A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Procariotos: Estrutura e função Microbiologia Geral MIP 7013 Prof. Admir J. Giachini.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Procariotos: Estrutura e função Microbiologia Geral MIP 7013 Prof. Admir J. Giachini."— Transcrição da apresentação:

1 Procariotos: Estrutura e função Microbiologia Geral MIP 7013 Prof. Admir J. Giachini

2 1. Introdução Origem: 3,8 a 3,5 bilhões de anos (condições anoxigênicas) 2

3 Com base em comparações de sequências do rRNA (16S, 23S): Três Domínios (Super-reinos) Bacteria Archae Eucarya Procariotos (Woese, 1977) Madigan et al., Introdução 3

4 PropriedadeProcariotosEucariotos Domínios Bacteria e ArchaeEukarya: algas, fungos, protozoários, plantas e animais Estrutura e função do núcleo Membrana nuclear ausentepresente DNA Molécula única, sem histonas, plasmídeos freqüentesPresente em vários cromossomos, geralmente com histonas DivisãoSem meioseMeiose, aparelho meiótico com fuso microtubular Reprodução sexuadaProcesso fragmentário, sem meiose, apenas porções são montadas Processo regular, ocorrência de meiose, remontagem do genoma inteiro Estrutura e organização do citoplasma Membrana citoplasmática Geralmente sem esteróisEsteróis geralmente presentes Membranas internasRelativamente simples, restritas a poucos gruposComplexas, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi Ribossomos 70 S80 S, exceto para os ribossomos, mitocôndrias e cloroplastos (70S) Organelas membranosas AusentesVárias Sistema respiratório Parte da membrana citoplasmáticaNas mitocôndrias Pigmentos fotossintetizantes Na membrana interna de clorossomas, cloroplastos ausentesEm cloroplastos Parede celular Presente (maioria), composta de peptidoglicano, outros polissacarídeos, proteínas e glicoproteínas Presente em plantas, algas e fungos; ausente nos animais, na maioria dos protozoários; geralmente polissacarídica Formas de motilidade Movimento flagelarFlagelos de dimensões sub- microscópicas, cada um composto de uma fibra de dimensão molecular; rotação Flagelos ou cílios; dimensões microscópicas; compostos de microtúbulos; sem rotação Movimento não flagelarDeslizamento; ou através das vesículas de gásCorrentes citoplasmáticas e movimento amebóide; deslizante MicrotúbulosausentesComuns, presentes em flagelos, cílios, corpos basais, fuso mitótico, centríolos Tamanho Geralmente menores que 2 m de diâmetroGeralmente 2 a mais de 100 m de diâmetro 4

5 Célula procariótica x eucariótica 5 Celula procariótica Celula eucariótica

6 Unidade de medida: m (micrômetro) 1 m = 0,001 mm (1/1000) ou 1000 m = 1 mm Tamanho variável: 0,15 m 50 m (0,0015 mm – 0,05 mm) Tamanho da célula procariótica Escherichia coli : 1 x 3 m 1 m Thiomargarita namibiensis : 750 m !! 6

7 Tamanho da célula procariótica 1000 nm (1 μm) Célula eucariótica Célula procariótica vírus núcleo 7

8 ou 0,2 mm ou 0,0002 mm ou 0,00006 mm 0,00002 mm 0,00009 mm 0,0002 mm 0,0015 mm 8

9 O pequeno tamanho dos procariotos comparado ao dos eucariotos contribui para muitas características desses organismos: Tamanho da célula procariótica 9

10 * Nutrientes e dejetos são transportados para dentro e fora da célula via membrana citoplasmática. * A velocidade desse transporte determina a velocidade metabólica e, portanto, a velocidade de crescimento das células * Quanto menor o tamanho, maior é a relação entre a área superficial da membrana em relação ao volume e, portanto, maior é o potencial de crescimento. Relação superfície/volume Madigan et al.,

11 Forma da célula: a forma segue a função cocos bacilos vibriões espirilos espiroquetas filamentosas pedunculadas Arranjos 2. Morfologia dos procariotos 11

12 Cocos ( Neisseria ) Bacilos ( Halobacterium / Salmonella ) Vibrião ( Bdellovibrio ) Morfologia dos procariotos Vibrião 12

13 Espirilo Espiroqueta ( Leptospira ) Pedunculada ( Rhodomicrobium ) Morfologia dos procariotos 13

14 Morfologia dos procariotos Cianobactérias ( Chondromyces ) ( Myxococcus ) Mixobactérias 14

15 Arranjos: –agrupamentos de indivíduos após a divisão –seguem um padrão uniforme –significado para a identificação 2. Morfologia dos procariotos 15

16 Morfologia dos procariotos: arranjos Arranjos de bacilos Arranjos de cocos 16

17 Streptococcus Neisseria gonorrhoeae Staphylococcus Methanococcus Methanosarcina Deinococcus Morfologia dos procariotos: arranjos 17

18 3.1. Parede celular Concentração de solutos dissolvidosalta pressão de turgor ( E. coli 2 atm.) Para conter essa pressãoparede celular Envoltório rígido, que é responsável pela forma da célula Domínio Bacteria a) componente principal: peptideoglicano (> 100 tipos) * açúcares aminados: N-acetilglicosamina Ácido N-acetilmurâmico * aminoácidos (formas D e L): tetrapeptídeos 3. Estrutura da célula procariótica 18

19 Estrutura da célula procariótica Madigan et al., 2010 Tetrapeptídeo glicano 19

20 Estrutura da célula procariótica Madigan et al., 2010 Y X ligações peptídicas ligações glicosídicas 20

21 b) De acordo com suas respostas à coloração de Gram, as bactérias se dividem em 2 grupos: * Gram positivas: 90% da parede formados de peptideoglicano (até 20 camadas) nm (1 nm = mm) * Gram negativas: 10 % de peptideoglicano (1-2 camadas) 2-3 nm 3. Estrutura da célula procariótica 21

22 3. Estrutura da célula procariótica 22

23 A coloração de Gram Gram negativa Gram positiva Fixação Cristal violeta Tratamento com lugol Álcool - acetona Corante de contraste safranina 23

24 c) ácidos teicóicos em Gram positivas * (grego theicos = parede) * poliálcoois contendo: - resíduos de ribitol fosfato ou glicerofosfato - açúcares e aminoácidos ligados (polissacarídeos ácidos) * presentes na maioria das bactérias Gram-positivas * conferem à célula sua carga negativa * atuam na ligação Ca 2+ e Mg 2+ envolvidos no transporte * lipoteicóicos = ligados a lipídeos de membrana 3. Estrutura da célula procariótica 24

25 Estrutura da célula procariótica: Parede de Gram positivas Madigan et al., 2010 Ácido teicóico 25

26 d) membrana externa de bactérias Gram negativas (camada LPS ou lipopolissacarídica), camada dupla, composta de: * fosfolipídeos * proteínas (porinas) * lipídeos (ác. graxos + dissacarídeo N-acetilglicosamina) * polissacarídeos * lipoproteínas (âncoras) 3. Estrutura da célula procariótica Madigan et al.,

27 Estrutura da célula procariótica: Parede de Gram negativas Madigan et al., 2004 Enzimas hidrolíticas, proteínas de ligação, quimiorreceptores 27

28 Domínio Archaea * paredes de composição variável * sem peptideoglicano * algumas são Gram +, outras Gram - a) Metanogênicas * pseudopeptideoglicano * polissacarídeos ( Methanosarcina ) b) Halofílicas * Halococcus: polissacarídeo sulfatado * Halobacterium: glicoproteínas com cargas negativas c) Outras metanogênicas Methanococcus e Methanospirillum: proteínas d) Hipertermofílicas: proteínas ou glicoproteínas * Sulfolobus: glicoproteínas (paredes estáveis em detergente em ebulição!!) * Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC) 3. Estrutura da célula procariótica 28

29 Pseudopeptideoglicano em algumas Archaea metanogênicas PSEUDOMUREÍNA Madigan et al., 2010 PEPTIDEOGLICANO N-acetilglicosamina N-acetilalosaminurônico aa estereoisômeros L 29

30 3. Estrutura da célula procariótica Domínio Archaea * paredes de composição variável * sem peptidoglicano * algumas são Gram +, outras Gram - a) Metanogênicas * pseudopeptidoglicano * polissacarídeos ( Methanosarcina ) b) Halofílicas (afinidade por sal) * Halococcus : polissacarídeo sulfatado (SO 4 2- ) * Halobacterium : glicoproteínas com cargas negativas c) Outras metanogênicas Methanococcus e Methanospirillum : proteínas d) Hipertermofílicas: proteínas ou glicoproteínas * Sulfolobus : glicoproteínas (paredes estáveis em detergente em ebulição!!) * Pyrodictium : glicoproteínas (113ºC) 30

31 3. Estrutura da célula procariótica 3.2. Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm * composição química Domínio Bacteria * bicamada composta de: * fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi) * proteínas transmembranares * hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies * menos rígida que em eucariotos Domínio Archaea: composição variável * lipídeos: únicos na natureza (marcadores de diferenças evolucionárias) * ligações éter entre o glicerol e as cadeias hidrofóbicas hidrocarbonetos (isopreno) * podendo existir: - diéter lipídios - tetraéter lipídios - mista 31

32 3. Estrutura da célula procariótica 32

33 Madigan et al., nm 33

34 3. Estrutura da célula procariótica 3.2. Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm * composição química Domínio Bacteria * bicamada composta de: * fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi) * proteínas transmembranares * hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies * menos rígida que em eucariotos Domínio Archaea: composição variável * lipídeos: únicos na natureza (marcadores de diferenças evolucionárias) * ligações éter entre o glicerol e as cadeias hidrofóbicas hidrocarbonetos (isopreno) * podendo existir: - diéter lipídios - tetraéter lipídios - mista 34

35 (a) Estrutura geral de um esterol. (b) estrutura do colesterol (c) estrutura de um hopanóide: diplopteno Madigan et al., 2010 Hopanoide C 30 35

36 3.2. Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm * composição química Domínio Bacteria * bicamada composta de: * fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi) * proteínas transmembranares * hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies * menos rígida que em eucariotos Domínio Archaea: composição variável * lipídeos: únicos na natureza (marcadores de diferenças evolucionárias) * ligações éter entre o glicerol e as cadeias hidrofóbicas hidrocarbonetos (isopreno) * podendo existir: - diéter lipídios - tetraéter lipídios - mista 3. Estrutura da célula procariótica 36

37 Comparação entre os lipídeos de Archaea e Bacteria Madigan et al., 2004 ligações éster ligações éter isopreno 37

38 Comparação entre os lipídeos de Archaea e Bacteria Madigan et al.,

39 Funções da membrana a) permeabilidade * permeável à água e a substâncias de baixo PM solúveis em gorduras (ácidos graxos, álcool, benzeno) * não permeável a moléculas com cargas: aminoácidos, ácidos orgânicos, sais, H + (H 3 O + ) b) transporte * importância para os procariotos * proteínas de transporte * contra um gradiente de concentração * alta especificidade c) produção de energia: sítio de geração e utilização da força próton motiva 3. Estrutura da célula procariótica 39

40 Funções da membrana a) permeabilidade * permeável à água e a substâncias de baixo PM solúveis em gorduras (ácidos graxos, álcool, benzeno) * não permeável a moléculas com cargas: aminoácidos, ácidos orgânicos, sais, H + (H 3 O + ) b) transporte * importância para os procariotos * proteínas de transporte * contra um gradiente de concentração * alta especificidade c) produção de energia: sítio de geração e utilização da força próton motiva 3. Estrutura da célula procariótica 40

41 Tipos de transportadores Madigan et al.,

42 Funções da membrana a) permeabilidade * permeável à água e a substâncias de baixo PM solúveis em gorduras (ácidos graxos, álcool, benzeno) * não permeável a moléculas com cargas: aminoácidos, ácidos orgânicos, sais, H + (H 3 O + ) b) transporte * importância para os procariotos * proteínas de transporte * contra um gradiente de concentração * alta especificidade c) produção de energia: sítio de geração e utilização da força próton motiva 3. Estrutura da célula procariótica 42

43 A membrana citoplasmática em procariotos Madigan et al.,

44 3.3. Material genético em procariotos * molécula única de DNA circular, nua, intensamente dobrada, podendo expandir-se até 1 mm (bactéria típica mede poucos m) * não associado com histonas (mas proteínas semelhantes a histonas podem estar presentes em algumas espécies) * tamanho do genoma variável: E. coli: 4,7 Mb Hemophilus influenzae: 1,83 Mb Mycoplasma genitalium: 0,58 Mb * bactérias em crescimento ativo podem conter várias cópias * haplóides: facilidade de adaptação 3. Estrutura da célula procariótica 44

45 3. Estrutura da célula procariótica 45

46 3.3. Material genético em procariotos * molécula única de DNA circular, nua, intensamente dobrada, podendo expandir-se até 1 mm (bactéria típica mede poucos m) * não associado com histonas (mas proteínas semelhantes a histonas podem estar presentes em algumas espécies) * tamanho do genoma variável: E. coli : 4,7 Mb (1,000,000 de bases) Haemophilus influenzae (meningites): 1,83 Mb Mycoplasma genitalium (trato genital/respiratório): 0,58 Mb * bactérias em crescimento ativo podem conter várias cópias * haplóides: facilidade de adaptação Célula humana: contém 1000 vezes mais DNA e sete vezes mais genes, com muitas regiões não codificadoras (junk DNA) 3. Estrutura da célula procariótica 46

47 3.4. Ribossomos * 70 S * Subunidades: 50S + 30S * até por célula Bacterias e Archaeas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes na composição proteica 3. Estrutura da célula procariótica 50 S 30 S 47

48 3.5. Flagelos * apêndices longos e finos * helicoidais * 20 nm de diâmetro * distribuídos em número variável: A = monotríquio (polar) B = lofotríquio C = anfitríquio (polar) D = peritríquio 3. Estrutura da célula procariótica A B C D 48

49 3.5. Flagelos * proteína: flagelina, com subunidades dispostas helicoidalmente * estrutura: - corpo basal - gancho - filamento * movimento: rotação (até 200 rps rpm) * velocidade: m.s -1, média de 50 m.s -1, ou 10 corpos.s -1 * energia para movimento: força próton motiva 3. Estrutura da célula procariótica 49

50 Estrutura do flagelo em procariotos Madigan et al., 2010 Anel C 50

51 Movimento dos flagelos em procariotos Madigan et al.,

52 * quimiotaxia: controle do movimento - repelentes - atraentes * mecanismo: proteínas que sentem a presença de substâncias - resposta à concentração 3. Estrutura da célula procariótica 52

53 Outras formas de motilidade em procariotos Madigan et al., 2004 Membrana externa Membrana citoplasmática Movimento deslizante 53

54 3.6. Pili e fímbrias * fímbrias: adesão (várias unidades. célula -1 ) * pili: mais longos (geralmente 1 unidade. célula -1 ) - Conjugação bacteriana - adesão em bactérias patogênicas * composição: proteínas Fímbrias Flagelo 3. Estrutura da célula procariótica

55 3.7. Cápsula e camada limosa (glicocálix) * composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos * função: - adesão - proteção contra dessecamento, fagocitose 3. Estrutura da célula procariótica 55

56 56

57 3.8. Inclusões citoplasmáticas * reserva de energia e de blocos estruturais * poli- -hidroxibutirato (PHB) e outros * glicogênio (carbono e energia) * polifosfatos (grânulos metacromáticos) * enxofre * magnetossomos (magnetita: Fe 3 O 4 ) 3. Estrutura da célula procariótica 57

58 3.9. Vesículas de gás * procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias * forma de fuso: nm x nm * poucos ou até centenas por célula * membrana composta de proteínas * 5-20% da densidade da célula * 1 atm de pressão interna Madigan et al., Estrutura da célula procariótica 58

59 3.10. Endósporos: estruturas de resistência * encontrados em algumas Gram positivas: - Bacillus - Clostridium - Sporosarcina - Sporolactobacillus * resistentes ao calor, radiações, ácidos, produtos químicos, lisozima * partes do endósporo - exosporium (proteína) - capa (proteína) - córtex (peptidoglicano) - porção central (core): parede celular, membrana, nucleóide... * ocorrência de ácido dipicolínico + Ca Estrutura da célula procariótica 59

60 Endósporos de procariotos Madigan et al.,

61 3.10. Endósporos: estruturas de resistência * encontrados em algumas Gram positivas: - Bacillus - Clostridium - Sporosarcina - Sporolactobacillus * resistentes ao calor, radiações, ácidos, produtos químicos, lisozima * partes do endósporo - exosporium (proteína) - capa (proteína) - córtex (peptidoglicano) - porção central (core): parede celular, membrana, nucleóide Estrutura da célula procariótica 61

62 Endósporos de procariotos 62


Carregar ppt "Procariotos: Estrutura e função Microbiologia Geral MIP 7013 Prof. Admir J. Giachini."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google