Taxonomia bacteriana-e-estrutura-de-células-procarióticas

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
12
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

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

15
o Abrange três áreas inter-relacionadas:
-Classificação
-Identificação
-Nomenclatura

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

17
Taxonomia lineana
Pesquisas para um sistema de classificação
natural que reflita as relações filogenéticas

18
Razões para a classificação
o Estabelecer critérios para identificar os organismos
o Agrupar os organismos relacionados
o Fornecer informações importantes sobre evolução

19
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

20
Toda forma de vida pode ser enquadrada taxonomicamente
em um dos três domínios:
Eucarya
Bacteria
Archaea

21
3 domínios de seres vivos baseado Carl Woese
Eucarya
Bacteria Archaea
Plantas, animais, fungos,
protozoários, microalgas
Cianobactérias,
micoplasmas, G+, G-
Metanogênicos,
halofílicos extremos,
termofílicos

23
3 domínios diferem:
o RNAr
o RNAt
o Estrutura membranas lipídicas
o Sensibilidade à antibióticos

24
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!

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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

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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

27
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

Estrutura das células procarióticas
29

30

31
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

32
Pluricelulares
DNA com envoltório: núcleo
DNA:
Núcleo
Mitocôndria
Citoplasma: várias organelas
Parede celular presente nos fungos
Reprodução na maioria dos casos
sexuada

33

34
0,2 – 2 µm diâmetro
2 – 8 µm comprimento

35
Coco
Bacilo
Espiral
• Stella
• Arquibactérias halofílicas

36
Coco Estreptococos
Diplococos
Tétrades
Cubos
Estafilococos
* Plano de divisão

37
Coco

38
Bacilo
Bacilo único
Diplobacilo
Estreptobacilos
Cocobacilos

39
Bacilo

40
Espiral Bactérias espiraladas
geralmente não se
agrupam
Vibrio
Espiroquetas
(filamentos axiais)
Espirilos
(flagelos)

41
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)

42
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

43
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
Atríquia
Monotríquia
Anfitríquia
Lofotríquia
Peritríquia

45
3 partes:
Filamento- flagelina
Gancho ou alça
Corpo basal (componentes reguladores)
Fator Virulência

46
Corpo basal

47
Funções dos flagelos
o Movimento
Motilidade (taxia)
Quimiotaxia (galactose, ribose, oxigênio)
Fototaxia (luz)

48
UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA
o Identificação bacteriana (proteínas
flagelares)
TESTE DE MOTILIDADE

49
UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA
o Identificação bacteriana
SOROTIPAGEM (Antígeno H)

50
Movimento saca-rolha
o Feixes de Fibrila

51
o Ocorrem nos pólos ou dispostos na célula bacteriana
o Bactérias Gram-negativas
o Função: adesão – colonização
Fator de Virulência
X
Patogenicidade

52
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

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-

“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 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).

Espaço periplasmático
Gram-negativasHidrolisam 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

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