Estrutura bacteriana

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Julia Ladeira de Moraes - 07/02/2022
MICRO - ESTRUTURA BACTERIANA
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~ Microbiologia:
- Ciência que estuda os organismos microscópios (vírus, bactérias, protozoários e fungos)
~ Saúde pública: Diz respeito aos riscos inerentes à saúde humana
~ Saúde única: Diz respeito aos riscos inerentes à saúde humana, animal e ambiental
~ DoReFiCOFaGE: Domínio, reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie
- O maior potencial de divisão é o domínio e o menor é a espécie
- A estrutura que Woese avaliou em 1990 que permitiu uma classificação em 3 domínios (Bactéria, Archea e Eukarya) foram os ribossomos (organelas citoplasmáticas que participam da tradução, sendo responsáveis pela produção de proteínas intracelulares como produto desse processo), já que eles estão presentes em todos os organismos
~ Os 3 domínios:
- Domínio Bactéria: É composto por seres procariontes (ex: bactérias que vivem em água e solo com característica oportunista, como as cianobactérias) unicelulares e possuem potencial patogênico (logo apresentam importante papel na saúde humana e animal)
- Domínio Archaea: É composto por seres procariontes (ex: algumas bactérias) unicelulares geralmente quimiotróficos, muitos são extremófilos (ou seja, vivem em ambientes extremos como aqueles com alta concentração de metano, pH elevado e altas temperaturas) e não possuem potencial patogênico 
- Domínio Eukarya: É composto por eucariontes unicelulares e multicelulares (ex: protozoários, algas, fungos, plantas e outros animais como o ser humano) 
. As bactérias estão divididas, portanto, nos domínios Bactéria e Archea 
 Taxonomia
Sistemas de classificação
Célula procariota
~ Procariotos x Eucariotos
- Células dos seres procariontes: Não possuem um núcleo individualizado, não apresentam carioteca (envoltório/membrana nuclear que protege o DNA), não possuem organelas citoplasmáticas [com exceção dos ribossomos 70S livres no citoplasma ou associados à superfície interna da membrana plasmática, sendo formados por 2 subunidades, uma maior que é 50S e uma menor que é 30S (dando no total 70S devido ao coeficiente de sedimentação, ou seja, ao “S” que dá ao ribossomo a capacidade de sedimentar dentro de um gradiente de gravidade) que, juntas, possibilitam a tradução do RNAm], apresentam parede celular feita de peptidoglicano/ mureína (composto formado pela união de proteínas e carboidratos), geralmente possuem a dimensão de uma organela das células eucariotas e são mais simples em relação às dos eucariotos (o que não impede que elas desenvolvam um metabolismo para se manter viável)
- Células dos seres eucariontes: Possuem núcleo verdadeiro, apresentam carioteca, possuem organelas citoplasmáticas [sendo os ribossomos 80s livres no citoplasma, formados por 2 subunidades, uma maior que é 60S e uma menor que é 40S (dando no total 80S devido ao coeficiente de sedimentação, ou seja, ao “S” que dá ao ribossomo a capacidade de sedimentar dentro de um gradiente de gravidade) que, juntas, possibilitam a tradução do RNAm], podem ser animal ou vegetal, e são mais complexas em relação às dos procariotos 
. A vantagem dos ribossomos dos seres eucariontes e procariontes serem diferentes é que no processo de combate à infecção bacteriana pode ser feito um antibiótico específico para ribossomos 70S. Logo, ao tomarmos esse medicamento, ele inibirá a síntese proteica somente dos ribossomos das bactérias, e não dos nossos, não exercendo, portanto, efeito colateral em nós
Célula eucariota animal
Célula eucariota vegetal
~ Estrutura bacteriana:
- O citoplasma é simples quanto à presença de componentes, apresentando somente ribossomos 70s, grânulos de inclusões, material cromossômico e extracromossômico (plasmídeo, que é o DNA circular extracromossomial com função de resistência a antibióticos)
. Os grânulos de inclusões são substâncias químicas que se acumulam no citoplasma das bactérias e possuem componentes os quais estão relacionadas à síntese de energia. Ex: grânulos metacromáticos que são constituídos de polifosfato (o qual, quando é quebrado, libera fosfato que é importante para a produção de energia no metabolismo bacteriano); ex: poli B hidroxibutirato (PHB); ex: grânulos de glicogênio (as células bacterianos armazenam glicogênio para reserva energética)
. O material cromossômico é único e circular, fica em uma área chamada nucleoide (que é semelhante a um núcleo sem carioteca, já que as bactérias não possuem núcleo individualizado) e é nele onde se encontram as informações essenciais (portanto são vitais) para a viabilidade e manutenção da célula bacteriana
. O material extracromossômico/plasmídeo bacteriano que pode ou não estar presente na célula das bactérias e que carreia informações adicionais (portanto não são vitais; ex: informações de resistência a antibióticos/antimicrobianos) que favorecem a existência delas em determinados ambientes
- É na membrana citoplasmática que se localiza o centro metabólico ativo das bactérias. Ela não possui esteróis, logo possui menor rigidez, apresentando um modelo chamado modelo mosaico fluido caracterizado por uma grande fluidez a qual permite que os diferentes componentes da membrana trabalhem de forma favorecida. Ela tem como funções envolver o conteúdo celular, ser o sítio de diversas atividades enzimáticas (ex: produção de energia e síntese de proteína), servir como barreira osmótica (ao realizar a permeabilidade seletiva) e fazer o transporte de substâncias. Ela é composta por uma bicamada fosfolipídica, logo possui caráter anfipático, ou seja, uma parte hidrofílica (parte externa que são as cabeças de glicerol) e uma parte hidrofóbica (parte interna que são os ácidos graxos). É nela onde há a presença de componentes (ex: proteínas) que produzirão energia ou transportarão substâncias (se elas vencem o caráter anfipático da membrana, elas passam por difusão simples, mas se não, elas precisam passar por difusão facilitada que possui a ajuda de proteínas transmembranas para que essa passagem seja possível, sendo esses dois jeitos sem gasto de energia para a bactéria por serem tipos de transporte passivo; já, se essas substâncias forem subprodutos tóxicos resultantes do seu metabolismo, a célula bacteriana gastará energia ao transportá-los para fora com a ajuda de proteínas transmembranas por transporte ativo)
- A parede celular das bactérias é diferente da parede de vegetais e de fungos, já que a da primeira é feita de peptidoglicano/mureína, NAG -N-acetil glicosamina,
NAM-Ácido N-acetilmurâmico e cadeia de tetrapeptídeos, enquanto a da segunda é feita de celulose e a da terceira é feita de quitina). Ela fica adjacente à membrana
Grânulos metacromáticos 
citoplasmática, externamente a ela. Está presente na maioria das bactérias, com exceção das micoplasmas e algumas basctérias do domínio Archaea
 e está relacionada ao suporte das células bacterianas. A parede celular tem como funções servir como ponto de ancoragem para flagelos e estruturas antigênicas, ser essencial para o crescimento e divisão da célula, prevenir a célula de expansão com rompimento, envolver a membrana plasmática, ser uma estrutura rígida que dá forma à célula, dar suporte e proteção à célula [como a parede celular protege a célula bacteriana, toda vez que ela se dividir (uma célula dá origem a duas idênticas, logo não há variabilidade genética), a parede é expandida, o material genético é duplicado e, posteriormente, ocorre a divisão da célula], e permitir por meio da quantidade de camadas de peptidoglicanos a classificação das bactérias em bactéria Gram + (quando há parede celular com 25 a 40 camadas de peptidoglicanos, sendo, portanto, uma camada espessa, e membrana citoplasmática) e em bactérias Gram - (quando há parede celular com 3 a 5 camadas de peptidoglicanos, sendo, portanto, uma camada delgada, membrana citoplasmática e a membrana externa), podendo ser feita 
. Técnica de coloração de Gram (Christian Gram): Evidencia as características morfotintoriais (ouseja, morfológicas e tintoriais) das bactérias (com exceção das micoplasmas e das micobactérias) a partir da diferença que existe na composição e estruturas da parede celular delas. Sobre as características tintoriais das bactérias, pode-se dizer que as tintas usadas para a coloração são cristal violeta (que vai corar a célula bacteriana em roxo), lugol (que é uma solução mordente a qual fixa o corante anterior, permitindo que ele se expanda e fique aderido na parede celular), álcool 100% (serve para lavar a coloração, logo as células Gram positivas perdem apenas uma parte superficial da parede celular, já que sua camada é bem espessa, deixando o resto ainda corado de roxo; enquanto as células Gram negativas perdem toda a membrana externa e toda a parede celular, deixando de serem coradas por completo, ficando, portanto, incolor), e fucsina (que é um corante vermelho que deixará as células Gram negativas, que estavam incolores, coradas de vermelho, e as células Gram positivas, que estavam roxas, coradas ainda de roxo, o que as diferenciarão por fim (logo essa técnica afirma que as bactérias Gram positivas se coram em roxo e as bactérias Gram negativas se coram em vermelho). Sobre as características morfológicas das bactérias, pode-se dizer que elas são bem variadas, sendo a parede celular a estrutura que dá forma à célula, que poderá ser esférica (sendo chamada de cocos, que podem estar organizados em pares, sendo conhecidos como diplococos; estar em cordões, sendo conhecidos como cadeia; ou estar em formato de cachos, sendo conhecidos como cacho), cilíndrica/em bastão (sendo chamada de bacilos, que se dividem ao longo do seu eixo curto, podendo ser mistura da forma esférica com a cilíndrica, sendo conhecidos como cocobacilos; ser cilíndricos, sendo conhecidos como bacilos; estar organizados em pares, sendo conhecidos como diplobacilos; estar organizados um ao lado do outro na vertical, como se fosse uma cerca, sendo conhecidos como paliçadas; estar organizados um
ao lado do outro na horizontal, como se fosse um cordão, sendo conhecidos como estreptobacilos; ou ser em formato de vírgula, sendo conhecidos como víbrios) e espiralada/helicoidal (sendo chamada de espiroquetas quando apresenta uma forma de espiral flexível ex: Borrelia e Leptospira; ou sendo chamada de espirilos quando apresenta uma morfologia de espiral incompleta e rígida ex: Spirillum e Leptospira, podendo esses dois tipo terem uma ou mais curvaturas ao longo de seu eixo)
 
OBS: Aplicação prática da coloração de Gram:
* 1º: Preparação do esfregaço:
. Observar a placa
. Selecionar colônias únicas
. Adicionar de 2 a 3 gotas de salina na lâmina
. Recolher a colônia selecionada com alça de platina
. Homogeneizar a colônia com a salina
* 2º: Fixação do esfregaço: 
. Secar no calor do bico de Bunsen 
. Passar 3 vezes sobre a chama do bico de Bunsen
* 3º: Etapa Coloração de Gram:
. Cristal violeta por 1 minuto
. Lavar com água
. Lugol por 1 minuto
. Lavar com álcool (etapa de diferenciação)
. Fucsina por 30 Segundos
* 4º: Microscopia:
. Gram (+): Roxo
. Gram (-): Vermelho
Divisão celular bacteriana (mitose)
Membrana plasmática bacteriana
Composição da parede celular bacteriana
Técnica de coloração de Gram Bactérias Gram positivas Bactérias Gram negativas 
Morfologia bacteriana: Cocos
 Morfologia bacteriana: Bacilos
Morfologia bacteriana: Espiroquetas
Morfologia bacteriana: Espirilos
- Algumas bactérias possuem membrana externa que é um envoltório que fica adjacente à parede celular, externamente a ela, rica em lipopolissacarídeo (LPS) que é um composto formado por 3 porções (o lipídeo A que é bem aderido à membrana e tem ação de endotoxina; o core que é o centro que liga o lipídeo A ao antígeno O; e o antígeno O que possui composição variável de aminoácidos, sendo, portanto, uma estrutura antigênica, ou seja, que é reconhecida pelo sistema imune durante um processo de resposta imunológica)
. Se a bactéria estiver íntegra, a endotoxina não vai fazer mal para o paciente, pois a toxina vai estar contida dentro dela. Mas, se essa bactéria lesionar (ex: por ação de um antimicrobiano), os lipídios A ficarão livres na corrente sanguínea do paciente, fazendo com que ele morra por choque tóxico
Membrana externa bacteriana
Componentes da membrana externa bacteriana
- Os flagelos são longos filamentos finos helicoidais formados pela proteína flagelina. Estão relacionados com a locomoção da bactéria (ex: quando ela sofre quimiotaxia, ou seja, realiza o processo de migração em direção a um gradiente químico atrativo benéfico a ela, ou quando ela foge de um componente repelente que é maléfico a ela, como toxinas), logo há gasto de energia por elas. Esse movimento flagelar pode ser polar reversível (quando rotaciona no sentido anti-horário o flagelo vai para frente e quando rotaciona no sentido horário ele vai para trás) ou polar unidirecional (quando o flagelo só tem 1 sentido e ele segue uma sequência na qual ele rotaciona no sentido horário, vai para frente, para, reorienta, rotacional no sentido horário de novo e segue a direção que ele quer). A posição e o número de flagelos é importante na caracterização do diagnóstico do agente infeccioso, ou seja, da bactéria. Podem ou não estar presentes nas bactérias, sendo as que não possuem chamadas de atríqueas (sem projeção), já as que possuem recebem classificações distintas de acordo com posição e o número de flagelos, sendo as bactérias que apresentam flagelos ao longo de toda superfície da célula chamadas de petríqueas, enquanto as que apresentam flagelo em um ou ambos os polos da
célula chamadas de polares, se subdividindo em monotríqueas (quando possuem apenas 1 filamento), lofotríqueas (quando possuem vários filamentos) e anfitríqueas (quando possuem 1 filamento em cada polo/extremidade). Eles são constituídos por corpo basal (parte que funciona como motor e está acoplado à membrana citoplasmática que é onde ocorre a síntese de energia por ela ser o centro metabólico da célula), gancho (parte que une o motor ao filamento helicoidal) e filamento helicoidal (parte que sofre o movimento)
- Os filamentos axiais são feixes de fibrilas que se originam nas extremidades das células, recobrem todo o corpo delas, só permitem locomoção ao redor do próprio eixo e são comuns em bactérias espiroquetas (ex: Treponema pallidum e Borrelia burgdorferi). Podem ou não estar presentes nas bactérias
- As fímbrias são estruturas filamentosas relacionadas à adesão, possuem a fimbrilina como natureza proteica, não são helicoidais, são menores, mais retas, mais finas e mais numerosas do que os flagelos. Podem ou não estar presentes nas bactérias
. O pili/pilus sexual é um tipo de fímbria envolvida na variabilidade genética bacteriana (na conjugação as bactérias compartilham informações genéticas, principalmente o plasmídeo de resistência). Pode ou não estar presente nas bactérias
. Fímbria e pili previnem que as células bacterianas sejam retiradas do local pelo muco ou fluidos corporais, e são antigenicamente distintas
- A cápsula tem função de adesão às células dos hospedeiros (já que ela é constituída por um mucopolissacarídeo), proteção (pois a ligação às células do hospedeiro dificulta a fagocitose, protegendo as bactérias contra a ação do sistema imune por mais tempo) e de ser uma fonte de nutrientes (já que ela tem em sua composição lipopolissacarídeos e armazena água em sua estrutura). Ela não se cora na microscopia óptica e pode ou não estar presente nas bactérias
- O glicocálice é uma estrutura desorganizada e fracamente aderida à parede celular. Tem função de virulência (já que protege contra a ação do sistema imune), adesão e fonte de nutrientes. Pode ou não estar presente nas bactérias
- Os esporos são formas latentes para sobrevivência de bactérias em condições desfavoráveis (ex: dessecamento, calor e falta de nutrientes), ficando em repouso metabolicamente inativas (logo nãoocorre crescimento delas, ficando em latência/repouso até que as condições ambientais melhorem, e só assim, os esporos germinam, formam células vegetativas e se tornam metabolicamente ativos). A presença dos esporos dentro das células bacterianas pode variar de forma e localização. Podem ou não estar presentes nas bactérias. Ex: Clostridium e Bacillus (gêneros bacterianos) são bacilos Gram positivos, são ambientais (amplamente disseminados no ambiente) e produzem esses esporos para garantir sua sobrevivência em ambientes desfavoráveis. Os endósporos terminais são os esporos que
estão dentro da célula bacteriana, no final de sua estrutura; os endósporos subterminais são os esporos que estão dentro da célula bacteriana, mais para o meio do que para o final; e os endósporos centrais são os esporos que estão dentro da célula bacteriana, no centro da estrutura
Flagelos bacterianos
Flagelos peritríqueos
Flagelo monotríqueo
Flagelo lofotríqueo
Flagelo anfitríqueo
Movimento flagelar bacteriano
Filamentos axiais
Fímbria e flagelo
Pili sexual
Cápsula bacteriana Esporos bacterianos
Esporos bacterianos
~ Conceitos importantes:
- Assepsia x antissepsia:
. Assepsia: É o conjunto de medidas adotadas para impedir a introdução de agentes patogênicos em um ambiente (ex: uso de luvas durante uma cirurgia)
. Antissepsia: É o conjunto de medidas que consiste na utilização de produtos degermantes/antissépticos (microbicidas ou microbiostáticos) sobre a pele ou mucosa com o objetivo de reduzir os microrganismo em sua superfície (ex: lavar as mãos no momento pré-cirúrgico)
- Esterilização x desinfecção:
. Esterilização: Processo que promove completa eliminação ou destruição de todas as formas de microrganismos presentes (ex: vírus, bactérias, fungos, protozoários e esporos) para um aceitável nível de segurança. Esse processo pode ser físico, químico ou físico-químico 
. Desinfecção: Processo capaz de eliminar muitos ou todos os microrganismos patogênicos, com exceção dos esporos. Esse processo pode ser afetado por diferentes fatores como limpeza prévia do material, período de exposição ao germicida, concentração da solução germicida, temperatura e pH do processo de desinfecção
- Autoclavagem:
. Processo que consiste em manter o material contaminado (previamente lavado e embalado) a uma temperatura elevada, por meio do contato com vapor de água sob pressão, durante um período de tempo suficiente para destruir todos os agentes patogênicos (121ºC por 15 a 20 min), a partir do uso de um autoclave, ou seja, de um equipamento para laboratórios utilizado para a realização de esterilização, podendo ele ser vertical ou horizontal
. Deve-se observar o tipo de material a ser esterilizado (ex: material cirúrgico)