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Caractetizacão da Estrutura e Função
Celular

“Pequenos”

Limite: 0,15 µm

Pq tão pequenos?
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Micro-organismos são unicelulares

THE ENDOSYMBIOTIC THEORY
Reduced carbon
Electron transport
compounds + O2
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Morfologia - forma

“a forma segue a função”

Primeira classificação – microscópios

Geneticamente direcionada...
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Estrutura celular

Dinophyceae –
dinoflagelados –
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Estrutura de bicamada fosfolipídica – mosaico de
proteínas

Célula eucariótica – esteróis – rigidez
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Proteínas embebidas
Porção hidrofóbica interage com ácidos graxos
Porção hidrofílica volta-se para exterior e ...
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Diferenças entre as paredes das bactérias

Células gram+ e gram-

gram-positivas e gram-negativas

Células gra...
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O método consiste no tratamento sucessivo
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Importante!
Bactéria Gram-positiva
Bacillus brevis

A Gram-positividade não é uma propriedade definitiva. Algu...
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Inclusões Celulares

PHBs

• Armazenamento de energia e constituintes básicos, como o C
• Formas insolúveis
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• Dormant cell
• Resistant to
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Microbiologia Geral - Caracterização da Estrutura e Função Celular dos Microrganismos

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Aula da disciplina de Microbiologia Geral do Prof. Dr. Juliano de Carvalho Cury no CSL-UFSJ

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Microbiologia Geral - Caracterização da Estrutura e Função Celular dos Microrganismos

  1. 1. 17/10/2013 Caractetizacão da Estrutura e Função Celular “Pequenos” Limite: 0,15 µm Pq tão pequenos? É vantajoso ser pequeno? Importância de ser pequeno Taxa metabólica varia com o tamanho. Em células muito grandes, os processos de captação podem limitar o metabolismo, tornando o organismo pouco competitivo em relação aos menores. Pequenas – maior área superficial em relação ao volume celular. Implicações • Células menores crescem mais rapidamente • Maior quantidade de células por unidade de nutrientes • Explica parcialmente as taxas de mutação e evolução mais rápidas em microrganismos • Maior facilidade de adaptação ambiental – ubíquos – ambientes extremos Papel dos micro-organismos • Maior biomassa da Terra • Realizam processos fundamentais para outras formas de vida • Cianobactérias – oxigenação (surgimento de vida na Terra) • Ciclagem de Nutrientes (manutenção de vida na Terra) • Benéficos ou nocivos • População: 5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 • Maioria não está na superfície da crosta • C-biomassa = plantas • N e P = 10x plantas 1
  2. 2. 17/10/2013 Micro-organismos são unicelulares THE ENDOSYMBIOTIC THEORY Reduced carbon Electron transport compounds + O2 chain Reduced carbon Fermentation Low ATP compounds yield High ATP yield • Composição química – Macromoléculas (95% p.s.) – proteínas, ácidos nucléicos, lipídeos e polissacarídeos • Não significa que vivem isoladas Aerobic bacterium Anaerobic eukaryote 1. Eukaryotic cell surrounds and engulfs bacterium. • Comunidades • Comunicação 2. Bacterium lives within eukaryote cell. Pyruvate and O2 3. Eukaryote supplies bacterium with reduced carbon compounds. Bacterium supplies eukaryote with ATP. ATP • Interação (e até definição) com o ambiente (habitat) • Interação com animais e plantas Principais características da vida celular 2
  3. 3. 17/10/2013 Morfologia - forma “a forma segue a função” Primeira classificação – microscópios Geneticamente direcionada e evolutivamente selecionada – adequação ambiental Limitações Morfologia = forma celular Organização – característicos de alguns gêneros Cadeias de cocos – Ex. Streptococcus Cubos tridimensionais – Ex. Sarcinas Conjuntos “cacho de uva” – Staphylococcus Bacillus Spirulina Bordetella Clostridium Staphylococcus Streptococcus Escherichia Salmonella 3
  4. 4. 17/10/2013 Estrutura celular Dinophyceae – dinoflagelados – autotróficos na maioria Menor limitação Membrana Citoplasmática – Bacteria Funções Functions of Cell Wall Proteção – delimitação do citoplasma Barreira de permeabilidade seletiva – concentrar metabólitos e excretar dejetos capacidade de Expessura de 6 a 8 nanômetros Transporte e sistemas de transporte transmembrana – hidrofobicidade (G1) – proteínas Relativamente fluida – óleo muito denso Reações bioquímicas produtoras de energia – prot. transm. – força próton motiva • Maintaining the cell's characteristic shape- the rigid wall compensates for the flexibility of the phospholipid membrane and keeps the cell from assuming a spherical shape • Countering the effects of osmotic pressure • Providing attachment sites for bacteriophages • Providing a rigid platform for surface appendagesflagella, fimbriae, and pili all emanate from the wall and extend beyond it • Play an essential role in cell division • Be the sites of major antigenic determinants of the cell surface。 • Resistance of Antibiotics 4
  5. 5. 17/10/2013 Estrutura de bicamada fosfolipídica – mosaico de proteínas Célula eucariótica – esteróis – rigidez Moléculas planas e rígidas Ácidos graxos Glicerol-fosfato Archaea – mesma estrutura – diferença na ligação química entre isopreno (porção hidrofóbica no lugar de ácido graxo) e glicerol – ligação éter ao invés de éster. Célula procarióticas – hopanoides Monocamada lipídica – Archaea - hipertermófilos 5
  6. 6. 17/10/2013 Proteínas embebidas Porção hidrofóbica interage com ácidos graxos Porção hidrofílica volta-se para exterior e citoplasma Parede celular de procariotos - bactérias Citoplasma com alta concentração de solutos – pressão osmótica Conferem resistência à lise, forma e rigidez Peptideoglicano Discriminação – gram+ e gram- 6
  7. 7. 17/10/2013 Diferenças entre as paredes das bactérias Células gram+ e gram- gram-positivas e gram-negativas Células gram+ e gram- Coloração de Gram Médico dinamarquês Hans Christian Gram – 1884 Doenças respiratórias - corar cortes de pulmão Certas bactérias também se descoravam pelo álcool Emile Roux, em 1886 Dividiu as espécies bacterianas em Gram+ e Grampara fins de identificação. Mecanismo de ação Estrutura e composição da parede celular bacteriana Gram-positivas, a camada de PG é mais espessa, não há membrana externa ou espaço periplásmico. Gram-negativas, a camada de PG é fina e envolvida pela membrana externa. 7
  8. 8. 17/10/2013 O método consiste no tratamento sucessivo de um esfregaço bacteriano, fixado pelo calor, com os reagentes cristal violeta, lugol (iodeto de potássio), álcool e vermelho safranina Passo 1: Preparar um esfregaço fino, secar ao ar e fixar na chama. Passo 2: Cobrir com cristal violeta por 10 segundos. Enxaguar com água. Passo 3: Cobrir com solução de iodo por 10 segundos. Enxaguar (coloração roxa devido ao complexo cristal violeta-iodo formado em seus citoplasmas). Passo 4: Descorar com álcool e enxaguar. Passo 5: Cobrir com safranina para contra-corar por 10 segundos Passo 6: Enxaguar e secar Apenas as células Gram-negativas retêm o corante vermelho safranina. Desta forma, as células Gram-positivas aparecem corada em roxo escuro, ao microscópio. Os poros do peptidioglicano das bactérias grampositivas contraem-se, o complexo cristal violeta-iodo fica retido no citoplasma e as células permanecem coradas. Antraz Nas bactérias gram-negativas, o álcool dissolve a porção lipídica da membrana externa e o complexo cristal violeta-iodo é removido, descorando as células. 8
  9. 9. 17/10/2013 Importante! Bactéria Gram-positiva Bacillus brevis A Gram-positividade não é uma propriedade definitiva. Alguns fatores podem alterar o resultado da coloração: • Idade da cultura - os resultados só são válidos para culturas de 18 a 24 horas; • pH do meio de cultura; • Integridade da parede celular e membrana citoplasmática; • Erros na técnica Bactéria Gram-negativa Aeromonas hydrophila Camadas de superfície celular Cápsulas e camadas limosas: • Ação de substâncias químicas e outras substâncias que podem alterar a reação. Capsules and slime layers    • Polissacarídeos ou proteínas   • Formação de biofilmes  Attachment Protection from phagocytic engulfment. Resistance to drying. Depot for waste products. Reservoir for certain nutrients. protection • Fator de virulência • These are structures surrounding the outside of the cell envelope. They usually consist of polysaccharide; however, in certain bacilli they are composed of a polypeptide (polyglutamic acid). They are not essential to cell viability and some strains within a species will produce a capsule, whilst others do not. Capsules are often lost during in vitro culture. Fímbrias e pili • Estruturas protéicas filamentosas • Fímbrias – adesão – ex.: Salmonella Pili • Pili – mais longas, papel na conjugação, além da adesão – ex.: Cólera • Pili are hair-like projections of the cell , They are known to be receptors for certain bacterial viruses. Chemical nature is pilin • Classification and Function a. Common pili or fimbriae: fine , rigid numerous, related to bacterial adhesion b. Sex pili: longer and coarser, only 1-4, related to bacterial conjugation 9
  10. 10. 17/10/2013 Inclusões Celulares PHBs • Armazenamento de energia e constituintes básicos, como o C • Formas insolúveis • Visível ao microscópio PHB – poli-3-hidroxibutirato • Envoltas por membranas • PHB – ácido Poli-β-hidroxibutírico • Utilização na indústria – “plástico” – propriedades similares ao polipropileno • Suturas cirúrgicas, cápsulas de liberação lenta de drogas, biopolímeros para containers e peças de automóveis Magnetossomos • Incrustrações de magnetita (Fe3O4)  granulos e Inclusions are aggregates of various compounds that are normally involved in storing energy reserves or building blocks for the cell. Inclusions accumilate when a cell is grown in the presence of excess nutrients and they are often observed under laboratory conditions. Inclusions of Bacteria • Magnetotaxia – função ainda obscura • Hipótese – correlação com menor taxa de CO2 – orientar para baixo – gravidade – menos O2 Aquaspirillum magnetotacticum Endósporos • Produzidos durante a esporulação • Células modificadas extremamente resistentes ao calor, produtos químicos e radiação • Resistência a altas temperaturas, ressecamento e escassez de nutrientes • Estrutura de disperção – vento, trato gastrintestinal e água • Solos – ex.: Bacillus e Clostridium 10
  11. 11. 17/10/2013 Endospores (spores)    • Dormant cell • Resistant to adverse conditions - high temperatures - organic solvents Identification of Bacteria Pathogenesis Resistance • Produced when starved • Contain calcium dipicolinate DPA, Dipicolinic acid • Bacillus and Clostridium Flagelos Nucleus Polar Lofotríquio • Lacking nuclear membrane, absence of nucleoli, hence known as nucleic material or nucleoid, one to several per bacterium. Polar Peritríquio Some bacterial species are mobile and possess locomotory organelles - flagella. Flagella consist of a number of proteins including flagellin The diameter of a flagellum is thin, 20 nm, and long with some having a length 10 times the diameter of cell. Due to their small diameter, flagella cannot be seen in the light microscope unless a special stain is applied. Bacteria can have one or more flagella arranged in clumps or spread all over the cell.    Flagella Identification of Bacteria Pathogenesis Motility of bacteria Monotrichate/Amphitrichate/Lophotrichate/Peritrichate 11

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