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
Cronograma
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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
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Minúsculos seres vivos Muito pequenos para serem vistos a olho nu Doenças graves X Infecções X Alimentos estragados Bactérias Fungos Protozoários Algas microscópicas Vírus
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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
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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
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Microbiologia
o Primitivos o Metabolismo o Evolução o Classificação básica: patogênicos deteriorantes benéficos oportunistas
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Microbiologia
o Antes da invenção do microscópio, os micro-organismos eram desconhecidos
o Mortes causas desconhecidas, deterioração alimentos, doenças (vacinas e antibióticos)
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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.
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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).
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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
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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
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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
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o Abrange três áreas inter-relacionadas: -Classificação -Identificação -Nomenclatura
Taxonomia bacteriana
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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
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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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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
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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
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Coco
Estreptococos Diplococos Tétrades Cubos Estafilococos
Estrutura das células procarióticas
* Plano de divisão
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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
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Estrutura das células procarióticas
3 partes: Filamento- flagelina Gancho ou alça Corpo basal (componentes reguladores)
Fator Virulência
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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)
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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
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-
“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
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 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).
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”
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