MICROBIOLOGIA - BACTÉRIAS

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MICROBIOLOGIA-
BACTÉRIAS
1. TIPOS DE CÉLULAS
Procariotos e eucariotos contêm
ácidos nucleicos, proteínas, lipídeos e
carboidratos. Eles usam os mesmos tipos de
reações químicas para metabolizar o
alimento, formar proteínas e armazenar
energia.
PROCARIONTES EUCARIONTES
Seu DNA é arranjado em
um cromossomo simples e
circular, não sendo
circundado por uma
membrana;
É encontrado em
cromossomos múltiplos
em um núcleo
circundado por uma
membrana.
Geralmente, não possuem
organelas membranosas.
Possuem ribossomos.
Possuem organelas
revestidas por
membranas, incluindo
mitocôndrias, retículo
endoplasmático,
aparelho de Golgi,
lisossomos e, às vezes,
cloroplastos.
Seu DNA não está
associado com histonas
(proteínas cromossômicas
especiais, encontradas em
eucariotos); outras
proteínas estão associadas
ao DNA.
Seu DNA está
consistentemente
associado a proteínas
cromossômicas,
denominadas histonas, e
a outras proteínas.
Suas paredes celulares quase
sempre contêm o
polissacarídeo complexo
peptideoglicano
Parede celular composta
por polissacarídeos (ex:
quitina, celulose).
Normalmente se dividem
por �ssão binária, de forma
que o DNA é copiado, e a
célula se divide em duas.
A divisão celular
normalmente envolve a
mitose e a meiose.
2. PROCARIONTES
Os procariotos compõem um vasto
grupo de organismos unicelulares muito
pequenos, que incluem as bactérias e as
arqueias.
As bactérias podem ter formato de
esfera (cocos), de bastão (bacilos) e de espiral.
2.1) ESTRUTURAS EXTERNAS À
PAREDE CELULAR
Entre as possíveis estruturas externas
da parede extracelular dos procariotos estão o
glicocálice, os �agelos, os �lamentos axiais, as
fímbrias e os pili.
a) Glicocálice:
Muitos procariotos secretam na sua
superfície uma substância denominada
glicocálice. Glicocálice é o termo geral usado
para as substâncias que envolvem as células.
O glicocálice bacteriano é um
polímero viscoso e gelatinoso que está
situado externamente à parede celular e é
composto por polissacarídeo, polipeptídeo
ou ambos. Em grande parte, ele é produzido
dentro da célula e secretado para a superfície
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celular. Se a substância é organizada e está
�rmemente aderida à parede celular, o
glicocálice é descrito como cápsula. Se a
substância não é organizada e está fracamente
aderida à parede celular, o glicocálice é
descrito como uma camada limosa.
ATENÇÃO!!!
Em certas espécies, as cápsulas são
importantes para a contribuição da
virulência bacteriana. As cápsulas
frequentemente protegem as bactérias
patogênicas contra a fagocitose pelas
células do hospedeiro.
O glicocálice é um componente
muito importante dos bio�lmes. Um
glicocálice que auxilia as células em um
bio�lme a se �xarem ao seu ambiente-alvo e
umas às outras é denominado substância
polimérica extracelular (SPE). A SPE protege
as células dentro do glicocálice, facilita a
comunicação entre as células e permite a
sobrevivência celular pela �xação a várias
superfícies em seu ambiente natural.
Por meio da �xação, as bactérias
podem crescer em diversas superfícies, como
pedras em rios com correnteza rápida, raízes
de plantas, dentes humanos, implantes
médicos, tubulações e até mesmo em outras
bactérias.
b) Flagelos
Algumas células procarióticas
possuem �agelos, que são longos apêndices
�lamentosos que realizam a propulsão da
bactéria (motilidade). A rotação do �agelo
pode acontecer em ambos os sentidos:
horário e anti-horário. As bactérias que não
possuem �agelos são chamadas de atríquias
(sem projeções). Eles podem realizar 2
respostas: quimiotática (fugir dos
antibióticos) ou fototática (fugir da luz ou ir
em direção a ela). São constituídos de 3
partes: �lamento (contém a proteína globular
�agelina), gancho e corpo basal.
OBS: O corpo basal é composto de
uma pequena haste central inserida em uma
série de anéis. As bactérias gram-negativas
contêm dois pares de anéis: o par externo e o
par interno Nas bactérias gram-positivas,
somente o par interno está presente.
c) Filamentos axiais
As espiroquetas são um grupo de
bactérias que possuem estrutura e
motilidade exclusivas. Movem-se através de
�lamentos axiais, ou endo�agelos, que
consistem em feixes de �brilas que se
originam nas extremidades das células, sob
uma bainha externa, e fazem uma espiral em
torno da célula.
d) Fímbrias e Pili
Muitas bactérias gram-negativas
contêm apêndices semelhantes a pêlos, que
são mais curtos, retos e �nos que os �agelos.
Essas estruturas, que consistem em uma
proteína, denominada pilina, distribuída
de modo helicoidal em torno de um eixo
central, são divididas em dois tipos, fímbrias
e pili, possuindo funções muito diferentes.
As fímbrias têm uma tendência a se
aderirem umas às outras e às superfícies. Por
isso, elas estão envolvidas na formação de
bio�lmes e outros agregados na superfície de
líquidos, vidros e pedras. As fímbrias
também auxiliam na adesão da bactéria às
superfícies epiteliais do corpo.
OBS: Quando as fímbrias estão
ausentes (devido à mutação genética), a
colonização pode não ocorrer, e nenhuma
doença aparece.
Já os pili estão envolvidos na
motilidade celular e na transferência de
DNA. Estão presentes apenas em
bactérias gram-negativas. Alguns pili são
utilizados para agregar as bactérias e facilitar a
transferência de DNA entre elas, um
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processo chamado de conjugação (troca de
DNA). Esses pili são chamados de pili de
conjugação (sexuais). Nesse processo, o pilus
de conjugação de uma bactéria, chamada de
célula F+, conecta-se ao receptor na
superfície de outra bactéria de outra célula.
OBS: O DNA compartilhado pode adicionar
uma nova função à célula receptora, como a
resistência a um antibiótico ou a habilidade
de degradar o seu meio com mais e�ciência.
2.2) PAREDE CELULAR
É uma estrutura complexa e
semirrígida responsável pela forma da célula.
Quase todos os procariotos possuem uma
parede celular que circunda a frágil
membrana plasmática e a protege, bem como
ao interior da célula, de alterações adversas no
meio externo.
É composta de uma rede macromo-
lecular, denominada peptideoglicano
(também conhecida como mureína), que está
presente isoladamente ou em combinação
com outras substâncias.
→ Funções:
● Prevenir a ruptura das células
bacterianas quando a pressão da água
dentro da célula é maior que fora
dela.
● Ajuda a manter a forma de uma
bactéria e serve como ponto de
ancoragem para os �agelos.
OBS: À medida que o volume de uma célula
bacteriana aumenta, sua membrana
plasmática e parede celular se estendem,
conforme necessário.
● Clinicamente, é importante, pois
contribui para a capacidade de
algumas espécies causarem doenças e
também por ser o local de ação de
alguns antibióticos.
● Além disso, a composição química da
parede celular é usada para diferenciar
os principais tipos de bactérias.
A) GRAM-POSITIVAS
→ Na maioria das bactérias gram-positivas, a
parede celular consiste em muitas camadas de
peptideoglicano, formando uma estrutura
rígida e espessa.
→ O espaço entre a parede celular e a
membrana plasmática de uma bactéria
gram-positiva é o espaço periplasmático;
→ Possuem ácidos teicoicos que fornecem
boa parte da especi�cidade antigênica da
parede e, portanto, tornam possível
identi�car bactérias gram-positivas utilizando
determinados testes laboratoriais.
B) GRAM NEGATIVAS
→ As paredes celulares das bactérias
gram-negativas consistem em uma ou poucas
camadas de peptideoglicano e uma
membrana externa.
→ As paredes celulares gram-negativas
não contêm ácidos teicoicos.
OBS: Como as paredes celulares das bactérias
gram-negativas contêm somente uma
pequena quantidade de peptideoglicano, são
mais suscetíveis ao rompimento mecânico.
Membrana externa
● A membrana externa da célula
gram-negativa consiste em
lipopolissacarídeos (LPS),
lipoproteínas e fosfolipídeos, sendo
que possui várias funções
especializadas. Sua forte carga
negativa é um fator importante na
evasão da fagocitose e nas ações do
complemento (causa lise de células e
promove a fagocitose), dois
componentes das defesas do
hospedeiro. A membrana externa
também fornece uma barreira contraa ação de detergentes, metais pesados,
sais biliares, determinados corantes,
antibióticos (p. ex., penicilina) e
enzimas digestórias como a lisozima.
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● O lipopolissacarídeo (LPS) da
membrana externa é uma molécula
grande e complexa e que consiste em
três componentes: (1) lipídeo A, (2)
um cerne polissacarídeo e (3) um
polissacarídeo Quando bactérias
gram-negativas morrem, elas liberam
lipídeo A, que funciona como
endotoxina, sendo responsável pelos
sintomas associados a infecções por
bactérias gram-negativas, como febre,
dilatação de vasos sanguíneos,
choque e formação de coágulos
sanguíneos. O cerne polissacarídico
tem papel estrutural – fornecer
estabilidade. Já o polissacarídeo
funciona como antígeno, sendo útil
para diferenciar espécies de bactérias
gram-negativas. Esse papel é
comparável ao dos ácidos teicoicos
nas células gram-positivas.
2.3) ENDÓSPORO OU ESPORO
Quando os nutrientes essenciais se
esgotam, determinadas bactérias
gram-positivas formam células “dormentes”
especializadas, chamadas de endósporos.
Exclusivos das bactérias, os
endósporos são células desidratadas
altamente duráveis, com paredes espessas e
camadas adicionais. Eles são formados
internamente à membrana celular
bacteriana. Quando liberados no ambiente,
podem sobreviver a temperaturas extremas,
falta de água e exposição a muitas substâncias
químicas tóxicas e radiação.
O endósporo contém uma grande
quantidade de um ácido orgânico, chamado
de ácido dipicolínico (ADP), que protege o
DNA do endósporo contra danos.
OBS: Os endósporos são importantes do
ponto de vista clínico e para a indústria
alimentícia, pois são resistentes a processos
que normalmente destroem as células
vegetativas. Esses processos incluem o
aquecimento, a dessecação, a utilização de
substâncias químicas e a radiação. Enquanto
a maioria das células vegetativas é destruída
por temperaturas acima de 70°C, os
endósporos podem sobreviver em água
fervente por várias horas ou mais.
2.4) NUCLEOIDE
É uma célula bacteriana
normalmente contém uma única molécula
longa e contínua de DNA de dupla-�ta,
frequentemente arranjada em forma circular,
denominada cromossomo bacteriano. Essa é a
informação genética da célula, que carrega
todas as informações necessárias para as
estruturas e as funções celulares.
2.5) PLASMÍDEO
Consiste em pequenas moléculas de
DNA de dupla-�ta e circulares Essas
moléculas são elementos genéticos
extracromossômicos; isto é, elas não estão
conectadas ao cromossomo bacteria- no
principal e se replicam independentemente
do DNA cromossômico.
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Os plasmídeos podem ser adquiridos
ou perdidos sem causar dano à célula. Sob
certas condições, entretanto, eles são uma
vantagem para as células.
Podem transportar genes para
atividades como resistência aos
antibióticos, tolerância a metais tóxicos,
produção de toxinas e síntese de enzimas.
Eles podem ser transferidos de uma bactéria
para outra, por meio do pili.
É por meio dele que os cientistas
conseguem produzir substâncias que são
úteis para o homem, como a insulina
(manipulação genética).
2.6) INCLUSÕES
Dentro do citoplasma das células
procarióticas, há vários tipos de depósitos de
reserva, chamados de inclusões. As células
podem acumular certos nutrientes quando
eles são abundantes e usá-los quando estão
escassos no ambiente. Evidências sugerem
que macromoléculas concentradas nas
inclusões evitam o aumento da pressão
osmótica que ocorreria se as moléculas
estivessem dispersas no citoplasma.
3) COLORAÇÃO DE GRAM
● Esse mecanismo é baseado nas
diferenças das estruturas das paredes
celulares gram-positivas e
gram-negativas e em como cada uma
delas reage a vários reagentes.
● As bactérias Gram-positivas retêm o
cristal violeta devido à presença de
uma espessa camada de
peptidoglicano em suas paredes
celulares, apresentando-se na cor
roxa. Já as bactérias Gram-negativas
possuem uma parede de
peptidoglicano mais �na que não
retém o cristal violeta durante o
processo de descoloração e recebem a
cor vermelha no processo de
coloração �nal.
→ Exemplos de bactérias Gram-positivas:
Bacillus, Lactobacillus, Gardnerella,
Staphylococcus, Streptococcus.
→ Exemplos de bactérias Gram-negativas:
Escherichia, Chlamydia, Pseudomonas,
Salmonella, Shigella.
OBS: A maioria das bactérias gram-negativas
não é tão sensível à penicilina quanto as
bactérias gram-positivas, pois a membrana
externa das bactérias gram-negativas forma
uma barreira que inibe a entrada dessa e de
outras substâncias, e as bactérias gram-
-negativas possuem menos ligações cruzadas
peptídicas.
AÇÃO DOS ANTIBIÓTICOS
● Vários antibióticos atuam inibindo a
síntese proteica nos ribossomos
procarióticos;
● Uma vez que a membrana plasmática é
vital para a célula bacteriana, não é
surpreendente que muitos agentes
antimicrobianos exerçam seus efeitos
neste sítio. Além das substâncias
químicas que dani�cam a parede
celular e, assim, expõem indiretamente
a membrana à lesão, muitos compostos
dani�cam especi�camente as
membranas plasmáticas.
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4) BIOFILMES
Na natureza, os microrganismos
raramente vivem em colônias isoladas de uma
única espécie, como vemos em placas de
cultura no laboratório. Eles normalmente
vivem em comunidades chamadas de
bio�lmes, os quais são uma camada �na e
viscosa envolvendo bactérias que se aderem a
uma superfície. Essa comunidade pode ser de
uma única espécie ou de grupos diversos de
microrganismos.
Na comunidade de um bio�lme, as
bactérias são capazes de compartilhar
nutrientes e são protegidas de fatores danosos
do ambiente, como a dessecação, os
antibióticos e o sistema imune corporal. A
íntima proximidade dos microrganismos
dentro de um bio- �lme também pode
apresentar a vantagem de facilitar a
transferência de informação genética, por
exemplo, por conjugação.
Os bio�lmes são um importante fator
para a saúde humana. Por exemplo, os
microrganismos em um bio�lme
provavelmente são 1.000 vezes mais
resistentes aos microbicidas.
5) MEIO DE CULTURA
O material nutriente preparado para
o crescimento de microrganismos em
laboratório é chamado de meio de cultura.
Algumas bactérias podem crescer bem em
qualquer meio de cultura; outras requerem
meios especiais, e outras ainda não podem
crescer em qualquer dos meios não vivos até
agora desenvolvidos.
Os microrganismos que são
introduzidos em um meio de cultura para dar
início ao crescimento são chamados de
inóculo. Os micróbios que crescem e se
multiplicam no interior ou sobre um meio de
cultura são chamados de cultura.
→ Quais critérios o meio de cultura devem
ser preenchidos para a realização de uma
cultura?
1. nutrientes adequados para o
microrganismo especí�co que
queremos cultivar.
2. ambiente de cultivo simular ao seu
habitat natural - quantidade de água
su�ciente, pH apropriado e um nível
conveniente de oxigênio, ou talvez
nenhum.
3. o meio deve ser estéril – isto é,
inicialmente não deve conter
microrganismos vivos – dessa forma,
a cultura conterá apenas os
microrganismos (e sua descendência)
que foram introduzidos.
4. a cultura em crescimento deve ser
incubada em temperatura
apropriada.
OBS: Quando se deseja o crescimento das
bactérias em meio sólido, um agente
solidi�cante, como o ágar, é adicionado ao
meio. O ágar, polissacarídeo complexo
derivado de uma alga marinha, tem sido
muito utilizado como espessante em
alimentos, como gelatinas e sorvetes.
5.1) CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE
CULTURA
a) Quanto ao estado físico:
1. sólido, quando possui agentes
solidi�cantes como o ágar;
2. semissólido, quando a consistência
de ágar e/ou gelatina é intermediária,
ou
3. líquido, quando não possui
solidi�cantes, caracterizando-se como
caldo.
b) Quanto à composição:
1. meio quimicamente de�nido: é
aquele no qual todos os constituintes
são conhecidos.
2. meio complexo: é aquele no qual a
exata constituição não é conhecida e
podem conter extratos moídos ou
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digeridos de animais, peixes,
leveduras e vegetais, que fornecem os
nutrientes, as vitaminas e os minerais
necessários.
c) Quanto a sua aplicação::
1. meio seletivo: é elaborado para
impediro crescimento de bactérias
indesejadas e favorecer o crescimento
dos microrganismos de interesse. Por
exemplo, o ágar sul�to de bismuto é
um meio utilizado para o isolamento
da bactéria gram-negativa Salmonella
typhi.
2. meio diferencial: facilita a
diferenciação das colônias de um
microrganismo desejado em relação a
outras colônias crescendo na mesma
placa.
3. meio de enriquecimento: como as
bactérias em pequeno número
podem ser perdidas, em particular se
outras bactérias estiverem presentes
em maior número, algumas vezes é
necessário utilizar uma cultura de
enriquecimento. O meio para
enriquecer uma cultura geralmente é
líquido e fornece nutrientes e
condições ambientais que favorecem
o crescimento de um
microrganismo especí�co, e não de
outros. Nesse sentido, também é um
meio seletivo, mas elaborado para
ampli�car até níveis detectáveis um
número muito pequeno do
microrganismo de interesse. Usa-se,
por exemplo, o fenol, que
normalmente é letal para a maioria
das bactérias.
6) REPRODUÇÃO DAS BACTÉRIAS:
ASSEXUADA:
I) Divisão/�ssão binária, cissiparidade ou
bipartição:
1. A bactéria replica o seu material
genético para que tenha quantidade
su�ciente para duas células �lhas.
2. Logo em seguida, a célula �cará mais
longa, com crescimento e extensão de
componentes da parede celular.
3. Depois que a célula está alongada e o
material genético duplicado, há a
formação de um septo no meio da
bactéria.
4. Quando o septo se fecha há a
separação da bactéria em dois clones -
cópias geneticamente idênticas.
OBS: Uma vez que as bactérias "�lhas" são
geneticamente idênticas à progenitora, a
�ssão binária não fornece uma oportunidade
para a recombinação genética ou a
diversidade genética (com exceção da
mutação aleatória ocasional).
B) “SEXUADA”:
I) Transformação: a bactéria absorve
moléculas de DNA dispersas no meio e são
incorporados à cromatina.
II) Transdução: os vírus que infectam as
bactérias (bacteriófagos) transferem
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pequenos pedaços de DNA cromossômico de
uma bactéria para outra.
III) Conjugação: transferência de
plasmídeos através do pili (tubo) de uma
bactéria para outra. Só bactérias
gram-negativas conseguem realizar essa
reprodução.
5) FASES DE CRESCIMENTO
BACTERIANO
(1) Fase lag: período de pouca ou nenhuma
divisão, contudo, as células não estão
dormentes. A população microbiana passa
por um período de intensa atividade
metabólica, envolvendo principalmente a
síntese de enzimas e várias moléculas.
(2) Fase log ou exponencial: aqui, as células
começam a se dividir e entram em um
período de crescimento, ou aumento
logarítmico. Como o tempo de geração é
constante, uma representação logarítmica do
crescimento durante a fase log gera uma linha
reta. A fase log é o momento de maior
atividade metabólica.
(3) Fase estacionária: a velocidade de
reprodução diminui, o número de mortes
microbianas é equivalente ao número de
células novas, e a população se estabiliza.
(4) Fase morte ou declínio: O número de
mortes eventualmente excede o número de
novas células. Essa fase continua até que a
população tenha diminuído para uma
pequena fração do número de células da fase
anterior ou até que a população morra
totalmente.
6) PRINCÍPIOS DE DOENÇA E
EPIDEMIOLOGIA
● Os microrganismos que estabelecem
residência mais ou menos
permanente (colonizam), mas não
produzem doença em condições
normais, são membros da microbiota
normal, ou �ora normal* do corpo.
● Outros, chamados de microbiota
transiente, podem estar presentes por
vários dias, semanas, ou meses, e
depois desaparecerem.
● Os microrganismos não se encontram
em todo o corpo humano, mas se
localizam em certas regiões.
a) Microbiota normal:
Muitos fatores determinam a
distribuição e a composição da microbiota
normal. Entre eles estão os nutrientes, os
fatores físicos e químicos, as defesas do
hospedeiro e os fatores mecânicos.
Entre os fatores que também afetam a
microbiota normal estão idade, estado
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nutricional, dieta, estado de saúde, presença
de de�ciências, hospitalização, estresse, clima,
localização geográ�ca, condições de higiene
pessoal, condições socioeconômicas,
ocupação e estilo de vida.
ATENÇÃO!!!
Uma vez estabelecida, a microbiota normal pode
bene�ciar o hospedeiro ao impedir o crescimento
excessivo de microrganismos potencialmente
perigosos. Esse fenômeno é denominado
antagonismo microbiano, ou exclusão
competitiva.Uma consequência dessa competição é
o fato de que a microbiota normal protege o
hospedeiro contra a colonização por micróbios
potencialmente patogênicos ao competir por
nutrientes, produzir substâncias prejudiciais aos
micróbios in- vasores e afetar condições como o
pH e a disponibilidade de oxigênio.
→ Na relação simbiótica, denominada
comensalismo, um dos organismos
bene�cia-se, enquanto o outro não é afetado.
Muitos dos microrganismos que fazem parte
da nossa microbiota nor- mal são comensais;
incluindo Staphylococcus epidermidis, que
habita a superfície da pele, as corinebactérias,
que habitam a superfície do olho, e
determinadas micobactérias saprofíticas, que
habitam o ouvido e as genitálias externas.
Essas bactérias vivem em secreções e células
descamadas e não trazem nenhum benefício
ou prejuízo aparente para o hospedeiro.
→ Mutualismo é um tipo de simbiose que
bene�cia ambos os organismos. Por exemplo,
o intestino grosso contém bactérias, como a
E. coli, que sintetizam vitamina K e algumas
vitaminas do complexo B. Essas vitaminas são
absorvidas pela corrente sanguínea e
distribuídas para uso pelas células do corpo.
Em troca, o intestino grosso oferece
nutrientes utilizados pelas bactérias,
permitindo a sua sobrevivência.
→ Um organismo bene�cia-se obtendo
nutrientes à custa de outro organismo; esta
relação é chamada de parasitismo. Muitas
bactérias causadoras de doenças são parasitos.
OBS: Embora a categorização das relações
simbióticas por tipo seja conveniente,
lembre-se de que as relações podem se
modi�car sob determinadas condições.
Por exemplo, em circunstâncias
apropriadas, um organismo mutualístico,
como a E. coli, pode tornar-se prejudicial.
A E. coli geralmente é inofensiva enquan-
to permanece no intestino grosso de seu
hospedeiro; porém, ao acessar outras
regiões do corpo, como o trato urinário,
pulmões, medula espinal ou feridas, ela
pode causar infecções urinárias, infecções
pulmonares, meningites ou abscessos,
respectiva- mente. Os micróbios, como a
E. coli, são chamados de patógenos
oportunistas. Não causam doença em seu
hábitat normal em um indivíduo
saudável, mas podem ocasionar um
quadro de doença em um ambiente
diferente.
EXOTOXINAS ENDOTOXINAS
São proteínas
produzidas no interior
de bactérias
patogênicas, mais
comumente bactérias
gram-positivas, como
parte de seu
crescimento e
metabolismo. As
exotoxinas são, então,
secretadas no meio
circundante durante a
fase log.
Consistem na porção
lipídica dos
lipopolissacarídeos
que fazem parte da
membrana externa
da parede celular de
bactérias
gram-negativas. As
endotoxinas são
liberadas quando a
bactéria morre e
ocorre a lise ou o
rompimento da
parede celular.
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