Livro Texto - Unidade I

Prévia do material em texto

Autora: Profa. Paula Regina Knox de Souza
Colaboradores: Prof. Juliano Rodrigo Guerreiro
 Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano
Mecanismo de 
Agressão e Defesa
Professora conteudista: Paula Regina Knox de Souza
Professora titular na Universidade Paulista (UNIP), leciona disciplinas nos cursos de Biomedicina, Ciências Biológicas, 
Enfermagem, Farmácia e Nutrição, em São Paulo, desde 2005. Graduou-se como bacharel em Farmácia pela Faculdade de 
Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (FCF-USP), em 1999. É mestre em Farmácia desde 2002 e doutora 
em Ciências desde 2015, ambos os títulos obtidos na FCF-USP. É responsável pela elaboração do conteúdo on-line, pelo 
plano de ensino e roteiros de práticas ligadas à disciplina de Mecanismo de Agressão e Defesa do curso de Farmácia. 
© Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou 
quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem 
permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
S726m Souza, Paula Regina Knox de.
Mecanismo de Agressão e Defesa. / Paula Regina Knox de Souza. 
- São Paulo: Editora Sol, 2020.
188 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ISSN 1517-9230.
1. Alterações do sistema. 2. Imunidade. 3. Patogenicidade. I. Título.
CDU 576.8.097 
U505.85 – 20
Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
Prof. Fábio Romeu de Carvalho
Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças
Profa. Melânia Dalla Torre
Vice-Reitora de Unidades Universitárias
Prof. Dr. Yugo Okida
Vice-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa
Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez
Vice-Reitora de Graduação
Unip Interativa – EaD
Profa. Elisabete Brihy 
Prof. Marcello Vannini
Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar
Prof. Ivan Daliberto Frugoli
 Material Didático – EaD
 Comissão editorial: 
 Dra. Angélica L. Carlini (UNIP)
 Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR)
 Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT)
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD
 Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Ingrid Lourenço
 Talita Lo Ré
Sumário
Mecanismo de Agressão e Defesa
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................9
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................9
Unidade I
1 ASPECTOS MORFOLÓGICOS, BIOLÓGICOS E PATOGÊNICOS 
DOS DIFERENTES MICRORGANISMOS ........................................................................................................ 11
1.1 Caracterização de microrganismos ............................................................................................... 12
1.2 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução dos vírus e príons ................. 13
1.2.1 Ciclo lítico .................................................................................................................................................. 15
1.2.2 Ciclo lisogênico ........................................................................................................................................ 17
1.3 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução dos fungos ............................. 18
1.3.1 Leveduras ................................................................................................................................................... 19
1.3.2 Fungos filamentosos .............................................................................................................................. 19
1.4 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução das bactérias ......................... 20
1.4.1 Metabolismo bacteriano ...................................................................................................................... 20
1.4.2 Estrutura bacteriana .............................................................................................................................. 21
1.5 Crescimento bacteriano in vitro e fatores interferentes ..................................................... 27
2 RELAÇÃO HOSPEDEIRO-MICRORGANISMO ......................................................................................... 32
2.1 Microbiota .............................................................................................................................................. 33
2.2 Mecanismos bacterianos de variabilidade genética .............................................................. 35
2.2.1 Transformação bacteriana ................................................................................................................... 36
2.2.2 Conjugação bacteriana ......................................................................................................................... 37
2.2.3 Transdução bacteriana .......................................................................................................................... 38
3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE ..................................................................................................... 40
3.1 Fatores de virulência ........................................................................................................................... 40
3.2 Resistência a agentes antimicrobianos ....................................................................................... 44
3.2.1 Mecanismos de resistência a antimicrobianos ........................................................................... 45
4 PRINCIPAIS PATÓGENOS RELACIONADOS A INFECÇÕES EM SERES HUMANOS ................... 47
4.1 Bactérias ................................................................................................................................................. 47
4.1.1 Cocos Gram-positivos ........................................................................................................................... 47
4.1.2 Bacilos Gram-positivos formadores de esporos ......................................................................... 49
4.1.3 Cocos Gram-negativos aeróbicos ................................................................................................... 49
4.1.4 Bacilos Gram-negativos anaeróbios facultativos ...................................................................... 50
4.1.5 Bacilos Gram-negativos aeróbios .................................................................................................... 51
4.1.6 Bacilos Gram-positivos aeróbios não formadores de esporo ............................................... 51
4.1.7 Bacilos álcool-ácido resistentes ...................................................................................................... 51
4.1.8 Vibriões Gram-negativos ..................................................................................................................... 52
4.1.9 Cocobacilos Gram-negativos ............................................................................................................. 52
4.1.10 Espiroquetas Gram-negativas ........................................................................................................ 52
4.2 Fungos ..................................................................................................................................................... 53
4.2.1 Micoses supeficiais ................................................................................................................................. 53
4.2.2 Micoses cutâneas .................................................................................................................................... 53
4.2.3 Micoses subcutâneas ...........................................................................................................................54
4.2.4 Micoses sistêmicas ................................................................................................................................. 54
4.2.5 Micoses oportunistas ............................................................................................................................ 55
4.3 Vírus .......................................................................................................................................................... 56
4.3.1 Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV – Human Immunodeficiency Virus) ............. 56
4.3.2 Vírus causadores de hepatites .......................................................................................................... 57
4.3.3 Arbovírus .................................................................................................................................................... 59
4.3.4 Vírus da herpes simples (VHS) ........................................................................................................... 60
4.3.5 Papilomavírus Humano (HPV – Human Papiloma Virus) ........................................................ 60
4.3.6 Vírus relacionados a infecções clássicas infantis ....................................................................... 61
4.3.7 Vírus da gripe ou influenza vírus ..................................................................................................... 62
4.3.8 Coronavírus ............................................................................................................................................... 62
Unidade II
5 IMUNIDADE NAS RESPOSTAS AOS MECANISMOS DE AGRESSÃO .............................................. 68
5.1 Imunidade inata .................................................................................................................................... 69
5.2 Barreiras naturais ................................................................................................................................. 69
5.2.1 Barreiras físicas ........................................................................................................................................ 69
5.2.2 Barreiras químicas .................................................................................................................................. 69
5.2.3 Barreiras biológicas ................................................................................................................................ 70
5.3 Fagócitos .................................................................................................................................................. 70
5.3.1 Macrófagos e mastócitos .................................................................................................................... 72
5.3.2 Granulócitos .............................................................................................................................................. 73
5.3.3 Células NK .................................................................................................................................................. 74
5.4 Mediadores inflamatórios ................................................................................................................. 74
5.5 Sistema complemento ....................................................................................................................... 75
5.6 Processo inflamatório ......................................................................................................................... 78
5.7 Imunógenos, antígenos, epítopos e haptenos .......................................................................... 80
5.7.1 Imunogenicidade .................................................................................................................................... 81
5.7.2 Antigenicidade ......................................................................................................................................... 83
5.8 Moléculas de MHC e apresentação antigênica ........................................................................ 84
5.8.1 Apresentação por moléculas de MHC de classe I ..................................................................... 85
5.8.2 Apresentação por moléculas de MHC de classe II ..................................................................... 87
6 IMUNIDADE ADAPTATIVA............................................................................................................................. 89
6.1 Células ....................................................................................................................................................... 89
6.1.1 Linfócitos B ................................................................................................................................................ 89
6.1.2 Linfócitos T ................................................................................................................................................ 90
6.2 Tecidos e órgãos linfoides ................................................................................................................. 91
6.2.1 Órgãos linfoides primários .................................................................................................................. 92
6.2.2 Órgãos linfoides secundários ............................................................................................................. 94
6.3 Imunidade celular ................................................................................................................................ 97
6.3.1 Ativação de linfócitos Th ..................................................................................................................... 97
6.3.2 Ativação de linfócitos CTL .................................................................................................................100
6.3.3 Ativação de linfócitos T reg ..............................................................................................................100
6.4 Imunidade humoral ...........................................................................................................................101
6.4.1 Imunoglobulinas ou anticorpos ......................................................................................................103
6.5 Resposta imune a infecções ..........................................................................................................107
Unidade III
7 IMUNIDADE, DIAGNÓSTICO E ALTERAÇÕES DA RESPOSTA IMUNE ..........................................114
7.1 Imunidade e diagnóstico .................................................................................................................114
7.2 Imunidade ativa ..................................................................................................................................114
7.2.1 Imunoprofilaxia ..................................................................................................................................... 116
7.3 Imunidade passiva .............................................................................................................................122
7.3.1 Imunidade passiva natural ............................................................................................................... 122
7.3.2 Imunidade passiva artificial ............................................................................................................. 124
7.4 Diagnóstico imunológico ................................................................................................................125
8 ALTERAÇÕES DO SISTEMA IMUNE ..........................................................................................................127
8.1 Autoimunidade....................................................................................................................................127
8.1.1 Artrite reumatoide(AR) ......................................................................................................................131
8.1.2 Lúpus Eritematoso Sistêmico (LES) ............................................................................................... 132
8.1.3 Diabetes mellitus tipo I ...................................................................................................................... 134
8.1.4 Miastenia gravis ................................................................................................................................... 136
8.1.5 Doenças Autoimunes Tireoidianas (DAIT) .................................................................................. 137
8.2 Imunodeficiências ..............................................................................................................................139
8.2.1 Imunodeficiências primárias .......................................................................................................... 140
8.2.2 Imunodeficiências secundárias (IDS) ............................................................................................141
8.3 Reações de hipersensibilidade ......................................................................................................142
8.3.1 Reações de hipersensibilidade tipo I ........................................................................................... 142
8.3.2 Reações de hipersensibilidade tipo II ........................................................................................... 144
8.3.3 Reações de hipersensibilidade tipo III ......................................................................................... 146
8.3.4 Reações de hipersensibilidade tipo IV ........................................................................................ 146
8.4 Imunidade contra transplantes ....................................................................................................148
8.4.1 Compatibilidade de grupos sanguíneos .................................................................................... 150
8.4.2 Resposta imune a aloenxertos ...................................................................................................... 153
8.4.3 Imunossupressores .............................................................................................................................. 157
8.5 Imunidade contra tumores .............................................................................................................158
8.5.1 Antígenos tumorais............................................................................................................................. 159
8.5.2 Resposta imune a tumores ...............................................................................................................161
8.5.3 Mecanismos tumorais de evasão ................................................................................................. 162
9
APRESENTAÇÃO
Esta disciplina pretende apresentar os fundamentos relacionados à compreensão dos mecanismos 
de agressão e defesa, com vistas à formação de uma base conceitual para as demais disciplinas da área 
farmacêutica. Para tanto, pretende-se capacitar o aluno a aplicar os conhecimentos adquiridos aos 
problemas e situações da área de atuação farmacêutica.
Assim, esta disciplina tem como objetivos gerais: possibilitar ao aluno a compreensão das interações 
dos agentes infecciosos com o organismo humano ao abordar mecanismos de patogenicidade e 
virulência, assim como imunofisiologia e os mecanismos de defesa do hospedeiro associados às doenças 
infecciosas; e despertar no futuro profissional da área o raciocínio imunológico e microbiológico para 
que ele possa relacionar os conhecimentos adquiridos com a sua área de atuação profissional.
Ao final dos estudos desta disciplina, o aluno deverá ser capaz de conhecer aspectos morfológicos, 
biológicos e patogênicos dos principais tipos de microrganismos (bactérias, vírus e fungos); compreender 
a atuação da imunidade inata e da imunidade adaptativa em processos infecciosos e em distúrbios 
imunológicos; e a relação entre os aspectos biológicos dos principais grupos de bactérias, vírus e fungos 
e os aspectos patogênicos e epidemiológicos das doenças por eles causadas.
INTRODUÇÃO
Na rotina diária de qualquer profissional ligado à saúde, os mecanismos de agressão e defesa se 
fazem presentes toda vez que seres humanos ou animais são infectados por microrganismos, como 
bactérias, fungos ou vírus, e desenvolvem algum tipo doença infecciosa, que deve ser tratada com 
medicamentos capazes de eliminar esses agentes infecciosos.
Assim, vemo-nos diante da necessidade de identificar esses microrganismos a fim de impedir sua 
propagação, o que pode acontecer pela ingestão de produtos alimentícios e água contaminados, por contato 
com ser humano ou animal infectado ou por contato com amostras biológicas contaminadas (sangue, urina, 
fezes, secreções e tecidos). Independentemente de qual seja o microrganismo, sua identificação sempre 
dependerá de suas características morfológicas e fisiológicas, tornando imprescindível seu conhecimento.
Além disso, é essencial compreender o funcionamento do sistema de defesa do organismo frente a 
estes agentes infecciosos, assim como as possíveis alterações de funcionamento que podem acontecer.
Este livro-texto tem como objetivo fazer uma breve apresentação de todo conteúdo que consideramos 
importante para que o aluno possa ter um bom desempenho nas demais disciplinas do curso, tais como: 
microbiologia e micologia clínicas e imunologia clínica e tantas outras que têm como pré-requisito o 
conhecimento de imunologia, bacteriologia, virologia e micologia.
Inicialmente, serão discutidos os aspectos morfológicos, biológicos e patogênicos dos diferentes 
tipos de microrganismos que podem causar doenças em seres humanos. Logo depois, será estudado 
o papel da imunidade inata e da imunidade adaptativa nas respostas aos mecanismos de agressão. 
Após a compreensão dos mecanismos de agressão e defesa, serão abordados os distúrbios imunológicos 
e os mecanismos de resposta aos aloantígenos. 
11
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Unidade I
1 ASPECTOS MORFOLÓGICOS, BIOLÓGICOS E PATOGÊNICOS 
DOS DIFERENTES MICRORGANISMOS
Pode-se dizer que a microbiologia – ciência que estuda os diversos microrganismos existentes – começou 
a existir graças ao desenvolvimento de microscópios – equipamentos que permitem a visualização desses 
microrganismos – e ao desenvolvimento de métodos que possibilitaram o cultivo desses microrganismos.
Podemos considerar que a descoberta do mundo microscópico começou após a invenção do primeiro 
microscópio, por Hans e Zacharias Janssen, e continuou quando, no século XVII, Antonie van Leeuwenhoek 
desenvolveu um microscópio rudimentar e começou a observar pequenos organismos presentes na água, em 
vinhos, cervejas e outros líquidos, que ele denominou como animálculos. No mesmo período, Robert Hooke 
desenvolveu jogos de lentes capazes de ampliar em até 500x, permitindo a observação da estrutura celular de 
várias formas de vida. 
No século XVIII, Lazzaro Spallanzani descobriu que processos de fervura eliminavam todos os 
microrganismos presentes em caldos e que a exposição destes caldos ao ar permitia a sua contaminação 
por novos microrganismos. No século XIX, Louis Pasteur complementou esses experimentos, usando 
frascos com filtros ou com tubos curvos que impediam o contato de partículas presentes no ar com 
caldos previamente fervidos nos quais houve crescimento de microrganismos, provando que eles não 
eram gerados espontaneamente nos caldos, mas sim que estavam presentes no ar.
Antes disso, se acreditava que uma força vital permitia o surgimento espontâneo de microrganismos 
em caldos e vinhos. Assim, os experimentos realizados por Pasteur derrubaram a teoria da geração 
espontânea vigente à época.
Por outro lado, Ferdinand Julius Cohn, em1849, após observação microscópica usando corantes vegetais, 
desenvolveu o sistema de classificação bacteriano de acordo com seu formato, utilizado até hoje, e demostrou 
que algumas bactérias, em condições desfavoráveis, podem produzir esporos, que são formas de resistência. 
Além disso, Robert Koch demonstrou a relação existente entre microrganismos e o desenvolvimento de 
doenças específicas ao injetar o sangue de um animal infectado em um animal saudável, que posteriormente 
desenvolveu a mesma doença presente no animal infectado. Também demonstrou que bactérias cultivadas em 
caldo nutriente causavam doenças ao serem injetadas em animais saudáveis e conseguiu provar a presença 
dessa bactéria nos animais infectados, ao corar as amostras secas fixadas em lâminas de microscopia com azul 
de metileno. Essas descobertas foram resumidas nos Postulados de Koch, utilizado até hoje para determinar a 
etiologia de doenças infeciosas.
Em 1887, Julius Petri fez modificações no procedimento de cultura bacteriana ao usar placas de 
vidro com tampas que permitiam que as amostras fossem incubadas de cabeça para baixo, eliminando 
a condensação de água e, consequentemente, a contaminação das amostras. 
12
Unidade I
Nesse mesmo período, alguns cientistas começaram a testar substâncias que são capazes de corar 
os microrganismos, a fim de permitir sua visualização e, consequentemente, sua identificação. Assim, 
o químico alemão Paul Ehrlich desenvolveu uma técnica de coloração de amostras para evidenciar a 
presença dos bacilos estudados por Koch, usando violeta de metila ou fucsina alcoólica como corantes 
e ácido como agente descolorante. Essa coloração foi modificada por Franz Ziehl e Friedrich Neelsen, 
originando a coloração Ziehl-Neelsen utilizada atualmente para demonstrar a presença de micobactérias, 
bacilos álcool-ácido resistentes. 
Enquanto isto, o patologista dinamarquês Hans Christian Gram desenvolveu uma coloração capaz 
não apenas de evidenciar a presença de bactérias, mas também de caracterizá-las como Gram-positivas, 
quando estas retêm o corante violeta; ou Gram-negativas, se não retiverem o corante. Essa diferenciação 
é devida a diferenças morfológicas e, até hoje, é usada para classificação bacteriana.
No mesmo período, outros se dedicaram a pesquisar substâncias que inibiriam o crescimento de bactérias 
patogênicas in vivo, ou seja, quando elas estivessem causando doenças aos seres humanos ou animais. 
Entre estes, Paul Ehrlich testou compostos utilizados como corantes a fim de avaliar sua eficácia como 
quimioterápicos, ou seja, substâncias químicas eficazes no tratamento de infecções. Posteriormente, o conceito 
de quimioterapia atingiu o ápice com o desenvolvimento das primeiras drogas sintéticas, as sulfonamidas, 
que começaram a ser amplamente utilizadas para o tratamento de várias infecções bacterianas. 
Em 1928, o médico britânico Alexander Fleming observou que uma de suas placas de cultura bacteriana 
havia, acidentalmente, sido contaminada com um fungo produtor de uma substância antibacteriana ativa, 
capaz de eliminar as bactérias presentes na placa. A descoberta acidental da penicilina por Fleming foi a 
base de vários estudos para o desenvolvimento de outras substâncias com ação antimicrobiana.
Assim, a microbiologia tem se desenvolvido graças à contribuição de vários cientistas ao longo dos 
últimos quatro séculos.
 Saiba mais
Para saber mais sobre a história da microbiologia, assista aos episódios 
da série inglesa indicada a seguir, dividida em seis episódios:
OS MICRÓBIOS e o homem. Inglaterra: BBC, 1974. 55 min. (6 episódios).
1.1 Caracterização de microrganismos
Os microrganismos que estudaremos podem ser divididos, segundo sua estrutura e suas características, 
em acelulares, procariontes e eucariontes. 
Os fungos são eucariontes e, por isso, apresentam uma estrutura complexa com membrana nuclear 
e organelas, enquanto as bactérias são procariontes e apresentam uma estrutura mais simples, sem 
13
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
membrana nuclear e apenas com ribossomos – responsáveis pela produção de proteínas – e, finalmente, 
os vírus são acelulares porque são incapazes de se reproduzirem fora de uma célula hospedeira. 
Começaremos com os vírus que, além de microscópicos e acelulares, são classificados como parasitas 
intracelulares obrigatórios devido à ausência de enzimas que possibilitem sua reprodução autônoma.
1.2 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução dos vírus e príons
As características e o tamanho reduzido fizeram com que os vírus só começassem a ser estudados 
em meados do século XX, quando inovações tecnológicas, como o desenvolvimento dos microscópios 
eletrônicos, permitiram sua demonstração. 
Por sua vez, os príons ou partículas infecciosas proteináceas, descritos em 1982 por Stanley 
Prusiner, geram alteração em glicoproteínas do hospedeiro, que normalmente regulam a morte celular, 
gerando seu acúmulo no sistema nervoso e a formação das placas características da doença. Já foram 
descritas cinco doenças neurológicas causadas por príons em humanos, denominadas encefalopatias 
espongiformes: “mal da vaca louca”, síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker, kuru, doença de 
Creutzfeldt-Jakob (DCJ) e insônia familiar fatal.
Hoje, os microscópios comuns ou ópticos são capazes de ampliar imagens de 100 até 1.000 vezes 
e tem o micrômetro (μm) como unidade de medida, enquanto os microscópios eletrônicos ampliam de 
5 mil a 500 mil vezes e têm o nanômetro (ηm) e o ångström (Å) como unidades de medida. Para se ter 
uma ideia, a figura a seguir apresenta uma comparação do tamanho de estruturas, partículas, células e 
organismos em escala logarítmica.
Átomo
Lipídios
Proteína
Vírus da gripe
Mitocôndria
Bactéria
Célula animal
Célula vegetal
Óvulo
Ovo de sapo
Ovo de galinha
Ovo de 
avestruz
Mulher 
adulta
Tamanhos relativos em escala logarítmica
0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 μm 10 μm 100 μm 1 mm 10 mm 100 mm 1 m
A olho nu
Microscópio óptico
Microscópio eletrônico
Figura 1 – Representação esquemática dos tamanhos relativos de microrganismos em uma escala logarítmica 
14
Unidade I
 Lembrete
Para medir estruturas microscópicas, usamos as seguintes unidades:
Micrômetro (μm) é a milésima parte do milímetro.
Nanômetro (nm) é a milésima parte do micrômetro.
Ångström (Å) é a décima parte do nanômetro.
A partícula viral, também conhecida como vírion, é bem simples, sendo composta apenas por um 
ácido nucleico, que pode ser ácido desoxirribonucleico (DNA) ou ácido ribonucleico (RNA) de fita simples 
ou dupla, e por um revestimento proteico denominado cápsula proteica ou capsídeo viral, que determina 
seu formato característico, permitindo sua identificação por meio de microscopia eletrônica. Quando o 
vírus apresenta essa estrutura, ele é denominado não envelopado.
Capsídeo
DNA
Figura 2 – Representação esquemática de uma partícula viral de um vírus não envelopado
Alguns vírus podem apresentar um envelope composto por lipídios, carboidratos e proteínas 
exclusivamente codificados pelo ácido nucleico viral ou derivados da célula hospedeira. Esses vírus são 
denominados envelopados e podem apresentar hemaglutininas, ou seja, complexos proteína-carboidrato 
que permitem sua aderência às células hospedeiras e facilitam sua identificação. 
Além disso, podemos diferenciar esses vírus de acordo com a estrutura do capsídeo, identificada por 
microscopia eletrônica, em vírus helicoidais, poliédricos e complexos, como os vírus bacteriófagos, que 
apresentam uma estrutura diferenciada composta por cabeça e cauda. 
Filamento de RNA
Organização estrutural do vírus do mosaico do tabaco. 
A cápsula segue a estrutura helicoidal do RNA
Cabeça 
com o DNA
A estrutura do 
bacteriófago
O adenovírus com 
forma icosaédrica
Cauda
Figura 3 – Representação esquemática da morfologia viral apresentado as estruturas 
do vírus do mosaico, de um bacteriófago e de um vírus icosaédrico
15
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Osvírus são parasitas intracelulares obrigatórios e, portanto, sempre devem infectar células animais 
ou vegetais, bactérias ou fungos. Sendo assim, seu estudo apenas é possível infectando organismos 
vivos ou realizando culturas de células, o que dificulta o estudo de várias espécies que infectam animais 
e seres humanos, mas permite que sejam bem conhecidos os mecanismos de reprodução dos vírus 
bacteriófagos, que infectam exclusivamente bactérias, devido à facilidade de realizar cultura bacteriana 
e, consequentemente, de cultivá-los.
Assim, bacteriófagos T pares são líticos e sempre geram citólise, enquanto bacteriófagos lambda são 
lisogênicos que se mantêm em forma de prófago no genoma da célula hospedeira, se replicando toda 
vez que a célula hospedeira o fizer. 
1.2.1 Ciclo lítico
O ciclo lítico apresenta fases bem definidas e sempre leva à citólise, como pode ser visto na figura a 
seguir, que representa a infecção de uma bactéria por um vírus bacteriófago lítico.
1. Bacteriófagos ficam 
em torno das bactérias
7. Formam-se vírus 
completos
8. A bactéria rompe-se 
liberando novos vírus
2. Um vírus prende-se à célula 6. A cápsula proteica do vírus é sintetizada
3. O DNA do vírus é 
injetado na célula
5. Novas moléculas de DNA 
do vírus são sintetizadas
4. O envoltório proteico 
permanece fora
Figura 4 – Representação esquemática do ciclo lítico viral
Inicialmente, durante a fase de adsorção, o bacteriófago se fixa à bactéria por meio da ligação da 
cauda a estruturas específicas presentes na membrana bacteriana. 
16
Unidade I
A seguir, começa a fase de penetração, na qual o capsídeo se contrai e injeta o DNA viral no citoplasma 
bacteriano, iniciando a fase de biossíntese, na qual a bactéria produz todos os componentes do vírion 
utilizando suas enzimas, ribossomos e aminoácidos, apesar de não haver partículas virais montadas no 
citoplasma bacteriano, determinando o período de eclipse. 
Apenas durante a fase de maturação ocorre a organização dos componentes produzidos pela 
bactéria para a formação de vírions completos, que produzem enzimas citolíticas, permitindo que os 
vírions recém-produzidos infectem novas bactérias, determinando a fase de liberação.
Ao que parece, o ciclo lisogênico é uma estratégia reprodutiva adaptativa que permite que o vírus 
sobreviva dentro da célula hospedeira em condições fisiológicas não favoráveis para realização de ciclos 
líticos. Sendo assim, alguns vírus conseguem realizar os dois tipos de ciclo reprodutivo, dependendo das 
condições ambientais. Assim, no ciclo lisogênico, após as fases de adsorção e de penetração, o DNA viral 
recombina-se com o DNA bacteriano, gerando um prófago, que reprime a produção de novos vírions capazes 
de fazer citólise e se replica toda vez que a bactéria se reproduzir. Além disso, essa recombinação gera uma 
alteração no genótipo bacteriano, que passa a apresentar um fenótipo diferente da bactéria original e permite 
a transferência de alterações genotípicas para outras bactérias pelo mecanismo bacteriano de transdução.
Os vírus que infectam células animais apresentam diferenças significativas em relação ao ciclo lítico 
de bacteriófagos que acabamos de descrever e, também, em relação ao material genético presente, que 
pode ser DNA ou RNA.
Assim, durante a fase de penetração de um ciclo lítico, os vírus não envelopados sofrerão endocitose 
após sua ligação a proteínas e glicoproteínas específicas presentes na membrana da célula hospedeira, 
enquanto os vírus envelopados se fundirão à membrana da célula hospedeira, liberando o capsídeo em 
seu interior. Em ambos os casos, o desnudamento ou a liberação do material genético só acontecerá 
após a desintegração do capsídeo por enzimas citoplasmáticas.
A fase de biossíntese varia de acordo com o material genético apresentado. Assim, o DNA será 
liberado no núcleo, onde sofrerá replicação e transcrição, gerando RNAs mensageiros, que produzirão 
as proteínas da capsídeo viral no citoplasma da célula hospedeira. A seguir, ocorrerá a maturação e a 
formação de vírions completos que serão liberados, conforme a figura a seguir. Esse processo acontece, 
por exemplo, no adenovírus responsável pelo resfriado comum e nos herpes-vírus causadores de diversas 
patologias, que vão desde herpes labial, catapora e herpes-zóster até mesmo mononucleose infecciosa.
Cápsula
Fixação na célula
Penetração
Eliminação
Cápsula
Montagem
Saída
Envelope
DNA
DNA
RNA
Envelope
Liberação
Transcrição
Replicação
Tradução
Figura 5 – Representação esquemática da replicação de um vírus de DNA
17
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Em vírus de RNA, o processo acontece inteiramente no citoplasma, desde a replicação até a 
produção das proteínas do capsídeo, para posterior montagem e liberação do vírion completo. Essa 
replicação acontece de formas diferentes de acordo com o mecanismo de produção do RNA viral e do 
mRNA, podendo acontecer por meio de uma RNA-polimerase produzida pela célula hospedeira, que 
leva à produção de outra fita de RNA, complementar ao RNA viral original, como o que acontece, por 
exemplo, na replicação do vírus da raiva. No caso dos retrovírus, ela pode ocorrer por meio de uma 
transcriptase reversa, que produz, a partir do RNA viral, um DNA de fita dupla que se liga ao DNA da 
célula hospedeira, formando um provírus que pode se expressar, produzindo vírions que infectarão 
novas células.
Cápsula Cápsula
Envelope
RNA
RNA cDNA
DNA 
hospedeiro
RNA
Envelope
Absorção
Penetração
Transcriptase 
reversa
LiberaçãoT
ra
ns
cr
iç
ão
Tr
an
sc
riç
ão
 re
ve
rs
a
Montagem
Tradução
Integração
Figura 6 – Representação esquemática da replicação de retrovírus
Após a produção e a maturação dos vírions, independentemente do material genético apresentado, 
na fase de liberação, os vírus envelopados sofrem brotamento e carregam parte da membrana da 
célula hospedeira, que pode sobreviver ao processo; enquanto os vírus não envelopados destroem 
as células hospedeiras por citólise.
1.2.2 Ciclo lisogênico
Alguns vírus de DNA que infectam animais também são capazes de apresentar infecções similares 
à infecção lisogênica causada pelos vírus bacteriófagos, ou seja, de se inserirem no DNA da célula 
hospedeira, gerando carcinogênese (alterações que tornam a célula cancerígena). Como exemplo, 
podemos citar alguns tipos de papilomavírus humano (HPV), causadores de câncer de colo uterino, uma 
infecção persistente, de evolução lenta. 
Esse tipo de carcinogênese também pode ser causado por alguns retrovírus, como o vírus da leucemia 
de células T humanas, conhecido como HTLV. Alguns herpes-vírus podem causar infecções latentes, que 
se manifestam toda vez que houver diminuição da resposta imunológica protetora. Os exemplos mais 
conhecidos desse tipo de infecção são o herpes labial recorrente e o herpes-zóster, que acontece em 
pacientes que já tiveram varicela (catapora).
18
Unidade I
1.3 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução dos fungos 
Os fungos são eucariontes e, portanto, possuem uma organização celular complexa. Apresentam 
núcleo, no qual o DNA está envolvido por histonas, mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo 
de Golgi, ribossomos e membrana celular envolta por uma parede celular que protege e mantém a 
estrutura fúngica.
A constituição da parede celular fúngica varia de acordo com a espécie, mas geralmente apresenta os 
seguintes componentes: glicoproteína, matriz amorfa, glicanos, polissacarídeos estruturais, quitosana 
e membrana celular, conforme figura a seguir. A quitina está presente em forma de polímeros e 
consiste principalmente em cadeias não ramificadas de β-(1,4)-ligada-N-Acetilglucosamina ou de 
poli-(1,4)-ligada-N-Acetilglucosamina (quitosana). A quitina e a quitosana são sintetizadas e extrudadas 
na membrana plasmática. Por outro lado, os glicanos são polímeros de glicose que amarram os polímeros 
de quitina ou quitosana, tornando a parede celular rígida, enquanto a maioria das proteínas estruturais 
encontradasna parede celular é glicosilada e contém manose; portanto, essas proteínas são chamadas 
de manoproteínas. 
Revestimento 
de superfície
Matriz amorfa
Polissacarídeos 
estruturais
Membrana
celular
 Glicoproteínas
Glicano
Quitosana
Figura 7 – Representação esquemática da composição da parede celular fúngica em que são identificadas as seguintes 
estruturas: glicoproteína, matriz amorfa, glicanos, polissacarídeos estruturais, quitosana e membrana celular
Os fungos são microrganismos quimio-heterótrofos, ou seja, incapazes de sintetizar sua própria 
fonte de energia; dessa forma, necessitam de componentes orgânicos como fontes de energia e carbono. 
Isso faz com que eles sejam saprófitos, ou seja, decompositores de matéria orgânica morta; ou parasitas 
que infectam animais ou vegetais. 
Além de serem relacionados a vários tipos de infecções, os fungos são muito estudados devido à sua 
importância para a indústria alimentícia, em que são utilizados para consumo direto, como os cogumelos, 
e na fermentação de pães, queijos e bebidas alcoólicas. Na indústria farmacêutica, são empregados na 
produção de substâncias usadas como antimicrobianos, como a penicilina.
A estrutura fúngica varia muito: eles podem ser macroscópicos ou microscópicos. Os fungos 
microscópicos podem ser unicelulares, multicelulares ou dimórficos.
19
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
1.3.1 Leveduras
As leveduras são fungos não filamentosos, unicelulares e, em sua maioria, anaeróbios facultativos, o 
que permite sua sobrevivência em diferentes condições de pressão de oxigênio. A presença de oxigênio 
permite que façam respiração aeróbica, produzindo energia a partir de carboidratos; já a ausência de 
oxigênio leva à fermentação de carboidratos, com a produção de álcool e gás. Isso faz com que as 
leveduras sejam usadas na produção de bebidas alcoólicas, pães e bolos. 
Sua reprodução pode acontecer por brotamento ou fissão. No caso do brotamento, realizado por 
leveduras do gênero Saccharomyces, ocorre a formação de um broto na superfície da célula-mãe e, após a 
divisão nuclear, a separação completa do broto e da célula-mãe (como na figura a seguir). Outras leveduras, 
como Candida albicans, não conseguem separar os brotos produzidos, formando pseudo-hifas. 
Figura 8 – Representação esquemática da reprodução por brotamento do gênero Saccharomyces
Jáno caso da fissão, a células-mães duplicam o DNA e as suas organelas se dividem, gerando duas 
leveduras iguais. 
1.3.2 Fungos filamentosos
Os fungos filamentosos ou bolores, geralmente, são aeróbios e fazem respiração celular para obter 
energia a partir de carboidratos, inclusive de carboidratos complexos, como celulose e lignina, presentes 
em plantas e madeira, respectivamente. Eles são multicelulares e formados por cadeias celulares 
denominadas hifas, que, em condições favoráveis, crescem e se agrupam, formando um micélio. 
As hifas podem ser classificadas de acordo com sua estrutura e sua função. 
De acordo com a estrutura, as hifas podem ser septadas, formadas por pequenas estruturas 
unicelulares, ou não septadas, formadas por estruturas multinucleadas longas. Por outro lado, de acordo 
com a função, podem ser vegetativas, responsáveis pelo metabolismo, ou reprodutivas, responsáveis 
pela reprodução fúngica.
20
Unidade I
A reprodução fúngica assexuada gera descendentes geneticamente idênticos ao original, pela 
fragmentação das hifas ou pela produção de esporos pelas hifas através da mitose. Nesse caso, 
dependendo da espécie, são produzidos esporos simples denominados conídios ou conidiósporos, ou 
esporos produzidos dentro de esporângios denominados esporangiósporo. 
A reprodução sexuada, por sua vez, sempre acontece por meio de esporos produzidos a partir de dois 
fungos geneticamente diferentes da mesma espécie, os quais, portanto, apresentarão características de ambos.
Alguns fungos podem mudar sua estrutura de acordo com variações nas condições ambientais, tanto 
na concentração de gás carbônico quanto na temperatura. Neste último caso, podemos citar fungos 
patogênicos, que podem se apresentar como leveduras a 37 °C ou como fungos filamentosos a 25 °C.
1.4 Caracterização estrutural, metabólica e da reprodução das bactérias 
As bactérias são microrganismos adaptados para sobreviver em diversos ambientes, até mesmo 
com condições ambientais desfavoráveis, isoladamente ou agrupados em colônias. 
1.4.1 Metabolismo bacteriano
Podemos considerar metabolismo como uma sequência de reações enzimáticas divididas em reações 
que liberam energia e reações anabólicas que necessitam de energia para acontecer. 
As reações catabólicas liberam energia em forma de trifosfato de adenosina (ATP) ao degradarem 
compostos orgânicos complexos (ou macromoléculas), como moléculas de glicose; enquanto as reações 
anabólicas consomem energia (ou ATP) para a produção de macromoléculas, como pode ser visto na 
figura apresentada a seguir.
O catabolismo libera energia 
pela oxidação das moléculas
Energia é 
liberada por 
hidrólise do ATP
Energia é 
armazenada 
em moléculas 
de ATP
CO2 + H2OGlicose
ADP+ P i ATP
Energia
Energia
AminoácidosProteínas
O anabolismo utiliza energia para 
sintetizar as macromoléculas que 
compôem a célula
Figura 9 – Representação esquemática do papel do ATP na integração do catabolismo com o anabolismo. 
A degradação de moléculas complexas libera ATP, que pode ser usado como fonte de energia na biossíntese de macromoléculas 
De acordo com seu metabolismo, as bactérias podem ser classificadas em autotróficas e heterotróficas. 
As bactérias autotróficas são capazes de utilizar material inorgânico para sintetizar material orgânico, 
21
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
podendo ser fotoautotróficas se realizarem fotossíntese – ou seja, se usarem a luz como fonte de 
energia –, ou quimioautotróficas se realizarem quimiossíntese – ou seja, oxidação de substâncias 
químicas inorgânicas –, como as bactérias fixadoras de nitrogênio, que vivem em mutualismo com 
plantas leguminosas. 
Por serem capazes de produzir energia de forma autônoma, as bactérias autotróficas não são 
patogênicas nem decompositoras de matéria orgânica morta. Ao contrário do que acontece com as 
bactérias heterotróficas, que não são capazes de produzir diretamente suas moléculas orgânicas e 
devem obtê-las a partir de outros seres vivos.
As heterotróficas podem ser fotoheterotróficas se utilizarem energia da luz solar, mas requerem 
compostos orgânicos presentes no ambiente, como heliobactérias, bactérias verdes não sulfurosas e 
bactérias roxas não sulfurosas. 
A maioria das bactérias quimioheterotróficas cataboliza carboidratos extraídos de material 
orgânico ou de hospedeiros, principalmente glicose, para a produção de ATP por fermentação ou por 
respiração celular.
1.4.2 Estrutura bacteriana
Assim como outros procariontes, as bactérias apresentam uma estrutura mais simples, com a 
ausência de núcleo delimitado por uma carioteca e outros componentes diferenciados que podem ser 
vistos na figura a seguir.
Flagelo
Citoplasma
Membrana plasmática
Parede celular
Pili
Cápsula
Fímbrias
Figura 10 – Representação esquemática da estrutura bacteriana
22
Unidade I
Na maioria das bactérias, o nucleoide é composto por apenas uma molécula contínua de DNA circular 
condensado, que codifica todas as características bacterianas e se encontra disperso no citoplasma.
Os ribossomos bacterianos são responsáveis pela síntese proteica bacteriana que acontece no citoplasma.
Os flagelos são apêndices longos com função locomotora, constituídos de flagelina, que permitem 
à bactéria tanto a invasão tecidual quanto a evasão da resposta imunológica. Na estrutura bacteriana, 
os flagelos podem ser distribuídos de três formas diferentes: flagelo único em uma extremidade celular 
(monotríquia); vários flagelos na mesma extremidade celular (lofotríquia); e flagelos presentes em toda 
a superfície celular (peritríquia), conforme pode ser visto na figura a seguir. 
MonotríquiasLofotríquias
Anfitríquias Anfitríquias
Peritríquias
Figura 11 – Representação esquemática da distribuição dos flagelos na estrutura bacteriana
Enquanto as fímbrias ou pili são apêndices curtos, presentes em toda a superfície celular, 
constituídos de pilina. Eles podem ser divididos em pili comuns, que permitem adesão a superfícies e 
locomoção por contração; e pili sexuais, que permitem a troca de DNA entre bactérias no mecanismo 
de conjugação bacteriana.
A membrana citoplasmática bacteriana é lipoproteica, não tem esteróis em sua composição e 
apresenta funções importantes como delimitação e seletividade no transporte de substâncias; 
respiração celular para produção de energia por fosforilação oxidativa; excreção de proteínas ou de 
enzimas para digestão de macromoléculas utilizadas como nutrientes; ativação celular após a ligação 
de substâncias específicas a seus receptores; e produção de substâncias utilizadas para a produção 
da parede celular.
Algumas espécies bacterianas apresentam uma estrutura extracelular composta por uma camada 
polissacarídica, denominada cápsula, que permite aderência a células hospedeiras e dificulta o 
reconhecimento pelos fagócitos, impedindo sua fagocitose.
Por outro lado, a parede celular é uma estrutura externa à membrana celular, responsável pela 
manutenção do formato bacteriano, pois impede que ocorra lise osmótica devido à entrada de água na 
bactéria, em condições isotônicas, uma vez que há uma elevada concentração de solutos dissolvidos no 
citoplasma bacteriano, gerando alta pressão osmótica. 
23
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Além disso, a parede celular é importante para o sucesso da reprodução bacteriana que acontece 
por fissão e contribui com sua própria biossíntese. A composição química e a estrutura podem variar, 
permitindo a classificação bacteriana de acordo com sua coloração pelo método de Gram, que avalia a 
capacidade de a bactéria reter o cristal violeta e o lugol, após aplicação de álcool ácido.
Legenda
Cristal 
violeta
Iodo
Álcool
Safranina
Gram-positiva
Gram-negatica
Aplicação 
de safranina 
(contracorante)
Lavagem 
com álcool 
(descoloração)
Aplicação 
de iodo 
(mordente)
Aplicação de 
cristal vileta 
(corante púrpura)
1 2 3 4
Figura 12 – Representação esquemática do procedimento da coloração de Gram demonstrando 
cocos Gram-positivos (em púrpura) e bacilos Gram-positivos (em cor-de-rosa) 
Na coloração de Gram, o corante primário é o cristal violeta, que, ao ser aplicado, penetra no 
citoplasma bacteriano, tornando-o azul. A seguir, é aplicado um mordente, o lugol, que forma cristais 
com o corante primário, permanecendo no citoplasma. Até essa etapa, bactérias Gram-positivas e 
Gram-negativas se comportam da mesma forma, permanecendo azuis.
 Saiba mais
Para saber mais detalhes sobre o procedimento realizado na coloração 
de Gram, acesse o site a seguir: 
BRASIL. Ministério da Saúde. Programa Nacional de DST/Aids. 
Técnica de coloração de Gram. 1997. (Série Telelab). Disponível em: 
https://telelab.aids.gov.br/moodle/pluginfile.php/22130/mod_resource/
content/2/Tecnicas%20de%20Coloracao%20de%20Gram.pdf. Acesso 
em: 11 fev. 2020.
As bactérias Gram-positivas, que apresentam uma parede celular espessa, após a aplicação do 
álcool, permanecem azuis, devido à desidratação do peptideoglicano, o que impede a saída dos cristais 
presentes no citoplasma. 
24
Unidade I
O componente estrutural mais importante de uma parede celular Gram-positiva é o peptideoglicano, 
também conhecido como mureína, um polímero presente em várias camadas, ligadas por ácido teicoico 
de parede e ácido lipoteicoico de membrana, que gera uma malha resistente, porém maleável e seletiva.
Proteína associada 
à parede
Ácido teicoico
Membrana citoplasmática
Peptideoglicano Ácido lipoteicoico
Figura 13 – Representação esquemática da estrutura da parede celular de bactérias Gram-positivas 
Por sua vez, as bactérias Gram-negativas, após aplicação do álcool ácido, são descoradas porque o 
álcool danifica sua membrana externa, gerando poros que permitem a saída dos cristais. Por esse motivo, 
para serem visualizadas, elas devem ser contracoradas com safranina ou fucsina, ficando vermelhas ou 
rosas, respectivamente. 
Isso acontece porque sua parede é composta por duas camadas distintas: a mais interna é uma fina 
camada de peptideoglicano, enquanto a membrana externa é composta por lipoproteínas, fosfolipídios 
e lipopolissacarídeos (LPS). Além disso, entre a parede e a membrana celular, existe um espaço 
periplasmático, que contém enzimas e proteínas transportadoras utilizadas para permitir a utilização de 
nutrientes e para a inativação de alguns tipos de agentes antimicrobianos. 
A presença das moléculas de LPS estabiliza a membrana externa, tornando-a seletiva para moléculas 
hidrofóbicas; entretanto, ela permite a passagem de substâncias hidrofílicas de baixo peso molecular, como 
açúcares e aminoácidos, por canais compostos por porina. Enquanto isso, as lipoproteínas ancoram a 
membrana externa à camada de peptideoglicano, estabilizando a parede celular.
25
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Parede 
celular
Membrana 
externa
Polissacarídeo 
O-específico
Polissacarídeo
Lipídio A
Periplasma
Peptideoglicano
Membrana 
citoplasmática
Figura 14 – Representação esquemática da estrutura da parede celular de bactérias Gram-negativas
Algumas bactérias apresentam parede celular diferenciada, basicamente composta por peptideoglicano 
e uma bicamada lipídica assimétrica, com ácido micólico ligado a arabinogalactano na parte interna e a 
lipídios na parte externa; tornando-as altamente hidrofóbicas. Isso impede que, durante a coloração de 
Gram, o corante violeta seja removido pelo álcool-ácido, que não consegue ultrapassar a parede celular 
resistente à descoloração, fazendo com que estas bactérias sejam denominadas álcool-ácido resistentes 
como, por exemplo, as bactérias do gênero Mycobacterium.
Além da coloração de Gram, utilizamos características morfológicas como formato, tamanho e 
arranjos para classificar e identificar as bactérias. Assim, elas podem ser classificadas em monomórficas 
– ou seja, que sempre apresentam a mesma forma – ou em pleomórficas – ou seja, que alteram o 
formato em condições adversas –, o que prejudica sua identificação morfológica. As bactérias podem 
ser arredondadas (cocos), ter formato de bastão (bacilos) ou de espiral (vibriões, espirilos e espiroquetas) 
ou, até mesmo, ser retangulares ou ter formato de estrela.
Dependendo do formato e da espécie, após a divisão celular algumas bactérias podem permanecer 
conectadas, gerando arranjos, que facilitam a identificação.
Assim, os cocos podem ser encontrados como diplococos, estreptococos, tétradres, sarcinas e como 
estafilococos, conforme imagem a seguir. 
26
Unidade I
Sarcinas Tétrades
Estafilococos
EstreptococosDiplococos
Figura 15 – Representação esquemática da morfologia dos cocos
Por outro lado, os bacilos podem ser encontrados isolados, como diplobacilos ou estreptobacilos, 
sendo que alguns são ovais e, por isso, são denominados cocobacilos, como pode ser visto na 
figura a seguir. 
DiplobacilosBacilo
Estreptobacilos Cocobacilos
Figura 16 – Representação esquemática da morfologia dos bacilos
As bactérias em espiral: as que apresentam estrutura rígida são os espirilos, enquanto as espiroquetas 
são flexíveis. Alguns destes formatos são apresentados na figura a seguir.
EspiriloVibrião
Espiroqueta
Figura 17 – Representação esquemática da morfologia das bactérias espiraladas
27
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
1.5 Crescimento bacteriano in vitro e fatores interferentes 
A reprodução bacteriana, também chamada de crescimento bacteriano, acontece por divisão celular, 
fissão binária ou bipartição. Após a replicação do DNA e a separação das células por um septo transversal, 
uma bactéria dará origem a duas bactérias-filhas.
Parede 
celular
Formação 
do septo
Replicação 
do DNA
Figura 18 – Representação esquemática da reproduçãobacteriana
Assim, o crescimento bacteriano ocorre devido ao aumento do número de bactérias de uma colônia. 
Isso pode acontecer tanto in vivo – ou seja, quando a bactéria está presente em outros seres vivos – 
quanto in vitro – ou seja, quando ela é cultivada em laboratório em meios de cultura.
O crescimento de uma cultura bacteriana é representado pela Curva de crescimento bacteriano 
in vitro, que apresenta quatro fases bem determinadas: Fase Lag, Fase Log, Fase estacionária e Fase de 
morte, como pode ser visto na figura a seguir.
(3) Fase Estacionária
(2) Fase Log 
(crescimento 
exponencial)
(1) Fase Lag
Tempo (horas)
0
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 42 5 73 6 8
Total de células 
na população
Poucas 
células
Células 
vivas
Células 
mortas
Lo
ga
rít
m
ic
o 
(1
0n
) d
e 
cé
lu
la
s v
iá
ve
is
(4) Fase de 
Declínio
Algumas células 
permanecem 
viáveis
Figura 19 – Representação esquemática da curva de crescimento bacteriano in vitro 
28
Unidade I
Durante a Fase Lag, as bactérias estão se adaptando às condições de cultivo in vitro e, portanto, 
não se reproduzem, apesar de apresentarem alta atividade metabólica. Nesse momento, as bactérias 
começam a sintetizar enzimas para biossíntese de metabólitos ausentes no meio, preparando-se para o 
início da reprodução, que acontece na Fase Log. 
Na Fase Log ou de crescimento exponencial, as bactérias se reproduzem intensamente em um curto 
período, de forma logarítmica, e o número de bactérias aumenta rapidamente. A taxa de crescimento 
exponencial pode variar de acordo com as condições de cultivo, como, por exemplo, temperatura, 
composição do meio de cultura, atmosfera; assim como é influenciada por características metabólicas 
do próprio organismo.
Já na fase estacionária, devido ao acúmulo de dejetos tóxicos, à escassez de nutrientes na placa e 
mudanças de pH, começa a acontecer a morte bacteriana, ao mesmo tempo que ocorre diminuição na 
velocidade de reprodução, fazendo com que o número de mortes seja igual ao número de bactérias 
novas, estabilizando a cultura.
A Fase de morte ou de declínio, por sua vez, é caracterizada por morte celular acelerada, praticamente 
sem que haja reprodução in vitro, fazendo com que o número de bactérias diminua constantemente, até 
que não sobrem bactérias no meio de cultura.
Para que o crescimento bacteriano in vitro ocorra, são necessárias condições ambientais e 
nutricionais favoráveis.
 Observação
O pH define a característica do meio. Assim, meios neutros apresentam 
pH próximo de 7,0; meios ácidos, abaixo de 7,0; e meios básicos, acima de 7,0.
A maioria das bactérias está adaptada a crescer em pH entre 6,5 e 7,5, ou seja, próximo da 
neutralidade. Poucas conseguem crescer em pH extremos, como, por exemplo, a Helicobacter pylori, 
que vive em ambiente ácido estomacal. Assim, praticamente todas as bactérias patogênicas crescem em 
meio neutro.
Já a pressão osmótica é determinada pela concentração de soluto presente em uma determinada 
solução quando comparada a uma determinada célula, sendo que em soluções hipertônicas – com alta 
concentração de soluto e pressão osmótica elevada –, a célula perde água e sofre plasmólise; enquanto, 
em soluções hipotônicas – com baixa concentração de soluto e baixa pressão osmótica –, a célula recebe 
água e sofre citólise. Por esse motivo, a adição de altas concentrações de sal ou de açúcar em alimentos, 
como no bacalhau, por exemplo, pode conservá-los, porque isso impede o crescimento bacteriano ao 
matar a bactéria por desidratação.
Apesar disso, as bactérias halófilas extremas conseguem sobreviver em ambientes hipertônicos e 
podem ser classificadas em halófitas obrigatórias, que só crescem em presença de altas concentrações 
29
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
de sal; e em halófilas facultativas, que conseguem crescer em meios com até 15% de sal, como pode ser 
visto na figura a seguir.
Exemplo:
Escherichia coli
Não halófilos
NaCI (%)
Ta
xa
 d
e 
cr
es
ci
m
en
to
20151050
Exemplo:
Halobacterium 
salinarum
Halófilo extremo
Exemplo:
Aliivibrio 
fischeri
Halófilo
Exemplo:
Staphylococcus 
aureus
Halotolerante
Figura 20 – Representação esquemática do crescimento bacteriano em resposta à variação de concentração de NaCl
Quando consideramos a temperatura de crescimento, devemos nos lembrar de que existem faixas 
de temperatura que permitem o crescimento bacteriano, determinadas por uma temperatura mínima e 
uma máxima, e que dentro dessas faixas existe uma temperatura que estimula ao máximo a reprodução 
bacteriana, denominada a temperatura máxima de crescimento. Assim, considerando essas faixas, 
podemos classificar as bactérias de acordo com a figura a seguir.
Temperatura (ºC)
Ve
lo
ci
da
de
 d
e 
cr
es
ci
m
en
to
1101009080706050403020100-10
Psicrófilos
Psicrotróficos
Mesófilos
Termófilos
Hipertermófilos
Figura 21 – Representação esquemática do crescimento bacteriano em resposta à variação de temperatura
30
Unidade I
Assim, podemos perceber que as bactérias patogênicas para seres humanos e mamíferos são mesófilas, 
enquanto as bactérias capazes de deteriorar alimentos armazenados em geladeira são psicrotróficas.
Já os principais fatores químicos capazes de influenciar o crescimento bacteriano são: concentração 
de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo, vitaminas e oxigênio.
As bactérias autotróficas obtêm carbono a partir do dióxido de carbono, enquanto as 
quimioheterotróficas obtêm carbono, principalmente, de compostos orgânicos como proteínas, 
carboidratos e lipídios. Além do carbono, as bactérias precisam de nitrogênio, enxofre e fósforo para 
produção de componentes da estrutura celular e para seu metabolismo. Sendo assim, estes devem 
estar presentes nos meios utilizados para cultura bacteriana in vitro. As vitaminas são cofatores essenciais 
para o funcionamento de algumas enzimas essenciais para o crescimento bacteriano. 
Quanto à necessidade de oxigênio para crescimento, as bactérias podem ser classificadas em 
aeróbias estritas ou obrigatórias, anaeróbias facultativas, anaeróbias obrigatórias ou estritas, anaeróbias 
aerotolerantes e microaerófilas, cujo padrão de crescimento em tubo é apresentado na figura a seguir. 
Zona óxica
(a) (b) (c) (d) (e)
Zona anóxica
Figura 22 – Representação esquemática do crescimento bacteriano em resposta à variação de concentração 
de oxigênio. Sendo (a) aeróbias obrigatórias, (b) anaeróbias obrigatórias, (c) anaeróbias facultativas, 
(d) microaerófilas e (e) anaeróbias aerotolerantes
Bactérias aeróbias obrigatórias ou estritas precisam de altas concentrações de oxigênio para a 
produção de energia a partir de material orgânico, por isso crescem apenas na superfície do tubo, ou 
seja, na zona óxica. Apesar da alta toxicidade apresentada por alguns intermediários do oxigênio, que são 
produzidos durante o processo de respiração celular, isso é possível porque estas bactérias apresentam 
duas enzimas, a catalase e o superóxido dismutase (SOD), que consomem estes intermediários tóxicos. 
31
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
As anaeróbias obrigatórias ou estritas não produzem catalase e SOD, o que torna a presença do 
oxigênio extremamente tóxica, causando a morte da bactéria. Por esse motivo, elas não utilizam oxigênio 
e crescem apenas no fundo do tubo (zona anóxica), onde realizam fermentação. 
Já as anaeróbias facultativas conseguem se desenvolver em presença de altas concentrações de 
oxigênio ou em sua ausência; sendo assim, elas são capazes de crescer em todo o tubo, ou seja, tanto 
na zona óxica quanto na zona anóxica. Isso acontece porque, em presença de oxigênio, elas fazem 
respiração aeróbica, e na ausência de oxigênio, fazem respiração anaeróbica ou fermentação, o que é 
possível porque elas também apresentam catalase e SOD.
Já as anaeróbias estritas não produzem catalase e SOD, o que torna a presença do oxigênio 
extremamente tóxica, causando a morte da bactéria. Por esse motivo, elas não utilizam oxigênio e 
realizam fermentação.
Por outrolado, as microaerófilas precisam de oxigênio para realizar respiração aeróbia, porém 
quando ele está presente em concentração atmosférica, os intermediários tóxicos que são produzidos 
tornam-se letais, por isso crescem no início da zona anóxica do tubo, ou seja, na região onde existe baixa 
concentração de oxigênio.
As anaeróbias aerotolerantes, por sua vez, não utilizam o oxigênio porque fazem fermentação, mas 
toleram sua presença, uma vez que apresentam SOD, que consome parte dos intermediários tóxicos do 
oxigênio e, por esse motivo, conseguem crescer em todo o tubo, ou seja, crescem tanto na zona óxica 
quanto na zona anóxica.
Agora que conhecemos os fatores que interferem no crescimento bacteriano in vitro, vamos falar 
um pouco do cultivo bacteriano em laboratório, que é realizado a fim de isolar e identificar bactérias.
Esse cultivo acontece em meios de cultura, ou seja, em preparações químicas que contenham pH 
adequado e quantidade de nutrientes e de água suficientes para estimular o crescimento bacteriano. 
Eles podem ser líquidos, em que os nutrientes se encontram dissolvidos em uma solução, ou sólidos, em 
que é utilizado ágar como agente solidificante, permitindo a inoculação das bactérias na sua superfície 
para isolamento. 
Estes meios de cultura podem ser classificados de acordo com sua composição em quimicamente 
definidos, quando todos seus ingredientes estarão presentes sempre na mesma quantidade, e em 
complexos, quando são adicionados nutrientes, como extratos de leveduras ou produtos de digestão de 
proteínas, que variam de quantidade de acordo com a preparação do meio.
Também podem ser classificados de acordo com sua função. Assim, um meio de enriquecimento, 
normalmente, é líquido, e estimula o crescimento bacteriano. Como exemplos temos o caldo Brain Heart 
Infusion (BHI) e o caldo tetrationato. Um meio de transporte não possui nutrientes, e sim um agente 
redutor, que previne desidratação e oxidação enzimática das bactérias presentes na amostra, a fim de 
preservá-las até que elas possam ser cultivas no laboratório, como o caldo tioglicolato.
32
Unidade I
Já um meio seletivo contém antimicrobianos ou substâncias que impedem o crescimento de algumas 
bactérias, a fim de permitir a seleção e, consequentemente, o isolamento de determinadas espécies, 
utilizados para selecionar as espécies que serão isoladas e impedir o crescimento de germes, como o 
ágar manitol salgado e o ágar SS.
Por outro lado, um meio diferencial permite a distinção de vários gêneros e espécies de microrganismos, 
ao promover uma mudança na coloração das colônias, como o ágar Eosin Methilene Blue (EMB) e o ágar 
entérico de Hektoen.
Um meio indicador, por sua vez, permite a análise das propriedades bioquímicas bacterianas, através 
da mudança de coloração quando a bactéria for capaz de consumir algum componente presente, 
facilitando a identificação bacteriana, como o ágar Triple Sugar Iron (TSI) e o ágar citrato de Simmons.
Exemplo de aplicação
A identificação de uma bactéria patogênica presente em uma amostra biológica, como uma amostra 
de urina, é essencial para realizar o tratamento do paciente corretamente.
Reflita a respeito da importância do cultivo bacteriano e da coloração de Gram para a identificação 
de bactérias patogênicas.
2 RELAÇÃO HOSPEDEIRO-MICRORGANISMO
Para abordarmos as consequências da interação dos microrganismos que acabamos de estudar com 
hospedeiros humanos, inicialmente, precisamos discutir quando e como essa interação começa, assim 
como quais fatores podem alterá-la.
Segundo o paradigma do útero estéril, durante a gestação, em condições fisiológicas, o ambiente 
fetal é estéril, fazendo com que nosso primeiro contato com microrganismos ocorra somente após 
o nascimento, tornando o tipo de parto realizado um fator importante. Assim, o parto normal faz 
com que este primeiro contato seja com microrganismos presentes na microbiota vaginal e anal da 
mãe, enquanto a cesariana faz com que ele seja com microrganismos presentes na pele da mãe e de 
indivíduos da equipe hospitalar ou no ambiente hospitalar.
Em contraste, estudos recentes propuseram que este primeiro contato aconteceria ainda no útero. 
Alguns desses estudos identificaram a presença de bactérias comensais em amostras de mecônio 
de neonatos sadios que nasceram por parto normal ou por cesariana, sugerindo que fetos não são 
completamente estéreis e que pode ocorrer transferência materno-fetal de bactérias comensais, 
mediada por placenta.
De qualquer forma, esse contato permite o estabelecimento de microrganismos no hospedeiro, que 
podem apenas colonizar os tecidos transitoriamente, colonizar permanente como componentes da 
microbiota ou causar infecções. 
33
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
2.1 Microbiota 
Microbiota é um agregado de microrganismos, mutualistas ou comensais, composto por bactérias, 
fungos e parasitas, que colonizam superfícies expostas do organismo do hospedeiro, como pele e mucosas. 
Os microrganismos mutualistas são aqueles que vivem em equilíbrio com o hospedeiro, realizando 
atividades metabólicas, protegendo contra infecções e promovendo o equilíbrio do sistema imunológico. 
Já os microrganismos comensais são aqueles que mantêm associações neutras com o hospedeiro, ou 
seja, sem benefícios ou malefícios detectáveis. 
Em determinadas condições, esses microrganismos não patogênicos podem se tornar patogênicos 
e causar infecções oportunistas. Isso acontece, por exemplo, quando, devido ao comprometimento 
imunológico do hospedeiro, componentes na microbiota passam a causar infecções.
Por outro lado, na disbiose ocorre uma modificação abrupta dos componentes da microbiota, 
causada pelo aumento repentino de algumas espécies de microrganismos oportunistas, que geralmente 
estão presentes em pequena quantidade, perturbando a relação simbiótica entre o hospedeiro e os 
microrganismos e, consequentemente, podendo gerar doenças. Assim, a disbiose intestinal pode levar 
ao desenvolvimento de doença inflamatória intestinal, enquanto a disbiose vaginal está associada a 
aumento da incidência de infecção intra-amniótica, a alta incidência de parto prematuro e aborto 
espontâneo e a capacidade reduzida de conceber.
Logo após o nascimento, os indivíduos começam a ser colonizados por microrganismos da microbiota 
materna, de outros indivíduos contatantes e presentes no ambiente. Isso faz com que, inicialmente, 
todos os tecidos apresentem microbiotas semelhantes. Apesar disso, durante a infância cada tecido 
desenvolve uma microbiota específica, que se estabiliza durante a idade adulta, gerando comunidades 
microbianas específicas e diversificadas cuja composição é determinada por vários fatores. 
A microbiota local pode apresentar diversificação devido à recombinação gênica gerada por 
mecanismos de variabilidade genética que são estimulados quando diferentes microrganismos passam 
a compartilhar o mesmo tecido colonizado.
Outro fator importante é a seleção ambiental, que permite apenas o estabelecimento e o crescimento 
dos microrganismos mais adaptados às condições locais. 
Assim, a microbiota é constituída por microrganismos permanentes e por microrganismos 
transitórios. Microrganismos permanentes ou autóctones são aqueles que conseguiram se adaptar às 
exigências ambientais, se estabeleceram e estarão presentes durante toda a vida do hospedeiro. Enquanto 
microrganismos transitórios ou alóctones são aqueles encontrados nos tecidos em determinadas 
condições, mas que não conseguem se estabelecer porque não apresentam as características necessárias 
para uma colonização permanente.
Os principais microrganismos que compõem a microbiota humana são apresentados na figura a 
seguir, de acordo com sua localização no organismo.
34
Unidade I
Pele
Staphylococcus
Micrococcus
Propionibacterium
Corynebacterium
Streptococcus
Malassezia
Pityrosporum
Trato respiratório 
Staphylococcus
Corynebacterium
Streptococcus
Hemophilus
Neisseria
Branhamella 
Ouvido 
Staphylococcus
CorynebacteriumOlhos
Staphylococcus
Streptococus
Neisseria 
Trato digestivo
Bacteroides
Lactobacillus
Enterococcus
Escherichia coli
Proteus
Klebsiella
Enterobacter
Bifidobacterium
Citrobacter
Fusobacterium
spirochetes
Cavidade oral 
Lactobacillus
Neisseria
Streptococcus
Fusobacterium
Actinomyces
Treponema
Bacteroides 
Trato urogenital 
Streptococcus
Bacteroides
Mycobacterium
Neisseria
Enterobacter
Clostridium
Lactobacillus
Candida
Trichomonas
Boca
Nariz
Pele
Pulmões
Estômago
Cólon
Reto
Intestino 
delgado
Trato 
Urogenital
Figura 23 – Principais espécies que compõem a microbiota humana
A microbiota desempenha papel essencial na resposta a infecções, devido aos seus mecanismos de 
resistência à colonização, que impedem a expansão de oportunistas e a invasão por bactérias patogênicas.
Incialmente, a microbiota atua diretamente competindo por sítios de colonização, diminuindo os 
estoques locais de nutrientes e produzindo moléculas inibitórias. 
No tecido, a microbiota, as bactérias patogênicas e as oportunistas competem diretamente por fontes 
limitadas de nutrientes e por espaço físico, fazendo com que a microbiota desenvolva mecanismos para 
matar seus rivais.
Esses mecanismos envolvem a produção de fatores antimicrobianos com ação bactericidas, como, 
por exemplo, as bacteriocinas, polipeptídeos geralmente ativos contra bactérias relacionadas. 
Subprodutos metabólicos de bactérias abundantes na microbiota também podem apresentar efeito 
antimicrobiano contra patógenos, suprimindo seus fatores de virulência e diminuindo as concentrações 
de oxigênio para tornar o ambiente menos favorável a seu crescimento.
Por outro lado, a competição da microbiota com os patógenos por nutrientes usados no metabolismo 
bacteriano é fator importante para o sucesso da resistência à colonização. Assim, o alto consumo de 
nutrientes, como açúcares e ferro, pelos componentes da microbiota diminui a chance de colonização 
tecidual por patógenos. Além disso, também ocorre a competição física por locais de adesão. Sendo 
assim, a ocupação maciça do tecido pela microbiota abundante dificulta a adesão dos patógenos ao 
tecido e, consequentemente, sua colonização.
35
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
Além da competição direta, também pode ocorrer competição indireta, em que a microbiota estimula 
a resposta imunológica do hospedeiro, a fim de promover a resistência à colonização. 
A microbiota presente em mucosas apesenta contato íntimo, contínuo e simultâneo com as células 
da resposta imune inata e da resposta adaptativa, promovendo o desenvolvimento e a maturação do 
sistema imune da mucosa.
Enquanto componentes da microbiota podem produzir padrões moleculares associados a patógenos, 
ou seja, substâncias que desencadeiam uma resposta imune imediata para eliminar os patógenos presentes 
no tecido e podem modular a resposta imune adaptativa.
Consequentemente, as interações entre o sistema imune e a microbiota podem determinar tanto 
resistência ou suscetibilidade a infecções quanto à patogênese da doença. 
2.2 Mecanismos bacterianos de variabilidade genética
Para serem patogênicos, ou seja, capazes de causar doenças, os microrganismos devem 
expressar vantagens adaptativas que favoreçam a adesão e a invasão tecidual, causem alterações 
teciduais e dificultem resposta imunológica. Denominadas fatores de virulência, essas vantagens 
são determinadas geneticamente e podem ser transferidas entre os microrganismos por meio dos 
mecanismos bacterianos de variabilidade genética, que também permitem que os microrganismos 
desenvolvam resistência a antimicrobianos. A variabilidade genética é causada por modificações 
no DNA bacteriano que podem gerar vantagens adaptativas, como, por exemplo, resistência a 
antimicrobianos ou capacidade de desenvolver biofilmes, assim como podem ser letais, causando a morte 
da bactéria cujo DNA foi alterado. 
Essas modificações podem ser geradas por mutações capazes de modificar a sequência de bases do 
DNA, promovendo o surgimento de novos genes e alterando a expressão de características codificadas. 
As mutações no DNA bacteriano podem ocorrer espontaneamente ou podem ser induzidas por agentes 
mutagênicos físicos ou químicos.
Outro mecanismo que pode gerar essas modificações, é a recombinação gênica, causada pela 
transferência de genes entre duas moléculas diferentes de DNA, o que gera alteração no DNA bacteriano. 
Essa transferência pode ser vertical, quando a bactéria modificada, ao se reproduzir, passa os genes 
alterados para seus descendentes; assim como pode ser horizontal, quando uma bactéria doadora 
transfere fragmentos de DNA para bactérias receptoras. 
Após a captação, os fragmentos de DNA podem sofrer degradação por enzimas de restrição 
e se recombinar com o DNA original da bactéria receptora, gerando bactérias modificadas ou 
recombinantes; ou, ainda, podem começar a se replicar no citoplasma bacteriano, caso sejam 
transferidos plasmídeos. 
Na maioria dos casos, os genes presentes nesses fragmentos de DNA codificam enzimas e proteínas, 
que normalmente não seriam produzidas pelas bactérias não recombinantes. Além disso, pode ocorrer a 
36
Unidade I
transferência de genes que codificam fatores de virulência e fazem com que as bactérias recombinantes 
se tornem patogênicas.
Atualmente, a transferência horizontal vem sendo utilizada em processos biotecnológicos de 
engenharia genética, para a produção de medicamentos e outras substâncias, como acontece com a 
produção de insulina recombinante. Esse tipo de transferência pode acontecer por três mecanismos 
diferentes, denominados: Transformação, Tradução e Conjugação. 
2.2.1 Transformação bacteriana
A transformação bacteriana ocorre quando uma bactéria receptora competente, que apresenta 
permeabilidade a moléculas de DNA, capta moléculas de DNA bacteriano e as incorpora ao seu próprio 
DNA por recombinação, gerando uma bactéria recombinante. Durante a transformação, podem ser 
captados fragmentos lineares de DNA, provenientes de bactérias lisadas, e plasmídeos que estejam livres 
no meio. Apenas alguns gêneros bacterianos são naturalmente capazes de realizar transformação; entre 
eles, podemos citar Streptococcus, Bacillus, Haemophilus e Neisseria.
Para que a captação aconteça, o DNA exógeno deve se ligar à membrana bacteriana por meio de uma 
proteína de ligação ao DNA, que é codificada por sequências específicas, restringindo a transferência de 
genes a uma espécie bacteriana. Caso esse fragmento seja de dupla fita, ele pode ser captado íntegro ou 
pode ter uma das fitas degradada, no momento da captação. 
Caso o DNA captado fique livre no citoplasma bacteriano, ele será degradado por nucleases e usado 
como fonte de nutrientes pela bactéria hospedeira. Para evitar essa degradação, o DNA captado deve 
permanecer ligado a uma proteína de competência, que impeça a ação das nucleases, até que ele se 
integre ao DNA da bactéria receptora por recombinação. A recombinação ocorre graças a uma proteína 
denominada RecA, que substitui regiões homólogas do cromossomo bacteriano pelo fragmento de DNA, 
gerando uma bactéria transformada.
1. Ligação de DNA 3. Recombinação homóloga
Célula transformada
Proteína de 
ligação ao DNA Nuclease
Nucleotídeos livres
Célula receptora
Cromossomo 
bacteriano
(a) Proteína de ligação ao DNA de fita 
simples, específica da competência
Proteína RecA(b)
2. Captação do DNA 
de fita simples
DNA transformante
(c) (d)
Figura 24 – Representação esquemática do mecanismo de transformação bacteriana Gram-positiva. (a) Ligação 
do DNA de dupla fita por uma proteína de ligação ao DNA associada à membrana. (b) Passagem de uma das 
duas fitas para o interior da célula, enquanto a atividade de nuclease degrada a outra fita. (c) Ao penetrar 
na célula, a fita simples liga-se a outras proteínas específicas, sendo a recombinação com regiões 
homólogas do cromossomo bacteriano mediada pela proteína RecA. (d) Célula transformada 
37
MECANISMO DE AGRESSÃO E DEFESA
2.2.2 Conjugação bacteriana