos e certas vitaminas (proteínas de membrana).

Transporte ativo

Espaço periplasmático

Gram-negativas Hidrolisam os nutrientes que

entram!!

Citoplasma

“Em qualquer célula, o citoplasma tem em torno de 80% de água, ácido nucleicos, proteínas, carboidratos, lipídeos, íons inorgânicos, compostos de baixo peso molecular e partículas com várias funções. Esse fluido denso é o sítio de muitas reações químicas”

• Área nuclear

• Inclusões

• Ribossomos

Citoplasma

Citoplasma – Área nuclear

• Nucleóide

Ausência de membrana nuclear

• Cromossomo bacteriano

DNA, pouco RNA e proteínas

associadas

• Plasmídeos

DNA circular

Citoplasma – Ribossomos

Abundantes no citoplasma bacteriano Agrupados em cadeias – polirribossomos Composição – RNA e proteínas

Ribossomos 70S (30S + 50S)

Coeficiente de sedimentação Unidades Svedberg (S) Medida da velocidade

de sedimentação

Citoplasma - inclusões

DEPÓSITOS DE RESERVA DE NUTRIENTES

• Grânulos metacromáticos

• Grânulos polissacarídicos

• Inclusões lipídicas

• Grânulos de enxofre

• Vacúolos de gás

Endosporos

Gêneros

Clostridium e Bacillus

Importância em alimentos

Método de sobrevivência

Obrigada