aula2MICRO

BC-1606

Microbiologia

Santo André - Setembro de 2010

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Aula 2

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 (de bacterias)

- 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 :

(mycoplasma, spiroplasmas …)

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

Interior não compartimentalizado

Parede Celular: constituição

Peptídeoglicano (também chamado de Mureína):

É um heteropolissacarídeo. Polímero poroso e insolúvel de grande resistência

É formado por três unidades estruturais:

1 ) ácido N-acetilmurâmico = acúcar 2 ) N-acetilglucosamina= açúcar

3) tetrapeptídeo = por quatro aminoácidos

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

(pressão osmotica pode chegar a 2 atm) ( a mesma pressão de um pneu de carro)

A estrutura do peptideoglicano não atua como barreira

seletiva como a membrana plasmática

Já que 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

ligados ao ácido N- acetyl murâmico

Gram + :LYS Gram - : DAP

DAP LISINA

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

Lisozima Enzima presente em no interior de vários organismos multicelulares quebra ligações β 1-4 Lizando a célula

Micoplasmas são imunes a lisozima...

E

Vários polímeros de peptídeoglicano conectados por pontes de aminoácidos

Somente a ligação glicosídicas não bastam …

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

As ligações cruzadas ocorrem em diferentes graus de extensão em diferentes bactérias...

Quanto mais ligações => mais rígida a parede

Em gram - : as ligações cruzadas são feitas diretamente DAP : D-ala

Em gram + : ligação cruzadas por meio de ponte interpeptidica Sendo bastante variável a natureza e o número de aminoácidos presentes nessas pontes...

Se conhece mais de 100 tipos de peptideoglicanos

A maioria da variação se encontra nas pones interpeptidicas Muito pouca variação no tetrapeptideo

Apesar da grande vairação nunca encontramos:

Síntese do peptideoglicano

-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

Ex: penicilina= inibe síntese normal da parede celular

Inibe a ligações enzima responsável pelas ligações transpeptidicas

A parede celular fica frouxa célula se rompe...

Mais eficiente para bactérias gram + Pouco eficiente para gram

Produzida por Penicillinium

Gram positivas

-Peptideoglicano= 90% peso seco da parede celular -Ácidos teicóicos

-Ácidos lipoteicóicos -Proteínas

ácido teicóicos :

Polissacarideos acidos -Embebidos na membrana São polimeros de Ribitol

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

Bactérias gram negativas

Estrutura mais complexa

-Membrana externa

-Espaço periplásmico (espaço entre as duas membranas -Peptideoglicano = 10% peso seco da parede celular

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

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)

Ácidos graxos Diglucosamina

Espaço periplásmico

Possui várias moléculas com várias funções - enzimas hidrolíticas

-proteínas carreadoras

-materiais que serão secretados

-proteínas envolvidas na quimiotaxia

Peptideoglicano

Apenas 10% peso seco da estrutura

Lipopoliproteínas

Método de coloração de Gram (1884)

Álcool descora as gram

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

Archaea

_{Algumas possuem pseudopeptídeoglicana}

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

• somente L-aminoácidos;

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]

Parede celulares de

Eucariontes

Parede celular de fungos

Inibidores de glucano sintase

Outras extruturas de proteção

extrerna

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.

Capa

-Bactéria gram-negativas -Em ambientes aquáticos

-Bactérias agrupadas e cobertas por uma capa filamentosa

Função