Microbiologia Aplicada

CEMAL- Meio Ambiente -Turma 0113

Prof.: Msc.Amanda Fraga

Disciplina: Microbiologia Aplicada

Origem da célula procariótica:

3,7 bilhões de anos

Estrutura e função da célula

procariótica

Com base em comparações de sequências das regiões intergênicas

16S – 23S do DNA ribossômico:

Três Domínios (Super-reinos) (Woese, 1977)

Estudos subsequentes mostraram que cada domínio está associado a uma série

de fenótipos, alguns desses únicos para cada domínio

Célula procariótica x eucariótica

Tamanho da célula procariótica

Unidade de medida: m (micrômetro)

Tamanho variável: 0,1- 0,2 50 m

Thiomargarita namibiensis: 0,7 mm!

(1999)

Escherichia coli: 1 x 3 m

Tamanho comparativo dos microrganismos

Procariotos são pequenos, permitindo que:

- Nutrientes e dejetos sejam transportados para dentro e fora da célula via

membrana citoplasmática.

A velocidade desse transporte determina a velocidade metabólica:

- Quanto menor o tamanho, maior é o potencial de crescimento

- Interação mais intensa com o meio ambiente.

Morfologia dos procariotos: formas comuns

Cocos (Neisseria) Bacilos (Halobacterium/Salmonella) Vibrião (Bdellovibrio)

Espirilo Pedunculad

a (Rhodomicrob

ium)

Cianobactérias

Espiroqueta

(Leptospira)

Micélio (Streptomyces)

Planos de divisão – definirão os arranjos

Morfologia dos procariotos: arranjos

Estreptococo: Gênero

Streptococcus

Estáfilococo: Gênero

Staphylococcus

Coco: Gênero Methanococcus

Sarcina: Gênero

MethanosarcinaTétrade: Gênero Deinococcus

Diplococo: Gênero Neisseria

Estrutura da célula procariótica

Parede celular

A concentração de solutos dissolvidos gera alta pressão interna

(pressão de turgor).

(E. coli 2 atm)

- A parede celular é responsável pela contenção dessa pressão

- Envoltório rígido, responsável também pela forma da célula

Domínio Bacteria

a) componente principal: peptideoglicano

(>100 tipos)

- açúcares aminados:

N-acetilglicosamina

Ácido N-acetilmurâmico

- aminoácidos

b) De acordo com suas respostas à coloração de Gram, as bactérias se

dividem em 2 grupos:

(Dinamarquês Christian Gram, 1853)

Gram negativas: 10 % de peptideoglicano

(1-2 camadas) 2-3 nm

Gram positivas: 90 % da parede formados de

peptideoglicano (até 20 camadas) 30-60 nm

fonte: Prescott et al., 1996).

c) “Membrana” externa de bactérias Gram negativas (camada LPS).

Camada dupla, composta de:

• fosfolipídeos

• proteínas

• lipídeos

• polissacarídeos

• lipoproteínas

•Maior rigidez à parede

celular

•Seus componentes são

tóxicos quando injetados

em animais

•Participa do processo de

nutrição formando canais

de passagem

Domínio Archaea

* paredes de composição variável

* sem peptideoglicano

* Caráter Gram+ e Gram-

a) Metanogênicas

* pseudopeptidoglicano

* polissacarídeos

b) Halofílicas

* Halococcus: polissacarídeo sulfatado

* Halobacterium: glicoproteínas com cargas negativas

c) Outras metanogênicas

Methanococcus e Methanospirillum: proteínas

d) Hipertermofílicas:

* Sulfolobus: glicoproteínas (paredes estáveis em detergente em ebulição!!)

* Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC)

Estrutura da célula procariótica

Pseudopeptidoglicano

presente em algumas

Archaea metanogênicas

Peptideoglicano de Bacteria

Estrutura da célula procariótica

Membrana plasmática

* barreira física, vital para a células

* espessura aproximada de 8 nm

Composição química da membrana

Domínio Bacteria: composição estável

* bicamada composta de:

- fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi: ligações éster)

- proteínas transmembranares

- hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies

Domínio Archaea: composição variável

* lipídeos: únicos na natureza

ligações éter entre o glicerol e hidrocarbonetos (isopreno)

podendo existir:

- glicerol diéter

- glicerol tetraéter

- mista

Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea

Estrutura da célula procariótica

Material genético

Molécula única de DNA circular, intensamente dobrada,

podendo expandir-se até 1 mm (bactéria típica mede poucos m)

* não associado com histonas

* tamanho do genoma variável:

E. coli: 4,7 Mb

Mycoplasma genitalium: 0,58 Mb

* bactérias em crescimento podem conter várias cópias

* haplóides: apenas uma cópia de cada gene.

Estrutura do DNA em procariotos

DNA de Escherichia coli

Transformação

Naturalmente poucas bactérias realizam a transformação com eficiência.

Entretanto, esse processo é comumente induzido, através da eletroporação

utilizada na área da genética molecular.

Conjugação

Transdução

– Lederberg e Zinder (1951)Estudava a conjugação em outras bactérias além da E. coli e percebeu que

os eventos não necessitavam de contato intercelular, mas não era uma

transformação.

– vírus como vetor

Transdução generalizada

Baixa frequência de transferência

Empacotament

o acidental

Estrutura da célula procariótica

Flagelos

* apêndices longos e finos( 20 nm)

* helicoidais

* distribuídos em número variável

* proteína: flagelina

* estrutura:

- corpo basal (motor)

- gancho

- filamento

- O movimento de rotação é transmitido a partir do “motor”

- 1000 prótons para cada rotação

- velocidade variável (até 12000 rpm)

- A célula desloca-se com até 60 comprimentos celulares/s

(guepardo: 25 comprimentos/s)

Pili e fímbrias

* fímbrias: adesão (várias unidades/célula)

* pili: mais longos (geralmente 1 unidade/célula)

- conjugação

- adesão em bactérias patogênicas

* composição: proteínas

Estrutura da célula procariótica

Cápsula (glicocálix)

* composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos

* função:

- adesão

- proteção contra dessecamento e fagocitose

Estrutura da célula procariótica

Inclusões citoplasmáticas

Reserva de energia e de blocos estruturais:

* poli--hidroxibutirato, amido e outros

* polifosfatos (grânulos metacromáticos)

* enxofre

* magnetita (Fe3O4) (bactérias magnéticas usam para orientação)

“Magnetobulus multicellularis” (UFRJ)

Estrutura da célula procariótica

Vesículas de gás

- procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias

- ajuste vertical na coluna de água para regiões de luz ótima

para a fotossíntese

- poucas ou até centenas por célula

- proteínas hidrofóbicas

Estrutura da célula procariótica

Endósporos (estruturas de resistência)

Encontrados em algumas Gram positivas:

- Bacillus

- Clostridium

- Sporosarcina

- Sporolactobacillus

10 % do peso seco é ácido dipicolínico (exclusivo de

esporos): estabilização do DNA.

Resistentes ao calor, radiações, ácidos, desinfetantes,

lisozima

Estrutura da célula procariótica

Clorossomas

Presentes em bactérias fotossintetizantes

Ex: bactérias sulfurosas verdes

Estrutura da célula procariótica

MicrobiologiaAPLICADA

CEMAL- Meio Ambiente -Turma 0113

Prof.: Msc.Amanda Fraga

Disciplina: Microbiologia Aplicada

Fungos

Do grego sphongos = esponja

Decomposição da matéria orgânica

* atividade de maior importância global

* principais agentes de decomposição em florestas:

- liberação de nutrientes para as plantas

Destruição de produtos

* madeira: postes, barcos, casas, etc.

* outros materiais: tecidos, lentes, discos

Biorremediação

* degradação de benzeno, naftaleno, fluoreno

* biosorção de metais pesados e radioativos

Micotoxinas (não é uma infecção)

* aflatoxinas: Aspergillus flavus e A. parasiticus

- grãos oleaginosos

- câncer do fígado

Importância

- Antibióticos e outros medicamentos

* penicilina: Penicillium chrysogenum

* cefalosporina: Cephalosporium acremonium

- Alimentos

* cogumelos

- cultivados desde o ano 600 na China

- importante mercado em expansão

- Envenenamentos

* Amanita spp., Psilocibes spp.

* Fungos de parede (liberação substâncias voláteis)

- Produção de alimentos

* queijos de leite

* queijo se soja (tofu)

* salames

* pão

* cerveja

Importância

EUA:

Stachybotrys chartarum

Problemas de saúde relacionados a

casas e edifícios (sick building

syndrome).

1993-1994: surto de hemorragia

pulmonar em crianças de Cleveland,

Ohio cujas casas tinham esse fungo

crescendo nas paredes.

Fungos de parede

- Produtos de valor industrial

* álcool

* enzimas

* ácidos

* vitaminas

* reguladores de crescimento de plantas

* surfactantes

- Doenças de plantas

* perdas econômicas enormes

* extinção de espécies em escala regional

* controle biológico de ervas (daninhas e usadas como drogas)

- Simbiontes

* micorrizas

* endófitos (alcalóides contra insetos)

* artrópodes (formigas que cultivam fungos)

* líquens

Importância

Líquens

- atividade antibacteriana

- Corante veneno para flechas (índios EUA)

- geléias na Turquia

- condimento para pão no Egito

- ingrediente de perfumes finos

- Controle biológico de doenças e pragas

Ex. Arthrobotrys (parasita de nematóides)

- Doenças no homem e animais

* pouco agressivos

* mais comuns em regiões tropicais (Ex. blastomicose)

* pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes

- Alergias

* esporos

Importância

2. Características gerais

- Nutrição absortiva

* enzimas extracelulares (exoenzimas)

* quebra de diferentes moléculas insolúveis:

- carboidratos

- lipídeos

* grande variedade de produtos metabolizados

- Temperaturas de crescimento

* ótima: 25-30 ºC

* mínima: 10 ºC

* máxima: 40 ºC

algumas espécies termófilas (> 50ºC) e psicrófilas (< 0ºC)

- pH

* 4-7

- Oxigênio

* aeróbios (maioria)

* anaeróbios facultativos: fermentação

* anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios

- Modo de vida

os fungos são organismos quimiorganotróficos:

- saprófitas

- parasitas

- simbiontes

- predadores

Características gerais

-Estrutura somática* leveduriforme (sem micélio)

* hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical

micélio

- Septo

* hifas septadas:

micélio apocítico: um núcleo em cada compartimento

micélio diplocítico: dois núcleos em cada compartimento

* hifas asseptadas: micélio cenocítico

(do grego: koinos = partilhar + kytos = compartimento)

- Parede celular* forma da hifa

* proteção

* reconhecimento: sexual, simbioses

* composição:

-glucanas e quitina

-glucanas e glicoproteínas

- Organelas típicas dos eucariontes

* núcleos: pequenos e muito maleáveis

* mitocôndrias

* ribossomos

* retículo endoplasmático

* complexo de Golgi: simples cisternas

* citoesqueleto: tubulina e actina

* vacúolos

3. Reprodução

a) Reprodução assexuada:

Ocorre com mais frequência (várias vezes numa estação)

Maior número de indivíduos (mas menor variabilidade genética)

* esporos assexuais (produzidos mitoticamente: geneticamente iguais)

* fragmentação de hifas

* gemulação

Reprodução

Tipos de esporos assexuais:

- esporangiósporos: esporos internos produzidos por

mitose em esporângios

esporangiósporos

esporângio

Rhizopus stolonifer

Reprodução

Tipos de esporos assexuais:

- conídios (“poeira” em grego) : esporos externos produzidos

sobre conidióforos

conídios

conidióforo Aspergillus niger

Reprodução

Tipos de esporos assexuais:

- zoósporos: esporos móveis produzidos em

zoosporângios

zoosporângiozoósporos

Esporo com flagelo

Reprodução

b) Reprodução sexuada

Esporos formados por meiose: indivíduos diferentes doam seus núcleos

Formação, ou não, de estruturas especializadas

Curiosidades:

Antes de ocorrer plasmogamia, é

preciso que uma hifa "atraia" a

outra. Isso ocorre por meio da

produção de feromônios (”atração

sexual“) produzidos por hifas

compatíveis.

Ciclo de vida geral dos fungos

Principais tipos de esporos sexuados:

* Zigósporos * Ascósporos * Basidiósporos

Reino Fungi

Principais características:

* micélio bem desenvolvido em quase todos os grupos

* parede celular de quitina

* reservas de glicogênio, trealose e manitol

* esteróis: ergosterol (reforço da parede)

Diversidade: cerca de 1,5 milhões de espécies (Hawksworth, 1991)

Cerca de 100.000 espécies descritas (< 7 %)

Calcula-se que o número de fungos seja igual ao das plantas.

Classificação dos Fungos

Classificar fungos não é tarefa fácil.

O grupo tem cerca de 600 milhões de anos e existem muitas dúvidas

a respeito de sua origem e evolução.

Atualmente, engloba 7 Filos(Hibbet et al., 2007)

Filo NeocallimastigomycotaSão anaeróbios obrigatórios no sistema digestivo de animais herbívoros

Auxiliam de forma importante na nutrição desses animais

Não apresentam mitocôndria

Reprodução assexuada por zoósporos com ou sem flagelos

Filo BlastocladiomycotaFungos do solo e água

Normalmente são anaeróbios facultativos

Algumas espécies auxiliam na degradação da matéria orgânica e outras são patogênicas

Reprodução sexual pela fusão de gametas (zoósporo com flagelo único)

Filo microsporidiaParasitas unicelulares de insetos, crustáceos, peixes e animais

Não tem mitocôndria, mas tem mitossomas (sem DNA)

Algumas espécies são letais e outras são utilizadas em controle biológico

Reprodução assexual e sexual (esporos sem flagelos)

Filo ChytridiomycotaChytridion significa “pequeno pote” em grego

- Habitat

* maioria vivem na água e no solo

* trato digestivo de mamíferos herbívoros

- Modo de vida

* saprófitas: (maioria) invasores primários de matéria orgânica

* parasitas:

- plantas

- insetos

- anfíbios

- fungos

* simbiontes (anaeróbios do rúmen)

- Maioria cenocíticos, alguns unicelulares

- Reprodução:

* assexual por zoósporos com um único flagelo

* sexual: fusão de gametas (zoósporos) e meiose zigótica

Filo Glomeromycota

Características gerais:

* Simbiontes obrigatórios

* Formação de arbúsculos nas raízes das plantas

* Esporos grandes, multinucleados com paredes grossas

* Hifas não septadas

Habitat:

* solo

Modo de vida* formam associações (endomicorrízicos) no interior das raízes da grande

maioria das plantas herbáceas e árvores tropicais.

Filo Glomeromycota

Importância:

* Essenciais no funcionamento do ecossistemas terrestres

Reprodução:* Não há evidências de que se reproduzam sexualmente.

* Por não poderem ser cultivados axenicamente, são propagadas na planta

hospedeira em estufas. Os esporos produzidos em culturas aberta não são

estéreis, abrigando uma ampla variedade de bactérias e outros fungos.

Filo Ascomycota

Habitat:

* solo, água

* plantas

* animais

Modo de vida

* saprófitas: decompondo excrementos, madeira, folhas

* parasitas: plantas (mais importantes), insetos, peixes

* simbiontes: líquens, ectomicorrizas

Importância:

* produção de antibióticos (Penicillium)

* doenças: plantas, animais

* micotoxinas (Aspergillus spp.)

* espécies comestíveis de alto valor (trufas)

* produção de álcool e bebidas

* modelo genético para diversos estudos (Neurospora)

Grupo grande, complexo e diversificado

Características gerais:

* micélio septado

* parede celular: quitina e -1,3-glucanas

* presença de ascas: estruturas contendo ascósporos

* filo em que estão as leveduras

Ascas com ascósporos

Filo AscomycotaReprodução:

- Assexual* fissão binária ou gemulação: leveduras

* formação de esporos assexuais: conídios

- Sexual

*ocorrência de órgãos sexuais especializados

* formação de ascósporos no interior de ascas

* formação de ascocarpos

Filo Basidiomycota

- Grupo grande e diverso, desde espécies microscópicas até aquelas visíveis a olho nu.

Características gerais:- esporos sexuais externos: basidiósporos, produzidos em basídios

- micélio bem desenvolvido e septado.

Filo Basidiomycota

- Habitat: fungos essencialmente terrestres

- Importância

* comestíveis

Shiitake é cultivável

Boletus não é cultivável (depende da

associação com plantas)

* venenosos

* úteis para as plantas

* produtos secundários: antibióticos, aromas

- Modo de vida

* decompositores: principais agentes que decompõem

celulose e lignina

* simbiontes: ectomicorrizas

* patógenos: principalmente de plantas

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CEMAL- Meio Ambiente -Turma 0113

Prof.: Msc.Amanda Fraga

Disciplina: Microbiologia Aplicada

Algas e Protozoários

Diversidade dos microrganismos eucarióticos

• Algas

• Protozoários

• Fungos

“São fascinantes devido ao seu ciclo de vida complexo, morfologia variável,

métodos alternativos de reprodução, como agentes de doenças, fonte de

interesse econômico e pelo seu papel no ambiente.”

As algas constituem um grupo filogeneticamente heterogêneo.

Algas

• Compreendem vários grupos de seres vivos aquáticos e autotróficos

(fotossintetizantes).

• A maioria são microscópicas (não devem ser confundidas com as cianobactérias).

• Algumas são macroscópicas: algas marinhas podem atingir mais de 30 m. Não

possuem verdadeiras raízes, caules ou folhas.

- Não precisam de sistema vascular pois toda célula é autotrófica.

Algas marinhas macroscópicas Algas microscópicas

• As algas contém clorofila e realizam a fotossíntese (autotrofia):

6 CO2 + 12 H2O energia luminosa C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

• Algumas algas também realizam a fotossíntese anoxigênica:

6 CO2 + 12 H2 energia luminosa C6H12O6 + 6 H2O

(Também realizada por procariotos fotossintéticos, mas com H2S com redutor)

• Algumas podem crescer na ausência de luz (quimiorganotrofia).

• Outras podem assimilar compostos orgânicos simples na presença de luz (fotoeterotrofia).

• Uma das principais características de classificação das algas corresponde ao polímero de

reserva, como resultado da fotossíntese -Tabela 14.3

Metabolismo energético e polímeros de reserva

Parede celular das algas

Apresenta grande diversidade na estrutura e composição:

• Fibrilas de celulose

• Reforço de carbonato de cálcio (“algas calcáreas”)

• Quitina

• Sílica nas diatomáceas (melhores fósseis de algas, 200 milhões de anos)

• Contém poros que permitem apenas a passagem de substâncias de pequena

massa molecular

• Não fagocitam, aspecto que distingue dos protozoários.

• Ausente nas euglenóides

As algas são abundantes em ambientes aquáticos

• oceanos

• rios e lagos

• tanques artificiais

• poças de água

• são também comuns nos solos e em rochas em associação com fungos (líquens)

Os líquens são seres pioneiros na sucessão ecológica:

conseguem colonizar ambientes com poucos recursos

nutritivos.

Liberam substâncias que degradam as rochas, iniciando a

formação de um solo.

Diversidade das algas

• Podem ser unicelulares e coloniais

• Quando os agregados são lineares: filamentosa

Micrasterias: célula única Spirogyra: filamentosaVolvox: colônias Scenedesmus: pacotes

de 4 células

Polysiphonia

Spirogyra

• As algas contém clorofila coloração verde

Outras algas comuns exibem coloração vermelha ou marrom devido à presença também de outros pigmentos, tais como a xantofila, mascarando a coloração verde.

• Contém um ou mais cloroplastos em cada célula

antenas para

captação da luz

Motilidade

• Algumas algas são móveis, em geral pela ação de flagelos.

• Algas não apresentam cílios

Euglena

- Dinoflagelados (do grego dinos = rodopiante)

• Podem originar densas suspensões denominadas florescimentos, de

coloração vermelha (marés vermelhas)

• A toxicidade está relacionada a uma potente neurotoxina (algas do gênero

Alexandrium)

Algas tóxicas

Águas costeiras, mornas e

geralmente poluídas

- Pfiesteria é outro gênero de dinoflagelado tóxico

• Os esporos infectam peixes e as neurotoxinas destroem a pele dos animais

infectados possibilitando o desenvolvimento de patógenos bacterianos.

Em 1991 mais de 1 bilhão de peixes foram mortos

devido ao surto dessa alga no Estuário Nuese, na

Carolina do Norte, EUA

Importância das algas para o homem

• Matéria-prima para a produção de espessantes

(algina) para a indústria alimentar e de cosméticos).

• Produção de medicamentos e indústria farmacêutica.

• Solidificante para meio de cultura de fungos e

bactérias (das algas Rodofíceas, obtém-se o Ágar).

• Na indústria de tintas e filtros (a partir das Diatomáceas).

• Produção de microalgas para aquicultura (50% do custo da

produção de sementes de ostra).

Ecotecnologias

Biodiesel, álcool, hidrogênio, tratamento de efluentes

Protozoários

• São microrganismos unicelulares desprovidos de parede celular.

• Geralmente sem coloração e com mobilidade.

• Distinguem-se:

- Dos procariotos por sua natureza eucariótica e tamanho geralmente maior.

- Das algas por serem desprovidos de clorofila

- Das leveduras (fungos) pela mobilidade e ausência de parede celular

- Dos bolores (fungos) pela incapacidade de formar corpos de frutificação.

• São filogeneticamente diversos, estando presentes em várias linhagens da árvore de Eukarya.

Os protozoários estão presentes em diversas linhagens

Ramificação precoce. Desprovidos de mitocôndria,

esses eucariotos antigos possuem células metabolicamente

deficientes, sendo parasitas do homem e de outros animais.

Protozoários típicos

Ameba (Entamoeba) Ciliado (Paramecium)

Esporozoário (Plasmodium) Flagelado (Trichomona)

Tradicionalmente, quatro grupos são reconhecidos conforme seus meios locomotores:

amebas, ciliados, flagelados e esporozoários.

Protozoários- generalidades

• São encontrados em diversos habitats de água doce e marinha

• Vários são parasitas de animais, inclusive do homem

• Outros crescem no solo e árvores

• Os protozoários de vida livre estão em todos os níveis da cadeia alimentar.

• São encontrados no estômago de ruminantes onde participam da digestão

dos nutrientes.

• Muitos flagelados apresentam pigmentos fotossintetizantes e participam da

produção primária (matéria orgânica) dos ambientes aquáticos.

• Os protozoários amebóides, ciliados e flagelados heterótrofos ingerem

partículas e outros organismos - reciclagem de substâncias do ambiente.

• Relações mutualística e comensais também ocorrem com protozoários

amebóides e flagelados.

Ex.: - cupins e protozoários

- ruminantes e protozoários

• Os esporozoários (formadores de esporos) também são heterótrofos mas

vivem exclusivamente parasitando animais.

... generalidades

Nutrição

• A maioria nutre-se pela

ingestão, geralmente de outras

células (fagocitose)http://www.youtube.com/watch?v=qJbKhGJFIG4

Principais grupos de protozoários

com base nos seus mecanismos de locomoção

Mastigophora: os flagelados

• São móveis pela ação do flagelo

• Muitos são de vida livre

• Outros são parasitas e/ou patogênicos

• Os mais importantes são os tripanossomas

Doença de Chagas, é uma infecção causada Trypanosoma cruzi,

transmitida por insetos.

Euglenóides: flagelados fototróficos

• Flagelados contendo cloroplastos (classificados como algas):

permite o crescimento fotossintético

• Na ausência de luz são capazes de crescer utilizando matéria

orgânica (fonte de C e energia), tornando-se indistinguíveis dos

demais protozoários.

• Não são patogênicos.

As algas euglenóides na ausência de luz são consideradas como protozoários.

Sarcodina: as amebas

• Locomoção por movimento

amebóide

• Em geral, alimentam-se de

bactérias, algas, rotíferos e outros

protozoários.

• Diversas amebas são parasitas de

humanos e outros vertebrados.

• Ex: Entamoeba histolityca

(cavidades da boca e trato

intestinal, provoca ulcerações)

Ciliophora: os ciliados

• Durante algum estágio da vida apresenta cílios

• O mais conhecido e de maior distribuição é do gênero Paramecium

- Alimenta-se de microrganismos como bactérias, algas e leveduras

Apicomplexa (esporozoários)

• São parasitas obrigatórios.

• Não formam esporos verdadeiros como os de fungos, mas sim uma estrutura

análoga, relacionada com sua transmissão.

• O alimento é absorvido na forma solúvel, como nas bactérias.

• A malária é uma doença causada por esporozoários do gênero Plasmodium, transmitidos pelo mosquito Anopheles.

• Provoca a destruição das hemácias, matando 3 milhões de pessoas por ano

MicrobiologiaAPLICADA

CEMAL- Meio Ambiente -Turma 0113

Prof.: Msc.Amanda Fraga

Disciplina: Microbiologia Aplicada

Vírus: características gerais e

ciclos de vida

vírus (latim) = veneno

1796: Jenner: vacina contra varíola

Época marcada por muitas epidemias (cólera, peste, tifo, varíola, febre

amarela e tuberculose).

Era difícil conceber um agente infeccioso que não fosse uma bactéria

1892: Ivanowski: Mosaico do tabaco (TMV: tobacco mosaic virus)

1946: Stanley: isolamento do TMV

1949: Enders: cultivo dos vírus em culturas de células

1. Introdução

Jenner imunizando uma criança contra a varíola (vaccínia)

Diagrama do TMV

(vírus do mosaico do tabaco)

”Em relação à natureza dos vírus, é óbvio que uma

nítida linha, separando coisas vivas e coisas não vivas,

não pode ser traçada. Esse fato serve para aquecer a

velha discussão sobre a questão “o que

é a vida?”

(Wendell Meredith Stanley -1904-1971)

vírus (latim) = veneno

Entidades infecciosas não celulares cujos genomas

são constituídos de DNA ou RNA

* Replicação somente no interior de células vivas

* Usando sistemas de produção de energia e biossíntese do

hospedeiro para sintetizar cópias e transferir seu genoma paraoutras células

FORMA SUPREMA DE SOFISTICAÇÃO DO PARASITISMO

1. Introdução

2. Características gerais

2.1. ampla distribuição: parasitando animais, plantas, microrganismos

- com diferentes graus de dependência para replicação:

p. ex. bacteriófagos: menos de 10 genes, dependência completa;

outros com 30-100 genes, mais independentes

a) tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes menores que as bactérias)

2.2. Morfologia básica

b) componentes

* parte central de ácido nucléico* capsídeo: capa protéica(unidades: capsômeros):

- simetria helicoidal: TMV, sarampo, gripe

- simetria icosaédrica* envelope

b) componentes

*

* capsídeo:

- simetria helicoidal: TMV, sarampo, gripe

- simetria icosaédrica*

2.2. Morfologia básica

Vírus de simetria icosaédrica

b) componentes

*

*

* envelope: nucleocapsídeo envolvido por umamembrana de lipoproteínas

2.2. Morfologia básica

Vírus envelopados

c) ácido nucléico viral

DNA ou RNA

DNA e RNA (nunca simultaneamente)

o genoma pode ser:

linear: vírus de animais com RNA

circular: ex. herpesvirus (dsDNA)

segmentado: vírus da influenza

(gripe): 8 segmentos

(!) (!)

Alguns tipos de genomas virais

Genoma viral

Tipo de ácido nucléico Nº moléculas Tamanho

Vírus Hospedeiro no vírion Estrutura

Parvovírus Animais DNA fita simples Linear 1 5.176 b

174 Bactéria DNA fita simples Circular 1 5.386 b

Vírus símio 40 (SV40) Animais DNA fita dupla Circular 1 5.243 pb

Vírus da poliomielite Animais RNA fita simples Linear 1 7.433 b

Vírus mosaico couve-flor Plantas DNA fita dupla Circular 1 8.025 pb

Vírus mosaico feijão caupi Plantas RNA fita simples Linear 2 diferentes 9.370 b

Reovírus tipo 3 Animais RNA fita dupla Linear 10 diferentes 23.549 pb

Bacteriófago Lambda Bactéria DNA fita dupla Linear 1 48.514 pb

Vírus herpes simples 1 Animais DNA fita dupla Linear 1 152.260 pb

Bacteriófago T4 Bactéria DNA fita dupla Linear 1 168.903 pb

Citomegalovírus humanos Animais DNA fita dupla Linear 1 229.351 pb

Síntese de mRNA após a infecção celular por diferentes tipos de vírus

d) outros componentes (ocorrendo em alguns vírus):

- enzimas polimerases: replicação do AN viral

ex. transcriptase reversa nos retrovírus

- lipídeos: fosfolipídeos, glicolipídeos, ác. graxos

ex. fosfolipídeos do envelope

- carboidratos: além dos açúcares dos AN

ex. glicoproteínas nas espículas do vírus da gripe

Anatomia do vírus da AIDS

3. Replicação dos vírusDentro da célula hospedeira

• Bacteriófagos (vírus de bactérias)

– Ciclo lítico (fagos virulentos)

a) adsorção: ligação a receptores específicos

– reversível

– irreversível

b) penetração:

– entrada do AN viral na célula

3. Replicação dos vírus

• Bacteriófagos (vírus de bactérias)

– Ciclo lítico (fagos virulentos)

c) síntese dos componentes virais

– eventos iniciais:

» enzimas: polimerases

» síntese do mRNA

– eventos tardios:

» proteínas estruturais (capsômeros)

» ácido nucléico viral

3. Replicação dos vírus

• Bacteriófagos (vírus de bactérias)

– Ciclo lítico (fagos virulentos)

d) montagem

– síntese das enzimas de montagem

– agregação das proteínas estruturais

– condensação do AN viral

3. Replicação dos vírus

• Bacteriófagos (vírus de bactérias)

– Ciclo lítico (fagos virulentos)

e) liberação de novos vírus

– síntese das endolisinas

– lise da célula hospedeira

» liberação rápida

» liberação lenta (extrusão)

3. Replicação dos vírus

25 min. após a infecção são liberados 50-100 novos vírus

3.1.2. Ciclo lisogênico

a) adsorção

b) penetração do genoma

c) síntese de proteínas funcionais (inserção)

d) integração do genoma viral ao genoma da célula

3. Replicação dos vírus

3. Replicação dos vírus

3.2. Vírus de animais e plantas

a) adsorção

* animais:

glicoproteínas do envelope (espículas)

especificidade de hospedeiros, espécie, tecidos

* plantas: parece não haver receptores específicos

3. Replicação dos vírus

b) penetração e desnudamento:

* vírus de animais:

- liberação do AN viral na célula:

fusão do envelope viral com a membrana, ou

endocitose (enzimas digerem o capsídeo)

* vírus de plantas:

- vetores: bactérias, fungos, nematóides, fungos, insetos

- poros nas paredes

- ferimentos: abrasão, cortes, vento

Replicação de um vírus de planta: vírus do nanismo da cevada

3. Replicação dos vírus

e) liberação

mecanismos variáveis:

- lise da célula (certos animais)

- exocitose

- pela membrana do núcleo e exocitose

- vírus envelopados: brotamento

c) biossíntese dos componentes virais

eventos iniciais: polimerases, mRNA

eventos tardios: proteínas estruturais, síntese AN viral

d) maturação e montagem

Ex. vírus da gripe:

enzima neuraminidase

para excisão do broto

4. Classificação dos vírus

Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) (1966)

• Um sistema universal para a classificação dos vírus e uma

taxonomia uniforme, foi discutido e proposto pelo comitê.

• A exploração de novos nichos e o aumento da sensibilidade e

especificidade nas técnicas de detecção têm expandido a lista de

novos vírus.

• ICTV reconhece mais de 3000 espécies, 71 famílias, 11

subfamílias e 175 gêneros.

• Base de dados para pesquisadores – ICTVdB desde 1991.

Ordem (com sufixo -virales);

Família (sufixo -viridae);

Subfamília (sufixo -virinae)

Gênero (sufixo -virus)

Espécie (por ex. tobacco mosaic virus)

Exemplo de Classificação

• O vírus Ebola é classificado da seguinte maneira:

– Ordem Mononegavirales

– Família Filoviridae

– Gênero Ebolavirus

– Espécie: Zaire ebolavirus (Rio Ebola no Sudão e Zaire- 1ª ocorrência)

4. Classificação dos vírus

• Famílias1. Poxyviridae

2. Herpesviridae

3. Parvoviridae

4. Retroviridae

5. Picornaviridae

Gêneros1. Enterovírus (trato alimentar), exemplo de espécies: Poliovírus 1, 2 e 3.

2. Cardiovírus (neurotrópico), exemplo de espécie: Mengovírus

3. Rhinovírus (região naso-faringeal), exemplo de espécie: Rhinovírus 1a

4. Hepatovírus (fígado), exemplo de espécie: Hepatite A

4. Classificação dos vírus

Os critérios taxonômicos mais importantes para

diferenciação entre as Ordens, Famílias e

Gêneros, são:

• Tipo e organização do genoma

• Estratégia de replicação

• Estrutura (morfologia)

Critérios Taxonômicos

As características para diferenciação entre espécies

de vírus, são:

Relação entre a sequência do genoma

Hospedeiro

Tropismo celular

Patogenicidade e citopatologia

Modo de transmissão

Propriedades fisico-químicas

Propriedade antigênica das proteínas virais

Critérios Taxonômicos

5.1. Viróides- menores agentes infecciosos conhecidos- compostos somente de RNA simples (circular)- sem capa protéica- sem genes codificando enzimas- total dependência do hospedeiro- localizados no núcleo:

interferência direta com a regulação gênica- possível origem: riborganismos-transmissão por sementes ou pólem

exemplo: agente da doença cadang-cadang (coqueiro)

5.2. Príons (proteinaceous infectious particles)

- somente proteínas (?) ou AN não detectado (?)

- localizam-se nas células do SNC (crônica)- incubação longa (anos)- alta resistência a UV e calor- exemplos: kuru, scrapie (vaca louca) ou encefalopatiaespongiforme bovina), Mal de Alzheimer (?)

5. Outros agentes infecciosos semelhantes

Cadang-cadang: doença do coqueiro

causada por viróides

Viróides

Kuru,

É transmitida por rituais canibalísticos entre os membros da etnia

Fore em Papua, Nova Guiné:

Consumo de partes do cerébro de mortos.

Entre esse povo, as mulheres e crianças comiam o cérebro, pés e

mãos, “partes menos nobres”.

Mulheres e crianças eram as principais vítimas da doença.

A incubação até 30 anos mas, uma vez aparecendo os sintomas, a

doença progride rapidamente.

Morte: 3 a 12 meses após o aparecimento dos sintomas

A incidência da doença diminuiu após a abolição do canibalismo

Príons são também causadores de outras doenças degenerativas:

* Creutzfeldt-Jakob, Kuru, Gerstmann-Straussler-Scheinker

e algumas formas de insônia fatal em humanos.

Gerstmann-Straussler-Scheinker DiseaseOcorre em seres humanos. Rara, predominantemente hereditária. Caracterizada por uma descoordenação muscular e demência. Associada a uma mutação no gene que codifica para a proteína normal (PrPC). Morte segue o sintomas dentro de 2 a 6 anos.

* A doença da vaca louca também é causada por príons e ocorre em

outros animais como ovinos, mink, mulas, cervos, gatos e outros.

.

Interação entre os organismos