Microbiologia 2ª Aula - Celula Procariotica e Eucariotica
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S.Mendo08/09
2ª Aula:Célula Procariota
S.Mendo08/09Conceitos/conhecimentos chave a
apreender• Estrutura, tamanho e forma das células procariota e
eucariota• Organização da cél. Procariota e da cél. Eucariota
(estruturas membranares internas: corpos de inclusão, nucleóide, ribossomas, plasmídeos; citoesqueleto, organelos, núcleo )
• Membranas bacterianas e das Archae• Parede celular bacteriana (Gram + e Gram -) e de Archae• Componentes externos à parede celular procariótica e
eucariótica (cápsulas, pili, fimbrias, flagelos- mobilidade bacteriana e quimiotaxia; cílios e flagelos de eucariotas)
• Endósporos bacterianos
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1. Estrutura simples, formas e tamanhos característicos.
2. Possuem membrana plasmática, mas outras estruturas membranares estão ausentes.
3. A matriz citoplasmática possui corpos de inclusão, ribossomase nucleóide.
4. Parede celular é morfológica e quimicamente complexa, geralmente possui peptidoglucano.
5. Componentes como, por ex., cápsulas e fimbrias localizam-se fora da parede celular.
6. Algumas bactérias formam estruturas de resistência: endósporos.
ESTRUTURA E FUNÇÃO DA CÉLULA PROCARIÓTICA
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S. Mendo
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FORMA E TAMANHO
DIMENSÕES
E. coli: 2-6�m x 1.2-1.5�m
Mycoplasma: 0.2 �m
Espiroquetas: 500 �m
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Coccus
Bastonetes: ex. Bacillus megaterium
Espirilos (bastonetes rígidos)
Vibrio (bastonetes curvos com flagelo)
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Espiroquetas(bastonetes flexíveis)
Espécies pleomórficas(Mycoplasma)
Actinomyces
Walsby bacteria(Archae)
S.Mendo08/09TAMANHO DE PROCARIOTAS vs
VÍRUS
Epulopiscium fishelsoni
diâmetro ~Larg. x comp. (nm)
S.Mendo08/09MEMBRANAS CELULARES
PROCARIÓTICAS
MEMBRANA PLASMÁTICA
� proteínas e lípidos em proporções variáveis
� maioria dos lípidos são estruturalmente assimétricos, com terminais polares hidrofílicos (glicerol) e terminais apolares hidrofóbicos ( ác. gordos), formando uma camada bilipídica
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Modelo do Mosaico FlúidoSinger e Nicholson
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MEMBRANAS DA ARCHAE• Ligações éter entre glicerol e as cadeias laterais hidrofóbicas• Lípidos não possuem ác. gordos mas isopreno (hidrocarbonetos
de 5C)• Lípidos são glicerol diéter e tetraéter.
• Construção da membrana em monocamada
C20 diéter(memb. Bicamada)
C40 tetraéter(memb. Monocamada)
S.Mendo08/09FUNÇÕES DA MEMBRANA
PLASMÁTICA� manter o citoplasma (particularmente nas células desprovidas de parede celular)
� barreira selectiva permeável (movimento de iões e moléculas do interior para o exterior, e vice-versa, da célula)
� local onde se encontram as proteínas, muitas delas enzimas, e muitas envolvidas no transporte de substâncias de e para o interior da célula
� possui moléculas receptoras (ajudam as bactérias a detectar e responder a compostos químicos)
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� MESOSSOMA - invaginações da membrana plasmática em forma de vesículas ou túbulos; parece estar associado àdivisão da célula bacteriana e muitas vezes aparece associado ao cromossoma bacteriano (nucleóide).
� pode estar envolvido na formação da parede celular durante a divisão celular;
� pode estar associado ao processo de replicação dos cromossomas;
� pode estar envolvido em processos de secreção
A membrana plasmática e todo o seu interior é também denominado protoplasto
SISTEMAS MEMBRANARES INTERNOS
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CITOPLASMA PROCARIÓTICO
� de natureza inorgânica - grânulos de polifosfato (reserva de fosfatos por ex. para síntese de ác. nucleicos); grânulos de enxofre.
� CORPOS DE INCLUSÃO: grânulos de material orgânico e inorgânico facilmente observáveis ao microscópio
� de natureza orgânica - contêm Glicogénio (polímero de glucose) ou Poli-ß-Hidroxibutirato (de natureza lipídica).
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� RIBOSSOMAS: constituídas por proteínas e RNA; envolvidos no processo de tradução
DNA
mRNA
proteína
transcrição
tradução
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RIBOSSOMAS DOS PROCARIOTAS – 70S
� dimensões: 14-15nm x 20nm
� 2.8x106Da
� constituído por duas subunidades: 50S e 30S
� subunidade menor (30S): rRNA 16S + 21 cadeias polipeptídicas
� rRNA 16S: . altamente conservado entre espécies. pequenas variações importantes no estudo de filogenias. importante na caracterização de estirpes bacterianas
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� NUCLEÓIDECromossoma bacteriano
dsDNA circular superenrolado
DNA plasmídico
DNA cromossomal
. DNA circular
. Replica-se independentemente da célula bacteriana,
. nº de cópias variável
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� PLASMÍDEOS
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� CHAPERONAS:
� “Proteínas de stress”
� Importantes no transporte de proteínas através das membranas
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PAREDE CELULAR PROCARIÓTICA
� confere forma e proteção da lise osmótica
� nas bactérias patogénicas, possui componentes que contribuem para a sua patogenicidade
� protecção contra substâncias tóxicas
� local alvo de alguns antibióticos
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Microscopia de transmissão (TEM) :
. Camada de peptidoglucanoou
mureína (20-80nm)
. Sem espaço periplásmico
. Camada de peptidoglucano(2-7nm) rodeada por uma
. Espaço periplásmico(1-71nm)
. Membrana externa (7-8nm)
Diferenças estruturais nas paredes celulares bacterianas
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PEPTIDOGLUCANO, ou mureína:� polímero composto por várias subunidades idênticas
N- acetil glucosamina (NAG)* Ácido N- acetil murâmico (NAM)
vários amino ácidos: L-alanine, D- glutâmico, D- alaninae Lisina ou * Ácido diaminopimélico(DAP)
açucares
+
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PEPTIDOGLUCANO
� Gram positivo � Gram negativo
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PAREDE CELULAR DAS BACTPAREDE CELULAR DAS BACTÉÉRIAS DE GRAM +RIAS DE GRAM +
Peptidoglucano + Ác. teicóicos
� Ác. teicóicos (carga negativa) são polímeros de glicerolligados por grupos fosfato
� estão ligados ao peptidoglucano por ligações covalentes com o NAM ou a lípidos da membrana plasmática denominados Ác. lipoteicóicos
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PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS DE GRAM -
� Lipoproteínas de Braun (M. Externa)� Lipopolissacarídeos (LPSs)
�lípido A + polissacarídeo central + cadeia lateral O (antigénio O)
ex: Salmonella typhimurium
. Possuem mecanismos para enganar o sistema imunitário
. LPSs ajudam a estabilizar a estrutura membranar
. LPSs podem actuar como endotoxinas
M citoplasmáticaPeriplasma
Membrana externaporinas
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lipoproteínas
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LisozimaHidrolisa a ligação NAM-NAG, enfraquecendo a parede celular;Em água pode ocorrer lise da célula
Penicilina Inibe a síntese de peptidoglucano
Gram +: protoplastos
Gram -: esferoplastos
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PAREDES CELULARES DAS ARCHAE
� Sem peptidoglucano� Coloração de Gram + ou Gram – (dependendo da comp. Química)� Parede complexa de heteropolisacáridos
Pseudomureína
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ESTRUTURAS PRESENTES NA PARTE EXTERNA DA PAREDE CELULAR
FUNÇÃO� protecção� adesão� movimento celular
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� Pilus e fimbrias: são filamentos finos tubulares compostos por subunidades proteicas arranjadas helicoidalmente; revestem as células bacterianas; estão implicados na adesão das bactérias aos tecidos do hospedeiro.
� Pilus sexual:(pl: Pili)
maior que as fimbrias; necessários para a conjugação bacteriana.
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� Flagelos: estendem-se para fora da membrana plasmática e parede celular.
� Implicados na mobilidade de algumas bactérias
� Podem existir em número e posição variável, sendo úteis na identificação de bactérias
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� CONSTITUIÇÃO
� filamento – cilindro oco constituído por flagelina� corpo basal (embebido na célula- Memb. citoplasmática)� Gancho – liga o filamento ao corpo basal (flexível)
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� Cápsula: polissacarídeos ou complexos glicoproteicosque se depositam na parte exterior da parede celular. . Em Em algumas bactalgumas bactéérias rias éé constituconstituíídada por por polipeptpolipeptíídeosdeos ex. Bacillus anthracis -ác. poli D-glutâmico.
Outras bactérias podem apresentar camadas menos rígidas designadas por camada limosa- GlicocGlicocáálicelice..
� Ajuda a resistir à fagocitose (ex.Streptococcus pneumoniae); pode ser um factor determinante da patogenicidade da bactéria.
� Protecção contra detergentes e dessecação
� Adesão a superfícies de objectos sólidos
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S.Mendo08/09MOBILIDADE BACTERIANA E
QUIMIOTAXIA
Quimiotaxia: movimentos bacterianos em resposta a um gradiente químico (atracção ou repulsão- quimiotaxia positiva ou negativa), detectado por quimioreceptores (proteínas que estão localizadas no espaço periplásmicoou na membrana plasmática).
� Termotaxia� Fototaxia� Aerotaxia� Osmotaxia
E. coli: 270 rev/seg.
3M 0 Acetato
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� ENDÓSPOROS BACTERIANOS: células que resultam de um processo de diferenciação; são formas de resistência (calor, radiação, desinfectantes, dessecação).
� Desenvolvem-se no interior de células vegetativas:Bacillus, Clostridium, Sporosarcina
� Posição do esporo é importante na identificação de bactérias: central, sub-terminal e terminal
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� ME permite distinguir 4 camadas:
1. Exospório
2. Capa do esporo ou manto
3. Cortex
4. Corpo central do esporo
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� PROPRIEDADES DO CORPO CENTRAL DO ESPORO
� 10 % do seu peso seco é constituído por ácido dipicolínicocomplexado com iões de cálcio -dipicolinato de cálcio; baixo conteúdo em água; pH do citoplasma mais baixo que o da cél. vegetativa (1 un.);baixo teor em água;
� Elevada quantidade de proteínas (SASP´s) que se ligam ao DNA protegendo-o de potenciais danos causados por UV, dessecação e calor seco;
� SASP´s funcionam como fonte de C e energia necessária àgerminação.
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Célula Eucariota
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1. Núcleo delimitado por membrana
2. Organelos com membranas (estruturas intracelulares que desempenham funções específicas dentro da célula)
ESTRUTURA E FUNÇÃO DA CÉLULA EUCARIOTA
S.Mendo08/09ULTRAESTRUTURA DA CÉL.
EUCARIOTA
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� Microfilamentos: filamentos proteicos (actina) envolvidos nos movimentos e forma das células
� Microtúbulos: filamentos de � e �- tubulina dispostos helicoidalmente, formando um cilindro de 25nm de diâmetro
� Manter a forma da célula� Movimentos celulares � Processos de transporte intracelular� (constituem o fuso mitótico)
� Filamentos intermédios: juntamente com os outros dois tipos de filamentos forma o CITOESQUELETOCITOESQUELETO
MATRIZ CITOPLASMÁTICA� CITOESQUELETO
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� RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO:
� RER - associado a ribossomas (síntese proteica) � REL - sem ribossomas (células produzindo grandes
quantidades de lípidos)
• transporte de lípidos, proteínas e outros materiais através da célula
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� COMPLEXO DE GOLGI:
� Intimamente associado com o RE, estrutural e funcionalmente
� Acumula materiais que serão secretados,
ex: formação de lisossomas
� Modifica proteínas por adição de grupos específicos
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� LISOSSOMAS:
� sintetizados a partir do RE e do Complexo de Golgi
� envolvidos na digestão intracelular
� FORMAÇÃO E FUNÇÃO DOS LISOSSOMAS
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� RIBOSSOMAS:
� 80S (60S + 40S)
� associados ao RE ou livres
� realizam a síntese proteica (mRNA ---- proteína)
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� MITOCÔNDRIA: ciclo TCA ; produção de ATP
� algumas células podem ter mais de 1000 mit.� envolvida por duas membranas (interna e externa)� contém ribossomas e DNA � reproduz-se por fissão binária
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� CLOROPLASTOS: organelos citoplasmáticos presentes em algas e plantas superiores que possuem pigmentos (clorofila, por ex.)
� locais de síntese e armazenamento
de reservas alimentares
� local onde ocorre a fotossíntese
� contêm DNA, ribossomas, grânulos de amido
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� NÚCLEO:
� delimitado pelo envelope nuclear (constituído por membrana interna e externa)� possui poros nucleares que resultam da fusão das membranas interna e externa� localização dos cromossomas
� NUCLÉOLO:� importante para a síntese de ribossomas e de RNA ribossomal
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� VACÚOLO: importante na digestão de nutrientes e excreção de resíduos
S.Mendo08/09ESTRUTURAS EXTERNAS À MEMB.
PLASMÁTICA
CÍLIOS
FLAGELOS
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Como é feito o transporte de moléculas (nutrientes) para dentro da célula
� Difusão passiva
� Difusão facilitada
� Transporte activo
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Transporte activo
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� Transporte activo
. Uniport (Promove a entrada de um tipo de molécula)
. Symport (Transporte de 2moléculas nomesmo sentido (H+ + açucares)
. Antiport (Moléculas transportadas em direcções opostas)
A.
B. Translocação de grupos (e.g. enzimas que transportam
moléculas de açucar específicas para o interior da célula,
modificando-as quimicamente- P )
C. Transporte por proteínas do periplasma e transporte de Proteínas (Translocases)
Ex. Sistema ABC e Sistema Sec (Sec YEG)
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H+ H+
-P
R~P
ATP ADP+Pi
Fora da célula Dentro da célula
Transporte simples:Energia da FEM
Translocação de grupos:Modificação química da substância transportada
Sistema ABC de transporte:Envolve proteínas periplasmáticas
e energia do ATP
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