21 e 22_DiversBacteriana_III

Árvore filogenética do domínio Bacteria
Filo Chlamydiae
•
contém 4 famílias; 5 géneros
– O género Chlamydia é o mais estudado
•
Não móveis, cocos
– A parede celular é típica de uma Gram-negativa
– Têm genomas pequenos (0,5 a 1 Mb)
– Têm capacidades bioquímicas simples
•
São parasitas intracelulares obrigatórios
– Encontram-se em mamíferos e pássaros
– Também foram isolados de aranhas e outros invertebrados aquáticos
– Via principal de contágio: através do ar (dispersão dos corpos
elementares)
Lysis of
host cell,
48 h after
infection
The infection cycle of Chlamydia
Binary fission
Two cellular types:
- Elementary body; dense, small,
infectious cell; function: dispersal
(usually airborne).
- Reticulate body: vegetative form;
function: reproduction.
Espécies patogénicas importantes
• Chlamydophila pneumoniae
– é o causador comum de pneumonia em humanos
- Há evidências de que infecção pode estar
associada ao desenvolvimento de
artereoesclerose
- infecção pode causar inflamações severas do
coração
• Chlamydia trachomatis
–infecta humanos e ratos
– causa tracoma (olhos),
doenças genitourinárias
(sexualmente transmissíveis)
em humanos
Human infected fallopian tube cell releasing
elementary bodies
Árvore filogenética do domínio Bacteria
Filo Spirochaetes
•
Contém 13 géneros
(mais comuns são Spirochaeta, Treponema, Cristispira, Leptospira e
Borrelia)
•
Existem em ambientes diversos como lama, sedimentos, em associação
com animais, térmitas e moluscos
•
Quimioorganoheterotróficas
•
Bactérias Gram-negativas com estrutura e mobilidade distintas
– São células longas em forma de hélice
– Movimento tipo parafuso devido a uma estrutura denominada
filamento axial
Spirochaeta plicatilis, 0.75 µm diâmeter; 250 µm lenght
filamento axial = complexo de fibrilas axiais que podem ser em
número superior a 100 (endoflagelo)
• Algumas espiroquetas encontradas em sedimentos anóxicos e
aguas doces;
• ou que vivem em associações simbióticas com protozoários e no estômago
de térmitas
Fixam N2 (contém nitrogenases) – papel no ciclo do N; papel na nutrição
de protozoários e de bactérias metanogénicas que vivem no
estômago de térmitas.
• Algumas vivem na cavidade oral de animais (ex. Treponema dentalis; T. oralis)
• Algumas espécies são patogénicas
Treponema pallidum causa sífilis
O estudo deste organismo e o seu
envolvimento na sífilis tem sido
difícil devido à dificuldade de o cultivar
fora das células do hospedeiro;
Tratamento da infecção – com penicilina
Borrelia burgdorferi
causa a doença de Lyme
Transmitido por picada de carraça
1ª fase- lesões da pele (“rush”), cansaço, dor de cabeça, febre
2ª fase- problemas neurológicos, artrite, inflamação do coração
Domínio Bacteria
Filo Bacteroidetes
•
Classe Bacteroides
•
São bastonetes gram-negativos
•
Anaeróbicos obrigatórios, quimioheterotróficos
•
Encontram-se na cavidade oral e intestinal de humanos e
ruminantes
– beneficiam o hospedeiro pois degradam celulose, pectina e outros
hidratos de carbono complexos, contribuindo para a nutrição do
hospedeiro
– constituem até 30% das bactérias presentes nas fezes humanas
– algumas espécies (Bacteroides fragilis) são encontradas em
infecções abdominais, pélvicas, pulmonares e sanguíneas
Árvore filogenética do domínio Bacteria
Bactérias Gram Positivas
(baixo conteúdo GC, ~25-55%)
Classe Mollicutes (Micoplasmas)
- Não têm parede celular e são pleiomórficas
– Não sintetizam os percursores do peptidoglicano
• Não são sensíveis à penicilina
– A membrana plasmática é estabilizada por esteróis
– A maioria das espécies é imóvel
– Baixo conteúdo GC (< 40%)
– Filogenéticamente relacionadas com Gram positivas
Células de Mycoplasma mycoides
Morfologia típica de colónias, em forma de
ovo estrelado, em meio agarizado agar
•
Têm genomas muito pequenos (0,6 Mpb)
•
São quimiorganotróficos mas apresentam muitas deficiencias em
vias metabólicas
•
São anaeróbios facultativos
•
Em animais, colonizam as membranas mucosas
Patogénios importantes
•
Mycoplasma mycoides – pleuropneumonia bovina
•
Mycoplasma gallisepticum – doenças respiratórias em galinhas
•
Mycoplasma hyopneumoniae – pneumonia em suinos
•
Mycoplasma pneumoniae – pneumonia atípica em humanos
• Spiroplasmas – patogénicas
para insectos e algumas plantas
Microfotografia (microscopia de campo escuro) de
spiroplasma “sex ratio” isolada da hemolimfa da mosca
Drosophila pseudoobscura. Nota: as fémeas infectadas
só têm descendência feminina.
Classe Clostridia:
Género Clostridium
São produtores de endósporos
C. bifermentens
C. cadaveris
C. sporogens
• Conhecem-se mais de 100 espécies
• Habitat preferencial
- nichos anóxicos no solo
- Sedimentos aquáticos ou marinhos
- Intestino de mamíferos (ex: Clostridium perfringens)
• São anaeróbios estritos
– Metabolismo: respiração anaeróbia ou fermentação
• Ex. de metabolismo fermentativo
(várias espécies não têm citocromos)
– Fermentação de aminoácidos pela reacção de Strickland
(Os produtos do metabolismo fermentativo estão associados ao
mau cheiro da putrefação (p.ex. ácido butírico, isovalérico,
capróico, cadaverina, putresceína, etc))
- Fermentação de açucares (→ butanol e acetona, produtos
principais)
Espécies importantes pertencentes
ao género Clostridium
• C. botulinum – contaminação de alimentos; botulismo
(→ tratamento térmico de alimentos proteicos enlatados)
• C. tetani – tétano
• C. perfringens – gangrena gasosa
• C. acetobutylicum – industrial; produção de butanol e
acetona
Classe Bacilli
• Contém duas
ordens, Bacillales
e Lactobacillales;
16 famílias; ~ 59
géneros
O género Bacillus
• Habitam no solo
• São produtores de endósporos
• Incluem espécies aeróbias e outras anaeróbias
• Produzem enzimas hidrolíticas
(para degradar polissacários, ácidos nucleicos, lípidos)
– Diversas espécies são fontes importantes de
enzimas de
interesse comercial (amilases, proteases, lipases, etc.)
• B. subtilis – é um importante modelo experimental
– genome está sequenciado
• ≥10 profagos integrados no genoma
• Algumas espécies são produtoras de antibióticos como a
bacitracina e a polimixina (B. licheniformis e B. polymyxa,
respectivamente)
• B. cereus – contaminação de alimentos
• B. anthracis – antrax (carbúnculo) – doença do gado,
transmissível a humanos
• B. thuringiensis, B. sphaericus, B. popilliae – são usados como
insecticidas naturais contra larvas de insectos
– Corpo parasporal – cristal sólido de toxina
Bioinsecticidas
(Prescott, Harley e Klein, “Microbiology”)
Formação do cristal para-espórico numa célula
em esporulação da bactéria Bacillus thuringiensis
(Bt).
Esta proteina cristalina, designada por toxina Bt
é tóxica para certos insectos, causando lise
das células intestinais das larvas.
Ordem Lactobacillales
• Também chamadas de bactérias do ácido láctico
• Diversas morfologias (cocos, bastonetes)
– Não formadoras de esporos
– Anaeróbios aerotolerantes
• Fermentam açúcares para obter energia
– Não têm citocromos
– Necessitam de aminoácidos, purinas, pirimidinas nos
seus meios de cultura
• Vivem em locais ricos em matéria orgânica
• Crescem em meios levemente acídicos (pH 4.5 – 6.5) – são
acidófilos
• Usam açucares como fonte de C e energia
• E realizam fermentação homoláctica (via da glicólise) ou
heteroláctica (via das pentoses fosfato)
(⇒)
• Vasta distribuição na natureza
– Na superfície de plantas (Leuconostoc mesenteroides)
– Em produtos como o leite, a carne, água, frutos, e outros
materiais (L. bulgaricus, L. lactis, L. casei, L. brevis)
– Flora normal da boca, intestino (L. acidophilus, Bifidobacterium)
• Geralmente não são patogénicos
Fermentação homoláctica
Fermentação heteroláctica
Glucose-6-phosphate
Glicólise
Via das
Pentoses-P
(⇒)
Ex. espécies dos géneros Lactobacillus,
Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus
Ex. espécies dos géneros Lactobacillus,
Leuconostoc
Importância dos lactobacilos
(género Lactobacillus)
•
ALIMENTOS FERMENTADOS
– Fermentação de produtos vegetais
(sauerkraut, pickles, e silage)
– Fermentação de bebidas (sumos)
– Pão ácido
– Queijo Suiço, Ricotta, requeijão
– Iogurte
– Salsichas, chouriço, salami
•
São conservantes alimentares (associado à produção de ácido láctico –
conservante natural)
•
Podem contaminar certos alimentos e causar a sua deterioração
(p. ex. leite, carne, cerveja) →
- produção de odores e aromas desagradáveis (produtos finais do
metabolismo fermentativo);
- alteração do aspecto (acidificação ⇒ precipitação de proteínas)
Produção de IOGURTE
Leite
meio gordo
ou magro
Pasteurização
Inoculação com
culturas de Lactobacillus
bulgaricus
e Streptococcus
thermophilus
Incubação a 43ºC
Inicialmente, S. thermophilus cresce mais rapidamente e cria condições
ligeiramente ácidas e anaeróbias
Em conjunto, ambas as bactérias fermentam quase toda a lactose do leite a ácido láctico
- Acidificação ⇒ precipitação de proteínas do leite
- Formação de produtos secundários ⇒ aroma, sabor (propriedades organolépticas)
Diacetilo
(S. thermophylus)
Frutos e aromas adicionados são pasteurizados à parte.
Acetaldeido
(L. bulgaricus)
O género Leuconostoc
•
Isolado de plantas, leite
•
Produção de “sauerkraut” e pickles
•
Producão de manteiga e queijo
•
Produção industrial de dextranos a partir de sacarose
(por Leuconostoc mesenteroides)
– Dextranos – polissacáridos de glucose com vastas aplicações
biomédicas, devido à sua biocompatibilidade
(p.ex. Aditivo em sangue – transfusões; anticoagulante; agentes de
contraste em imagiologia médica, etc.)
– Os dextranos com aplicação médica são derivados dos produzidos pela
bactéria, com peso molecular mais baixo (parcialmente hidrolizados)
•
Algumas espécies envolvidas na deterioração de alimentos
– toleram concentrações de açucar elevadas
– crescem em xaropes concentrados
(→ p. ex. causam problemas nas refinarias de açucar)
O género Streptococcus
•
Células associadas aos pares ou em cadeias
•
A maioria das espécies são homofermentativas
• Algumas espécies são patogénicas para o homem
α-hemólise
– Lise incompleta dos globulos vermelhos
→ Zona esverdeada à volta da colónia, em
meio de sangue agarizado
β-hemólise
– Lise completa dos globulos vermelhos
→ Zonas transparentes à volta da colónia, em meio de sangue
agarizado
Algumas espécies importantes
• Streptococcus pyogenes
- causam faringite, escarlatina e febre reumática
• S. pneumoniae
– pneumonia, otites, meningite
• S. mutans e S. salivarius
– - cáries dentárias
• S. faecalis, S. faecium
– habitam no intestino (p.ex. indicadores de contaminação fecal da água)
e usam a lactose do leite (podem causar a sua deterioração). Algumas
estirpes são patogéneos oportunistas.
• S. lactis (lactococos)
– produzem ácido láctico e são importantes na indústria de lacticínios
(queijo e manteiga)
Género Sarcina
Agregados de forma cubica com 8 ou
mais células
Têm celulose na parede celular
Tolerância extrema a meio ácido
Microfotografia contraste de fase
(1 célula tem 2 µm de diâmetro)
Unica bactéria capaz de crescer no
estômago de diversos animais e
humanos
Sarcina ventriculi – encontrado no
estômago de doentes com ulceras do
piloro
Microfotografia por microscopia electrónica
de uma secção fina; o envolucro exterior é
Constituido por celulose
O género Staphylococcus
•
Células associadas em cachos
• São anaeróbios facultativos;
Swampie.worldpress.com
podem realizar respiração pois
têm cadeia de transporte de electrões
S. aureus
• Fermentam glucose, com formação
de ácido láctico (fermentação láctica)
• Toleram elevadas pressões osmóticas
e baixa humidade
• Colonizam secreções nasais,
pele, alimentos salgados (presunto)
Parede celular
espessa (Gram+)
Microfotografia por microscopia
electrónica de transmissão de
célula de S. aureus em divisão.
Staphylococcus epidermidis
•
É um habitante normal da pele
•
Por vezes causa infecções em pacientes debilitados
– e.g., infecções em feridas, infecções após cirurgias, e do aparelho
urinário
Staphylococcus aureus
•
•
Existe no nariz, pele, aparelho gastrointestinal e urinário
Pode causar abcessos, infecções em feridas,
pneumonia (frequentemente, infecções secundárias), e
intoxicações alimentares (por enterotoxinas)
MRSA – “Methycilin resistant Staphylococcus aureus”
Osteomyelitis of the foot
(Thefootblog.org)
• É uma espécie coagulase-positiva
– causa coagulação do sangue
• α-hemolíticos (produzem toxina α-hemolisina)
– Causam lise completa dos glóbulos vermelhos
– Colónias em meio “blood-agar” - vê-se uma zona clara à volta das
colónias
Género Listeria
• Bastonetes curtos
– Móveis por flagelos peritríquicos
• Aeróbios ou facultativos
– catalase positive
• Largamente distribuido na natureza
– Habitat comum: matéria em decomposição
• e.g., L. monocytogenes – listeriose
– Doença transmitida por alimentos contaminados
Bactérias Gram Positivas
(elevado conteúdo GC, ~60-75%)
Filo Actinobacteria
• Contém uma classe,
Actinobacteria; cinco
subclasses; seis ordens; 14
subordens; 40 famílias
• É constituída pelas
bactérias actinomicetas
e outras Gram positivas de
elevado G + C
Propriedades gerais das Actinomicetas
•
•
Bactérias Gram-positivas
– Formam filamentos ou hifas
– Formam esporos (função: disseminação da espécie)
– Resistem à desidratação mas não ao calor
– Sem mobilidade
• Os esporos podem ter mobilidade por meio de flagelos
Aeróbicos (metabolismo respiratório)
Importância prática
• Encontram-se no solo
– Degradam uma grande variedade de compostos orgânicos
– Importantes no processo de mineralização da matéria orgânica
• Produzem a maior parte dos antibióticos naturais
• Alguns são patogénicos para o homem, animais ou plantas
conidiósporos = conídia
Hifas aéreas
micélio
Estrutura geral dos Actinomicetes
(in Prescott, Harley, Klein, “Microbiology”, 5th ed.)
Conversão de uma hifa aérea em conídia
Esporos aéreos de
Kitasatosporia setae
Género Streptomyces
•
Contém mais de 500 espécies
– produzem geosminas
• Substâncias voláteis que conferem odor à terra molhada
– importantes no processo de mineralização
• Metabolismo aérobio e degradam compostos de difícil
degradação (e.g., pectina, quitina e até borracha)
•
Produzem grande variedade de antibióticos com acção antibacteriana
•
De uma forma geral não são patogénicas
Ecologia e Isolamento de Streptomyces
Solo
Crescimento mais favorável em
solos alcalinos e neutros
Nutricionalmente versáteis
Colónias de Streptomyces sp. e outras bactérias
do solo resultante do espalhamento de amostra
de solo na superficie de meio de caseína + amido
agarizado.
Colónias de Streptomyces coelicolor
Antibióticos sintetizados por espécies de Streptomyces
Acção de antibióticos sintetizados por
Streptomyces sp. numa placa densa.
Colónias pequenas rodeadas por halos
de inibição são de espécies de Streptomyces.
As colónias maiores são de Bacillus sp..
Antibiótico undecilprodigiosina
(cor vermelha) excretado por células
de Streptomyces coelicolor.
A produção de antibióticos é despoletada pela falta de nutrientes
Alguns antibióticos sintetizados por Streptomyces
Estruturas contendo
esporos em espécies do
género Streptomyces
Género Mycobacterium
M. tuberculosis – morfologia da colónia (lado esquerdo)
e crescimento do tipo corda (“cordlike”) típico de
estirpe virulenta.
M. Avium –
patogéneo oportunista
•
Algumas espécies saprófitas ambientais; outras, patogénicas:
•
M. bovis – tuberculose em gado e outros ruminantes
•
M. tuberculosis – tuberculose em humanos
•
M. leprae - lepra
•
Bastonetes, não móveis que formam aglomerados
•
Aeróbios ocorrendo no solo como saprófitas
•
Requerimentos nutricionais simples
•
Lípidos na parede celular que só são encontrados nas espécies do género
Mycobacterium
– Ácidos micólicos – contêm cadeias alifáticas longas
com 60 a 90 átomos de carbonos - que se encontram ligados ao peptidoglicano (aparência e
consistência de cera)
-
Difícil penetração por compostos químicos
(p.ex. Coloração “acid-fast” pode servir de diagnóstico
- fucsina é o corante (vermelho); tratamento com fenol e calor para entrada da fucsina; não
descoram facilmente após tratamento com solução ácida de alcool))
Resistência a drogas.