aula 4_2012

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BC-1606

Microbiologia

Santo André - Fevereiro de 2012

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz Aula 4

Estrutura: Endosporo Flagelos

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Endosporo:

_{Induzido por algumas condições desfavoráveis;}

(falta de nutrientes essenciais...)

_{Estrutura em condição de dormência}

( metabolicamente inativa)

_{principais estudos em Bacillus e Clostridium;}

( presente em 20 gêneros de uma sub-linhagem de bactérias gram +)

_{São resistentes ao calor, desidratação, valores extremos de} pH, radiação ionizante e ultravioleta, condições nutricionais inadequadas, à ação de enzimas e a agentes químicos;

_{contém apenas 15% de água; ficam em estado dormente e}

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_{os endosporos podem monitorar} o ambiente e podem rapidamente responderem a presença de

nutrientes adequados, germinando e retornando ao estado vegetativo;

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Composição e Estrutura: exospório

capa

membrana externa

cortex

membrana interna

core

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Capa:

_{o número de camadas varia de acordo com a} espécie (2-25) com até 30 proteínas;

_{confere resistência mecânica, e é resistente a} enzimas proteolíticas e agentes químicos;

_{excluem moléculas tóxicas (talvez existam enzimas} na capa) e permitem a entrada de pequenos

nutrientes que terão acesso aos receptores de germinação;

_{em Bacillus: duas proteínas são essenciais } SpoIVA e CotE

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Cortex:

_{contém a parede celular primordial;} _{peptídeoglicanas;}

Core:

_{citoplasma do endosporo, semelhante ao da célula} vegetativa;

_{core é desidratado, resistente ao calor, e altamente} mineralizado (cálcio, manganês e magnésio)

_{Ácido dipicolínico complexo com íons Ca²⁺ => 10%} peso seco do endosporo

_{Contém small acid soluble proteins (SASP) -ligam-se ao}

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Estágio 0

Crescimento Normal _{Formação do filamento axial}Estágio I Estágio II

Formação do sépto Estágio III Engolfamento Estágio IV Síntese do Cortex Estágio V Síntese da Capa Estágio VI

Lise da célula mãe Estágio VI I

Liberação do espóro

Germinação

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Dois gêneros de bastonetes GRAM + produzem : Bacillus (antrax) e

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Can an Endospore Live Forever?

Clostridium aceticum 1947 -1981 (34 anos) documented.

Thermoactinomyces (solo, plantas, lixo, material em fermentação)

endosporos viaiveis encontrado em sitios arqueologicos romanos de 2000 anos... também foram encontrados endosporos viaveis dessa espécie em fundos de lago de camadas com mais de 9000 anos...

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conseguiram reativar endosporo de um bacillus de 25-40 milhões de anos

preservado em um inseto dentro de um pedaço de ambar

foram reativas bactérias ser obtidas de fluidos em inclusões de cristais de al do período permiano (250 milhões de

anos !!!)

a indícios de que poderia ser obtido resultado semelhante com halite de 425 milhões de anos

Can an Endospore Live Forever?

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geopardo 110 km/h

(25x o comprimneto do corpo/ seg)

0,00017 km/h

Mas na devida escala ... bactéria flagelar..

(60x comprimento do corpo / seg)

Seria o equivalente a ~260 km/h

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Citologia/Locomoção http://www.microbiologybytes.com/video/motility.html http://wiki.cotch.net/index.php/Flagellum http://www.talkdesign.org/faqs/flagellum.html#table1 http://www.youtube.com/watch?v=hLTFiekwFy8&mode=related&search= http://www.youtube.com/watch?v=hq4qrCNE1sA http://www.youtube.com/watch?v=PlOfMifowP4 http://microbiologybytes.wordpress.com/2008/06/02/bacterial-motility/ http://www.youtube.com/watch?v=Mr8n0e431EI

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Flagelo:

_{mobilidade das bactérias e arqueas;} _{estrutura não-flexível;}

_{semi-rígida;} _helicoidal;

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Gram-negativa Gram-positiva Filamento (proteína flagelina) Gancho Membrana externa Peptídeoglicana Membrana plasmática Espaço periplasmáti co v C o rp o B a s a l Anel L Anel M Anel P Anel S Anel MS

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Proteínas

MOT Stator= proton channel

Rotor= switch regulator

Proteínas MotA, MotB, FliG, FliN e FliM= promovem o movimento Proteína CheY se liga a FliM

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Motor MotA/MotB Responde a sinais intra-moleculares da quimiotaxia FlgE Gancho

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Functional Role Gene Products

Motor MotA, MotB, FliG (C-term)

Base FliF, FliG (N-term), FliM/N

Export Machinery FlhB, FliQ, FliR, FliP, FliI, FlhA Drive-shaft (comando de eixo) FlgB, FlgC, FlgG, FliE

Hook and Adapters (gancho e adaptadores)

FlgE, FlgL, FlgK, FlgD

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Treponema pallidum Espiroquetas

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Flagelos em espiroquetas

Flagelo periplasmático

Nature, Murphy et al, 2006.

Treponema Salmonella

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Membrana externa Flagelo

Espaço periplasmático

Peptídeoglicana

Membrana citoplasmática

Membrana externa Cilindro citoplasmático Flagelo

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Flagelo ancorado na membrana celular Flagelo periplasmático Proteínas embebidas na membrana externa FlaB FlaA

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Flagelo das arqueas

-Estrutura e composição diferente dos flagelos das bactérias -Arqueas mais estudadas em relação ao flagelo

-Methanococcus -Halobacterium

-Corpo basal com anéis geralmente não encontrado Exceto= Methanococcus thermothotrophicus

-Possui gancho

-Filamento composto de flagelina

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Principais diferenças Arqueae Bactéria

Composição do flagelo Vários tipos de flagelina Único tipo de flagelina

Glicolisação +

-Diâmetro do filamento 10-14 nm 20 nm

Conservação das flagelinas N-terminal conservado N-e C- conservados Secreção e montagem Presença de peptídeo líder Secreção do tipo III

Energia: H e ⁺ Na⁺ (ocasionalmente) H⁺

Similaridade : pili tipo IV sereceção tipo III Cresce por adição: na base no topo

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Arranjos:

_{um único flagelo, geralmente na} extremidade da célula;

_{dois ou mais flagelos, em uma ou nas} duas extremidades da célula;

_{um único flagelo nas duas} extremidades da célula;

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Monotríqueo

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Lofotríqueo

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Peritríqueo

Vários flagelos distribuídos uniformemente ao longo da superfície. Característico de organimos com alta motilidade

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Vibrio cholerae, Pseudomonas

aeruginosa, Idiomarina loihiensis Vibrio fischeri e _{Spirillum spp.}

Escherichia coli e Salmonella enterica

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Síntese do flagelo:

-O complexo envolve entre 20 e 30 genes, e 10 ou mais genes que codificam proteínas do gancho e do corpo

basal.

-Cresce a partir da base

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Movimento do flagelo:

_{energia proveniente do gradiente de prótons, H+} existente na membrana (força próton-motiva);

_{Os prótons atravessam as proteínas MOT, promovendo} a rotação;

_{existem diferenças na movimentação de monotríqueos} e lofitríqueos;

_{movimentos horários e anti-horários;} _{movimentos depende da quimiotaxia.}

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Movement in Monotrichous Bacteria

Movement in Peritrichous Bacteria

antihorário horário antihorário horário antihorário horário antihorário horário

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E. coli

antihorário

horário antihorário

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Bacterial movement in the absence of a chemical concentration gradient can be described as random

In contrast, bacteria moving in an attractant gradient have a reduced

tumble frequency (right) that results in greater net forward motion.

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peritriquio (E coli...) peritriquio

rotação anti-horaria => para frente horaria flagelos se separam

e a célula oscila aleatoriamente

em flagelos reversíveis (Pseudomonas ..) polar

rotação anti-horaria => para frente rotação horaria => para trás

Para algumas bacterias os flagelos são unidirecionais (Rhodobacter ..) polar

a celula para ..para se reorientar ...

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Quimiotaxia:

_{processo que envolve um estímulo químico para a} movimentação do flagelo;

_{compostos químicos podem atuar como atraentes ou} repelentes;

_{Ocorre um processo de sinalização celular} envolvendo protéinas Che

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Controle da reação

CheY

Quimioreceptores podem estar em dois estados: quanto a afinidade para o atraente

-Excitados- metilados (proteína CheR) -Adaptados- demetilados (proteína CheB)

-Substâncias atraentes inibem auto-fosforilaçãpo de CheY -Substâncias repelentes estimulam autofosforilação de CheY causando oscilação na célula

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-Substâncias atraentes inibem auto-fosforilaçãpo de CheY

-Substâncias repelentes estimulam autofosforilação de CheY causando oscilação na célula

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Atraente Repelente Grupo Receptor Serina Cisteína Alanina Ion H+ Indol I Tsr Aspartato Glutamato Maltose Ni++ II Tar Galactose Ribose Glicose III Trg Dipeptídeos IV Tap

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Modelo evolutivo para surgimento do Sistema de regulação do flagelo

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Outros tipos de movimento: _{Pili do tipo IV:}

Semelhante aos flagelos de arqueas

_{twiching motility (movimento de contração)} _{glinding (mobilidade de deslizamento)}

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