CONCEITO E CLASSIFICAÇÃO

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1 CONCEITO E CLASSIFICAÇÃO
Profa. Dra. Luciana Leomil

2 TAXONOMIA BACTERIANA Definição: È a área da Microbiologia que estuda:
Nomenclatura; Classificação; Identificação bacteriana.

3 NOMENCLATURA Conj de regras p/ designação correta de uma bact.
Código Internacional p/ nomenclatura de bacts estabelece o q deve ser feito p/ descrição de uma nova unidade de classificação

4 CLASSIFICAÇÃO A classificação é organização das bactérias em grupos tendo por base as semelhanças existentes entre os diferentes grupos. Na classificação bacteriológica a “Espécie” é o grupo fundamental: As espécies estão reunidas em gêneros; Os gêneros em famílias; As famílias em ordens; As ordens em classes.

5 CARACTERÍSTICAS USADAS NA CLASSIFICAÇÃO
1) Genotípicas: Tem o objetivo de determinar o grau de parentesco entre as moléculas de DNA das amostras em classificação. São estudos da proporção “citosina-guanina” na molécula de DNA e o grau de homologia através do teste de hibridização.

6 CARACTERÍSTICAS USADAS NA CLASSIFICAÇÃO
2) Fenotípicas: Inclui características: Morfológicas (externa e interna), Coloração; Estruturais; Nutritivas; Metabólicas; Sensibilidade a antibióticos.

7 CLASSIFICAÇÃO Linnaeus (séc. XVIII): reinos Animal e Vegetal
Haeckel (1866): introdução do reino Protista Whittaker (1969): 5 reinos, divididos principalmente pelas características morfológicas (eucarioto / procarioto; presença ou ausência da PC); fisiológicas (fotossíntese, absorção e ingestão)

8 CLASSIFICAÇÃO Reino Monera: seres procariotos, parede celular peptidoglicano - todas as bactérias; Reino Protista: eucariotos, unicelulares, diverso com relação ao modo de nutrição , sem parede celular (Protozoários, algas vermelhas e marrons, fungos limosos); Reino Plantae: eucariotos, fotossíntese, parede cel. celulósica (Plantas e algas filamentosas - verdes); Reino Animalia: eucariotos, ingestão, sem parede - Animais; Reino Fungi: eucariotos, absorção, com parede celular de quitina e beta-glucana – Fungos verdadeiros

9 CLASSIFICAÇÃO 1) Monera: Procariotos
2) Protista: Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e Algas (com parede celular) 3) Fungi: Eucariotos aclorofilados 4) Plantae: Vegetais 5) Animalia: Animais Whittaker (1969)

10 CLASSIFICAÇÃO O Sistema de Classificação de Whittaker sofreu profundas transformações com as descobertas de Carl Woese Woese Os procariotos e eucariotos evoluíram por vias completamente diferentes a partir de um ancestral Baseia-se principalmente na comparação da seqüência dos genes ribossomais

11 CLASSIFICAÇÃO Woese desenvolveu a idéia que o gene 16S rRNA
- está presente em todos os seres vivos - é essencial para a vida - é conservado do ponto de vista evolutivo

12 CLASSIFICAÇÃO Seqüências de rRNA: 3 domínios e 5 reinos Archaea: Procariotos Bacteria: Procariotos Eukarya: Eucariotos Woese (1977)

13 CLASSIFICAÇÃO Divisões seriam categorias hierárquicas equivalentes aos filos da taxonomia de animais e plantas. Proteobacteria é o maior grupo, com mais de espécies, divididas em 5 classes: alpha, beta, gamma, delta e epsilon.

14 Eubacteria

15 Whittaker (1959) Cinco reinos
Haeckel (1894) Três reinos Whittaker (1959) Cinco reinos Woese (1977) Seis reinos Woese (1990) Três domínios Protista Monera Eubacteria Bacteria Archaebacteria Archaea Eukarya Plantae Fungi Animalia

16 IMPORTÂNCIA Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo para seres superiores) => Microbiologia Molecular Aplicada: processos industriais, controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc. ÁREAS DE ESTUDO: Odontologia: Microrg. associados à placa dental, cárie dental e doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva. Medicina e Enfermagem: Doenças infecciosas e infecções hospitalares. Nutrição: Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de alimentos, Produção de alimentos (queijos, bebidas). Biologia: Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos (ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo), Biofilme (Acinetobacter), etc. Biotecnologia: Uso de microrg. com finalidades industriais, como agentes de biodegradação, de limpeza ambiental, etc.

17 INTRODUÇÃO Mikros (pequeno) + Bio (vida) + logos (ciência)
Procariotos (bactérias, archaeas) Eucariotos inferiores (algas, protozoários, fungos) Vírus

18 MORFOLOGIA BACTERIANA

19 ESTRUTURAS EXTERNAS

20 MORFOLOGIA Há vários tamanhos e formas
As menores com 0,3 µm (ex: Mycoplasma) Nanobactérias ou ultramicrobactérias com 0,2 a 0,05 µm de diâmetro Maioria com 2 a 6 µm de comprimento, por 1 a 2 µm de largura Mas temos bacts até 500 ou 800 µm, como no caso de Epulopiscium ou Thiomargarita. Em relação às formas: 3 tipos morfológicos cocos, bacilos e espiralados.

21 COCOS São células arredondadas, podem se dividir sem um plano de orientação definido, o que leva a um grande número de arranjos diferentes. Assim temos os cocos isolados, diplococos (Neisseria, pneumococos), tetracocos, sarcinas (cubos contendo 8 células), estreptococos (cocos em cadeia) e estafilococos (cocos formando massas irregulares).

22 COCOS MO, método de Gram, cocos-estafilococos
MO, método de Gram, de cocos-estreptococos ME varredura ME varredura

23 BACILOS Forma de bastonetes
Pode ter extremidades retas (Bacillus anthracis), arredondadas (Salmonella, E. coli), ou afiladas (Fusobacterium) Pouca variedade: diplobacilos ou estreptobacilos. “em paliçada” (letras chinesas): gênero Corynebacterium pequenas vírgulas (Vibrio cholerae) meia lua (Selenomonas)

24 BACILOS

25 Treponema pallidum - sífilis
ESPIRALADOS Nomenclatura mto controvertida. 2 grupos: Espiroquetas (espiral flexível c/ flagelos periplasmáticos) Espirilos (espiral incompleta e rígidos) Espiralados são afilados, de difícil observação por microscopia de campo claro, sendo analisados por microscopia de campo escuro, ou de técnicas de coloração com impregnação por sais de prata. Treponema pallidum - sífilis MO fluoresc

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27 ESTRUTURAS EXTERNAS Parede Celular
Presente nas bactérias, menos micoplasmas e Archaea não a possuem + importantes; estão na porção mais externa Responsável pela manutenção da forma do microrganismo; atua como barreira de proteção contra determinados agentes físicos e químicos externos (choque osmótico) Microrg. Patogênicos: antígenos ou moléculas envolvidas na patogenicidade 1884, Christian Gram: método de coloração; 2 grupos distintos: Gram positivas e negativas

28 COMPOSIÇÃO DA PC Peptideoglicano (mureína ou mucopeptídeo):
exclusivo no domínio Bacteria, responsável pela rigidez da parede. sua presença confere > resistência mtas peptidases. confere rigidez à parede, embora exiba certo grau de elasticidade e também porosidade. Ácidos Teicóicos: + peptideoglicano, compõem a PC das Gram-positivas. Devido à sua carga negativa, os ácidos teicóicos contribuem com o caráter negativo da superfície celular de Gram-positivas. Função desconhecida, mas pode participar nos processos de passagem de íons pela parede, ou ligar-se a prótons, mantendo um pH celular relativamente baixo.

29 PAREDE CELULAR

30 GRAM-POSITIVA GRAM-NEGATIVA
Ácido lipoteicóico Ácido Peptideoglicano-teicoico Membrana citoplasmática Citoplasma GRAM-NEGATIVA Lipopolissacarideo Porina Membrana Externa Braun lipoprotein Espaço periplasmatico Membrana Interna (citoplasmática) Citoplasma

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32 Gram +: parede espessa (20-80 nm), aspecto homogêneo e c/ superfície mais lisa e homogênea.
90% peptideoglicano (20 camadas) e resto de ácido teicóico. Gram -: parede mais delgada (9-20 nm) e aspecto bastante complexo. 10% peptideoglicano (camada única ou dupla).

33 GRAM NEGATIVOS Membrana Externa (ME):
Presente apenas nas bactérias Gram negativas. É a segunda bicamada lipídica; fosfolipídeos, lipoproteínas, proteínas e também lipopolissacarídeos. Maior permeabilidade a pequenas moléculas, tais como glicose ou outros monossacarídeos. Contato em algumas discretas regiões celulares da ME e a MC - sítios de adesão ou junções de Bayer Esta junção pode conferir maior rigidez à parede celular das Gram negativas, além de fixar a membrana externa, não deixando-a frouxa.

34 LPS A face externa da membrana externa é rica em lipopolissacarídeos (LPS), inexistentes na membrana citoplasmática. Estes componentes são também denominados de endotoxina, uma vez que provocam febre, choque e eventualmente morte, quando injetados em animais. LPS é uma molécula complexa, composta por 3 regiões distintas: lipídeo A, polissacarídeo central e cadeia polissacarídica lateral O, ou Antígeno O.

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36 Coloração de Gram

37 OUTROS Cápsula e Glicocálix:
Cápsula - camada externa à parede celular, como um material viscoso, de natureza polissacarídica e raramente protéica. Vantagens às bactérias, pois suas principais funções incluem: ligação às células do hospedeiro, fator de virulência por dificultar a fagocitose e proteção (resistência ao dessecamento, uma vez que armazena grandes quantidades de água, fonte de nutrientes e proteção contra a infecção por bacteriófagos, ou interação com anticorpos). Exs: S. mutans, S. pneumoniae e B. anthracis

38 FÍMBRIAS E PILI Fímbrias: apêndices finos em Gram negativas (3-10 nm), retos e curtos; visualizadas pela microscopia eletrônica. Muito numerosas (1000 ou mais por célula). São de natureza protéica, com subunidades repetitivas de uma proteína (pilina) e proteínas distintas em sua extremidade ou ao longo da estrutura (adesinas). Pilus F ou fímbria sexual: semelhanças estruturais com as fímbrias; em menor número nas células (1 a 10). estrutura bastante longa e menos rígida estando envolvido no processo de transferência de genes denominado conjugação. diferentes fímbrias descritas estão relacionadas à adesão, ou à virulência. Gram positivas podem ter estruturas diferentes de fímbrias em sua superfície - envolvidas na adesão.

39 ESPOROS Endósporos (esporos): Estruturas de latência com altíssima resistência, a agentes físicos e químicos. Gram positivos: Clostridium, Bacillus e Sporosarcina. Resistência ao calor, às radiações, aos desinfetantes e à desidratação. Ambientes c/ condições inadequadas p/ manter seu material genético. Estrutura em ME: exosporium - fina e delicada, mais externa. capa do esporo - abaixo do exosporium, 1 ou + camadas protéicas. córtex - camadas de peptideoglicano ligadas frouxamente entre si, mais interna.

40 Cápsula Fimbria sexual (pilus F) Fímbrias

41 FLAGELOS Estruturas longas, delgadas e relativamente rígidas, apresentando cerca de 20 nm de espessura e 15 a 20 µm de comprimento Responsáveis pela locomoção das bactérias. Podem ser visualizados por meio de colorações específicas, microscopia de campo escuro, ou por microscopia eletrônica. Podem ser classificadas como: atríquias (sem flagelos), entre outras.

42 Bactéria Bactéria Anfitríquia Monotríquia Bactéria Bactéria
(um flagelo em cada extremidade) Bactéria Monotríquia (um único flagelo) Bactéria Lofotríquia Bactéria Lofotríquia (um tufo de flagelos em uma, ou ambas as extremidades) Bactéria Peritríquia (apresentando flagelos ao longo de todo o corpo bacteriano) Bactéria Peritríquia

43 MOVIMENTO Tipos de movimentação de células monotríquias
Esquema ilustrando a movimentação de bactérias peritríquias

44 Esporos C. tetani, aumento de 3.000 X.
© Alfred Pasieka, Peter Arnold, Inc.

45 Figura Endósporos. (a) Esporogênese, processo de formação de endósporos. (b) Fotografía de ME de um endósporo de Bacillus sp. (c) Esq.: Endósporo central de B. megateríum (40.500x); Centro: endósporos subterminal de B. antrhacis (38.000x); Dir: endósporo terminal, redondo, extremo de uma célula de C. tetani (14.000x aproximadamente).

46 ESTRUTURAS INTERNAS

47 Periplasma (gel periplasmático): é um espaço situado entre a ME e MC em Gram negativas.
Consistência de gel, provavelmente devido ao grande número de proteínas presentes nesta região. Pode corresponder até 40% do volume total da célula. Em Gram negativas, tem grande importância, pois várias enzimas e outras proteínas estão localizadas, incluindo hidrolases, proteínas de ligação envolvidas no transporte e quimiorreceptores. Bactérias quimiolitotróficas e denitrifcantes apresentam muitas vezes proteínas transportadoras de elétrons no periplasma, outras apresentam enzimas envolvidas na síntese de peptideoglicano.

48 Membrana Citoplasmática: Estrutura delgada, composta por uma bicamada fosfolipídica, entremeada de proteínas Atua como importante barreira osmótica, altamente seletiva. As membranas de procariotos têm maiores concentrações de proteínas que as membranas eucarióticas, devido a ausência de organelas citoplasmáticas.

49 Mesossomos: extensas invaginações da membrana citoplasmática, em forma de vesículas, lamelas ou túbulos. São encontrados com maior abundância em Gram +, mas podem estar presentes em Gram -. Ainda não se sabe as funções, mas podem: Participar na segregação dos cromossomos durante a divisão, papel respiratório, papel na esporulação, ou até mesmo como sendo um mero artefato decorrente dos procedimentos utilizados para a preparação microscópica dos espécimes. Matriz Citoplasmática: É composta por cerca de 70% de água, além dos demais compostos celulares, tais como o DNA, inclusões e plasmídeos. O citoplasma celular apresenta grande concentração de ribossomos e proteínas.

50 Nucleóide: Os procariotos são organismos haplóides, com 1 único cromossomo não envolto por carioteca. Algumas podem apresentar 2 ou 3 cromossomos. O cromossomo circular e enovelado, em uma região celular denominada nucleóide. DNA cromossomal é uma molécula mto grande (1000 vezes maior que a própria célula). E. coli - DNA com 4,7 Mb (1 mm de comprimento qdo linearizado). Plasmídeos: moléculas de DNA extracromossomal, são circulares, contendo muitas vezes genes que conferem características adaptativas vantajosas ao microrganismo. Seu número e dimensões são bastante variáveis.

51 Corpúsculos de inclusão: São grânulos de armazenagem, de diferentes naturezas
Podem ser utilizados como fonte de material de reserva ou energia, muitas vezes insolúveis. Estes podem apresentar-se sem qualquer envoltório ou envoltos por uma única camada lipídica delgada (diferente de uma membrana), ou por proteínas. Dentre os compostos orgânicos armazenados temos o glicogênio, o amido e polihidroxibutirato. Já dentre os inorgânicos temos polifosfatos (volutina ou metacromáticos) e enxofre.

52 Ribossomos: Estes são extremamente abundantes, encontrando-se livres no citoplasma ou associados à face interna da membrana citoplasmática. São partículas compostas por proteínas e rRNA. Embora sua composição seja similar a dos ribossomos eucarióticos, exibem várias diferenças: apresentam coeficiente de sedimentação 70 S (50 e 30 S). A subunidade 30 S é constituída por 21 proteínas e por um rRNA 16 S (1542 nt), enquanto a 50 S, apresenta 32 proteínas e os rRNAs 23 S (2904 nt) e 5 S (120 nt). Já nos eucariotos, na 40 S temos 33 proteínas e o 18 S (1874 nt) e na 60 S, 49 proteínas e os 28 S, 5.85 S ( nt) e o 5 S (120 nt).

53 MICROBIOTA NORMAL HUMANA

54 Conj. microrg. eucariotos e procariotos associados ao nosso organismo ( 100 trilhões)
Bem específica, variando o local, idade e condições físicas do hospedeiro. Localizados nos locais mais quentes e úmidos: pele, conjuntiva, mucosa nasal, mucosa oral, intestino grosso, vagina, reto, uretra. Locais livres: fluido cerebrospinal, sangue, bexiga, útero, trompas de falópio, ouvido médio, seios paranasais e rins. Pode ser dividida em: residente – inofensiva e benéfica ao hospedeiro. transitória – composta por microrg. inofensivos ou potencialmente patogênicos. Gram-positivas – Lactobacillus, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Actinomyces, Eubacterium, Streptococcus agalactiae Gam-negativas – Bacterióides, Escherichia coli, Enterobacter, Pseudomonas,Neisseria

55 PELE: BOCA: OLHOS - CONJUNTIVA: NASOFARINGE: NARIZ: BOCA – DENTES:
Staphylococcus epidermidis (90%) Staphylococcus aureus (10-40%) Neisserias Propionibacterium acnes Corynebacterium xerosis, Pityrosporum spp (fungo) Candida spp. (levedura) OLHOS - CONJUNTIVA: Staphylococcus epidermidis Staphylococcus aureus Corynebacterium sp NARIZ: BOCA: Staphylococcus epidermidis Staphylococcus aureus Streptococcus Corynebacterium sp Lactobacillus Actinomyces Treponema sp Candida sp NASOFARINGE: Semelhante a boca, mas pode ter ainda Haemophylus sp Neisserias Streptococcus pneumoniae BOCA – DENTES: Streptococcus mutans Streptococcus salivarius

56 INTESTINO: UROGENITAL: Pseudomonas Candida Bacterioides coliformes
Corynebactyerium Staphylococcus epidermidis Enterococcus Lactobacillus Neisserias não patogênicas Ureaplasma urealyticum Gardnerella vaginalis Candida albicans INTESTINO: Duodeno-jejuno (103 bact/ml) Staphylococcus sp Lactobacillus sp Jejuno inferior e íleo ( bact/ml) Cólon e ceco (108 a 1011bact/g fezes) Streptococcus Peptostreptococcus Peptococcus Staphylococcus Lactobacillus Bifidobacterium Proteus