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Procariotos: Estrutura e função

Procariotos: Estrutura e função. Microbiologia Geral MIP 7013 Prof. Admir J. Giachini. 1. Introdução. Com base em comparações de sequências do rRNA (16S, 23S): Três Domínios (Super-reinos) Bacteria Archaea Eukarya. (Woese, 1977). Procariotos. Madigan et al., 2004.

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Procariotos: Estrutura e função

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Presentation Transcript

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

  2. 1. Introdução Com base em comparações de sequências do rRNA (16S, 23S): Três Domínios (Super-reinos) Bacteria Archaea Eukarya (Woese, 1977) Procariotos Madigan et al., 2004

  3. Célula procariótica x eucariótica Celula eucariótica Celula procariótica

  4. Tamanho da célula procariótica Thiomargarita namibiensis:  750 m !! 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) 1 m Escherichia coli: 1 x 3m

  5. ou 0,2 mm ou 0,0002 mm 0,00009 mm ou 0,00006 mm 0,0002 mm 0,00002 mm 0,0015 mm

  6. * 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., 2010

  7. 2. Morfologia dos procariotos Vibrião (Bdellovibrio) Bacilos (Halobacterium/Salmonella) Cocos (Neisseria) Formas mais básicas e comuns Vibrião

  8. 2. Morfologia dos procariotos Pedunculada (Rhodomicrobium) Espirilo (Spirillum) Espiroqueta (Leptospira)

  9. 2. Morfologia dos procariotos Cianobactérias (Chondromyces) (Myxococcus) Mixobactérias

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

  11. Morfologia dos procariotos: arranjos Methanosarcina Arranjos de cocos Arranjos de bacilos Deinococcus

  12. 3. Estrutura da célula procariótica 3.1. Parede celular Envoltório rígido, que é responsável pela forma da célula 3.1.1. Domínio Bacteria a) componente principal: peptideoglicano (> 100 tipos) * açúcares aminados: N-acetilglicosamina Ácido N-acetilmurâmico * aminoácidos (formas “D” e “L”): tetrapeptídeos

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

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

  15. 3. Estrutura da célula procariótica • até 90% • 20 camadas • até 10% • 1-2 camadas

  16. 3. Estrutura da célula procariótica b) membrana externa de bactérias Gram negativas (camada LPS ou lipopolissacarídica), camada dupla, composta de: Madigan et al., 2010

  17. 3. Estrutura da célula procariótica 3.1.2. Domínio Archaea * paredes de composição variável * sem peptideoglicano - pseudopeptideoglicano * algumas são Gram+, outras Gram-

  18. PSEUDOPEPTIDEOGLICANO (PSEUDOMUREÍNA) ARCHAEA PEPTIDEOGLICANO BACTERIA aa estereoisômeros L N-acetilglicosamina N-acetilalosaminurônico Madigan et al., 2010

  19. 3. Estrutura da célula procariótica 3.2. Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm * composição química: varia em função do organismo 3.2.1. Domínio Bacteria * bicamada contendo hopanóides ( esteróis, resistência) * menos rígida que em eucariotos 3.2.2. Domínio Archaea: composição variável * monocamada com ligações éter

  20. 3. Estrutura da célula procariótica

  21. 6-8 nm Madigan et al., 2010

  22. 3. Estrutura da célula procariótica 3.2. Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm * composição química: varia em função do organismo 3.2.1. Domínio Bacteria * bicamada contendo hopanóides ( esteróis, resistência) * menos rígida que em eucariotos 3.2.2. Domínio Archaea: composição variável * monocamada com ligações éter

  23. Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea Madigan et al., 2004

  24. 3. Estrutura da célula procariótica 3.2.3. Funções da membrana a) permeabilidade * permeável à água e a substâncias de baixo PM * não permeável a moléculas com cargas: aminoácidos, ácidos orgânicos, sais, H+ b) transporte * proteínas de transporte * contra um gradiente de concentração * alta especificidade c) produção de energia: sítio de geração e utilização da força próton motiva

  25. 3. Estrutura da célula procariótica 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

  26. 3. Estrutura da célula procariótica

  27. 3. Estrutura da célula procariótica 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)

  28. 3. Estrutura da célula procariótica 3.4. Ribossomos * 70 S * Subunidades: 50S + 30S * até 10.000 por célula 50 S 30 S Bacterias e Archaeas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes na composição proteica

  29. 3. Estrutura da célula procariótica 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 C A B D

  30. 3. Estrutura da célula procariótica 3.5. Flagelos * proteína: flagelina, com subunidades dispostas helicoidalmente * estrutura: - corpo basal - gancho - filamento * movimento: rotação (até 200 rps  12.000 rpm) * velocidade: 20-80m.s-1, média de 50 m.s-1, ou 10 corpos.s-1 * energia para movimento: força próton motiva

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

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

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

  34. 3. Estrutura da célula procariótica 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 Flagelo Fímbrias

  35. 3. Estrutura da célula procariótica 3.7. Endósporos: estruturas de resistência * encontrados em algumas Gram positivas: - Bacillus - Clostridium - Sporosarcina - Sporolactobacillus * resistentes ao calor, radiações, ácidos, produtos químicos, lisozima

  36. Endósporos de procariotos Madigan et al., 2004

  37. Endósporos de procariotos

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