MICROBIOLOGIA - Célula Bacteriana

Prévia do material em texto

Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
1
FAMENE
NETTO, Arlindo Ugulino.
MICROBIOLOGIA
CÉLULA BACTERIANA
(Professora Socorro Vieira)
Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos
unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na 
forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera. 
São microorganismos constituídos por uma célula, sem núcleo 
celular nem organelas membranares.
A célula bacteriana apresenta várias estruturas, 
algumas das quais estão presentes apenas em determinadas 
espécies, enquanto outras são essenciais e, portanto, 
encontradas em todas as bactérias.
COMPARA‚O ENTRE AS CƒLULAS EUCARI„TICAS E PROCARI„TICAS
As células bacterianas são pequenas e medidas em micrômetros (µm), 1µm equivale 0,001mm. A menor 
bactéria tem 0,2 µm (Chlamydia), há células de Spirochaeta com 250 µm de comprimento. A maior bactéria conhecida é 
a Epulopiscium fishelsoni que foi encontrada no Mar Vermelho e na costa da Austrália no intestino de um peixe com 
mais de 600 µm de comprimento. Na maioria das vezes o tamanho médio de uma bactéria é de 1-10 µm.
Os procariotos não possuem núcleo organizado nem organelas celulares envoltas por membranas. A maior parte 
de seu material genético está incorporada em uma única molécula circular de DNA de fita dupla, freqüentemente, 
fragmentos adicionas de DNA circular, conhecidos como plasmídeos, também estão presentes. 
No citoplasma, além de sais minerais, aminoácidos, pequenas moléculas, proteínas, açúcares ainda são 
encontradas partículas de ribossomos, grânulos de material de reserva (amido, glicogênio, lipídeos ou fosfatos). 
Exceto os micoplasmas, todos os procariotos têm paredes celulares rígidas. Nas bactérias, esta parede celular é 
composta principalmente de peptidioglicanos. As bactérias Gram-negativas, com parede celular que não fixa o corante 
cristal-violeta, possuem uma camada externa de lipopolissacarídeos e proteínas, sobre a camada de peptideoglicano, 
denominada cápsula, encontrada principalmente nas bactérias patogênicas, protegendo-as contra a fagocitose. 
As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma 
de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido-
hidroxibutírico e fosfato.
FORMA E ARRANJO
A forma bacteriana é uma característica genética própria de cada uma, ou seja, a bactéria nasce com uma forma 
definida e morre com a mesma.
Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
2
As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação:
 Quanto à forma
o Coco: De forma esférica ou subesférica 
(do género Coccus)
o Bacilo: Em forma de bastonete (do género 
Bacillus). Podem apresentar extremidades 
em ângulo reto (Bacillus anthracis)
o Vibrião: Em forma de vírgula (do género 
Vibrio)
o Espirilo: de forma espiral/ondulada (do 
género Spirillum)
o Espiroqueta: Em forma acentuada de 
espiral.
 Quanto ao grau de agregação (Apenas os 
Bacilos e os cocos formam colônias).
o Diplococo: De forma esférica ou 
subesférica e agrupadas aos pares (do 
género Diplococcus)
o Estreptococos: Assemelha-se a um "colar 
de cocos"
o Estafilococos: Uma forma desorganizada 
de agrupamento
o Sarcina: De forma cúbica, formado por 4 ou 8 cocos simetricamente postos.
o Diplobacilos: Bacilos reunidos dois a dois.
o Estreptobacilos: Bacilos alinhados em cadeia.
ESTRUTURAS BACTERIANAS E FUN…ES
A estrutura da célula bacteriana é a de uma célula procariótica, sem organelas ligados à membrana celular, tais 
como mitocôndrias ou plastos, sem um núcleo rodeado por uma cariomembrana e sem DNA organizado em verdadeiros 
cromossomas, como os das células eucariotas.
As principais estruturas da célula procariota incluem:
nucleóide, plasmídeos, hialoplasma, membrana celular, 
mesossomo, parede celular, cápsulas, fimbrias e flagelos.
NUCLEÓIDE
O nucleóide não é um verdadeiro núcleo, já que 
não está delimitado do resto da célula por membrana lipídica 
própria. O nucleóide consiste em uma única grande 
molécula de DNA com proteínas associadas. O seu tamanho 
varia de espécie para espécie. Na Escherichia coli, uma 
bactéria típica, o genoma tem quase 5 milhões de pares de 
bases e vários milhares de genes codificando mais de 4000 
proteínas (o genoma humano tem 3 mil milhões de pares de 
bases e cerca de 40.000 proteínas). Tem como função 
carregar informações genéticas da bactéria.
PLASMÍDEOS
Os plasmídeos circulares são pequenas moléculas de DNA que coexistem com o nucleóide, ou seja, é um 
DNA extra-cromossômico situado no citoplasma da bactéria. São comumente trocadas na reprodução sexuada. Os 
plasmideos têm genes, incluindo frequentemente aqueles que protegem a célula contra os antibióticos.
Estes elementos são capazes de autoduplicação independente da replicação cromossômica e podem existir em 
número variável. Ex de plasmídios: fatores sexuais (fator-F), fatores de resistência a antibióticos (fator-R), plasmídio de 
fixação de N2, etc.
HIALOPLASMA
O hialoplasma é um liquido com consistência de gel, semelhante ao dos eucariotas, com sais, glicose e outros 
açúcares, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas. Contém também RNA da transcrição génica, e cerca 
de 20 mil ribossomas. Os ribossomas procariotas são bastante diferentes dos eucariotas (essas diferenças foram usadas 
para desenvolver antibióticos usados para só afectar os ribossomas das bactérias). 
Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
3
MEMBRANA CELULAR
A membrana celular é uma dupla camada de fosfolípidos, com proteínas importantes (na permeabilidade a 
nutrientes e outras substâncias, defesa, e na cadeia respiratória e produção de energia). É composta de 60% de 
proteínas imersas em uma bicamada lipídica (40%). Além das interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio, cátions 
como Mg2+ e Ca2+ são responsáveis pela manutenção da integridade da membrana. Tem como funções:
 Transporte de solutos: a membrana plasmática atua como uma barreira altamente seletiva (mecanismo de 
difusão facilitada e transporte ativo), impedindo a passagem livre de moléculas e íons. Moléculas hidrofílicas 
polares como ácidos orgânicos, aminoácidos e sais minerias não conseguem passar livremente pela membrana 
e, por isso, devem ser especificamente transportadas.
 Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: a presença de citocromos e de enzimas 
da cadeia de transporte de elétrons na membrana plasmática lhe confere uma função análoga à da membrana 
interna das mitocondrias em células eucarióticas.
 Biossíntese: as enzimas de síntese de lipídios da membrana e de várias classes de macromoléculas 
componentes de outras estruturas externas à membrana (peptidoglicano, ácidos teicóicos, lipopolissacarídios e
polissacarídios extracelulares) estão ligadas à membrana citoplasmática.
 Duplicação do DNA: algumas das proteínas do complexo de duplicação de DNA estão localizadas na membrana 
plasmática.
 Secreção: macromoléculas como toxinas, bacteriocinas, penicilinases podem também ser secretadas através da 
membrana plasmática.
OBS1: Algumas espécies de bactérias têm uma camada de polissacarídeos que protege contra desidratação e 
reconhecimento pelo sineide, chamada de cápsula. 
MESOSSOMO
A membrana citoplasmática bacteriana pode apresentar invaginações 
multiplas que formam estruturas especializadas denominadas de mesossomos. 
Existem dois tipos:
 Septal: desempenha papel importante na divisão celular, pois, após a 
duplicação do DNA, ao qual se encontra ligado, atua como o fuso no 
processo de divisão na célula eucariótica, separando os doiscromossomos e 
conduzindo-os para os pólos da célula.
 Lateral: encontrado em determinadas bactérias e parece ter como função 
concentrar enzimas envolvidas no transporte eletrônico, conferindo à célula 
maior atividade respiratória ou fotossintética.
PAREDE CELULAR
A parede celular bacteriana é uma estrutura rígida 
que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às 
bactérias. É uma estrutura complexa composta por 
peptidoglicanos, polímeros de carboidratos ligados a 
proteínas como a mureína, com funções protetoras. A 
parede celular é o alvo de muitos antibióticos. Ela contém 
em algumas espécies infecciosas a endotóxina 
lipopolissacarídeo (LPS) uma substância que leva a reação 
excessiva do sistema imunitário, podendo causar morte no 
hóspede devido a choque séptico.
É por meio da parede celular e da Técnica de
Coloração Gram (nome em homenagem a Christian Gram) 
que se pode classificar o tipo de bactéria. As paredes de 
bactérias Gram-negativas e Gram-positivas apresentam 
diferenças marcantes. Bactérias Gram-negativas possuem 
uma parede composta de várias camadas que diferem na 
sua composição quimica e, consequentemente, é mais 
complexa que a parede das Gram-positivas que, apesar de 
ser mais espessa, apresenta predominantemente um unico 
tipo de macromolécula. O conhecimento das diferenças 
entre as paredes de bactérias Gram-positivas e Gram-
negativas é da mais alta relevancia para o estudo dos 
mecanismos de ação dos quimioterápicos, de 
patogenicidade e de outros tantos assuntos que estarão 
relacionados diretamente à composição quimica e estrutura 
da parede bacteriana.
Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
4
Na maioria das bact€rias, a parede celular deve a sua rigidez a uma camada composta por uma substncia 
somente encontrada em procariotos e que recebe diferentes denomina‚ƒes como: mure„na, mucopeptídeo, 
mucocomplexo, peptidoglicano ou glicopept„deo. O peptidioglicano representa a maior parte da parede das bact€rias 
Gram-positivas, atingindo de 15% a 50% da massa seca da bact€ria, ao passo que nas Gram-negativas n…o ultrapassa 
5%. Trata-se de uma macromol€cula formada por um arcabou‚o composto de uma alternncia de N-acetil-glicosamina
(NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). A este ultimo, encontram-se ligadas, covalentemente, cadeias laterais de 
tetrapept„deos (L-alanina, D-glutamato, mesodiaminopimelato e D-alanina). O n†mero de interliga‚ƒes entre as cadeias 
laterais de tetrapept„deos em bact€rias Gram-positivas € bem superior ao encontrado em bact€rias Gram-negativas. 
Embora as liga‚ƒes glicos„dicas entre NAG e NAM sejam liga‚ƒes fortes, apenas estas cadeias n…o s…o capazes de 
prover toda a rigidez que esta estrutura proporciona. A total rigidez do peptidoglicano € atingida quando estas cadeias 
s…o interligadas pelos amino‡cidos. A forma de cada c€lula € determinada pelo comprimento das cadeias de 
peptidoglicano e pela quantidade de interliga‚ƒes existentes entre essas cadeias.
Em contrapartida, a Gram-negativa apresenta uma dupla camada externa de lipopolissacar„deos (fosfolip„dios e 
prote„nas), ao passo que as Gram-positivas apresentam apenas uma fina camada de lipopolissacar„deos envolvendo a 
sua espessa camada de mucopept„deo. Esta camada, nas Gram-positivas, geralmente € ausente.
Tendo conhecimento das estruturas da parede celular de cada tipo de bact€ria, pode-se fazer uso da T€cnica 
Gram de Colora‚…o. Faz-se uso de substancias na seguinte ordem: violeta (corante roxo) e lugol (juntos, formam o 
“complexo iodopararronilina” ou “complexo violeta-iodo”); trata-se a lmina com alcool; em seguida, aplica a fucsina 
(corante avermelhado). 
As c€lulas Gram-positivas e Gram-negativas absorvem o complexo iodopararronilina, devido a liga‚…o iŠnica 
entre os grupos b‡sicos do corante e os grupos ‡cidos constituintes da parede celular. O iodo, em solu‚…o, penetra nos 
dois tipos de c€lulas e forma com o corante um complexo violeta-iodo. Ao fazer uso do alcool como substncia 
descorante, nas c€lulas Gram-negativas, o mesmo dissolve o complexo corante-iodo (assim como as camadas externas 
de lipopolissacar„deos), elimina-o e deixa a c€lula incolor, a qual, ao ser corada com a fucsina, adiquir a colora‚…o 
avermelhada. J‡ nas c€lulas Gram-positivas, o alcool penetra com dificuldade na espessa camada de mucopept„deo. A 
maior parte do complexo violeta-iodo permanece na c€lula, que ret€m assim, a sua colora‚…o azulada.
 Bact€rias Gram-positivas (parede celular espessa) Violeta + Lugol + Alcool + Fucsina  Coloração Azulada
 Bact€rias Gram-negativas (parede celular fina) Violeta + Lugol + Acool + Fucsina  Coloração Avermelhada
OBS2: A lisozima (enzima presente na l‡grima e secre‚ƒes lubrificantes do olho) quebra a ponte de liga‚…o entre a NAG 
e a NAM, apresentando a‚…o bactericida, quebrando a parede celular.
CÁPSULA
O termo c‡psula € restrito a uma camada que fica ligada ‹ 
parede celular como um revestimento externo da exten‚…o limitada 
e estrutura definida. Nem toda bact€ria apresenta c‡psula, mas as 
que apresentam, usam-na para as seguintes fun‚ƒes:
 ReservatŒrio de ‡gua e nutrientes: visto serem formadas 
por macromol€culas muito hidratadas, servem como 
prote‚…o contra desseca‚…o do meio e podem ser fonte de 
nutrientes.
 Aumento da capacidade invasiva de bact€rias 
patognicas: as bact€rias encapsuladas s…o escorregadias 
e escapam ‹ a‚…o dos fagŒcitos.
 Aderncia: as c‡psulas possuem receptores que servem como s„tios de liga‚…o com outras superf„cies. Ex: 
bact€rias formadoras de c‡ries (Streptococcus mutans) produzem um polissacar„dio extracelular que se liga ao 
esmalte do dente e promove o ac†mulo de outro microorganismos. Quanto maior o n†mero de bact€rias 
aderidas, maior a produ‚…o de ‡cido pela fermenta‚…o microbiana da sacarose, resultanto na desmineraliza‚…o 
do esmalte do dente. Ex²: Forma‚…o de biofilmes: bact€rias podem produzir o chamado biofilme capaz de aderir 
a diferentes superf„cies, inclusive tubula‚ƒes, que podem trazer preju„zos adversos ‹s ind†strias por causa de 
vazamentos por perfura‚…o.
PILI OU FÍMBRIAS
Os pili s…o microfibrilas proteicas que se estendem da parede celular em 
muitas esp€cies Gram-negativas. Tm fun‚ƒes de ancoramento da bact€ria ao seu 
meio e s…o importantes na patog€nese. Um tipo especial de pilus € o pilus sexual, 
estrutura oca que serve para ligar duas bact€rias, de modo a trocarem plasm„deos. 
(Pilus vem do Latim, que significa plo, cabelo. Pili - Plural; Pilus - Singular).
Muitas bact€rias Gram-negativas s…o dotadas desses apndices 
filamentosos prot€icos que n…o podem ser confundidos com flagelos. Tais 
apndices – as f„mbrias (pili ou pelo) – s…o menores, mais curtos e mais 
numerosos que os flagelos e n…o formam ondas regulares. Suas fun‚ƒes s…o:
Arlindo Ugulino Netto – MICROBIOLOGIA – MEDICINA P3 – 2008.2
5
 Não desempenham papel relativo a mobilidade
 Fímbria sexual: serve como porta de entrada de material genético durante a conjugação bacteriana.
 Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos
 Servem como estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies.
FLAGELO
O flagelo é uma estrutura proteica que roda como uma hélice. Muitas espécies de bactérias movem-se com o auxílio 
de flagelos. Os flagelos bacterianos são muito simples e completamente diferentes dos flagelos dos eucariotas (como, 
no homem, os dos espermatozóides). Nem toda bactéria possui flagelo.
O flagelo bacteriano confere movimento à celula e é formado de 
uma estrutura basal, um gancho e um longo filamento externo à 
membrana, sendo formado, predominantemente, pela proteína flagelina. 
Suas funções estão relacionadas com:
 Movimentação da célula: o movimeno que algumas 
bactérias realizam, estimuladas por fatores físicos ou 
quimicos, é chamada taxia (fototaxia: estimuladopela luz; 
quimiotaxia: estimulado por agente químico).
 Classificação de acordo com a quantidade de flagelos.
COMPONENTES CITOPLASM†TICOS
O citoplasma da célula bacteriana é uma solução aquosa limitada pela membrana plasmática. Imersas no 
citoplasma existem partículas insolúveis, algumas essenciais (ribossomos e nucleóide) e outras encontradas apenas em 
alguns grupos de bactérias, nos quais exercem funções especializadas como os granulos e vacúolos gasosos.
RIBOSSOMOS
Partículas citoplasmáticas responsáveis pela síntese protéica, 
compostas de RNA (60%) e proteína (40%). Em procariotos, possuem 
coeficiente de sedimentação de 70S e são compostos de duas 
subunidades: uma maior (50S) e outra menos (30S)
ESPOROS BACTERIANOS
Algumas bactérias podem enquistar, formando um esporo, com um invólucro de polissacáridos mais espesso e 
ficando em estado de vida latente quando as condições ambientais foram desfavoráveis. 
Os endosporos são estruturas formadas por algumas espécies de bactérias Gram-positivas, sobretudo dos 
gêneros Clostridium e Bacillus, quando o meio se torna carente de água ou de nutrientes essenciais. Assim, a formação 
do esporo em procariotos é um tipo de diferenciação celular que ocorre como resposta a uma situação desfavorável do 
meio ambiente.
O processo de formação do esporo dentro de uma célula vegetativa é chamado esporogênese. O pré-esporo 
desidratado (forma de esporo nos primeiros estágios da esporogênese, já com a maior parte da água do citoplasma 
eliminada) contém apenas DNA, RNA, ribossomos, enzimas e algumas quantidades de ácido dipícolínico, junto com 
grandes quantidades de íons cálcio.
OBS3: Os vacúolos não são verdadeiros vacúolos já que não são delimitados por dupla membrana lipídica como os das 
plantas. São antes grânulos de substâncias de reserva, como açúcares complexos.