CITOLOGIA, NUTRIÇÃO E METABOLISMO BACTERIANO

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12-o8-2013
Prova 1 - MICROBIOLOGIA – Aula II
CITOLOGIA, NUTRIÇÃO E METABOLISMO BACTERIANO
- Diferenças estruturais entre as células procarióticas e eucarióticas
1. Cromossomos -> A célula procariótica tem um cromossomo único e circular diferente da célula eucariótica que pode ter vários cromossomos que são lineares. 
2. Ribossomos -> Existe grande diferença entre os ribossomos da células bacterianas e das eucarióticas, os ribossomos das células bacterianas possuem um peso mais leve do que os das eucarióticas. 
3. Membrana citoplasmática -> A célula bacteriana não possui membrana nuclear, o processo de transcrição, que é a formação do RNA e tradução que é a formação da proteína, ocorre simultaneamente, enquanto que na célula eucariótica esse processo é separado pelos compartimentos celulares. Logo, a célula eucariótica consegue fazer splicing, fenômeno que não ocorre na célula procariótica, por conta disso também a célula procariótica não possui introns na sequência genética, não tem nada que seja desperdiçado na célula procariótica. 
4. Parede celular -> As células bacterianas possuem a presença da parede celular, com exceção do micoplasma. A parede celular formada por celulose ou por quitina, que é a estrutura que forma a parede celular dos fungos e células vegetais, é o que existe nas células eucarióticas, mas mesmo assim nem todas as células eucarióticas possuem parede celular, assim como existe uma exceção para as bactérias. 
5. Respiração celular -> A respiração celular é dada nas nossas células pela presença da mitocôndria, toda célula eucariótica tem mitocôndria, mas nem toda bactéria tem as características que a mitocôndria tem para fazer respiração celular, então nem todas as bactérias vão fazer respiração celular. Quem irá ditar se ela irá fazer ou não é o aparato metabólico dela, mas o mais importante disso é que esse processo ocorre em uma invaginação da membrana citoplasmática da célula procariótica, denominada mesossomo. O mesossomo é uma estrutura que vamos utilizar na bactéria para fazer a fissão binária, então quando a bactéria precisar se reproduzir, o mesossomo vai ser utilizado para juntar uma parte com a outra e separar as células filhas.
6. Divisão celular -> As células eucarióticas se dividem por mitose e as procarióticas por fissão binária. As bactérias não fazem meiose, elas vão utilizar os plasmídeos, que são os elementos extra-cromossomiais para a dispersão de genes diferentes. Além dos plasmídeos, temos outros elementos extra-cromossomiais que são importantes na amplificação desses genes.
- Bactérias Gram Positivas e Gram Negativas
A principal diferença que vamos ver nas bactérias é a caracterização pela coloração de gram, onde as bactérias podem ser classificadas em gram positivas e gram negativas.
As bactérias gram positivas vão possuir uma espessa camada de peptideoglicano, além disso possuem duas estruturas que delimitam ela, a membrana citoplasmática e a parede celular que possui dois determinantes anti-gênicos. Os determinates anti-gênicos são duas moléculas, o ácido teicóico e o ácido lipoteicóico, que são importantes para fazer com que essas células bacterianas sejam reconhecidas pelo sistema imune. 
Qual a diferença entre as bactérias gram positivas e gram negativas?
As bactérias gram negativas possuem uma camada de peptideoglicano mais fina do que a das gram positivas. Quando dizemos que uma bactéria é gram positiva ou gram negativa, estamos falando da capacidade de reter a coloração de gram. A gram positiva permanece corada devido a grossa camada de peptideoglicano e a gram negativa se descora devido a fina camada de peptideoglicano. 
As bactérias gram negativas têm 10 vezes menos camadas de peptideoglicano do que a gram positiva, isso gera um problema para essas bactérias em relação ao equilíbrio osmótico. Porque a quantidade de íons que existe no citoplasma da célula bacteriana é menor do que a quantidade de íons que existe do lado de fora da célula, e com isso a tendência é a célula ganhar água do meio para alcançar esse equilíbrio osmótico, porém a parede celular das bactérias gram negativas são muito permeáveis o que irá fazer com que a bactéria ganhe água de forma excessiva. Já a bactéria gram positiva não terá tantos problemas com isso, pois ela tem uma grossa camada de peptideoglicano, o que não deixa passar quantidade excessiva de água do meio externo da célula. 
Para resolver esse problema, as bactérias gram negativas criaram uma adaptação, chamada de membrana externa. Então, depois do peptideoglicano, ela tem uma terceira estrutura que delimita a bactéria, que é a membrana externa, formada por uma composição lipídica um pouco diferente da composição da membrana interna. Essa membrana externa possui uma estrutura extremamente importante no reconhecimento das células bacterianas pelo sistema imune, que é o LPS ou lipopolisacarideo. 
O LPS mesmo sem estar associado a uma bactéria é capaz de causar febre, mal estar, dor no corpo, etc. É sempre mais comum um individuo apresentar febre por infecção de bactéria gram negativa, pois a gram negativa tem LPS e mesmo que o sistema imune consiga conter a infecção no local, o LPS pode cair sozinho na corrente sanguínea e causar um sintoma sistêmico.
LPS -> O LPS é uma estrutura lipopolisacaridica, um lipídeo associado a uma cadeia polisacaridica. O LPS é reconhecido pelos receptores toll, que são receptores pelos quais os macrófagos e neutrófilos reconhecem as células bacterianas. O LPS sozinho é capaz de ativar as células do sistema imune a produzirem as citocinas pró-inflamátorias, que são responsáveis pelo choque.
Colorações Bacterianas -> Todas as bactérias que se coram bastante por gram ficam roxas e as que se coram pouco ficam vermelhas, então podemos dizer que as bactérias roxas são gram positivas e as bactérias rosas são gram negativas.
- Funções da Parede Celular
As funções da parede celular é proteger contra a lise osmótica, fazer com que a célula consiga manter as concentrações desiguais do seu interior para o seu exterior, ditar a morfologia bacteriana, ou seja, se a bactéria é um bacilo ou um coco através do arranjo do peptideoglicano e permitir a diferenciação entre gram negativas e gram positivas. 
Stafilococos – coco gram positivo
E. coli – bacilo gram negativo
Os fatores que irão interferir na integridade da parede celular são os antibióticos beta-lactâmicos e a lisozima. A lisozima é uma enzima presente na lagrima, no suor, na saliva que tem como função desintegrar a parede celular e os antibióticos beta-lactâmicos que são da classe de antibióticos que a penicilina faz parte.
- Endósporos: Estrutura de resistência 
Os endósporos bacterianos são estruturas que não visam a reprodução bacteriana, eles são estruturas de resistência.
A bactéria cria uma célula filha e protege a célula filha das intempéries do ambiente, essa proteção ocorre através da parede celular, com a bactéria englobando a célula filha. Depois disso, ela vai ser capaz de produzir uma grossa camada de peptideoglicano e sedimenta a célula filha pra que ela fique adormecida. A célula mãe usa toda energia dela para fazer essa célula filha sobreviver nesse ambiente inóspito, logo a célula mãe não consegue sobreviver porque ela gasta toda energia dela pra fazer o peptideoglicano para célula filha, também chamada de esporos. A célula filha possue pouca água e energia, com isso ela não consegue sair do “ovinho” que a célula mãe fez pra ela, ela só sai então quando as condições do ambiente forem favoráveis ao seu crescimento. 
Para esse processo, é preciso grande deposição de peptideoglicano, logo a gram negativa não será capaz de realizar isso, então somente bactérias gram positivas são capazes de fazer esporos.
- Glicocálice
O glicocálice é uma estrutura de cápsula e fica externa a membrana externa. No caso das bactérias gram negativas, fica externa a parede celular e no caso das gram positivas essa estrutura vai ser formada principalmente por polissacarídeos, que dificulta o reconhecimentofeito pelos anticorpos. O glicocálice é uma substância gelatinosa que fica ao redor da bactéria, ela pode ter uma estrutura mais firme, se ela for mais firme e mais 
A cápsula geralmente irá impedir que os anticorpos produzidos consigam interagir com as bactérias, porque elas são estruturas formadas por carboidratos e os anticorpos normalmente são produzidos para interagir com estruturas proteicas
- Flagelos
As bactérias podem ser móveis ou imóveis, as móveis são aquelas que possuem flagelos, que podem ser de 4 tipos: monotríqueos, anfitriqueos, lofotríqueos e perítriqueos. Monotriqueos é quando a bactéria possui um flagelo em um ponto só, normalmente essa bactéria só se movimenta para baixo e para cima. Anfitriqueos são aquelas bactérias que possuem flagelos em direções opostas, apresentam mais capacidade de movimentação do que uma monotriquea. Lofotriqueos são aquelas bactérias que possuem um “tufo de cabelo”, e tem maior capacidade de movimentação. Peritriqueos são aquelas bactérias que tem vários “cabelos” ao redor delas. Esses flagelos são importantes para as bactérias, pois irão ditar em quais direções elas tem que se movimentar. 
- Pili Bacteriano
Um outra estrutura que estará presente na superfície da célula bacteriana é o pili bacteriano, que são “cabelos” bem pequenos encontrados ao redor da bactéria. É uma estrutura parecida com o flagelo, mas este por sua vez é maior e apresentam funções distintas. O pili ou fimbria será utilizado para aderir a célula bacteriana à célula epitelial no organismo que ela vai colonizar, ele é muito importante para que o processo de colonização ocorra, sem ele não é possível fazer a aderência. Além disso, temos um outro tipo de pili chamado de pili sexual que tem como função compartilhar os plasmídeos das bactérias, esse pili sexual faz uma ponte entre uma bactéria e outra e é através disso que a cópia do plasmídeo de uma bactéria consegue passar para outra bactéria.
- Nutrição em Procariotos 
A nutrição das células bacterianas vai depender do tipo de bactéria, ou seja, se ela é gram positiva ou gram negativa principalmente. As gram positivas possuem um problema para entrada de substâncias, pois elas se muniram de uma grossa camada de peptideoglicano, então essa bactéria não conseguirá colocar qualquer tipo de substancia pra dentro, então ela se nutre através de translocadores que joga enzimas do citoplasma para fora da célula, as enzimas degradam aquilo tudo e absorvem os compostos mais simples. As bactérias gram negativas não possuem uma grossa camada de peptideoglicano, logo as estruturas grandes são capazes de ficar em uma porção entre as membranas externas e internas, essa região é chamada de periplasma. 
As bactérias precisam absorver dois tipos de nutrientes, os macronutrientes que são aqueles necessários em grandes quantidades, como o carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fosforo e enxofre, e os micronutrientes que são aqueles necessários em pequenas quantidades, como o potássio, magnésio, cálcio, sódio, entre outros.
- Crescimento Bacteriano
Para vermos como uma bactéria cresce, temos que isolar ela em cultura, que são meios onde temos todos os macro e micronutrientes necessários para que essas bactérias consigam crescer.
Cultura pura é quando se pega uma colônia especifica em um único meio. Cultura mista é quando temos mais de um tipo de bactéria crescendo em um mesmo meio, para que isso aconteça é necessário ter condições de nutrição para mais de uma espécie bacteriana, esses meios são denominados de meios não seletivos. 
O crescimento bacteriano não esta relacionado com o tamanho da célula procariótica e mas sim com a quantidade, então podemos caracterizar o crescimento bacteriano pelo crescimento populacional, pela taxa de crescimento da bactéria, pela taxa de geração, ou seja, quanto ela cresce por minuto, quanto tempo ela leva para se duplicar. 
A fissão binária ocorre quando a bactéria percebe que tem condições para se multiplicar, com isso ela se alonga e duplica o DNA. Cada DNA vai para uma extremidade e temos a formação dos mesossomas, que são invaginações na membrana, através deles quando as membranas se unem temos a formação de peptideoglicano, esse peptideoglicano que vai permitir que elas se separem.
O crescimento bacteriano ocorre em 4 fases: a fase lab, a fase log, a fase estacionária e a fase da morte. A fase lab é aquela em que a bactéria está se acostumando com o meio, nesta fase não temos um aumento do número de células bacterianas. Mas quando a bactéria percebe que o meio é bom, ela começa a se multiplicar e temos um crescimento exponencial, chamamos de fase log. Depois chega um momento que os nutrientes desse meio não suportam mais a quantidade de bactérias que tem ali e quando elas percebem que os nutrientes estão acabando, elas param de se multiplicar para conseguir manter esses estoques de nutrientes pelo maior período possível, entrando assim na fase estacionária, só que mesmo assim elas continuam consumindo nutrientes do meio, e ai chega uma hora que eles acabam e as células começam a morrer. A fase onde cultivamos e estudamos as bactérias é a fase log.
As bactérias podem ser divididas em relação as condições ambientais, como temperatura, presença ou ausência de oxigênio, salinidade, pH, entre outros, que serão favoráveis ao seu crescimento. 
A primeira condição é a temperatura, onde elas iniciaram seu crescimento se o clima for favorável, geralmente a temperatura é baixa e vai aumentando até chegar em um ponto ótimo e depois desse ponto decai bruscamente, quando isso ocorre a bactéria foi desnaturada e perde sua ação. A salinidade que irá ser a favor ou contra do desiquilíbrio osmótico entre a célula bacteriana e o meio externo. A disponibilidade de oxigênio, para muitas bactérias é uma ferramenta que elas necessitam utilizar e para outras pode ser tóxico. E o pH que é extremamente importante na conformação das enzimas, que são muito requeridas para que a célula bacteriana consiga sobreviver e se multiplicar.
Temperatura -> As células bacterianas podem ser classificadas conforme a temperatura ótima de crescimento, o crescimento das células bacterinas que causam doenças no ser humano precisam ocorrer entre 35 e 40ºC, essas são as bactérias mesófilas, que crescem aproximadamente entre 20 e 40ºC. As bactérias que crescem em temperaturas menoresque 20ºC, são consideradas psicrofilas ou psicotrofilas. E as que crescem acima de 40ºC, são chamadas de termófolas. As bactérias não conseguem sobreviver em temperaturas menores do que zero, pois para que as reações biológicas consigam acontecer é preciso água, sem água não há hidrolise e sem hidrolise não há metabolismo, então o problema não na verdade a temperatura, é que nessa temperatura a água congela, não tendo assim água disponível para a bactéria utilizar no seu metabolismo.
Salinidade -> Podem ser classificadas também em relação a salinidade, onde temos as que não são anófilas e as que são anófilas. As que não são anófilas, são aquelas que causam doenças na gente, como exemplo a E.coli. As que são anófilas vivem na presença de grandes quantidades de sal, não conseguindo assim viver no nosso corpo e assim não causam doenças, porém deterioram o alimento e o processo de deterioramento pode causar doença. 
Oxigênio -> Quando as bactérias só sobrevivem na presença de muito oxigênio, elas são aeróbicas obrigatórias ou estritas. Quando as bactérias só sobrevivem onde não há concentração de oxigênio ou muito pouca concentração, essa bactéria é anaeróbica obrigatória, nesse caso o oxigênio é toxico para o crescimento dela. As bactérias aeróbias facultativas na presença de oxigênio fazem respiração celular, mas na ausência do oxigênio elas fazem fermentação. Quando as bactérias precisam de pouco oxigênio, são chamadas de microaerófilas. Quando as bactérias sobrevivem com ou sem a presença de oxigênio, ou seja, elas não precisam de oxigênio e ele também não é tóxico pra elas, são então aerotolerantes, não necessitam, mas suportam o oxigênio.pH -> A maior parte das bactérias crescem em pH 7. Mas algumas bactérias podem crescer em pH ácido, são chamadas de acidófilas e algumas podem crescer no pH básico, são as alcalinifilicas. Para ocorrer bactérias patogênicas no homem tem ser as que crescem em pH 7.