Resumo de bactérias - Microbiologia

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Classificação geral das bactérias
As bactérias são procariontes, ou seja, não possuem um envoltório nuclear delimitando seu material genético que fica disperso no citoplasma. Elas possuem parede celular rígida que às conferem resistência à variações do meio (pressão osmótica) e à antibacterianos, é um meio de manter a célula viva. Existe a parede celular porque as bactérias não possuem o colesterol em sua membrana plasmática e é ele que confere sua resistência, por isso a parede celular é fundamental para a resistência das bactérias. São divididas em três tipos morfológicos: cocos, que é uma forma esférica; bacilos, forma reta; e espirais que se subdividem em vibriões, espirilo e espiroquetas. 
Além da morfologia é possível dividir as bactérias por meio de reações de coloração (composição química da parede celular, como ocorre com as Gram positiva e negativa. A bactéria Gram positiva possui parede celular constituída de várias camadas de peptídeoglicanos (composto por proteína e açúcar), e uma membrana plasmática. Já a Gram negativa possui uma membrana externa e poucas camadas de peptídeoglicanos, isso forma a parede celular e tem também a membrana plasmática. Parede celular -> Membrana -> Citoplasma. 
Morfologia bacteriana
A morfologia bacteriana é importante para diferenciarmos. Os diferentes arranjos bacterianos devem-se a uma única bactéria que sofreu divisão celular e permaneceu unida e é importante saber como eles são e o nome para identificar o tipo bacteriano. 
Divisão dos cocos -> Eles são divididos conforme seu agrupamento sendo os principais: estafilococos (como cachos de uva); estreptococos (como contas de um colar); tétrades (como um quadrado) e sarcina (como um cubo). Para chegar nesses agrupamentos leva-se em consideração seus planos de divisão. Quando possui um plano único, por exemplo o vertical, forma-se duas células idênticas genética e morfologicamente, diplococos. A partir de quatro bactérias começa a ser chamado de estreptococos. Quando há dois planos de secção com a mesma orientação forma uma tétrade. Quando há dois na vertical e um na horizontal forma uma sarcina, composta de oito bactérias. Quando existem vários planos de secção, porém sem um plano de organização, chama-se estafilococos. OBS: Ao se referir a agrupamentos bacterianos a palavra deve estar em português, por exemplo estafilococos, mas quando refere-se ao gênero da bactéria o idioma é o latim e a palavra deve ser escrita em itálico ou com um risco embaixo, sendo a primeira letra maiúscula obrigatoriamente e a segunda, da espécie, minúscula. Exemplo: Staphylococcus aureus. 
Divisão dos bacilos -> Seu plano de divisão é sempre no eixo de menor diâmetro, uma vez que assim o gasto energético é menor. Podem ser diplobacilos, estreptobacilos e cocobacilo. O cocobacilo possui sua morfologia mais arredondada ao longo de sua estrutura, no entanto é ainda “reta”, por isso o nome. 
Divisão dos espirais -> São divididos em bastão curvos, que é o vibrião, e em forma helicoidal que por sua vez se divide em rígido, espirilo (por isso tem pouca curvatura), e flexível, espiroqueta (maior curvatura, mais curvas). 
Estruturas externas à parede celular
Glicocálice: É um revestimento de açúcar montado a cima da parede celular, fica um polímero viscoso e gelatinoso composto de polissacarídeo, polipeptídeo ou ambos. É produzido dentro da célula e é exportado para fora. Ele pode montar uma estrutura densa e altamente organizada, é uma cápsula/capa que abriga todo o conteúdo bacteriano abaixo dele. Tem importância virulenta (a capa confere virulência). Virulência é a severidade e a rapidez com que um agente infeccioso provoca lesões no hospedeiro. Essa capa esconde aquilo que o organismo fagocitário reconheceria (antígeno), dificultando assim a fagocitose. A capa auxilia também na adesão, protege contra drogas antibacterianas, permite comunicação entre as bactérias garantindo a sobrevivência (porque ela tá protegida) e mantém o ambiente adequado para não perder nutrientes e água para o meio externo e não deixa coisas externas atingirem a célula bacteriana. O glicocálice forma também o biofilme que é uma comunidade de bactérias envolta por açúcares, que conferem à comunidade proteção contra diversos tipos de agressões que ela pode vir a sofrer como, por exemplo, a falta de nutrientes, o uso de um antibiótico ou algum agente químico utilizado para combater bactérias. Uma bactéria única por meio do glicocálice se adere a um substrato e começa a se dividir e vai povoando o substrato, ai começa a montagem do biofilme que envolve todas as bactérias que estão sob o substrato. Esse biofilme faz resumidamente adesão e manutenção, a adesão se deve ao material viscoso que ele possui e manutenção porque protege contra agentes antibacterianos e da desidratação, isso garante um ambiente favorável para ela se reproduzir. Ela usa esse biofilme para se nutrir, uma vez que nada entra por ele para elas receberem nutrientes. Vai crescendo até o ponto chamado destacamento, que um pedaço do biofilme se solta e essas bactérias podem agora povoar outro substrato. Um exemplo disso é a cárie e o Vibrio cholerae. Ele é bem importante em termos médicos quando se pensa em sondas e cateteres, ele pode se soltar disso e ir para o paciente. 
Flagelo: Propele a bactéria, possui um movimento rotacional como uma hélice de um barco que movimenta o líquido ao seu redor e esse movimento promove a propulsão da célula. O movimento ocorre por meio estímulos químicos e luminosos que podem ser atraentes ou repelentes, o estímulo para esse movimento acontecer vem dos receptores que estão na membrana plasmática da bactéria e enviam sinais intracelulares que estimulam o corpo basal a iniciar o movimento de rotação. O flagelo é composto pela proteína flagelina (reconhecida pelo sistema imune) que é disposta em hélice, ou seja, o meio é oco. Ele é composto por três partes: (1) Corpo basal, que faz o movimento rotacional e se ancora nas membranas, por exemplo, na Gram + ele possui um par de corpo basal apoiado na membrana plasmática, já na Gram – ele possui dois pares de corpos basais, um par apoiado na membrana plasmática e outro par apoiado na membrana externa e em partes no peptídeoglicano. (2) Gancho, que é externo à bactéria e possui o diâmetro maior que o filamento, faz conexão do filamento ao corpo basal. (3) Filamento, composto de flagelina, é a estrutura mais alongada. 
O flagelo se organiza de diferentes modos na bactéria. O primeiro da imagem é chamado monotríqueo e polar, porque é um só e está no polo. O segundo é lofotríqueo, é polar, mas a diferença é que são vários flagelos. O terceiro é chamado anfitríqueo, está em ambos os polos, e o último é peritríqueo, são vários e saem de qualquer lugar. Quando a bactéria não possui flagelo é chamada atríquea. 
O movimento do flagelo pode ser de corrida ou de desvio. Geralmente o de corrida ocorre no sentido anti-horário e o de desvio no horário, ao rotacionar no anti-horário ocorre uma característica de encaixe e os flagelos convergem para o lado necessário, já no horário não tem essa característica de encaixe. 
Filamentos axiais: Exclusivo da espiroqueta. São endoflagelos (sinônimo de filamentos axiais) formados por feixes de fibrila que abraçam a célula bacteriana em forma de espiral e ficam sob a bainha externa. Ocorre a contração e a propagação, gerando um movimento de saca-rolha ou espiral. 
Fímbrias e pili: São mais curtas, retas e finas que os flagelos, são mais utilizadas para fixação e transferência de DNA do que para mobilidade. As duas são estrutura e funcionalmente diferentes. Fímbrias -> são menores que o pili, são numerosas, estão ao redor da parede celular sem orientação. Possuem como função a fixação, por isso auxilia na formação do biofilme ou à adesão a outra célula. Pili -> é mais alongado, está em número de 1 a 2, sendo 3 o máximo, está relacionado a mobilidade celular e transferência de DNA. A mobilidade celular é curta, abrupta e intermitente, propicia movimentos rápidos e intermitentes(acontece e para), diferente do movimento flagelar que é um movimento de corrida. O nome da mobilidade que o pili proporciona é translocação bacteriana. A principal proteína que forma o pili é a pilina, logo o movimento é dependente da polimerização e da despolimerização da pilina. Quando polimeriza aumenta o pili sexual, o contrário é verdadeiro. Polimerização – adesão – despolarização – movimento/translocação. Ele se adere pela porção anterior a um determinado substrato. Não precisa do sinal atraente ou repelente para se polimerizar. 
O pili é usado também para conjugação (transferir DNA), para isso ocorrer as bactérias devem ser opostas em acasalamento, ou seja, uma seja F+ e a outra F-, uma que pode doar algo e a outra que pode receber. A F+ é a doadora e a F- é a receptora, o F é característico de fertilidade. A F+ é doadora porque ela possui o pili, ou seja, ela possui toda a informação genética que é responsável por tradução e transcrição das moléculas envolvidas na formação do pili sexual. O pili tem a função de formar uma ponte citoplasmática, ou seja, comunicar o citoplasma das células. A F- ao receber o DNA ela se torna uma F+ porque ela recebeu as características genéticas para montar o pili. Esse é o principal mecanismo de resistência bacteriana à antibiótico, porque uma bactéria resistente consegue se manter viva, ela doa a resistência e a bactéria que seria facilmente eliminada agora é resistente também. A outra diferença entre a F+ e a F- é que a positiva tem o plasmídeo, que é um DNA circular e carrega informações essenciais para a sobrevivência da bactéria quando há condição adversa (alguma droga que faz pressão negativa, por exemplo), é uma informação extra. Em condições adequadas ela não precisa dele porque já tem informações suficientes no cromossomo. 
Parede Celular
A função dela é proteção/resistência (contra Posm/antibacterianos), é uma estrutura complexa e semirrígida, essa rigidez possibilita dar forma à célula (cocos, bacilos, espirilos). Existem dois tipos bacterianos que são classificados conforme a parede celular: Gram + e Gram -. Outra função da parede celular é prevenir a ruptura das células bacterianas quando a pressão da água dentro dela é maior que fora (solução hipotônica). Se for em uma solução hipertônica, ocorre plasmólise, a membrana plasmática se desprende da parede celular. Isso era usado no dia a dia para a preservação de alimentos, altas concentrações de sal ou açúcar e a parede celular não resistia, está relacionada à pressão osmótica. A importância clínica da parede celular é a capacidade em causar doenças, é o local de ação de alguns antibacterianos. 
Sua composição é de aminoácidos (une o esqueleto de carbono e as camadas adicionais de peptídeoglicano) e carboidratos (N-acetilglicosamina {NAG} e Ácido N-acetilmurâmico {NAM}). O carboidrato monta o esqueleto de carbono que está nas “barras”. As barras tem de 10 a 65 açúcares – carboidratos cada uma, o que junta as barras horizontalmente são os aminoácidos formando a ponte cruzada peptídica que alinha os bastões de carboidratos. Deve-se começar montar em cima, sobrepor as camadas, quem faz isso é a cadeia lateral tetrapeptídica, ou seja, tem 4 aminoácidos, ela fica em pé, ou seja, possibilita que outro esqueleto de carbono se monte em cima. 
Na bactéria Gram + tem o ácido teicoico e o lipoteicoico que são exclusivos dela. O teicoico para “amarrar” todas as camadas de peptídeoglicano e isso deixa ela bem estabilizada na superfície da célula bacteriana. Quem ancora isso na membrana plasmática é o ácido lipoteicoico. A cadeia lateral tetrapeptídica junta monômeros, agora para juntar toda a estrutura é o teicoico. Na bactéria Gram – não tem esses ácidos de montagem porque há poucas camadas de peptídeoglicano, que são suficientes para se manterem estáveis abaixo da membrana externa. Entre a membrana plasmática e a externa tem o espaço periplasmático que possui várias enzimas que auxiliam na proteção da bactéria. Ex: enzima Beta-lactalase que degrada beta-lactano que é um antibacteriano. Em decorrência disso, a Gram + é a mais suscetível a ação de antibacterianos. Mecanicamente a Gram – é mais frágil. Na Gram – são as proteínas transmembrana que fazem a ancoragem com o peptídeoglicano.
Membrana Externa
É carregada negativamente, isso é importante para a evasão do nosso sistema imune porque dificulta a interação receptor – fagócito, por isso a fagocitose torna-se mais difícil (evasão da fagocitose), lembrando que também é mais resistente a antimicrobianos. Dificulta também o sistema complemento, que marca a superfície de uma bactéria, fazendo uma opsonização, ou seja, aumenta a visualização do microrganismo ao sistema imune, a carga negativa da membrana externa dificulta isso e portanto a lise celular. Funciona também como uma barreira para antibacterianos e no espaço periplasmático tem as enzimas que inativam o antibacteriano e dificulta sua ação. Dificulta também a ação de detergentes e permite, por meio de colorações, identificar qual é o tipo bacterianos. O corante entra no citoplasma da bactéria, joga-se lugol e forma cristais insolúveis dentro da célula, joga-se um solvente orgânico e desmancha a membrana externa e facilita a saída do corante, usa-se a contracoloração que fica corada a Gram negativa, ou seja, essa coloração de Gram deve-se a diferença da composição química da parede celular. Na membrana externa tem o LPS (lipopolisacarídeo) que é associado à bicamada lipídica, ele é composto por 3 pedaços: 1 – Lipídio A, está voltado para a parte externa da membrana externa, ele é o vilão da bactéria Gram -, porque quando ela morre é liberado esse LPS que libera lipídio A que é considerado uma endotoxina (faz parte da parede celular, mas causa danos a elas) quando a bactéria morre. 2 – Core polissacarídeo, é somente estrutural; e possui também uma região mais apical que é o 3- Antígeno O, é importante para identificação de diferentes tipos bacterianos, relacionado a especificidade bacteriana. Ao ser liberado nas nossas células, ele (LPS) encontra receptores para o ácido graxo, o receptor é o TLR4, que acomoda a cadeia de ácido graxo e sinaliza (receptor) para a célula produzir citocinas e outras moléculas que atuam no hipotálamo e mexem no controle da temperatura e também na permeabilidade do endotélio vascular, por isso que tem a vasodilatação.
Estruturas internas à parede celular
Membrana plasmática: sua função é delimitar o citoplasma, tem permeabilidade seletiva, composta por fosfolipídios e proteínas, a importância do transporte via membrana plasmática por meio de proteínas transportadoras é porque tem hidrofílico-hidrofóbico-hidrofílico (natureza química da membrana), se não um íon não entraria nessa membrana para chegar ao citoplasma. Possuem proteínas periféricas e integrais e são essas últimas que permitem a entrada de um íon hidrofóbico via bicamada lipídica. O transporte pode ser por difusão simples ou facilitada, transporte ativo ou passivo, osmose. O transporte passivo não tem gasto energético porque fazemos um movimento a favor do gradiente de concentração (do mais concentrado pro menos) visando o equilíbrio/homeostase, pode ser difusão simples, facilitada ou osmose. A difusão simples passa direto pela membrana sem ninguém para intermediar o transporte. Se for molécula de características hidrofóbicas, separa-se em duas, primeiro quando não é transportador específico, geralmente para íons hidrofóbicos de uma forma geral, qualquer molécula pequena passa pro citoplasma via transportador não específico, agora se a molécula for maior precisa de transportador específico, exemplo disso é a glicose. São chamadas proteínas transportadoras ou permeases, difusão facilitada. Osmose é por meio da aquaporina ou direto pela membrana. O transporte ativo tem gasto energético, é contra o gradiente de concentração e possui importância para a célula bacteriana por exemplo quando ela está em um ambiente com muitos nutrientes para fazer estoque, aumenta ainda mais a concentração celular, na célulabacteriana esse transporte ativo é chamado de translocação de grupo e é diferente porque altera a molécula quimicamente durante o transporte na membrana para aprisiona-la no citoplasma da célula. 
Citoplasma: tem o material genético, 80% de água para reações químicas, enzimas, carboidratos, lipídeos, íons orgânicos, o que é característico de célula procariótica é: área nuclear – DNA, ribossomos bacterianos e inclusões. Inclusão é um depósito/reserva onde se montam grânulos de reserva, a hora que isso se tornar escasso começa a gastar energia, algumas estocam ferro, outras glicogênio, enxofre, estocam aquilo que para elas é mais funcional. A inclusão por ser específica é usada para identificar a bactéria. O local onde o material genético fica no citoplasma é chamado de nucleóide, o DNA é uma única molécula longa e contínua circular, dupla fita, por ser muito grande ele se enovela para conseguir ficar no citoplasma. Possui um ponto de fixação na membrana plasmática e isso é importante para delimitar o local dele na célula e nesse lugar tem proteínas responsáveis pela replicação e segregação do material genético. Então quando vai fazer divisão celular já vai fazendo a replicação do material genético, uma fica com ela e a outra vai para a célula filha, quem faz essa replicação são as proteínas que estão fixando o material genético na membrana plasmática, quem separa o material que vai e o que fica também são as proteínas que fazem a fixação. Ancoragem, replicação e segregação do material genético. O plasmídeo é extra cromossômico, também é circular, porém é pequeno, carrega pouco genes, informação adicional, se replica independentemente do DNA cromossômico, é importante se replicar independente porque transfere sem perder a característica e independente da divisão celular e consegue transferir mais de uma molécula para diferentes células. NÃO é importante para condições normais de sobrevivência. O plasmídeo é importante para a biotecnologia devido a proteínas recombinantes, exemplo disso é a insulina, pego esse gene, coloco no plasmídeo e na bactéria (porque bactéria? Alto índice de divisão). 
Ribossomos: fazem a síntese proteica, é diferente dos nossos (eucarióticos) nas proteínas e em RNA ribossômicos a importância clínica disso é porque os ribossomos procarióticos são os alvos das drogas antibacterianas e não afeta os nossos. Inibe-se a síntese proteica, a bactéria morre e as nossas continuam funcionais. O tamanho dele é 70S, enquanto o nosso é 80S (coeficiente de sedimentação – peso, tamanho e forma). 
Inclusões: são depósitos de reserva. O acúmulo de nutrientes ocorre quando eles são abundantes, e passam a ser utilizados em situações de escassez no ambiente. Estoca e condensa para não faltar espaço no citoplasma, esses grânulos são específicos das bactérias facilitando a identificação. 
Endósporo
É uma forma de vida bacteriana, são células especializadas de “repouso”. Quando o ambiente começa ficar hostil, algumas bactérias conseguem formar o endósporo, não é metabolicamente ativa. O endósporo protege a célula bacteriana de um ambiente adverso, ele é altamente durável, com paredes espessas e camadas adicionais, são formados dentro da membrana celular. No ambiente, podem sobreviver a temperaturas extremas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas, tóxicas e radiação. A esporulação ou esporogênese inicia quando um nutriente chave, como uma fonte de carbono ou nitrogênio, torna-se escassa ou indisponível. Então tem uma bactéria vegetativa/funcionante, começa a faltar nutrientes ela forma o endósporo. O carbono e o nitrogênio são fundamentais para a montagem de todas as moléculas da célula bacteriana. Nas bactérias a esporulação NÃO É um meio de reprodução, é uma forma de sobrevivência.
 Formação do endósporo = falta de nutrientes, começa a replicação do material genético, e o material recém sintetizado é agrupado em uma porção do citoplasma, uma porção do citoplasma é reservada no canto onde vai começar a formação do endósporo. O DNA agora está compartimentalizado, inicia-se a formação de septo (membrana plasmática se alonga das extremidades) e cerca o DNA duplicado, formou-se a primeira membrana isolando o material genético e parte do citoplasma da célula. Uma segunda membrana circunda essa bolsinha dentro da célula bacteriana. Isso é o pré-esporo. Começa o preenchimento do espaço entre as duas membranas com peptídeoglicano (açúcar e proteína). O peptídeo confere resistência ao endósporo. Externo à última membrana forma-se uma capa proteica (função estrutural), ou, exósporo, ela é pura proteína e abraça todo o pré-esporo. MG -> MP -> Peptídeoglicano -> MP -> Capa proteica. A única coisa que altera essa capa proteica e o endósporo são enzimas. Por isso, no ambiente ele é altamente resistente. Depois que formou o endósporo há eliminação completa de água, por ele não vai ser metabolicamente funcional. Dentro dele ficam apenas DNA, RNA, ribossomos e enzimas. Isso é guardado para quando o endósporo chegar em um ambiente propício ele consiga germinar e ter toda a matéria prima necessária para ser metabolicamente funcional. O Bacillus antracis é o principal gênero a fazer isso. Conforme a localização que ele é formado, recebe um determinado nome. Pode ser terminal, subterminal ou central. Terminal o endósporo se forma na extremidade, já o subterminal não é na ponta mas não é no meio, e o central é central. 
Germinação = sair do estado dormente e entrar no vegetativo. Para isso ocorre existem 3 passos. 1 – Ativação = deve haver um ambiente positivo e com nutrientes, para ocorrer sinais para serem destruídas as membranas deve ocorrer a lesão física, que é a temperatura subletal, ela começa a romper com a estabilidade da camada proteica e com isso entram os compostos que vão atingir o centro do endósporo. 2 – Germinação = inicia com a entrada de água que alcança a região que tem o RNA, DNA e ribossomos, a célula começa a ser funcional. 3 – Extrusão = tudo o que estava dentro do endósporo volta/emerge e volta-se a ter uma célula vegetativa. Nesse meio da germinação deve-se ter os nutrientes, carbono e nitrogênio. 
Crescimento bacteriano
Possui alguns fatores que determinam o quanto e em qual tempo essa bactéria vai crescer, são fatores físicos e químicos. Quando se fala em crescimento, é em número e não do tamanho. Os fatores físicos são: temperatura, pH e pressão osmótica. Os fatores químicos são: fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e oxigênio. 
Temperatura: separamos as bactérias de acordo com as temperatura que elas crescem em cinco, mas são três grandes grupos que são importantes. São eles: psicrófilos, mesófilos e termófilos. Os psicrófilos crescem em baixas temperaturas, os mesófilos em temperaturas moderadas de 35º a 37º C e os termófilos em altas temperaturas, de 55 a 60ºC. As bactérias crescem abaixo e acima da temperatura ótima, o que muda é a velocidade. Na temperatura ótima, temos 100% do metabolismo ativo. Em temperaturas menores que a ótima, temos a curva de velocidade crescente, passou da ótima o crescimento cai bruscamente. O mínimo, o ótimo e o máximo são chamadas de temperaturas cardeais. 
pH: são divididas em três grupos -> neutrófilas, são a maioria, com crescimento em pH de 6,5 a 7,5; acidófilas com pH abaixo de 4 e alcalófilas com pH acima de 9, o que muda entre elas é a membrana plasmática, algumas suportam mais a concentração do hidrogênio e outras não, vale lembrar que seu pH intracelular é sempre neutro. 
Pressão osmótica: a principal estrutura relacionada com a pressão osmótica é a parede celular {semirrígida} e está relacionada com a manutenção da célula viável. Em uma solução hipertônica a membrana plasmática se desprende da parede celular, isso é denominado de plasmólise. Se a parede celular for íntegra/organizada ela consegue manter esse estado sem morrer, mas em altas concentrações salinas a bactéria não resiste à plasmólise {preservação dos alimentos}. No entanto há bactérias que crescem muito bem em altas concentrações de sal, sãoas halófitas obrigatória ou facultativa, exemplo de obrigatória = bactérias que vivem no mar. A facultativa pode crescer no sal, mas em período limitado. No açúcar é chamada de osmófila, é o mesmo mecanismo. 
Químicos: os compostos químicos mais importantes para mexer com o crescimento bacteriano são os mesmo que limitam isso nele, carbono e nitrogênio. O carbono é responsável pelo esqueleto estrutural (50%) e o nitrogênio é responsável pela síntese de proteínas e ácidos nucleicos (13%). Fósforo (atp), enxofre (proteína). Esses nutrientes são classificados como macronutrientes. Os micronutrientes tem funções específicas dentro da célula bacteriana e possuem atividade enzimática. O oxigênio classifica as bactérias em aeróbicos obrigatórios e anaeróbicos facultativos (se faltar oxigênio por um período ele consegue se manter funcional); anaeróbicos obrigatórios e anaeróbicos aerotolerantes. Os anaeróbicos não podem ser facultativos porque não possuem as enzimas que neutralizam os compostos reativos do oxigênio. As enzimas são peroxidase/catalase e superóxidodismutase. Microaerófilas são bactérias que conseguem sobreviver com o oxigênio, porém em concentrações menores que a do ar, tem um complexo enzimático com função similar à catalase, mas é menos eficiente. 
Fissão Binária
Esse processo, ao final, gera duas células genética e morfologicamente iguais. Inicia-se com a replicação do material genético por meio das proteínas ligadas a membrana do nucleóide. A célula se alonga e replica o nucleóide, depois inicia o processo de invaginação da membrana plasmática e parede celular, formando a parede intermediária, ao se encontrar se separam completamente, formando núcleo e citoplasma de uma célula e de outra, ai ocorre a divisão física das duas. As principais proteínas que auxiliam nesse processo são as Fts que estão relacionadas com a formação do divissomo, que é um aparato para a divisão celular, orienta onde a célula deve se repartir ao meio. As proteínas Min fazem uma hélice ao redor do material que está sendo replicado e se ligam à membrana, fazem um movimento de espiral para dimensionar a célula, enquanto não terminou a replicação elas ficam fazendo o movimento, impedindo a divisão e a formação do dividissomo. Quando acaba a replicação, ocorre uma sinalização pro complexo Fts que nos polos estão as Min, sobrando o centro e a FTSz começa a polimerizar e monta um círculo no meio da célula (dividissomo), no meio porque as Min ficam nas extremidades, orientando onde a célula deve sofrer a invaginação da membrana e da parede. Após sinalizar ele despolimeriza e propicia a invaginação. A FTS1 faz a síntese de peptídeoglicano. 
Tempo de Geração
É o tempo necessário para que uma bactéria forme duas. Ele é característico de cada microrganismo, na maioria eles tem um tempo de geração de 1 a 6 horas, algumas levam dias, mas algumas são muito mais velozes, por exemplo a E. coli tem um tempo de 20 minutos. A cada tempo de geração, duplica-se o número de bactérias que eu tenho. Por isso há o recrutamento de leucócitos, a divisão bacteriana é rápida. A replicação é mais rápida também devido ao material genético que é circular. A E. coli também tem várias forquilhas de replicação. O número da geração é sobrescrito a 2 que está com log de base 10. Exemplo na geração 3, são 8 células. 
Fases do crescimento
É uma curva de crescimento, que leva em consideração o tempo que a bactéria demora para se dividir e gerar novas células. Fase lag, log, estacionária e a fase de morte celular. A fase lag é o começo porque as bactérias não se reproduzem imediatamente quando são colocadas em um novo meio de cultura, não tem nada de crescimento bacteriano, em geral, existe alta atividade metabólica, principalmente síntese de DNA e de enzimas, é uma fase de adaptação. Algumas bactérias, quando bem adaptadas, não tem fase Lag, porque ela já metabolicamente funcional. A fase Log é a fase de crescimento exponencial bacteriano, fase logarítmica, é o período de maior atividade metabólica e divisão celular. Quando os nutrientes acabam e muda o pH (ao se dividir a bactéria altera o pH do meio – há liberação de metabólitos) entra na fase estacionária/linear, o crescimento para, o que cresce morre, por isso não mexe no número de células-filhas, a atividade metabólica de cada célula também descresse nesse estágio. Se eu continuar mexer com o pH, os nutrientes ficam ainda mais escassos começa a fase de morte/declínio, aqui o número de células que morre é maior que o número que está se dividindo. Não chega ao tempo zero porque seria muito tempo necessário e algumas bactérias conseguem resistir a essa fase inóspita, não ocorre aumento populacional. 
Metabolismo Microbiano
As reações que fazem parte de qualquer célula viva são: anabolismo e catabolismo, as anabólicas precisam de energia para acontecer e as catabólicas liberam energia. A energia liberada possui funções de fazer respiração, reprodução, crescimento, batimento flagelar, transporte ativo de nutrientes, resumindo a energia é responsável pela funcionalidade dos microrganismos e biossíntese {anabolismo}. Reações exergônicas liberam energia, transferem energia de moléculas complexas para o ATP. As reações anabólicas transferem energia do ATP para moléculas complexas, existe um balanço entre essas reações. 
Os microrganismos que tem como fonte energética compostos químicos são chamados de quimiotróficos, os que utilizam a luz são chamados de fototróficos. A maioria das bactérias e dos fungos são quimiotróficos, dentro dessa classe tem outra classificação que varia conforme a fonte de carbono. Os que tem vem de compostos orgânicos são chamados quimiorganotróficos/quimioheterotrófos, os que vem de compostos inorgânicos são quimiolitotróficos/quimioautotróficos. Todos tem a mesma função: produção de ATP. Dentro dos quimiorganotróficos tem os anaeróbios, aeróbios e fermentadores
Os quimiotróficos produzem energia em decorrência de reações de oxidação e redução, diferente dos fototróficos que transformam energia luminosa em energia química. A característica de uma reação redox é que uma doa e a outra recebe elétrons. Quem doa se torna oxidada, quem recebe se torna reduzida. Para montar ATP é necessário a transferência de um grupo fosfato para a adenosina, ou seja, fosforilação, formação de uma ligação de alta energia. As formas para sintetizar ATP em um organismo quimiorganotrófico são: fosforilação em nível de substrato {transferência direta de um fosfato de uma molécula de substrato para ADP, formando ATP} ou fosforilação oxidativa {uma molécula é oxidada e a energia liberada disso é utilizada para montagem de ATP}. Os quimiorganotróficos fazem fosforilação em nível de substrato e a fosforilação oxidativa. Na fermentação é usada apenas a fosforilação em nível de substrato, por isso o saldo energético é baixo. A respiração celular é por fosforilação oxidativa, independentemente se eles são aeróbios ou anaeróbios. A diferença entre os aeróbios e os anaeróbios é o aceptor final de elétrons, no aeróbico é o oxigênio, no anaeróbio pode ser um nitrato, um sulfato, ácido fumárico, esse aceptor final é o responsável pela variável quantidade de ATP formada nos anaeróbios. 
A maior parte das bactérias usa como fonte energética o carboidrato {glicose}, algumas usam o nitrogênio. Na respiração tem a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, a glicólise é comum a organismos de fermentação e de oxidação. Na glicólise tem a produção de ATP e é separada em duas etapas: preparação e recuperação. Na preparação gasta-se dois ATP. Na recuperação são produzidos 4 ATP, esses ATP são formados em fosforilação em nível de substrato. O saldo final são 2 ATP. Os fermentadores só produzem esses 2 ATP. O ciclo de krebs, em bactérias, ocorre no citosol e isso aumenta a produção de ATP, porque não precisa entrar na mitocôndria igual nos eucariontes. Ele é chamado de anfibólico, tem reações catabólicas e anabólicas. Na cadeia transportadora de elétrons, para os organismos anaeróbicos, o aceptor finalde elétrons fica anterior ao oxigênio, isso diminui a quantidade de reações de oxidação e redução que acontecem, diminuindo a quantidade de ATP. Dependendo do tipo de aceptor final, é a quantidade de ATP que se formará. Como produz menos energia, eles crescem menos que os organismo aeróbios. Nas bactérias a cadeia transportadora ocorre na membrana plasmática. A vantagem dele ser anaeróbico é porque quando há ausência de oxigênio ele ainda consegue se manter funcional. 
A fermentação é dividida em 3 estágios: preparação {- 2ATP}, oxidação {+ 4ATP}, redução. Dentro de organismo fermentadores a concentração de NAD é muito pequena e por isso ocorre o balanço interno. O NADH auxilia na redução do piruvato ao produto do organismo fermentador. Ao reduzir o piruvato ele vai ser reoxidado e volta para a fazer de oxidação da glicólise, esse é o balanço interno. Os compostos podem ser lactato, etanol, CO2. O que determina qual produto forma são as enzimas que o microrganismo apresenta. A função do processo fermentativo para essa bactéria é a energia formada, os compostos finais são resíduos. Toda energia que é produzida em bactérias servem para processos próprios, como o batimento flagelar, formação do endósporo, divisão celular, formação da PC e MP, transporte ativo para guardar os nutrientes nas inclusões. Energia = biossíntese e manutenção.
Genética Microbiana
Regulação da expressão gênica bacteriana: A função da regulação é conservar a energia, produzindo somente as proteínas necessárias em um momento específico. Na célula bacteriana de 60 a 80% dos genes são constitutivos, ou seja, ele é sempre expressos na célula, sendo sempre traduzido e transcrito, os outros 40% são regulados. Os constitutivos são os que produzem enzimas de glicólise, por exemplo. Os modelos de controle de expressão gênica são: repressão e indução. O modelo de repressão desliga a transcrição de genes e o de indução induzem a expressão do gene em determinada situação e ambos são dependentes de estímulo externo. 
O modelo operon é o clássico das bactérias, tem o operon indutível, ligado, e o repressivo, desligado. De uma forma geral o operon indutível, que é ligado com o estímulo externo, está envolvido com as reações catabólicas. O repressivo está, geralmente relacionado com reações anabólicas. A RNA polimerase se liga na região promotora. O operador pode permitir ou não a passagem da RNA polimerase. O promotor e o operador formam a região de controle do operon. Os genes estruturais estão sob o controle da região de controle. O operon é o promotor, operador mais os genes estruturais. O gene regulador antecede a região de controle e não faz parte do operon. 
O operon indutível está desligado na célula bacteriana, é preciso ligar ele por meios dos estímulos externos. O gene regulador transcreve a todo momento {constitutivo} a proteína repressora ativa que se liga na região do operador, quando ela está ligada no operador a RNA polimerase não passa. Então uma bactéria que está com o seu operon indutível não funcional, ela tem proteína repressora ligada no sítio operador e essa ligação bloqueia a passagem da RNA polimerase que fica presa no promotor e os genes estruturais não são transcritos. Um exemplo desse operon é o operon lac, da lactose, então o estímulo que liga ele é a lactose, ao ligar ele são transcritos genes pelo metabolismo da lactose. A lactose é clivada pela beta-galactosidase e forma alolactose que desliga a proteína repressora ativa, mudando sua conformação, inativando a proteína deixando o operador livre e a RNA polimerase passa. O gene estrutural z transcreve beta-galactosidade que quebra lactose em glicose e galactose, o gene y transcreve permease que tem função de se ligar à MP e facilitar a entrada da lactose que está no meio externo para o interno, o gene a transacetilase, mas não se sabe se tem relação com o metabolismo da lactose. Quando tem glicose no meio não se ativa o operon lac, quando não tem glicose aumenta-se o AMPc, serve como um alarmônio, que se liga à proteína ativadora catabólica (CAP) que está inativa sem a ligação, ao ligar o AMPc liga a CAP, ativando-a. A CAP aumenta a eficiência da RNA polimerase, aumentando a transcrição dos genes estruturais. Então para ativar a CAP não pode ter glicose no meio, mas tem que ter lactose. Resumo = para ter operon lac ativo, precisa da alolactose, independente se tem glicose ou não no meio; depois da alolactose tirar a proteína repressora a RNA pol transcreve pouco, para melhorar essa transcrição tira-se a glicose do meio, para aumentar o AMPc que ativa a CAP e aumenta a eficiência da RNA polimerase. Isso é chamado de repressão catabólica ou efeito glicose. 
O operon repressivo funciona quando tem tanto uma molécula no meio que ela vai e desliga o operon, um exemplo é o operon do triptofano. O gene regulador transcreve proteína repressora inativa que não consegue se ligar no operador e a RNA polimerase passa, transcrevendo os genes estruturais, eles estão ligados com a síntese do triptofano. O acúmulo do triptofano sinaliza para o operador e ele ativa a proteína repressora, funciona como um co-repressor. A proteína repressora ativa se liga no operador e para a síntese. Quando a oferta de triptofano diminui, o operon volta ao estado inicial. 
Mutação
A mutação acontece a nível de DNA, e o resultado é no produto codificado pelo gene, elas podem ser deletérias, faz com que a proteína final perca a função no microrganismo, ou podem ser positivas que melhoram a atuação de algumas proteínas. Existem dois tipos de mutação: substituição de bases, que são mutações pontuais, e as de fase de leitura, forma uma proteína completamente diferente da original. 
Substituição de bases
Dois tipos de substituição: transição e transversão. Transição: substitui uma adenina por guanina, ou citocina substituída por timina, ou seja, muda as bases mas dentro do mesmo grupo, purina por purina, pirimidina por pirimidina. Transversão: substitui uma adenina por uma citocina ou timina, ou seja, não é dentro do mesmo grupo, pirimidina por uma purina. Oito possibilidades diferentes. A transição e a transversão resultam em:
Missense: única troca de base, um c por um t por exemplo, o que muda é o aminoácido final que pode ter um efeito negativo, que a proteína perca o efeito, ou pode não alterar drasticamente a função da proteína. Um exemplo é a anemia falciforme que há a troca de uma base, gera uma alteração proteica. Alteração de aminoácidos.
Nonsense: quando a base que for substituída gera um stop códon. A proteína para de ser produzida, isso pode ser no início ou no final, isso resulta em uma proteína que não tem seu tamanho original. Stop códon.
Fase de leitura: remoção ou inserção de nucleotídeos e toda a fase de leitura fica comprometida, isso pode ou não alterar o aminoácido, porque o código é universal, existem várias trincas para um aminoácido. Altera o produto final traduzido e transcrito a partir do gene. 
Mutações espontâneas são pequenas, mas as mais comuns são as substituição de bases, as fase de leitura são induzidas por produtos mutagênicos: químicos e radiação. Os produtos mutagênicos mexem no DNA e podem alterar propriedades de pareamento entre as duas fitas de DNA, ou a formação de espécies reativas no citoplasma da bactéria. Esses espécies reativas podem atuam diretamente no cromossomo bacteriano que está no citosol. 
Mutagênicos
Químicos: um exemplo é o ácido nitroso, ele atua em todas as adeninas presentes no material genético convertendo ela em uma base que não pareia mais com timina e começa a parear com uma citosina e a timina se perde, isso é uma transversão. Quando replicar o material genético a citocina vai agora parear com a guanina, isso pode gerar um aminoácido diferente ou levar a geração de um stop códon, dependendo da trinca que se inclui no MG. Pode alterar a função da proteína, efeito deletério, ou pode não mudar nada na transcrição proteica, mas como mexe em todas as adeninas do MG, provavelmente causa um efeito deletério. Tem os análogosde nucleosídeo que são usados para terapia antiviral e antitumoral. Nucleosídeo é uma pentose + base nitrogenada. Os análogos são estruturalmente semelhantes ao nucleosídeos normais, mas com propriedades de pareamento de bases alteradas. Essa propriedade de pareamento alterada inviabiliza a replicação e a continuação do MG na célula. O AZT é um análogo de Nucleosídeo, parando a replicação/montagem da célula. Quando a fita não pareia formam-se protuberâncias/buracos. Benzopireno, aflatoxina, corantes fazem uma mutação de fase de leitura, atuam pela inserção ou retirada de nucleotídeo que altera todo o produto final. O corante por exemplo é intercalante, fica no meio da fita de DNA e isso afrouxa a ligação das fitas de DNA, gerando protuberâncias que facilita a inserção ou deleção de nucleotídeos e com isso muda-se a fase de leitura. 
Radiação: a mais comum é a radiação da luz solar – UV que induz alteração no material genético, ele mexe com a capacidade de pareamento da fita de DNA, ela é pouco penetrável ou seja, sua atuação é mais superficial. Quando a UV atua na bactéria, duas timinas que estão lado a lado perdem a capacidade de ligação com a fita complementar e pareia entre elas, formando um dímero de timina. Tem mecanismos de reparo para isso, as enzimas fotoliases que são estimuladas e produzidas na presença de luz visível. Essas enzimas fazem a excisão os dímeros de timina e a enzima completa o pedaço que foi tirado e volta ao normal. Radiações ionizantes: raio-X e raio gama, elas são capazes de promover a formação de radicais livre que comprometem a manutenção do MG porque ambos estão no citosol. Os radicais podem interferir na replicação ou no reparo de DNA (enzimas de reparo são comprometidas pela ação dos radicais livres}. As radiações ionizantes também rompem as ligações covalentes no DNA, as ligações covalentes estão na ligação fosfodiéster. Se mexer nessas ligações ocorre a quebra/fragmentação desse cromossomo bacteriano, inviabilizando a manutenção da célula. 
Transferência Genética e Recombinação
A transferência gênica pode ser vertical, genes passados de um organismo para os descendentes {divisão celular, diferentes gerações} ou horizontal, a célula doadora passa parte do seu DNA total para uma célula receptora {células de uma mesma geração}. A transferência horizontal tem 3 tipos: transformação, conjugação e transdução. 
Transformação: uma célula morta libera o MG no meio extracelular e uma célula viva captura esse material, que se recombina e integra no cromossomo da célula receptora. A célula receptora precisa ser competente para conseguir captar o MG, essa competência refere-se a ela ter a PC permeável para absorver o MG. Choque térmico ou elétrico induz a competência na bactéria. Ao colocar o MG no meio intracelular ela deve alinhar ele e achar áreas de complementariedade no cromossomo para ela se recombinar e consiga se inserir, o que não for pareado vai ser fragmentado. A transformação foi comprovada com o experimento de Griffith que usou o Streptococcus pneumoneae, quando ela está encapsulada ela é altamente virulenta, porque impede a fagocitose, ele pegava as capsuladas e injetava em animais, eles morriam. Ai ele pegava as não encapsuladas, menos virulentas, e injetava nesses animais, e eles não morriam. Ai ele aquece as bactérias encapsuladas mortas e injeta no animal e ele ficava vivo, ele juntou a não encapsulada viva que não mata e a capsulada morta que também não mata, injetou as duas nos ratos e eles morreram, porque pegou material genético da encapsulada morta e passou expressar características que antes ele não tinha, matando o animal. 
Conjugação: ambas as bactérias tem que estar viáveis. Passa-se o plasmídeo que transporta genes não essenciais para o crescimento em condições normais. A conjugação requer contato direto célula a célula {citoplasma}. Geralmente Gram – é pili, a Gram + é a ponte citoplasmática. A célula f+ tem o plasmídeo de fertilidade, consegue montar o pili sexual para se comunicar com uma célula f-. O plasmídeo do f+ tem genes para a montagem do pili sexual, ao transferir, a outra célula fica f+. Algumas bactérias recombinam o plasmídeo f+ ao cromossomo bacteriano, são chamadas de células HFR que significa que são célula com alta frequência de recombinação, ainda continua montando o pili sexual. Ao montar o pili, a HFR replica seu MG e, em geral, passa o cromossomo bacteriano, a célula que recebeu continua sendo f- porque ela não recebeu o plasmídeo de fertilidade. 
Transdução: envolve o vírus bacteriófago, ele injeta apenas o MG na bactéria, esse MG induz a fragmentação do cromossomo bacteriano isso é importante para ele, porque a bactéria não vai conseguir transcrever e traduzir as próprias proteínas. A bactéria começa transcrever e traduzir as proteínas virais em pedaços. O vírus junta todos os pedaços e forma um vírus inteiro, pode pegar MG viral ou bacteriano para guardar no capsídeo. Se pegar o bacteriano, ao infectar outra bactéria o MG “viral” consegue recombinar no MG da célula e a bactéria não morre, porque é o “próprio” DNA. Isso é conhecido como transdução generalizada porque o vírus pega os fragmentos formados. A célula que tem seu DNA fragmentado é chamada de doadora. 
As transferências via horizontal são o mecanismo pelo qual as bactérias adquirem novos genótipos, não é uma forma de reprodução. 
Ingrid Alves Rottava