Microbiologia 4

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MICROBIOLOGIA 
AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ProfªStephanie Von Stein Cubas Warnavin 
 
 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Nesta aula, daremos início ao estudo dos únicos unicelulares 
procariontes, mestres da adaptação (Reece et al., 2015), as bactérias e Archeas. 
Abordaremos a variedade morfológica e estrutural bacteriana, os mecanismos 
fisiológicos, reprodutivos e de crescimento, os principais grupos e classificações 
e as formas de cultivo bacteriano. O objetivo principal será aprofundar os estudos 
sobre os microrganismos bacterianos. 
Os temas abordados são: 
• Tema 1 – Morfologia e ultraestrutura das bactérias; 
• Tema 2 – Fisiologia genética bacteriana; 
• Tema 3 – Reprodução e crescimento bacteriano; 
• Tema 4 – Principais grupos de bactérias; 
• Tema 5 – Cultivo de bactérias. 
TEMA 1 – MORFOLOGIA E ULTRAESTRUTURA DAS BACTÉRIAS 
 As bactérias são seres procariotos, unicelulares, com tamanho entre 0,5 
e 5μm (menores do que células eucarióticas), com uma grande diversidade 
morfológica. As formas mais comuns são cocos (esféricos), bacilos (forma de 
bastão) e espirilos (forma espiralada). Quanto às estruturas externas destacam-
se a parede celular, os flagelos, as fimbrias e a cápsula. Quanto às estruturas 
internas (Figura 1), os procariotos possuem uma organização bem mais simples 
em relação aos eucariotos. Não possuem organelas citoplasmáticas, com 
exceção dos ribossomos (síntese proteica). Seu citoplasma é rico em água, sais 
minerais, íons, enzimas etc., e é nele que ocorre grande parte das reações 
químicas da célula. O material genético fica mergulhado no citoplasma, em uma 
região específica denominada de nucleoide, sem formação de um envoltório 
nuclear, além dos plasmídeos que são pequenas moléculas circulares de DNA 
contendo, na maioria das vezes, poucos genes. De maneira geral, os 
procariontes possuem um único cromossomo circular. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1 – Morfologias mais comuns de procariotos 
 
 
Crédito: OSweet Nature/Shutterstock. 
 A parede celular dos procariotos (Figura 2) é formada de peptidioglicano, 
sendo responsável por dar forma à célula e protegê-la em ambientes hipotônicos. 
A depender de sua estrutura, as bactérias podem ser agrupadas em gram-
positivas e gram-negativas (Figura 3): nas gram-positivas, a parede celular é 
mais simples, mais espessa e com grande quantidade de peptideoglicano, 
corando-se de violeta sob efeito da coloração de Gram; já as gram-negativas 
possuem parede celular mais complexa, com menos peptideoglicanas e uma 
camada externa que contém lipopolissacarídeos, corando-se de vermelho ou 
rosa sob coloração de Gram. A conformação da parede celular das gram-
negativas confere uma maior proteção e, com isso, uma tendência maior à 
resistência contra medicamentos. 
 
 
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Figura 2 – Estrutura da parede celular em procariotos 
 
Crédito: Designua/Shutterstock. 
Figura 3 – Exemplos de bactérias gram-positivas e gram-negativas 
 
Crédito: Olga Bolbot/Shutterstock. 
 A cápsula e a camada mucosa são estruturas que envolvem a parede 
celular e são compostas de polissacarídeos ou proteínas. Possuem função de 
adesão a substratos ou a outros indivíduos e de proteção contra a desidratação 
ou o ataque do sistema imune de possíveis hospedeiros (no caso de bactérias 
patógenas). A diferença entre as duas se dá na sua estrutura: as cápsulas são 
densas e bem definidas e a camada mucosa não é bem organizada. A estrutura 
 
 
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que auxilia na adesão de alguns procariotos são as fímbrias, apêndices curtos e 
numerosos semelhantes a pelos. 
 Sob estresse ambiental, alguns procariotos conseguem produzir o que 
chamamos de endósporo (Figura 4), que consiste em uma estrutura de 
resistência formada por múltiplas camadas que abrigam uma cópia dos 
cromossomos bacterianos e se mantêm em latência por um longo tempo. Em 
ambientes mais viáveis, esse endósporo pode se reidratar e retomar seu 
metabolismo. 
Figura 4 – Estágio da formação do endósporo 
 
Crédito: Olga Bolbot/Shutterstock. 
 
Figura 5 – Endósporo formado na célula de Bacillus anthracis 
 
 
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Crédito: OSweetNature/Shutterstock. 
 Os flagelos se configuram com uma das estruturas de locomoção mais 
comuns nesses seres, possibilitando e auxiliando os procariotos que são 
capazes de realizar a taxia – movimentação em resposta a um estímulo, seja de 
aproximação ou de afastamento. Os flagelos dos procariotos e eucariontes são 
estruturas análogas e cujas composições moleculares e mecanismos de 
propulsão são distintos, além de os primeiros serem bem menores. 
TEMA 2 – FISIOLOGIA E GENÉTICA BACTERIANA 
Para as bactérias, as mutações, mesmo raras, podem ser grandes aliadas 
na capacidade adaptativa, já que garantem variabilidade genética em espécies 
com tempos de geração curtos e grandes populações. Logo, tendem a 
sobreviver e reproduzir a taxas mais elevadas que outras espécies (Reece et al., 
2015). Algumas cepas não patogênicas, por exemplo, podem se tornar 
patogênicas caso sejam expostas ao material genético de cepas mais perigosas, 
por exemplo o Escherichia coli, que é uma espécie bacteriana que inclui tanto 
isolados patogênicos quanto não patogênicos para o homem. Os isolados não 
patogênicos são parte da microbiota intestinal humana, junto com os anaeróbios, 
numa proteção à adesão de patógenos, pois competem por sítios de ligação aos 
enterócitos, entretanto podem se tornar patogênicos por meio de processos 
genéticos. 
 
 
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Visto a grande variabilidade genética dos procariotos, é de se esperar 
vasta diversidade adaptativa até mesmo por sua existência há bilhões de anos. 
Para os mecanismos metabólicos e fisiológicos não seria diferente. A Tabela 1 
resume os principais modos nutricionais dos procariotos. 
Tabela 1 – Principais modos nutricionais bacterianos 
Modo Fonte de energia Fonte de carbono 
Tipos de 
organismos 
Autótrofos 
Fotoautótrofos Luz 
CO2, HCO3
- ou 
compostos 
relacionados 
Cianobactérias 
Quimioautótrofo 
Químicos 
inorgânicos 
CO2, HCO3
- ou 
compostos 
relacionados 
ex.: Sulfolobus 
Heterótrofos 
Foto-heterótrofo Luz 
Compostos 
orgânicos 
Certos procariotos 
aquáticos e 
halófilos 
(Rhodobacter, 
chloroflexus) 
Quimioautótrofo 
Compostos 
orgânicos 
Compostos 
orgânicos 
Muitos 
procariontes 
(Clostridium) 
Fonte: Reece et al., 2015 
 O metabolismo dos procariotos também será variado no que diz respeito 
ao uso de O2 para a respiração celular. Eles poderão ser aeróbios obrigatórios 
(dependerão obrigatoriamente do oxigênio), aeróbios facultativos (conseguem 
sobreviver na presença ou ausência de oxigênio) ou anaeróbios obrigatórios (o 
oxigênio é tóxico para esses seres). Os anaeróbios obrigatórios conseguem sua 
energia por meio da fermentação, alcoólica ou lática, ou da respiração anaeróbia 
(usam íons nitrato ou sulfato como carreadores de elétrons). 
 Muitos procariotos, como as cianobactérias e indivíduos do gênero 
Rhizobium, metabolizam N2 atmosférico e convertem em amônia (NH3) num 
 
 
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processo chamado de fixação de nitrogênio. Esse processo é essencial para a 
produção de aminoácidos, na ciclagem do nitrogênio e para algumas plantas 
potencializa a absorção de compostos nitrogenados (mutualismo que ocorre 
entre leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium). 
TEMA 3 – REPRODUÇÃO E CRESCIMENTO BACTERIANO 
 Os procariontes são seres pequenos, reproduzem-se de maneira rápida 
e podem produzir novas gerações em questões de minutos. Essas 
características conferem a eles uma capacidade de crescimento e taxa 
populacional na base de trilhões de indivíduos. 
 Todos se reproduzirão por fissão binária (Figura 6), ou seja, reprodução 
assexuada que, a princípio, gerará clones da bactéria parental. Porém unidos às 
mutações, recombinação genética e à rápida reprodução, os procariotos 
garantem sua variabilidade genética. 
Figura 6 – Esquema de fissãobinária em uma célula procariótica 
 
Crédito: VectorMine/Shutterstock. 
 Já que nos procariontes não ocorrem a meiose e a fecundação, a 
recombinação genética se dá por mecanismos específicos: a transformação, a 
transdução e a conjugação (Figura 7). 
 
 
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Na transformação, o genótipo e fenótipo bacteriano podem ser alterados 
pela captação de DNA externo e sua assimilação no DNA original. Receptores 
na superfície da célula conseguem identificar e transportar para dentro da célula 
fragmentos de DNA de espécies muito próximas e, por permuta, incorporá-los 
ao genoma (Reece et al., 2015). Na transdução, bacteriófagos serão 
responsáveis pela recombinação genética de bactérias: eles levarão fragmentos 
de DNA procariótico de um indivíduo doador para outro receptor. Se esse 
fragmento for incorporado ao DNA da bactéria receptora, por crossing over, 
teremos uma célula recombinante. Por fim, na conjugação a transferência de 
DNA acontece entre procariontes através do pilus, uma ponte entre as células, 
de maneira unidirecional. Essa capacidade é determinada por uma porção 
específica de DNA denominada fator F presente no plasmídeo ou no 
cromossomo que é transferida. 
Figura 7 – Representação de transformação, conjugação e transdução 
bacteriana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Crédito: Designua/Shutterstock. 
 Para o crescimento populacional e formação de colônias, as bactérias 
estarão suscetíveis a influências de ordem física (pH, temperatura e pressão 
osmótica) e química (fonte e concentração de carbono, fósforo, enxofre, 
 
 
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nitrogênio, oxigênio etc.), variando de espécie para espécie e suas 
especificidades metabólicas e fisiológicas. Quando cultivadas em laboratório, a 
melhor maneira de se representar o crescimento é utilizando-se de uma curva 
logarítmica chamada de curva de crescimento bacteriana (Figura 8). 
Figura 8 – Curva de crescimento bacteriana 
 
Crédito: Peter Hermes Furian/Shutterstock. 
TEMA 4 – PRINCIPAIS GRUPOS DE BACTÉRIAS 
 Habitando o planeta Terra há 3,5 bilhões de anos, as populações 
bacterianas acumularam uma infinidade de adaptações estruturais e metabólicas 
e uma imensa variabilidade genética que acabou resultando na sua imensa 
irradiação pela natureza em diversos ambientes. A seguir, é apresentado um 
resumo dos principais filos de bactérias. 
4.1 Proteobactéria 
 Um dos maiores e mais diversos grupos é formado por bactérias gram-
negativas, fotoautótrofas, quimioautótrofas e heterótrofas, anaeróbias ou 
aeróbias. É definido pelo gene 16S rDNA e formado por cinco grupos. 
Tabela 2 – Principais modos nutricionais bacterianos 
 
 
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Proteobactérias 
Subgrupo Características Exemplos 
Alfa São bactérias estreitamente associadas 
com hospedeiros eucarióticos. 
 Rhizobium, 
Agrobacterium 
Beta Hábitos nutricionais diversos, mas 
destacam-se entre bactérias que auxiliam 
na ciclagem do nitrogênio do solo, 
espécies aquáticas e alguns patógenos. 
Nitrosomonas, 
Rubrivivax, Neisseria 
gonorrhoeae 
Gama 
Inclui bactérias autotróficas sulforosas e 
outras heterótrofas que são patógenas. 
Thiomargarita 
namibiensis, Legionella, 
Salmonella (Figura 10), 
Vibrio cholerae, 
Escherichia coli 
Delta Nesse grupo estão inclusas as 
mixobactérias secretoras de muco (em 
situações de estresse ambiental essas 
bactérias formam colônias de resistência) e 
as bdellovíbrios (bactérias que atacam 
outras bactérias) 
Chondromyces crocatus 
Épsilon A maioria é patogênica aos humanos e 
outros animais 
Campylobacter, 
Helicobacter pilori. 
Fonte: Reece et al, 2015 
 
 
 
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Figura 9 – Ilustração 3D de Salmonella 
 
Crédito: Urfin/Shutterstock. 
4.2 Chlamydias 
 Grupo de bactérias gram-negativas que vivem obrigatoriamente dentro 
de células animais como parasitas e não possuem peptideoglicano em suas 
paredes celulares. Um exemplo é a Chlamydia trachomatis (Figura 10) 
causadora de cegueira e uretrite não gonocócica. 
Figura 10 – Ilustração 3D de Chlamydia trachomatis 
 
Crédito: Tatiana Shepeleva/Shutterstock. 
 
 
 
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4.3 Spirochetes 
 Espécies desse grupo possuem vida livre ou são parasitas patogênicos, 
heterótrofos, gram-negativos e possuem uma movimentação peculiar em forma 
de espiral dado por um filamento interno similar a um flagelo. Triponema pallidum 
(Figura 12), causador da sífilis, e Borrelia burgdorferi, causador da doença de 
Lyme, são exemplos de espécies desse grupo. 
Figura 11 – Ilustração 3D de Treponema pallidum 
 
Crédito: Milos Pauline/Shutterstock. 
4.4 Cyanobacteria 
 Grandes representantes do fitoplâncton, as cianobactérias são gram-
negativas, fotoautótrofas e um dos únicos seres procariotos a realizar 
fotossíntese. Podem ser solitárias ou filamentosas e algumas delas realizam o 
processo de fixação de nitrogênio. Um bom exemplo de cianobactéria são as 
Oscillatoria (Figura 12). 
 
 
 
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Figura 12 – Imagem microscópica de Oscillatoria 
 
Crédito: Rattiya Thongdumhyu/Shutterstock. 
4.5 Bactérias gram-positivas 
 São bactérias caracterizadas pela parede celular rica em 
peptideoglicana. Os actinomicetos (Figura 13) formam colônias contendo 
cadeias ramificadas de células e podem ser patógenos (causadores da 
tuberculose e hanseníase) e de vida livre no solo (auxiliam na decomposição), 
sendo algumas espécies utilizadas na indústria farmacêutica (caso do gênero 
Streptomyces, fonte de antibióticos). As micoplasmas não formam parede 
celular, são de vida livre ou patógenos e uma das menores células conhecidas. 
Mycoplasma genitalium (Figura 14) é um exemplo desse grupo, causador de 
inflamações em órgãos sexuais femininos e masculinos. 
 
 
 
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Figura 13 – Ilustração 3D de uma actinomiceta 
 
Crédito: CI Photos/Shutterstock. 
Figura 14 – Ilustração 3D de uma actinomiceta 
 
Crédito: CI Photos/Shutterstock. 
 
 
 
 
 
 
 
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4.6 Archaea 
 O grupo das arqueias formam, filogeneticamente, um domínio à parte do 
domínio Bactéria, porém compartilham muitas características estruturais e 
metabólicas, tanto que há pouco tempo estavam dentro de um único táxon. 
Como grupo, as arqueias compartilham características que são exclusivas 
devido ao processo próprio processo evolutivo separado das bactérias. As 
extremófilas e os metanogênicas são as principais representantes desse 
domínio. 
 As extremófilas são arqueias que vivem em condições ambientais 
extremas de salinidade (halófilos extremos), suportando ou necessitando de um 
ambiente com níveis altíssimos concentração de sais (ex.: Halobacterium), e de 
temperatura (termófilos extremos), resistindo e prosperando em temperaturas 
altíssimas (ex.: Sulfolobus e Pyrococcus furiosus). 
 As metanogênicas são arqueias anaeróbias que liberam metano como 
subproduto do seu processo de produção de energia. Podem ser encontradas 
em grandes profundidades de gelo, pântanos, brejos, vísceras de herbívoros e 
instalações de tratamento de esgotos, lugares onde a concentração de O2 é 
praticamente nula, já que esse gás é venenoso para elas. 
TEMA 5 – CULTIVO DE BACTÉRIAS 
 As bactérias se reproduzem de fissão binária e possuem um tempo de 
geração (tempo para uma célula se dividir e sua população dobrar) curto. Logo, 
o cultivo de bactérias torna-se, a princípio, fácil, porém dependente de vários 
outros fatores. O cultivo em laboratório se dá também pelo controle dos fatores 
de ordem física e química. Seu crescimento pode ser verificado e expresso de 
maneira matemática pela curva de crescimento bacteriana, onde são 
demonstradas as fases lag, log, estacionária e fase de morte. Os métodos de 
contagem são diversos e podem ser medidos em função do número de células 
ou da massa total da população. 
 Os principais métodos são a contagem em placas, filtração, método do 
número mais provável, contagem microscópica direta, turbidez, atividade 
metabólica e pelo seco. Em meios de cultura, populaçõesde bactérias podem 
ser isoladas pelo método de esgotamento em placa e, posteriormente, formar 
colônias. Os meios de cultura para as bactérias variam de acordo com a 
 
 
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atividade metabólica da espécie escolhida. Quando prontas, as culturas podem 
ser conservadas sob refrigeração em ultracongelamento ou liofilização. 
NA PRÁTICA 
Falar sobre os procariotos e suas aplicações é pensar também em toda a 
sua diversidade metabólica, desde seres essenciais para a ciclagem de 
nutrientes na natureza até outros que provocam prejuízos e problemas sociais 
gravíssimos. 
Do ponto de vista ecológico e ambiental, muitos procariotos, juntamente 
com os fungos, atuarão na reciclagem química atuando na decomposição da 
matéria orgânica morta ou na conversão de algumas moléculas que possam ser 
assimiladas por outras espécies, como é o caso das bactérias fixadoras de 
nitrogênio. Essa função ecológica é de suma importância já que a natureza 
depende da ciclagem dos elementos químicos entre a matéria viva e a não viva 
até mesmo para a manutenção dos ecossistemas. 
No decorrer de sua evolução biológica, os procariotos convergiram em 
muitas interações ecológicas simbióticas, mutualísticas e parasitárias com outros 
seres vivos, exercendo impactos tanto benéficos quanto prejudiciais. As 
espécies patogênicas, em geral, causam doenças pela produção de toxinas que 
secretam (exotoxicinas), como é o caso da Vibrio cholerae, Clostridium 
botulinium e da Clostridium difficile, ou pela decomposição de suas paredes 
celulares (endotoxicinas), caso das espécies do gênero Salmonella. Outro 
problema em relação às patógenas são as super-resistentes aos antibióticos: 
graças à reprodução rápida e às mutações nos genes, a disseminação de cepas 
mais resistentes a medicamentos é, hoje, um dos principais problemas da 
comunidade médica. 
Na pesquisa e tecnologia, utilizamos os procariotos de diversas formas. A 
própria produção de queijos e iogurtes é devido a esses seres. E. coli e A. 
tumefaciens são amplamente utilizados na indústria de biotecnologia para 
clonagem de genes e criação de plantas transgênicas, respectivamente. 
Algumas bactérias que sintetizam um tipo de polímero chamado de PHA estão 
sendo estudadas para produzirem esse polímero em escala com o objetivo de 
substituir o plástico. São amplamente utilizados na biorremediação como 
removedores de poluentes da água, solo ou ar. 
 
 
 
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FINALIZANDO 
Nesta aula, compreendemos a diversidade metabólica, estrutural, 
filogenética e ecológicas dos procariotos. São seres unicelulares, sem 
organização nuclear e compartimentos envoltos por membranas, sendo os 
ribossomos as únicas organelas que compartilham com os eucariotos. Suas 
paredes celulares são compostas de peptideoglicanos e, dependendo de sua 
conformação, podem ser classificadas como gram-positivas e gram-negativas. 
Mesmo se reproduzindo de maneira assexuada, os procariotos garantem 
a variabilidade genética com tempo de geração curto, mutação e recombinação 
genética. Essa combinação é responsável até pela irradiação das espécies e 
adaptação a diferentes modos de vida e habitats. 
São de suma importância como recicladores químicos, tanto como 
decompositores quanto na conversão de moléculas. Muitas são de vida livre, 
simbióticas, mutualísticas ou parasitas, sendo estas últimas importantes para a 
saúde de animais e plantas. São utilizadas na pesquisa para fins moleculares e 
ecológicos. 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
LEVINSON, W. Microbiologia médica e imunologia. 10. ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2010. 
REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. 
ROCHA, A. Fundamentos da microbiologia. São Paulo: Rideel, 2016. 
TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. 12. ed.. Microbiologia. Porto 
Alegre: Artmed, 2017.