Estruturas e Classificação de Bactérias

Prévia do material em texto

As bactérias
As bactérias são seres unicelulares, microscópicos, procariontes, vivem isoladas ou em colônia, estão
presentes em todos os ecossistemas da Terra, fazem parte do Reino Monera, muito importantes para a
saúde, ambiente e economia.
Forma celular e tipos de colônias
● Cocos: sempre esféricos, se arranjam como diplococos (em dupla),
estreptococos (colar de pérolas, fila), estafilococos (cachos de uva) e
sarcinas (cubo)
● Bacilos: bastões comuns, normalmente individuais ou
estreptobacilos
● Cocobacilos
● Espiroquetas: são saca-rolhas finas e alongadas
● Espirilos
● Vibriões: formas espiraladas muito curtas que
assumem forma de vírgula (cólera)
Estruturas das células
Estruturas externas à parede celular-
● Cápsula: somente algumas bactérias são capazes de produzir, são compostas por material
viscoso/gelatinoso (polissacarídeos ou polipeptídeos) para se aderir em tecidos ou superfícies
(adesão inespecífica). É uma estrutura difícil de ser observada no microscópio (visualizada
com tinta nanquim) pois normalmente as bactérias observadas são criadas em laboratório e
estas normalmente não produzem cápsulas por não haver perigo iminente para tal produção.
Normalmente a cápsula é produzida durante a vida celular, após algum ataque externo.
- Funções: adesão inespecífica para multiplicação e formação de colônias (produzem
biofilme → adesão forte com receptores específicos), proteção contra a fagocitose
(aumento da capacidade invasiva) e também serve como reservatório de água e
nutrientes (proteção contra ressecamento)
● Flagelos: não são todas as bactérias que possuem (são criados com elas),
são organelas especiais de locomoção atraídas por substâncias químicas, formados
por polímeros de proteínas flagelinas (se movimentam→ deslizam entre si), mais
comuns em bacilos vibriões e espirilos do que em cocos, faz parte do corpo da
bactéria mas se estende externamente à parede celular, se movimentam muito
rápido em ambientes líquidos por energia ATP, se ancoram na membrana
plasmática por proteínas MOT (motilidade, são enzimas ATPase → quebram ATP
por hidrólise para gerar energia) que giram como motores
-Classificação quanto à quantidade e localização:
- Atríquias: não possuem flagelos, imóveis
- Monotríquias: possuem 1 flagelo em 1 extremidade
- Lofotríquias: possuem vários flagelos na mesma extremidade
- Anfitríquias: flagelos em duas extremidades
- Peritríquias: possui flagelos em todas as extremidades
● Filamento axial: envolve toda a bactéria, composto por endoflagelos contráteis que
podem diminuir de tamanho, estrutura exclusiva de espiroquetas.
● Fímbrias: são estruturas alongadas, mais
curtas e numerosas que os flagelos, todas as
bactérias possuem, são constituídas pela proteína
pilina, possuem receptores específicos de
proteínas→ ligação à célula alvo por afinidade
química, tem como função a aderência em
hospedeiros ou superfícies
- Fímbria diferenciada- pili sexual,
responsável pela troca de material genético entre bactérias, gerando mais
variabilidade genética e resistência a antibióticos. É mais grossa e alongada em
relação às fímbrias normais.
● Parede celular: responsável pela proteção
osmótica (contra ambientes com grande
concentração de solutos) e definição da forma e
rigidez da bactéria. É formada por peptidoglicanos.
* As bactérias Gram- possuem parede celular diferenciada, com uma membrana de proteção a
mais em relação às Gram+
Coloração de Gram-
Cristal violeta→ G+ e G- roxas
Lugol→G+ fixa o corante nos peptídeos
Descoloração→ G+ roxa G- branca (perde camada LPS fica peptideoglicano)
Contra-corante→ G+ já está cheia e não cora G- cora rosa por conta da fina camada de
peptideoglicanos
* Diferenciação de células devido sua diferença entre paredes celulares → G+ roxa G- rosa
Coloração de Ziehl-Neelsen-
Nem todas as bactérias podem ser coradas por Gram, pois
existem as Alcool-ácido-resistentes (BAAR) que possuem
composição da parede celular diferenciada → camada
externa composta por ácido micólico, que não permite a
penetração do corante
fixação→o calor do vapor abre a camada de
ácido micólico, permitindo penetração do
corante
descoloração→ retira corante das G+ e G-, nas
BAAR sem calor, a camada de ácido micólico
foi fechada, assim o corante não é retirado da
bactéria
azul de metileno→ cora G+ e G- apenas
Essas bactérias possuem tripla camada de membrana plasmática com
moléculas esteroidais→facilitação de entrada na célula, necessitam
hospedar uma célula para não sofrerem ataque osmótico. Consegue
adentrar a célula facilmente pois ambas possuem semelhança na
composição de suas membranas
Estruturas internas à parede celular-
● Membrana plasmática (periplasma): separa a parede celular do citoplasma, mosaico-fluida →
não possui forma, formada por bicamada de fosfolipídeos (anfipáticos → hidrofílica fora e
hidrofóbica dentro), possui proteínas transmembranáticas (permitem a permeabilidade
seletiva), reações de obtenção de energia
● Mesossomos: invaginações da membrana plasmática para dentro do
citoplasma
○ profundos ou centrais- maiores, tem a função de ligação em
pontos do DNA (nucleóide) parar “segurar” em posição
anatômica, estão envolvidos na replicação de DNA e divisão
celular(fissão binária, duplicação DNA)→ se encontram no
meio da bactéria e a divide em 2
○ periféricos: bem pequenos, possuem enzimas que funcionam
como as mitocôndrias e fazem respiração celular
● Nucleóide: região nuclear onde está
localizado o cromossomo bacteriano
(circular, fica enrolado para caber
dentro da bactéria). Possui toda a
informação genética, composto por
uma única molécula de DNA, não
delimitado por membrana.
● Plasmídeo: carregam genes não essenciais, mas
que fazem da bactéria mais forte (como
informações de resistência a antibióticos), são
moléculas menores que o DNA, externos ao
cromossomo, possuem replicação
autônoma/independente → passados pela pili
sexual
● Ribossomos: são alvos importantes para drogas
antibacterianas (que impedem a multiplicação das
bactérias), constituído de RNA ribossômico. São
responsáveis pela sintetização de proteínas
● Esporos bacterianos: são formas de sobrevivência e resistência (não de reprodução) em
ambientes incompatíveis com a vida, normalmente presentes em Bacillus spp e Clostridium
spp (não tolera O2), é uma forma não vegetativa (mantém apenas a integridade do DNA), se o
esporo cair em ambiente compatível com a vida ele volta a germinar, são altamente resistentes
a agentes físicos e químicos por conta de sua camada externa (parede celular) muito espessa e
impermeável. Formada pela duplicação do DNA e isolada por mesossomo
Genética bacteriana
Organização do genoma-
Material genético condensado →nucleóide
Cromossomo bacteriano→ circular, dupla fita de DNA, apenas 1 cópia do cromossomo (haplóide),
autoduplicação (DNA polimerase), informações necessárias à sobrevivência
Elementos genéticos extra-cromossomais-
● Plasmídeos: autoduplicação independente, possuem genes de resistência a antibióticos e
toxinas que garantem vantagem seletiva.
A insulina é produzida em laboratório por bactérias com genes modificados em seus
plasmídeos
● Transposons: são genes saltadores ou
sequências de inserção (IS), podem alterar o
código genético temporariamente →
elementos genéticos móveis que podem
transferir DNA dentro de uma célula de uma
posição a outra no genoma ou entre
moléculas de DNA. Não são autoduplicáveis
● Integrons: são segmentos de DNA fita dupla,
menores que transposons, não são
autoduplicáveis, elementos genéticos móveis
relacionados a captura de genes de resistência
a drogas antimicrobianas
Mutações genéticas
São alterações na estrutura química ou física do DNA→alteram a sequência de nucleotídeos (troca de
bases nitrogenadas ou inserção de bases = aminoácidos diferentes).É um processo vertical que ocorre
durante a tradução, transcrição ou replicação do material genético
-Organismos selvagens- nunca sofreram mutações
-Organismos mutantes- sofreram mutações, garantem a variabilidade genética● Mutações espontâneas: erros na transcrição do RNA, erros na replicação do DNA ou falhas
dos sistemas de reparo. A maior parte das mutações espontâneas são incompatíveis à vida da
bactéria, mas as compatíveis aumentam ainda mais a chance de sobrevivência
○ Por substituição de bases nitrogenadas- o códon se altera, resultando em um
aminoácido diferente do desejado, formando uma proteína mutante.
○ Mutações sem sentido- proteínas incompletas finalizadas por códons de terminação
○ Mutação de sentido trocado- troca de bases nitrogenadas, gera proteínas defeituosas
○ Mutação silenciosa ou do tipo selvagem- geram proteínas normais
○ por inserção- a partir da inserção ou deleção, todos os outros códons serão alterados
até o fim da transcrição
● Mutações induzidas: por agentes físicos (raios UV) ou químicos
○ químicos- análogos de base, reagentes com DNA e agentes alquilantes geram
substituição induzia
○ físicos- radiações não ionizantes(raios UV)→ inserção e Radiações ionizantes(raios X
e Gama)→ deleções
Recombinações genéticas
É um processo horizontal que necessita de mais que uma
célula bacteriana para transferência e/ou troca de material
genético, garante a variabilidade genética
● Recombinação por transformação: um fragmento de DNA livre é incorporado à célula
receptora, podendo causar alterações genéticas
● Recombinação por transdução: a transferência de DNA da célula doadora para a receptora é
mediada por um vírus bacteriófilo, mecanismo útil para a engenharia genética
● Recombinação por conjugação: normalmente plasmídeos que são transmitidos pela ligação de
pili sexuais
*DNA recombinante: em laboratório, os
plasmídeos são quebrados pela ação de enzimas,
que também cortam parte do DNA de interesse e
inserem esse DNA na parte cortada desse
plasmídeo
Crescimento bacteriano
As bactérias se reproduzem por fissão binária ou cissiparidade (assexuado). O processo de divisão
celular envolve proteínas FTS, que são sensíveis à temperatura, funcionando corretamente apenas em
temperaturas ótimas (ambiente, corporal). As proteínas FTS atuam entre a fase de junção dos
mesossomos e a etapa de divisão.
**O tempo de geração (divisão de 1 em 2) depende da nutrição e de fatores energéticos.
As FTS formam um tipo de anel, que se contrai até dividir a bactéria em duas. Em ambientes muito
frios as FTS trabalham mais devagar (importância de refrigerar alimentos). Já em ambientes muito
quentes as FTS são desnaturadas e não ocorre divisão.
O crescimento microbiano ocorre de maneira exponencial (aumenta sempre)
*cálculo crescimento: N total cél = N0 inicial x 2^n quantidade de vezes em que foi duplicada
Lag→adaptação
Log→crescimento
Estacio→para de
multiplicar
morte→velhice, declínio da
população, 0 nutrientes
** Temperatura, pH e disponibilidade de nutrientes alteram o crescimento microbiano.
Tipos de microrganismos
Os microrganismos podem ser diferenciados quanto ao O2:
● Aeróbios estritos: necessitam de muito O2
● Anaeróbios estritos: não toleram O2
● Anaeróbios facultativos: preferem crescer na presença de O2, porém podem ser anaeróbios
● Microaerófilos: não suportam grande quantidade de O2, mas precisam dele
● Anaeróbios aerotolerantes: não precisam de O2 mas não tem problema se tiver presença
1- aeróbios 2-anaeróbios 3-anaeróbios facultativos
4- microaerófilos 5- anaeróbios aerotolerantes
A respiração aeróbia necessita de O2 e gera 36 ATPs, já a anaeróbia é por meio da
fermentação e gera 2 ATPs. Os microrganismos que fazem respiração anaeróbia se
multiplicam mais lentamente.
Quanto à temperatura:
● psicrófilos: extremófilos, abaixo de 0º
● psicrotróficos: conseguem multiplicar na geladeira
● mesófilos: temperatura ótima → corporal
Quanto ao pH:
● acidófilos
● neutrófilos
● alcalófitos
Efeitos da temperatura
● Mínima: membrana gelificada, bactéria não se multiplica
● Ótima: maior multiplicação, atividade máxima
● Máxima: membrana entra em colapso, desnaturação de proteínas
**catabolismo→gera energia
**anabolismo→consome energia
Meios de cultura bacteriana
O diagnóstico laboratorial é importante para a pesquisa, auxiliar o clínico no diagnóstico, auxiliar a
epidemiologia e diagnósticos após a morte.
Meios líquidos- favorecem crescimento
● Caldo de pré enriquecimento: fortificar bactérias enfraquecidas
● Caldos de enriquecimento: muito nutritivo, cultivo de bactérias mais difíceis (fastidiosas)
● Nutritivos: cultivo de microrganismos já isolados, inespecífico
Meios semi sólidos- motilidade de microrganismos
● Meio SIM: zona umbrella, teste indol
Meios sólidos- observar colônias
● ágar nutriente: meio inespecífico, não indicado para fastidiosas
● ágar sangue: específico mas não seletivo, bactérias hemolíticas (quebram hemácias)
● ágar MacConkey: seletivo para bacilos G-, diferencial lactose → fermentam lactose rosadas e
não fermentam→ brancas ou incolores
● eosina azul de metileno: seletivo G-, lactose e sacarose
Semeaduras-
● Esgotamento por estrias: obter colônias isoladas
● Pour-plate: contagem, necessária diluição 9ml meio
+ 1ml microrganismo, meio líquido
● Spread-plate: contagem, diluição, apenas 0,1ml
pois o meio está sólido
Patogenicidade bacteriana
A patogenicidade é a capacidade de um microrganismo causar doenças a outros organismos, ou é
patogênico ou não é.
Virulência é a intensidade patogênica, unidade quantitativa
Fatores de virulência são características fenotípicas (visíveis) dos microrganismos que aumentam sua
intensidade, como falgelos.
A infecção é a capacidade de invadir, aderir, colonizar, multiplicar, disseminar, causar a doença e
transmiti-la.
Estágios da infecção-
● incubação: da invasão até o primeiro sinal clínico, adaptação do patógeno ao organismo
● prodrômico: início dos sinais não característicos da doença
● doença: fase de sinais típicos característicos
● convalescência: provavelmente última fase (morte celular), recuperação dos tecidos
danificados e retorno das funções normais.
Vias de transmissão-
● Horizontal: de indivíduo para outro indivíduo
- direta: contato direto com indivíduo doente ou seus fluidos
- indireta: contato com fômites (objetos contaminados)
● Vertical: de mãe para filho, placentária ou durante amamentação
Patogenia-
- invasão, portas de entrada nas mucosas, inalação, ingestão, ferimentos
- fixação
-multiplicação, invasão e disseminação
- evasão das defesas do hospedeiro
- dano
-excreção ou transmissão
Mecanismos de patogenicidade-
● Invasão: flagelos (encontram o tecido alvo sozinhas, móveis, quanto + flagelos + virulento)
● Aderência: cápsula bacteriana inicialmente ( não específica, grudenta como geleca), adesinas
(complexos de proteína que reconhecem e se ligam a receptores específicos, presentes nas
fímbrias, se ligam ao tecido alvo), receptores, aderência afimbrial por proteínas fibromectina
A, biofilmes (somente bactérias que formam cápsulas com EPS formando camadas, protegem
do sistema imune)
● Captação de nutrientes: sideróforos (destroem hemácias para captação de ferro)
● Produção de toxinas: toxinas são substâncias produzidas por bactérias que causarão danos a
um tecido ou célula específica
- exotoxinas: são liberadas durante a vida da bactéria, infectam outras células
- endotoxinas: fazem parte da bactéria, são secretadas quando a bactéria morre.
Bactérias G- possuem camada LPS que serve como endotoxina após a morte (lipídio
A tem grande capacidade tóxica, leva à trombose hipoglicemia coagulação)
● Evasão do sistema imune
- bactérias extracelulares: variação antigênica, se ligam aos anticorpos, resistem à
fagocitose (evitam o reconhecimento de células fagocíticas), removem espécies
reativas de O2.
- bactérias intracelulares: inibem formação do fagolisossomo (não é digerida durante a
fagocitose)