aula2askb 2013

BC-1606

Microbiologia

Santo André - abril de 2013

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Aula 2

Morfologia e estrutura das bactérias/arqueas

Morfologia das bactérias

-Invisíveis a olho nú

-Maioria= 0,5 a 1 _µm em diâmetro ou largura

-Comumente vistas pelo microscópio em uma magnitude de 1.000 vezes

Forma e arranjo

‣

Cocos

Normalmente esféricos, mas podem ser ovóides ou achatados

-Micrococos: cocos isolados

-Diplococos: pares de cocos -Tétrades: grupos de 4 cocos EX: Pediococcus

-Sarcina: grupos de 8 cocos em forma cúbica -Estreptococus: cadeias de cocos

-Estafilococos: cachos irregulares de cocos

micrococo diplococo

streptococo _tétrade

stafilococo micrococo

Forma e arranjo

‣

Bacilos

Cilíndricas ou em forma de bastão

Arranjos

-Diplobacilos: pares de bacilos

-Estreptobacilos: cadeias de bacilos

-Paliçada: alinhamento lateral EX: Bacilo da difteria

-Tricomas: cadeias com elevada área de contato

EX: Especies Beggiatoa e Saprospira

‣

Hélices ou espirais

-Espirilos:curtos e flagelados

-Espiroquetas: longas , flexíveis e contráteis

Formas de transição

-Cocobacilos -Vibriões

Existem modificações das três formas

Embora a maoir parte das células bacterianas tenham forma constante Algumas espécies podem ter variedade de tipos celulares

Estrutura: Citologia

-Algumas estruturas são externas (fixadas à parede celular), outras internas - A membrana plasmática, obviamente, é comum a todas as células

-A parede celular esta presente na grande maioria com poucas exceções como: (mycoplasma, espiroquetas, bacteróides,fusobacterias, fibrovaterias,

planctmycetos

-Outras estruturas estão presentes somente em certas espécies ou sob condições ambientais específica

Parede celular

-Estrutura rígida que envolve a membrana citoplasmática -Presente em todos os procariotos

Exceto: Micoplasmas e algumas arqueas

Parede celular

Função

-Forma

-Rigidez = rigidez da parede é compensa a fluidez da membrana plasmática -Proteção contra lise

-Proteção contra pressão osmótica e mecânica

-Sítio de receptores para proteínas e outras moléculas que interagem com a célula

Tipos

- Gram negativa

Método de coloração de Gram

(1884)

Baseia-se em diferenças na

composição da parede celular em

bactérias

Hans Christian Gram (1853-1838)

Célula de Bactéria

Parede Celular: constituição

Peptídeoglicano ou Mureína(do latin murein: parede)

É um heteropolissacarídeo. Polímero poroso e insolúvel de grande resistência

É formado por três unidades estruturais:

-ácido N-acetilmurâmico = açúcar

-N-acetilglucosamina= açúcar

-e um peptídeo formado por quatro aminoácidos = tetrapeptídeo

O peptideoglicano é a estrutura que confere rigidez à parede celular de bactérias, determina a forma da bactéria e a auxilia na proteção da lise osmótica, quando em meio hipotônico

A estrutura do peptideoglicano não atua como barreira seletiva como a membrana plasmática= permite difusão de muitas moléculas e água, como nutrientes necessários à célula

No entanto serve como barreira para certas enzimas que podem causar danos à célula, alguns corantes e antibióticos são retidos

Peptídeoglicano ou Mureína:

Ligações entre N-acetulglucosamina e ácido N-acetilmurâmico são ligações glicosídicas do tipo β (1-4)

Tetrapeptídeo

Contém L e D aminoácidos

Ocorrência dos isômeros

_H

_H

N

N

- C - H

- C - H

COOH

COOH

R

R

L-aminoácido

H - C -

H - C -

_H

_H

N

N

COOH

COOH

R

R

D-aminoácido

Vários polímeros de peptídeoglicano conectados por pontes de aminoácidos

Para formar a estrutura rígida ao redor da célula os tetrapeptídeos de uma cadeia peptideoglicana formam ligações cruzadas com os

Síntese do peptideoglicano Processo que envolve:

-Síntese do ácido N-acetilmurâmico

-Transporte através da membrana e adição do N-acetilglucosamina

-Na superfície da membrana plasmática as glicosilases fazem a ligação glicosídica

-No espaço periplásmico transpeptidases fazem as ligações peptídicas

Durante a sua divisão a bactéria precisa sintetizar peptideoglicano O balanço entre enzimas realizam estes processos

-Autolisinas= Fazem a quebra (desdobramamento) do peptideoglicano para que um novo polímero possa ser adicionada

Alguns antibióticos agem como inibidores da síntese do peptideoglicano

-Inibem transpeptidases

-Ativam autolisinas que digerem o peptideoglicano causando lise da bactéria

Penicilina e análogos são eficientes

para controle de bactérias gram +

Gram positivas

-Peptideoglicano= 90% peso seco da célula -Ácidos teicóicos

-Ácidos lipoteicóicos -Proteínas

Ácido teicóico

Polímeros que contém uma grande variedade de diferentes polímeros contendo açúcares, fosfato, glicerol. São covalentemente ligados

ao ácido murâmico do peptidoglicano por ligações fosfodiéster .

Ácido lipoteicóico

Estrutura idêntica ao ácido teicóico, exceto pela presença de um componente glicolipídeo ou fosfatidil glicolipídeo.

Inserido ao peptideoglicano e associado a membrana plasmática

Ácidos teicóicos e lipoteitóicos são carregados negativamente e podem ajudar no transporte de íons

positivos para dentro e fora da célula

Ácidos teicóicos juntamente com proteínas na superfícies são responsáveis pela determinação antigênica das bactérias

Proteínas ligadas à parede celular

Proteína A de Staphylococcus aureus SPA ( Staphylococcus protein A) Uma das mais estudadas

-Prende anticorpos circulantes da classe IgG neutralizando sua função- se liga a porção Fc= resultando no escape do sistema imune

Bactérias gram negativas

Estrutura mais complexa

-Peptideoglicano= 10% peso seco da célula -Espaço periplásmico

Figure 3.20 The gram-negative cell wall. (a) Arrangement of lipopolysaccharide, lipid A, phospholipid, porins, and lipoprotein in the outer membrane. See Figure 3.19 for details of the structure of LPS. (b) Trans-mission electron micrograph of a cell of Escherichia coli showing the cytoplasmic membrane and wall. (c) Molecular model of porin proteins. Note the four pores present, one within each of the proteins forming a

porin molecule and a smaller central pore between the porin proteins. The view is perpendicular to the plane

Gram negativas

Membrana externa

Camada fosfolipídica

-porção lipídica voltada para o interior da membrana externa -contém lipídeo A -ancora o LPS na membrana -(endotoxina)

-Contém porinas= atuam como canais para a passagem de

pequenas moléculas hidrofílicas, participando assim do processo de nutrição.

LPS (lipopolissacarídeo)

Porção lipopolissacarídica: sobreposta a membrana externa -Lipídeo A

-Polissacarídeo -antígeno O

-proteínas de membrana externa (OMP=outer membrane proteins)

Lipopolissacarídeo: relacionado com: -ativação de citocinas

-agregação de plaquetas

-atividade ajudvante e mitogenicidade

Lipopolissacarídeo

Lipideo A

-Ancora o LPS na membrana externa

-Composto de diglucosamina (dissacarídeo) e ácidos graxos -Parte tóxica do LPS= quando injetado em humanos causa febre e outros sintomas

Core

-Igual em todas as bactérias

-Composto de glicose, galactose e carbohidratos

Antígeno O

-Composto de 3 a 5 carbohidratos repetidos por cerca de 25 vezes -Porção variável= importante detrminante antigênico

Ácidos graxos Diglucosamina

Proteínas de membrana externa

-Constituem aproximadamente 50% da massa externa

-Podem ser proteínas integrais de membrana e lipoproteínas

-São proteínas β pregueadas (β sheets) se assemelham a um barril cilíndrico

-São essenciais para a integridade da membrana e permeabilidade seletiva de substâncias (importantes nos sistemas de secreção)

Espaço periplásmico

Possui várias moléculas com várias funções - enzimas hidrolíticas

-proteínas carreadoras

-materiais que serão secretados

-proteínas envolvidas na quimiotaxia

Peptideoglicano

10% peso seco da célula

Lipopoliproteínas

Outras alternativas em bactérias

Deinococcus : estrutura de gram – com duas membranas

mais com muito peptideo glicano (cora Gram +) apesar de ser gram

-Micoplasmas: não tem parecede celular (usam

membranas com colesterol ou ligam açucares)

Micobactérias

Possuem parede celular característica, mais espessa, constituída de três macromoléculas covalentemente ligadas:

 _{peptídeoglicanas;}

 _{arabinoglicanas;}

 _{ácido micólico.}

Baixa permeabilidade= tornado-as mais resistentes a antibióticos

Arabinose + galactose Unidades de manose

Lipoarabinomanana= possui porção carboidrato na superfície, relacionada com patogenia. Suprime resposta imune, inibem funções induzidas por interferon

Archaea

_{Algumas possuem pseudopeptídeoglicana}

N-acetiltalosaminurônico ligado por ligação β(13), ao invés de uma ligação típica β(14);

• somente L-aminoácidos;

Peptideoglicano (mureina) é um

biomarcador chave para identificação de bacterias.

eles não estão presentes em arqueas. Archaea podem ter pseudomureina,

polissacarideos, proteinas, glicoproteinas e outras paredes de polissacarideos

A parede celular de arqueas metanogenicas contém moleculas semelhantes a peptideoglicanos e são chamados pseudomureina

tem ligação β-1,3 em vez of β-1,4, apresenta apenas L-aminoacidos

Figure 2-54 A comparison of cell wall structure in archaea

Archaea have several different cell wall types. Some contain a structure reminiscent of peptidoglycan called pseudomurein. The chemical formula is pictures on the left. Other microbes will have a surface layer (S-layer) composed of repeating units of one or a few proteins, glycoproteins or sugar. These crystal lattices serve to protect the cell. The

micrograph on the right shows the surface of Aeropyrum cells. Note the regular

repetition of the pattern on the outside surface. Photomicrograph used with permission from The Prokaryotes [116]

Substâncias poliméricas extracelulares (SPE)

-Cápsula

-Camada limosa

-Camada S

Cápsula e Camada limosa

• Polissacarídeo sobre a superfície

externa (glicocálice)

• Proteínas

• Cápsula= mais espessa e mais rígida

• Camada limosa= mais fina e não

•Protege contra ataques de bacteriógagos, anticorpos •Reserva de carbono e energia

•Adesão a bactéria a surperfícies •Dissecação

•Previne a fagocitose (espécies patogênicas)

Cápsula e Camada limosa

Camada S

 _{Camada bidimensional formada por subunidades}

idênticas de proteínas ou glicoproteínas, agrupadas em arranjos simétricos;

 _{Encontrada em várias espécies de Archaea, e}

bactérias Gram-negativas e positivas, incluindo as cianobactérias;

_{Associada a adesão celular e reconhecimento} celular;

_{Capa protetora e peneira molecular;}

_{Pode contribuir para a virulência (para escapar}

do reconhecimento pelo sistema imune.

Camada S

Deinococcus radiodurans

Negatively stained TEM image of isolated S-Layer from D. radiodurans.

Scale bar = 100 nm

Bacillus sphaericus

Negatively stained TEM image of isolated S-Layer from B. sphaericus.

A parede celular mais comum em espécies de arqueas é uma superfície paracristalina (paracrystalline surface layer), S-layer.

proteínas ou glicoproteínas vistos ao Microscópio eletrônico em arranjos simétricos: hexagonais, tetragonais ou trimericos

é encontrado na maiorias das linhagens de Archaea e em diversas espécies de bactérias

Transmission electron micrograph of palladium (Pd) nanoparticles precipitated on a S-layer with square lattice symmetry. Bar, 20nm

Capa

-Bactéria gram-negativas -Em ambientes aquáticos

-Bactérias agrupadas e cobertas por uma capa filamentosa

Função