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

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  1. 1. 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
  2. 2. 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
  3. 3. 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
  4. 4. 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. 5. 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. 6. 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. 7. 7 Microbiologia o Primitivos o Metabolismo o Evolução o Classificação básica: patogênicos deteriorantes benéficos oportunistas
  8. 8. 8 Microbiologia o Antes da invenção do microscópio, os micro-organismos eram desconhecidos o Mortes causas desconhecidas, deterioração alimentos, doenças (vacinas e antibióticos)
  9. 9. 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. 10. 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. 11. 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)
  12. 12. 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. 13. 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. 14. 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
  15. 15. Taxonomia bacteriana 15 o Abrange três áreas inter-relacionadas: -Classificação -Identificação -Nomenclatura
  16. 16. 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
  17. 17. Taxonomia bacteriana 17 Taxonomia lineana Pesquisas para um sistema de classificação natural que reflita as relações filogenéticas
  18. 18. Taxonomia bacteriana 18 Razões para a classificação o Estabelecer critérios para identificar os organismos o Agrupar os organismos relacionados o Fornecer informações importantes sobre evolução
  19. 19. Taxonomia bacteriana 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. 20. Taxonomia bacteriana 20 Toda forma de vida pode ser enquadrada taxonomicamente em um dos três domínios: Eucarya Bacteria Archaea
  21. 21. Taxonomia bacteriana 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
  22. 22. Taxonomia bacteriana 22
  23. 23. Taxonomia bacteriana 23 3 domínios diferem: o RNAr o RNAt o Estrutura membranas lipídicas o Sensibilidade à antibióticos
  24. 24. Taxonomia bacteriana 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!
  25. 25. Taxonomia bacteriana 25 Problemas /Limitações A taxonomia bacteriana utilizada atualmente é na sua maior parte baseada em testes bioquímicos fenotípicos, cujo poder discriminatório nem sempre é satisfatório
  26. 26. Taxonomia bacteriana 26 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. 27. Taxonomia bacteriana 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
  28. 28. Taxonomia bacteriana 28
  29. 29. Estrutura das células procarióticas 29
  30. 30. 30 Estrutura das células procarióticas
  31. 31. 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 Estrutura das células procarióticas
  32. 32. 32 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. 33. 33 Estrutura das células procarióticas
  34. 34. 34 Estrutura das células procarióticas 0,2 – 2 µm diâmetro 2 – 8 µm comprimento
  35. 35. 35 Coco Bacilo Espiral Estrutura das células procarióticas • Stella • Arquibactérias halofílicas
  36. 36. 36 Coco Estreptococos Diplococos Tétrades Cubos Estafilococos Estrutura das células procarióticas * Plano de divisão
  37. 37. 37 Coco Estrutura das células procarióticas
  38. 38. 38 Bacilo Bacilo único Diplobacilo Estreptobacilos Cocobacilos Estrutura das células procarióticas
  39. 39. 39 Bacilo Estrutura das células procarióticas
  40. 40. 40 Espiral Bactérias espiraladas geralmente não se agrupam Vibrio Espiroquetas (filamentos axiais) Espirilos (flagelos) Estrutura das células procarióticas
  41. 41. 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) Estrutura das células procarióticas
  42. 42. 42 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
  43. 43. 43 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. 44. 44 Estrutura das células procarióticas Atríquia Monotríquia Anfitríquia Lofotríquia Peritríquia
  45. 45. 45 Estrutura das células procarióticas 3 partes: Filamento- flagelina Gancho ou alça Corpo basal (componentes reguladores) Fator Virulência
  46. 46. 46 Estrutura das células procarióticas Corpo basal
  47. 47. 47 Estrutura das células procarióticas Funções dos flagelos o Movimento Motilidade (taxia) Quimiotaxia (galactose, ribose, oxigênio) Fototaxia (luz)
  48. 48. 48 Estrutura das células procarióticas UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA o Identificação bacteriana (proteínas flagelares) TESTE DE MOTILIDADE
  49. 49. 49 Estrutura das células procarióticas UTILIZAÇÃO EM MICROBIOLOGIA o Identificação bacteriana SOROTIPAGEM (Antígeno H)
  50. 50. 50 Estrutura das células procarióticas Movimento saca-rolha o Feixes de Fibrila
  51. 51. 51 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
  52. 52. 52 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
  53. 53. Parede celular
  54. 54. Composta por uma rede macromolecular denominada peptideoglicana ou mureína
  55. 55. Funções  Forma da célula Proteger a célula de rupturas Além disso:  Local de ação de alguns antibióticos (penicilina)  Diferenciação de bactérias: coloração de Gram
  56. 56. Parede celular de bactérias gram-positivas Muitas camadas de peptideoglicana Contém ácido teicóico – álcool + fosfato
  57. 57. Ácidos teicóicos 2 tipos Ácido lipoteicóico: atravessa a camada de peptideoglicana e ancora na membrana plasmática Ácido teicóico de parede: ligado à peptideoglicana
  58. 58. 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
  59. 59. 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-
  60. 60. Fosfolipídica
  61. 61. “Membrana” Externa de gram-negativos - Fosfolipídeos - Proteínas - Lipídeos - Polissacarídeos - Lipoproteínas
  62. 62. 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
  63. 63. COLORAÇÃO DE GRAM
  64. 64. Membrana Plasmática
  65. 65. Composição química: - proteínas; - lipídeos; - açúcares ; Bicamada lipídica, associada com moléculas de proteínas Proteínas: várias funções  Fosfolipídios: formar uma estrutura de “mosaico fluido” Membrana Plasmática
  66. 66. 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-
  67. 67. TRANSPORTE DE COMPOSTOS
  68. 68. Transporte passivo - Difusão simples
  69. 69. 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).
  70. 70. Transporte ativo
  71. 71. Espaço periplasmático Gram-negativasHidrolisam os nutrientes que entram!!
  72. 72. 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”
  73. 73. • Área nuclear • Inclusões • Ribossomos Citoplasma
  74. 74. Citoplasma – Área nuclear • Nucleóide Ausência de membrana nuclear • Cromossomo bacteriano DNA, pouco RNA e proteínas associadas • Plasmídeos DNA circular
  75. 75. 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
  76. 76. Citoplasma - inclusões DEPÓSITOS DE RESERVA DE NUTRIENTES • Grânulos metacromáticos • Grânulos polissacarídicos • Inclusões lipídicas • Grânulos de enxofre • Vacúolos de gás
  77. 77. Endosporos Gêneros Clostridium e Bacillus Importância em alimentos Método de sobrevivência
  78. 78. Obrigada

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