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MORFOLOGIA BACTERIANA Generalidades Uma das principais características estruturais das bactérias é o reconhecimento de seu material e sua forma de organização morfológica Elas possuem algumas formas básicas: cocos esféricos (que significa frutificação), bacilos em forma de bastão (que significa bastonete) e espiral. Os cocos: são mais arredondados e variam em cocos, diplococo, estafilococos, estreptococos, Sarcina e tétrade. Os bacilos: tem uma forma oval, cilíndrica e variam em cocobacilos, diplobacilos, paliçados e estreptobacilos. As espirais (não se agrupam): possuem uma ou mais curvaturas; elas nunca são retas. Vibriões (formato de virgula), espirilo (helicoidal maior amplitude e menor rotação no seu eixo), espiroqueta (alongado, mais rotação com menos amplitude). Monomórfica: a maioria das bactérias têm uma forma única. Entretanto, uma série de condições ambientais pode alterar sua forma, que, quando alterada, dificulta uma identificação. Pleomórficas: algumas bactérias podem ter muitas formas, não somente uma. A estrutura de uma célula procariótica será vista na seguinte ordem: estruturas externas da parede celular a parede celular propriamente dita estruturas internas da parede celular. Estruturas Externas à Parede Celular Entre as possíveis estruturas externas da parede extracelular dos procariotos estão o glicocálice, os flagelos, os filamentos, as axiais, as fímbrias e pili. GLICOCÁLICE: Muitos procariotos secretam na sua superfície uma substância denominada glicocálice. Substancia q reveste a célula Cápsula: Quando organizada e está firmemente aderida à parede celular importantes para a contribuição da virulência bacteriana (medida do grau com que um patógeno causa doença) protegem as bactérias patogênicas da fagocitose pelas células do hospedeiro Camada viscosa: Se não é organizada e está francamente aderida à parede celular O glicocálice é um componente muito importante dos biofilmes: substância polimérica extracelular: Um glicocálice que auxilia as células em um biofilme a se fixarem ao seu ambiente-alvo e umas às outras; Por meio da fixação, as bactérias podem crescer em diversas superfícies O Streptococcus mutans, um importante causador de cárie dentária, fixa-se na superfície dos dentes por um glicocálice. O S. mutans pode usar sua cápsula como fonte de nutrição degradando-a e utilizando os açúcares quando os estoques de energia estão baixos FLAGELOS: Organelas responsáveis pela mobilidade bacteriana Formados por órgãos proteicos: flagelinas São altamente antigênicos (AgH), corpo reconhece facilmente a estrutura da flagelina em cada espécie bacteriana é diferente o suficiente para conferir especificidade antigênica, sendo denominada antígeno h. As bactérias são classificadas em: Monotriquia – um flagelo em uma das extremidades Anfitriqueos – dois flagelos, um em cada polo Lofotriqueo – vários flagelos em um só polo Peritriqueos – vários flagelos em toda a superfície da bactéria Atriqueas – não tem flagelos Mecanismo do flagelo: quando é rotacionado, ele provoca movimentação da célula bactérias gram-negativas: dois pares de anéis; o par externo está ancorado a várias porções da parede celular, e o par interno está ancorado à membrana plasmática. bactérias gram-positivas: somente o par interno está presente FILAMENTOS AXIAIS: Filamentos axiais ou endoflagelos, são feixes de fibrilas que se originam nas extremidades das células, sob uma bainha externa, e fazem uma espiral em torno da célula possuem uma estrutura similar à dos flagelos. As espiroquetas são um grupo de bactérias que possuem estrutura e mobilidade exclusivas. Elas se movem por meio de filamentos ou endoflagelos Uma das espiroquetas mais conhecidas é o Treponema pallidum, o agente causador da sífilis FÍMBRIAS E PILI: são mais curtos, retos e finos que os flagelos e que são usados mais para fixação e transferência de DNA que para mobilidade. Proteína denominada pilina, divididas em: Fímbrias: nos polos ou em toda a superfície envolvidas na formação de biofilmes Pili: envolvidos na mobilidade celular e na transferência de DNA translocação bacteriana: mobilidade da superfície bacteriana mobilidade por deslizamento: fornece uma maneira para os micróbios viajarem nos ambientes com baixo conteúdo de água, como os biofilmes e o solo Pili de conjugação (sexuais): responsável pela fixação da célula doadora e receptora no processo de conjugação A Parede Celular Propriamente Dita Responsável pela forma da célula e circunda a membrana plasmática 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 serve como ponto de ancoragem para os flagelos Local de ação de alguns antibióticos Composta por peptideoglicana: dissacarídeo repetitivo ligado por polipeptídeos para formar uma rede que circunda e protege toda a célula. A penicilina interfere com a ligação final das filas de peptideoglicanas pelas pontes cruzadas peptídicas. Como resultado, a parede celular é muito enfraquecida e a célula sofre lise, uma destruição causada pela ruptura da membrana plasmática e pela perda de citoplasma. PAREDES CELULARES DE GRAM- POSITIVAS: Muitas camadas de peptideoglicana, formando uma estrutura espessa e rígida contêm ácidos teicoicos, que consistem principalmente de um álcool (como o glicerol ou ribitol) e fosfato. Existem duas classes de ácidos teicoicos: ácido lipoteicoico: que atravessa a camada de peptideoglicana e está ligado à membrana plasmática. Ácido teicoico da parede: que está ligado à camada de peptideoglicana. Função do ácido teicoicos: podem se ligar e regular o movimento de cátions para dentro e para fora da célula. Eles também podem assumir um papel no crescimento celular, impedindo a ruptura extensa da parede e a possível lise celular. fornecem boa parte da especificidade antigênica da parede e, portanto, tornam possível identificar bactérias gram-positivas utilizando determinados testes laboratoriais PAREDES CELULARES DE GRAM- NEGATIVAS: Consistem em uma ou poucas camadas de peptideoglicana e uma membrana externa Não contêm ácidos teicoicos: São mais suscetíveis ao rompimento mecânico A peptideoglicana está ligada a lipoproteínas na membrana externa e está no periplasma, um fluido semelhante a um gel, entre a membrana externa e a membrana plasmática. O periplasma contém uma alta concentração de enzimas de degradação e proteínas de transporte. Membrana externa: 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 para certos antibióticos (p. ex., penicilina), enzimas digestivas como a lisozima, detergentes, metais pesados, sais biliares e certos corantes O lipopolissacarídeo (LPS) da membrana externa: lipídeo A: quando bactérias gram- negativas morrem, elas liberam lipídeo A, que funciona como uma endotoxina responsável pelos sintomas associados a Bactérias Gram- -Negativas, Como Febre, dilatação de vasos venosos, choque e formação de coágulos sanguíneo Cerne polissacarídico: Fornece estabilidade Polissacarídeo: funciona como um antígeno, sendo útil para diferenciar espécies de bactérias gram-negativas Paredes Celulares e Mecanismo da Coloração de Gram: EXPLICANDO A COLORAÇÃO DE GRAM: É um dos procedimentos de coloração mais úteis, pois classifica as bactérias em dois grandes grupos: gram-positivas gram-negativas. Como ocorre: 1. Um esfregaço fixado pelo calor é recoberto com um corante básico púrpura,geralmente o cristal violeta. Uma vez que a coloração púrpura impregna todas as células, ela é denominada coloração primária. 2. Após um curto período de tempo, o corante púrpura é lavado, e o esfregaço é recoberto com iodo, um mordente. Quando o iodo é lavado, ambas as bactérias gram-positivas e gram-negativas aparecem em cor violeta escuro ou púrpura. 3. A seguir, a lâmina é lavada com álcool ou uma solução de álcool-acetona. Essa solução é um agente descolorante, que remove o púrpura das células de algumas espécies, mas não de outras. 4. O álcool é lavado, e a lâmina é então corada com safranina, um corante básico vermelho. O esfregaço é lavado novamente, seco com papel e examinado microscopicamente A corante púrpura e o iodo se combinam no citoplasma de cada bactéria, corando-a de violeta escuro ou púrpura. As bactérias que retêm essa cor após a tentativa de descolori-las com álcool são classificadas como gram-positivas As bactérias que perdem a cor violeta escuro ou púrpura após a descoloração são classificadas como gram-negativas. Como as bactérias gram- -negativas são incolores após a lavagem com álcool, elas não são mais visíveis. É por isso que o corante básico safranina é aplicado; ele cora a bactérias gram- negativas de rosa Os corantes como a safranina, que possuem uma cor contrastante com a coloração primária, são denominados contracorantes. Como as bactérias gram-positivas retêm a cor púrpura original, não são afetadas pelo contracorante Safranina Em resumo, as células gram-positivas retêm o corante e permanecem com a cor púrpura. As células gram-negativas não retêm o corante; elas ficam incolores até serem contracoradas com um corante vermelho APLICANDO COM A PAREDE CELULAR Esse mecanismo tem como base as diferenças nas estruturas da parede celular das bactérias gram-positivas e gram-negativas e como cada uma dessas estruturas reage aos vários reagentes 1. Cristal violeta (corante primário), cora as células gram-positivas e gram-negativas de púrpura, pois penetra no citoplasma de ambos os tipos celulares. 2. iodo-iodetada aplicado, forma cristais com o corante que são muito grandes para escapar pela parede celular. 3. A aplicação de álcool desidrata a peptideoglicana das células gram-positivas para torná-la mais impermeável ao cristal violeta-iodo. 4. adição de safranina (contracorante) torna as células das bactérias gram-negativas cor-de- rosa. Estruturas Internas à Parede Celular A MEMBRANA PLASMÁTICA (CITOPLASMÁTICA) consiste principalmente de fosfolipídeos e outras proteínas apresentando uma parte hidrofóbica e hidrofílica e permeabilidade seletiva que permite a passagem de algumas substancias Funções: Permeabilidade seletiva que mantém o meio interno diferente do externo Transporte de solutos elétrons; fosforilação oxidativa em aeróbias Localização de enzimas receptoras de transporte O MOVIMENTO DE MATERIAIS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS: processos passivos: as substâncias atravessam a membrana de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração (se movem a favor do gradiente de concentração, ou diferença), sem qualquer gasto de energia (ATP) pela célula. Processos ativos: a célula deve usar energia (ATP) para mover as substâncias das áreas de baixa concentração para as áreas de alta concentração (contra o gradiente de concentração) CITOPLASMA: Substância da célula no interior da membrana plasmática água, contendo principalmente proteínas (enzimas), carboidratos, lipídeos, íons inorgânicos e compostos de peso molecular muito baixo espesso, aquoso, semitransparente e elástico. As principais estruturas do citoplasma dos procariotos são: uma área nuclear (contendo DNA), as partículas denominadas ribossomos e os depósitos de reserva denominados inclusões O NUCLEOIDE: única molécula longa e contínua de DNA de fita dupla, com frequência arranjada de forma circular, denominada cromossomo bacteriano os cromossomos bacterianos não são circundados por um envelope nuclear (membrana) e não incluem histonas as bactérias frequentemente contêm pequenas moléculas de DNA de fita dupla, circulares, denominadas plasmídeos RIBOSSOMOS: funcionam como locais de síntese proteica ENDOSPOROS: Os endosporos são estruturas de repouso, formadas por algumas bactérias para a sobrevivência durante condições ambientais adversas. O processo de formação do endosporo é denominado esporulação; o retorno de um endosporo ao seu estado vegetativo é denominado germinação.