UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASCAMPUS ARAPIRACAPÓLO PENEDOCURSO: ENGENHARIA DE PESCAPROFa: TALITA ESPÓSITODISCIPLINA: MICROBIOLOGIA GERAL E DO PESCADO

AULA 2:

ESTRUTURA E MULTIPLICAÇÃO DAS

BACTÉRIAS

Microbiologia Geral e do PescadoAula 2

Microbiologia Geral e do Pescado

ESTRUTURA BACTERIANA

• “ENVELOPE CELULAR” BACTERIANO– É UM TERMO APLICADO PARA TODO O MATERIAL

EXTERNO AO CITOPLASMA E ENVOLVENDO-O– CONSISTE DE VÁRIAS CAMADAS QUÍMICA E

FUNCIONALMENTE DIFERENTES

A) MEMBRANA CELULARCOMPOSTA POR FOSFOLIPIDEOS, AS MOLÉCULAS QUE FORMAM DUAS SUPERFICIES PARALELAS (BICAMADA LIPIDICA), POSICIONANDO OS GRUPOS FOSFATOS POLARES PARA FORA DA BICAMADA E AS CADEIAS LIPIDICAS APOLARES PARA O INTERIOR DA CÉLULA.

A MEMBRANA ATUA COMO UMA BARREIRA DE PERMEABILIDADE, SELECIONANDO O TIPO E QUANTIDADE DE MOLÉCULAS QUE ENTRAM E SAEM DA CÉLULA

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ESTRUTURA BACTERIANA“ENVELOPE CELULAR” BACTERIANO

B) PAREDE CELULAR DETERMINA A FORMA DA CÉLULA BACTERIANA .É COMPOSTA DE UMA MALHA DE POLÍMEROS INTERLIGADOS (PEPTIDEOGLICANA OU MUREINA).A PORÇÃO GLICANA É UM POLÍMERO LINEAR CONSTITUIDO COM ALTERNÂNCIA DE SUBUNIDADES DE MONOSSACARÍODEOS DE N-ACETIL-GLICOSAMINA (NAG) E ÁCIDOS-N-ACETIL-MURÂMICO (NAM).ESSE POLÍMERO É O “ESQUELETO” DE CARBOIDRATOS DA MALHA.A PORÇÃO PEPTIDICA DO POLÍMERO É COMPOSTA DE UMA PEQUENA CADEIA DE AMINOÁCIDOS COM A FUNÇÃO DE REALIZAR LIGAÇÕES CRUZADAS ENTRE AS SUBUNIDADES NAM DO ESQUELETO CENTRAL E AS FITAS ADJACENTES DE POLISSACARÍDEOS FORMANDO UMA REDE DE ALTA RESISTÊNCIA.É AONDE A MAIORIA DOS MEDICAMENTOS ATUAOBS.: A PRESENÇA DE D-AMINOÁCIDOS PERMITE QUE A PAREDE BACTERIANA SEJA RESISTENTE A PEPTIDADES DO HOSPEDEIRO, COMO AQUELAS ENCONTRADAS NO INTESTINO.

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COLORAÇÃO GRAM

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O MÉTODO TINTORIAL PREDOMINANTE UTILIZADO EM BACTERIOLOGIA.

EM 1884, O MÉDICO DINAMARQUÊS HANS CRISTIAN JOAQUIM GRAM OBSERVOU QUE AS BACTÉRIAS ADQUIRIRAM CORES DIFERENTES, QUANDO TRATADAS COM DIFERENTES CORANTES.

ISSO PERMITIU CLASSIFICÁ-LAS EMDOIS GRUPOS DISTINTOS

SÃO NECESSÁRIOS: MICROSCÓPIO COM OBJETIVA DE IMERSÃO E BATERIA PARA A COLORAÇÃO DE GRAM.

BACILOS GRAM-

COCOS GRAM+

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DIFERENÇA ENTRE ESPÉCIES GRAM+ e GRAM-

• GRAM+ (COR ROXA)POSSUEM PAREDE CELULAR ESPESSA, FORMADA POR VÁRIAS CAMADAS DE PEPTIDEOGLICANA LOCALIZADA EXTERNAMENTE À MEMBRANA CELULAR.NA MAIORIA DAS ESPÉCIES GRAM+, A CAMADA DE PEPTIDEOGLICANA ESTÁ COVALENTEMENTE LIGADA AO ÁCIDO TEICÓICO, QUE É BASICAMENTE UM POLÍMERO DE UNIDADES DE GLICEROL UNIDAS POR LIGAÇÕES FOSFODIESTER.OS ÁCIDOS TEICÓICOS SÃO OS PRINCIPAIS ANTÍGENOS DE SUPERFICIE.PAREDE CELULAR - ESTRUTURA RELATIVAMENTE SIMPLES

• GRAM- (COR VERMELHA)POSSUEM 2 MEMBRANAS – UMA MEMBRANA EXTERNA E UMA INTERNA (CITOPLASMÁTICA)A CAMADA DE PEPTIDEOGLICANA ESTÁ LOCALIZADA ENTRE AS 2 MEMBRANAS, NA REGIÃO DENOMINADA ESPAÇO PERIPLASMÁTICO (TAMBÉM CONTEM ENZIMAS E VÁRIAS SUBSTÂNCIAS)A CAMADA PEPTIDEOGLICANA É MENOS ESPESSA, E AS CÉLULAS SÃO, CONSEQUENTEMENTE, MAIS SUCETÍVEIS A DANOS FISICOS.A MEMBRANA EXTERNA É DISTINGUIDA PELA PRESENÇA DE VÁRIAS LIPOPOLISSACARÍDEOS.PORÇÃO POLISSACARÍDICA – É ANTIGÊNICA, PODENDO, DESSE MODO, SER UTILIZADA PARA IDENTIFICAR DIFERENTES LINHAGENS E ESPÉCIESPORÇÃO LIPÍDICA – TÓXICA PARA SERES HUMANOS E ANIMAIS – DENOMINADA ENDOTOXINA.A MEMBRANA EXTERNA CONSTITUI UMA BARREIRA ADICIONAL À ENTRADA DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS COMO ANTIBIOTICOS, DETERGENTES, ENZIMAS DIGESTIVAS, CORANTES.

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COMO FUNCIONA A COLORAÇÃO GRAM?

DESDE O TRABALHO ORIGINAL DE HANS GRAM, VÁRIOS PESQUISADORESTENTARAM, COM POUCO SUCESSO, DETERMINAR O MECANISMO ENVOLVIDONO MÉTODO DE COLORAÇÃO. CONCEITOS DIVERSOS TÊM SIDO APRESENTADOS:

1. A EXISTÊNCIA DE UM SUBSTRATO GRAM-POSITIVO E ESPECÍFICO;

2.AS BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS E GRAM-NEGATIVAS POSSUIRIAMDIFERENTES AFINIDADES COM O CORANTE PRIMÁRIO CRISTAL DE VIOLETA; E

3. A EXISTÊNCIA DE DIFERENTES GRAUS DE PERMEABILIDADE NA PAREDE DOSMICRORGANISMOS GRAM-POSITIVOS E GRAM-NEGATIVOS.

ESTE ÚLTIMO É O MAIS ACEITO ATUALMENTE. TANTO A ESPESSURA DA PAREDECELULAR, QUANTO AS DIMENSÕES DOS ESPAÇOS INTERSTICIAIS, POR

EXEMPLO,“DIÂMETRO DO PORO”, PARECEM SER DETERMINANTES DO RESULTADO FINALDA COLORAÇÃO DE GRAM.

SEGUNDO ESSE CONCEITO, QUANDO AS ESTRUTURAS CELULARES SÃOCOBERTASPELA VIOLETA-DE-METILA, TODAS SE CORAM EM ROXO. COM A ADIÇÃO DO LUGOL, TAMBÉM CHAMADO DE MORDENTE, OCORRE AFORMAÇÃO DO COMPLETO IODO-PARAROSANILINA. ESTA REAÇÃO TEM A PROPRIEDADE DE FIXAR O CORANTE PRIMÁRIO NASESTRUTURAS CORADAS. ALGUMAS ESTRUTURAS PERDEM A COR VIOLETA RAPIDAMENTE, QUANDO SEAPLICA UM AGENTE DESCORANTE, COMO ÁLCOOL ETÍLICO, ENQUANTOOUTRAS PERDEM SUA COR MAIS LENTAMENTE OU NÃO PERDEM A COR. A SAFRANINA CORA AS ESTRUTURAS QUE FORAM DESCORADAS.

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(CVI)

ÁLCOOL

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ESTRUTURA BACTERIANA“ENVELOPE CELULAR”

D) CÁPSULA EXTERNA E GLICOCÁLISE

MUITAS BACTÉRIAS SECRETAM UM MATERIAL VISCOSO E PEGAJOSO QUE FORMA UMA CAPA EXTRACELULAR EM TORNO DA CÉLULA.

ESSE MATERIAL É NORMALMENTE UM POLISSACARÍDEO, MAS NO CASO DA BACTÉRIA PATOGÊNCIA Bacillus anthracis É COMPOSTO DE ÁCIDO POLI-D-GLUTÂMICO.PERMITEM A ADERÊNCIA DAS CÉLULAS A SUPERFÍCIES, PROTEGEM AS BACTÉRIAS DE ANTICORPOS E DA FAGOCITOSE E ATUAM COMO BARREIRAS DE DIFUSÃO CONTRA ANTIBIÓTICOS, CONTRIBUINDO PARA A PATOGENICIDADE DO ORGANISMO.

CÁPSULA: QUANDO O MATERIAL SE ENCONTRA FORTEMENTE LIGADO À CÉLULA E APRESENTA UMA ESTRUTURA ORGANIZADA (FIGURA 1)

GLICOCÁLISE (CAMADA MUCOSA): QUANDO O MATERIAL SE ENCONTRA FRACAMENTE LIGADO E AMORFO.

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ESTRUTURA BACTERIANA“ENVELOPE CELULAR”

• E) APÊNDICESMUITAS BACTÉRIAS APRESENTAM ESTRUTURAS SEMELHANTES A PÊLOS QUE SE PROLOGAM DA PAREDE CELULAR. EXISTEM BASICAMENTE 2 TIPOS DE APÊNDICES:FLAGELOS: OS FLAGELOS DO ORGANISMOS PROCARIOTOS SÃO ESTRUTURAS LONGAS, SEMI-RÍGIDAS, HELICOIDAIS, TUBULARES OCOAS, COMPOSTAS DE MILHARES DE UNIDADES DE UMA MOLÉCULA PROTÉICA – A FLAGELINA. OS FLAGELOS PERMITEM QUE AS BACTÉRIAS SE MOVIMENTEM NA DIREÇÃO DESEJADA, COMO POR EXEMPLO, EM RESPOSTA A ESTÍMULOS QUIMIOTÁTICOS.OS FLAGELOS ESTÃO ANCORADOS À PAREDE CELULAR, À MEMBRANA CELULAR OU A AMBOS ATRAVÉS DE UM CORPO BASAL, QUE É UMA MÁQUINA MOLECULAR COMPLEXA QUE FAZ O FLAGELO ROTAR DE MODO SIMILIAR AO EIXO DE UMA HÉLICE DE UM NAVIO. AS CÉLULAS BACTERIANAS PODEM TER UM OU MAIS FLAGELOS . ESTES SÃO EXTREMAMENTE ANTOGÊNICOS.AS BACTÉRIAS QUE POSSUEM FLAGELOS, GERALMENTE NÃO FORMAM COLÔNIAS COMPACTAS NA SUPERFÍCIE DE UM MEIO SÓLIDO, MAS AO CONTRÁRIO, ESPALHAM-SE SOBRE A SUPERFÍCIE DO ÁGAR SE O MEIO ESTIVER SUFICIENTEMENTE ÚMIDO, PRODUZINDO UMA TAPEDE ESCORREGADIO.PILIS: OS PILI (OU FÍMBRIAS) SÃO MAIS FINOS E MAIS CURTOS DO QUE OS FLAGELOS E FUNCIONAM COMO ÓRGÃOS DE ANCORAGEM, PROMOVENDO O CONTATOESPECÍFICO ENTRE CÉLULAS. A ACORAGEM PODE OCORRER ENTRE A CÉLULA BACTERIANA E A CÉLULA EUCARIÓTICA DO ORGANSIMO HOSPEDEIRO OU ENTRE 2 CÉLULAS BACTERIANAS.

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ESPOROS E ESPORULAÇÃO• PARA AUMENTAR A SOBREVIVÊNCIA, DURANTE PERÍODOS

AMBIENTAIS HOSTIS (COMO AUSÊNCIA DE NUTRIENTES), ALGUNS BACILOS GRAM+ PASSAM POR PROFUNDAS MUDANÇAS ESTRUTURAIS E METABÓLICAS.

• ESSAS MUDANÇAS RESULTAM NA FORMAÇÃO DE UMA CÉLULA DORMENTE, DENOMINADA ENDOSPORO, NO INTERIROR DA CÉLULA ORIGINAL.

• ESSES ENDOSPOROS PODEM SER LIBERADOS DA CÉLULA ORIGINAL GERANDO ESPOROS LIVRES.

• OS ESPOROS SÃO AS FORMAS VIVAS MAIS RESISTENTES JÁ CONHECIDAS. ELES SÃO EXTREMAMENTE RESISTENTES AO CALOR (SOBREVIEM À FERVURA), À DESSECAÇÃO, À LUZ ULTRAVIOLETA E A AGENTES QUIMICOS COM AÇÃO BACTERICIDA.

• PROCEDIMENTOS DE ESTERILIZAÇÃO SÃO DEFINIDOS EM FUNÇÃO DE SUA CAPACIDADE DE ELIMINAR (MATAR) OS ESPOROS.Aula 2

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ESPOROS E ESPORULAÇÃO

• ESPORULAÇÃO: EMPACOTAMENTO DE UMA CÓPIA DO DNA BACTERIANO EM UMA NOVA FORMA QUE CONTEM MUITO POUCA ÁGUA, APRESENTA UMA ATIVIDADE METABÓLICA REDUZIDA, NÃO SE DIVIDE E POSSUI UM ENVELOPE REESTRUTURADO COM VÁRIAS CAMADAS E ALTAMENTE IMPERMEÁVEL.

• GERMINAÇÃO DO ESPORO:PARA RETORNAR AO ESTADO VEGETATIVO, OS ESPOROS DEVEM SER SUBMETIDOS A TRATAMENTOS QUE ENFRAQUEÇAM SUA CAPA (COMO AQUECIMENTO OU VALORES EXTREMOS DE PH).

• O ESPORO ATIVO INICIARÁ A GERMINAÇÃO QUANDO SE ENCONTRA EM MEIO COM NUTRIENTES QUE SÃO DETECTADOS POR MEIO DO MONITORAMENTO DA PRESENÇA DE DE VÁRIOS METABÓLITOS IMPORTANTES.

• O PROCESSO DE GERMINAÇÃO ENVOLVE DESTRUIÇÃO DO CÓRTEX PELO USO DE ENZIMAS LÍTICAS, SEGUIDA DE ABSORÇÃO DE ÁGUA.

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ESPOROS E ESPORULAÇÃO

• Clostridium botulinum (ENLATADOS)

• EM CULTIVOS

• ESPOROS PERMANECEM VIÁVEIS POR VÁRIOS ANOS GERALMENTE NÃO SÃO DESTRUIDOS POR FERVURA, MAS PODEM SER DESTRUIDOS PELO PROCESSO DE ATUOCLAVAÇÃO (> 120°C)

• NA FALTA DE AUTOCLAVE, OS ESPOROS PODEM SER SUBMETIDOS A UMA FERVURA PRÉVIA PARA ATIVAR A GERMINAÇÃO E, APÓS UM CURTO PERÍODO DE CRESCIMENTO VEGETATIVO, SUBMETIDOS A UMA SEGUNDA FERVURA.

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1 2 3 4 5

• 1. INVAGINAÇÃO DA MEMBRANA CELULAR PARA FORMAR O PRÉ-ESPORO

• 2. ENGOLFAMENTO DO PRÉ-ESPORO

• 3. FORMAÇÃO DE UMA MEMBRANA DUPLA EM TORNO DO PRÉ-ESPORO

• 4. SÍNTESE DO CÓRTEX, DA CAPA E DO EXOSPORO, FORMANDO UM ENDOSPORO

• 5. LIBERAÇÃO DO ESPORO

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MULTIPLICAÇÃO BACTERIANA

• ESTÁGIOS DO CICLO DE MULTIPLICAÇÃO BACTERIANA:PELO FATO DE AS BACTÉRIAS SE REPRODUZIREM POR FISSÃO BINÁRIA (UMA CÉLULA GERA DUAS, 2 PRODUZEM 4 E 4 GERAM 8, ETC...), O NÚMERO DE CÉLULAS AUMENTA EXPONENCIALMENTE COM O TEMPO (CRESCIMENTO EXPONENCIAL OU FASE LOG).

DEPENDENDO DA ESPÉCIE BACTERIANA, O TEMPO MÍNIMO PARA DUPLICAÇÃO PODE VARIAR DE 20 MINUTOS ATÉ VÁRIOS DIAS.PARA UMA ESPÉCIE DE MULTIPLICAÇÃO RÁPIDA COMO A E. coli, POR EXEMPLO, EM MEIO NUTRIENTE COMPLETO, UMA ÚNICA CÉLULA PODE ORIGINAR ATÉ MILHÕES DE CÉLULAS EM APENAS 8 HORAS.

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