Estrutura e patogenicidade bacteriana- Resumo

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Estrutura e patogenicidade bacteriana
Estrutura e patogenicidade bacteriana
Introdução:
As Bactérias fazem parte dos seres procariontes (sem núcleo organizado) e diferem das células eucarióticas principalmente pela ausência de certas organelas e citoesqueleto em seu citoplasma. 
O glicocálix está presente como cápsula (proteção contra fagocitose: Papel importante na virulência) ou camada viscosa (protege contra desidratação), além de promoverem adesão, ribossomos de tamanho menor (70S), presença de Parede Celular complexa de Peptideoglicano, membrana plasmática sem carboidratos e, geralmente, sem esteróides (o que a torna mais rígida); normalmente possui um único cromossomo circular, e não tem histonas.
É importante diferenciar tais células bacterianas das eucarióticas, pois assim pode-se desenvolver mecanismos específicos para combate de bactérias patogênicas ao organismo, sem causar danos ao paciente. Os principais alvos dos antibióticos são: Parede Celular (que quando há em eucariontes é quimicamente simples, de quitina e celulose) e Ribossomos (os maiores ribossomos possuem 80S).
A célula bacteriana contém os quatro componentes fundamentais a qualquer célula: Membrana plasmática, hialoplasma, ribossomos e cromatina, no caso, uma molécula de DNA circular, que constitui o único cromossomo bacteriano.
A região ocupada pelo cromossomo bacteriano costuma ser denominada nucleóide. Externamente à membrana plasmática existe uma parede celular (membrana esquelética, de composição química específica de bactérias).
É comum existirem plasmídeos, moléculas de DNA não ligadas ao cromossomo bacteriano, espalhadas pelo hialoplasma. Plasmídeos costumam conter genes para resistência a antibióticos.
Algumas espécies de bactérias possuem, externamente à membrana esquelética, outro envoltório, mucilaginoso, chamado de cápsula. É o caso dos pneumococos (bactérias causadoras de pneumonia). Descobriu-se em um experimento que a periculosidade dessas bactérias reside na cápsula. Em ratos infectados com pneumococo sem cápsula a doença se manifestou, porém não morreram, enquanto pneumococos capsulados causaram pneumonia letal.
A parede da célula bacteriana, também conhecida como membrana esquelética, reveste externamente a membrana plasmática, e é constituída de uma substância química exclusiva das bactérias conhecida como mureína (ácido n-acetil murâmico). O peptidoglicano, é a estrutura que confere rigidez à parede celular de bactérias, determina a forma da bactéria e protege da lise osmótica, quando em meio hipotônico. Por vezes denominado mureína, o peptidoglicano é um heteropolissacarídeo ligado a peptídeos presentes na parede celular de procariontes. É formado por dois tipos de açúcares (o ácido N-acetilmurâmico e a N-acetilglucosamina) e alguns aminoácidos. 
O posicionamento da camada de peptidoglicano varia com o tipo de procarionte. Em bactérias Gram-negativas, o peptidoglicano situa-se entre a membrana interior e a membrana exterior da bactéria. Em bactérias Gram-positivas, não existe membrana exterior, cumprindo o peptidoglicano esta função e tendo em geral uma espessura superior à encontrada em bactérias Gram-negativas.
As ligações glicosídicas entre o ácido N- acetilmurâmico e a N-acetilglucosamina na cadeia de glicano podem ser rompidas pela ação da lisozima, levando a bactéria à morte. A lisozima é encontrada em diversas secreções tais como lágrima, saliva ou colostro.
Diversos antibióticos previnem a disseminação bacteriana ao inibir etapas da síntese do peptidoglicano. A mureína é a única molécula orgânica conhecida que contém D-aminoácidos e, por isso, é o alvo de numerosos antibióticos antibacterianos, como a penicilina, que inibe as enzimas transpeptidase e carboxipeptidase, responsáveis pela síntese dos peptidoglicanos.
Todos os microrganismos são benéficos de alguma forma. Entretanto, destes um total de 3% podem causar danos aos demais organismos. Neste sentido, os microrganismos são divididos em diferentes grupos, conforme o seu modo de vida, sendo estes alguns deles: 
a) Sapróbios (saprófitos): comensais ou decompositores de substâncias orgânicas mortas; São também conhecidos como microrganismos recicladores. Entre estes, muitos podem desenvolver o parasitismo facultativo. 
b) Parasitos: causam danos as células vivas de outros organismos. O parasitismo se manifesta em diferentes graus, desde o parasito obrigatório ao hiperparasitismo. No parasitismo obrigatório há uma completa dependência do hospedeiro para a sua multiplicação; no parasitismo múltiplo sobrevive em vários hospedeiros e no parasito facultativo existe outro modo de vida que é o saprofitismo. Já no hiperparasitismo ocorre parasitismo no mesmo grupo. 
c) Simbiontes: estabelecem relações em diferentes graus, desde as mais próximas (simbiose mutualística, onde há interação morfológica e física entre dois organismos, a exemplo dos líquenes e das micorrizas) até as mais antagônicas (tipo de relação onde um deles é prejudicado em detrimento do outro).
Para ocorrer uma doença infecciosa é necessário algumas etapas importantes: 
a) Inóculo: haver um número suficiente de microrganismos capaz de invadir o hospedeiro; 
b) Colonização ou infecção: estabelecimento e multiplicação do microrganismo no local da infecção. A entrada do patógeno/toxina no hospedeiro pode ocorrer diretamente na corrente sanguínea ou nos órgãos internos. Pode haver infecção endógena por microrganismos da própria microbiota e exógena por patógenos adquiridos; 
c) Intoxicação: o hospedeiro recebe o fator (ex. toxina) causal da doença, conhecida como intoxicação alimentar; 
d) O microrganismo pode ser eliminado do hospedeiro por algum mecanismo de defesa e não causar a doença; 
e) Doença infecciosa: quando o microrganismo passa a expressar seus fatores de patogenicidade (estrutural, enzimas ou toxinas) no hospedeiro, alterando a funcionalidade normal da célula, tecido ou órgãos.
Estruturas Essenciais (Presentes em todas as bactérias):
-Parede celular (exceção: Micoplasmas, um gênero de bactérias);
-Citoplasma;
-Membrana plasmática;
-Nuclóide;
-Ribossomos
Estruturas Não-Essenciais (presentes em algumas espécies):
-Flagelos;
-Fímbrias
-Pilus sexual;
-Glicocálice;
-Plasmídeos;
-Endósporos
Classificação de microrganismos:
1-Residentes
São microrganismos relativamente fixos, em determinados sítios, que podem apresentar papel específico, estabelecendo interações positivas ou neutras (não produzem doença em condições normais). Apresentam diversificada habilidade metabólica que permite tanto sua colonização em determinados sítios, quanto a coexistência uns com os outros.
2-Transitórios
São microrganismos presentes temporariamente nas superfícies externas e internas, geralmente adquiridos pelo contato direto com o ambiente (bebidas, alimentos, objetos ou superfícies e poeira), não patogênicos ou potencialmente patogênicos que podem sofrer alteração nesse equilíbrio (podem proliferar e causar doença). São eliminados por lavagem.
A microbiota residente possui papel importante na manutenção da integridade do hospedeiro e quando em equilíbrio em um sítio específico produzem substâncias que são utilizadas pelo hospedeiro (ácidos
graxos de cadeia curta, vitaminas complexo B e K), degradam componentes da dieta não degradados (fibras) pelas enzimas do hospedeiro, contribuem para o desenvolvimento, modulação e maturação do sistema imune dos
hospedeiros e formam barreira contra colonização por patógenos (exclusão competitiva).
Morfologia Miscroscópica das Bactérias
Cocos- Possuem forma de Esfera, podendo estar sozinha, ou em arranjos de duas (Diplococos); de quatro (Tétrade); em cadeia (Estreptococos); aglomerados (Estafilococos).
Bacilos- Possuem forma de bastão, podendo ser encontrados isolados; em arranjos de dois bacilos (Diplibacilos); em cadeia (Estreptobacilos); ou como Cocobacilos.
Há ainda outras formas como: Vibrião, Espirilo, Espiroqueta…
Morfologia e estrutura não são a mesma coisa! Morfologiarefere-se ao formato da bactéria e estrutura aos seus componentes.
Funções da Membrana Celular Bacteriana
Formam uma barreira à permeabilidade (impede o extravasamento e atua como porta para o transporte de nutrientes para dentro da célula), ancoram proteínas (de transporte, quimiotaxia) e armazenam energia (gradiente energético, força próton motiva). 
Parede Celular (Gram Positivas e Gram Negativas)
Trata-se de uma estrutura externa à membrana celular, formada nas bactérias por Peptideoglicana (polimero de N-acetil glicosamina e ácido N-acetil murâmico, com ligações b-1,4). As cadeias laterias de tetrapeptídeos (ligadas ao ácido murâmico) se ligam covalentemente, o que permite a organização dos polímeros em camadas.
A parede ajuda a dar e manter a forma das células das bactérias, confere proteção contra pressão osmótica e participa da divisão celular (na formação do septo).
Há, basicamente, dois tipos de células bacterianas as Gram positivas e as Gram Negativas:
Gram negativas: Apresentam além da membrana plasmática, uma fina camada de peptideoglicano e uma segunda membrana externa (bicamada lipídica assimétrica) formando a Parede Celular. Há um espaço entre o peptideoglicano e a membrana externa, chamado de periplasmático e é o local de ação de várias enzimas.
Outra característica importante é a presença de Lipopolissacarídeo (LPS) na membrena externa (barreira para moléculas grandes e hidrofóbicas, incluindo alguns antibióticos; apresenta um antígeno O que mimetiza estruturas do Hospedeiro, o que proporciona um escape da resposta imune). Quando corados pela Coloração de Gram, as bactérias G- tornam-se rosas.
Gram positivas: Apresentam uma membrana plasmática e parede celular grossa, possui ácidos teicóicos e Lipoteicóicos (que atuam na entrada e saída de cátions, proteção de rupturas, promovem adesão e especificidade antigênica). As bactérias Gram positivas são mais sensíveis à penicilina. Quando coradas pelo método de Gram, apresentam a coloração roxa.
Os passos da Coloração de Gram são: 1) aplicação de cristal de violeta (afinadade por componentes de carga negativa); 2) aplicação de Iodo (ajuda a fixar o cristal); 3)Lavagem com alcool (nos Gram negativos, como a camada de peptideoglicano é menor, o alcool cria poros na parede e promove a saída do corante violeta associado ao idodo); 4) Aplicação do Contracorante Safranina (Gram positivos não perdem o cristal violeta, logo permanecem com essa cor, já os negativos são corados nessa etapa e ficam róseos).
A membrana citoplasmática reveste o citoplasma, controlando o fluxo de entrada e saída de todas as substâncias na célula, através de proteínas de transporte. É também responsável pelo transporte de elétrons e produção de energia. Apresenta constituição fosfolipídica, formando uma bicamada fluida bipolar, com ausência de esteróis, exceto para os micoplasmas. A ausência de esteróis na membrana citoplasmática promove uma maior fluidez, contudo a faz mais vulnerável à oscilações osmóticas.
A superfície da membrana é hidrofílica e a camada interna é hidrofóbica. Na membrana existe o mesossoma, uma invaginação com importante função no processo de multiplicação bacteriana, ao se ligar e separar os cromossomos durante a divisão celular.
O citoplasma das bactérias é constituído por substância aquosa, contendo proteínas e enzimas. Destacam-se o material nuclear, os ribossomos e as inclusões que estão imersos no citoplasma. O citoplasma é didaticamente dividido em área cromatínica ou nuclear (rica em DNA) e área fluida, com nutrientes dissolvidos.
O material nuclear encontra-se disperso no citoplasma, constituído de uma dupla fita circular de DNA. Não há histonas (proteínas que compõem o nucleossomo, regulando genes). O material genético não é envolvido por membrana nuclear. As bactérias não têm núcleo, têm nucleóide. A informação genética bacteriana é armazenada no nucleóide e nos plasmídeos. Bactérias não possuem aparato mitótico. Algumas bactérias possuem mais de um cromossomo, outras possuem cromossomo linear. Seu DNA é circular, haploide e semi-conservativo).
-Nucleóide-> Ausência de carioteca
-Plasmídeos-> Segmentos de DNA fora do nucleóide.
Ribossomos são proteínas (RNA ribossômico) de aspecto granular, constituídos por duas unidades, responsáveis pela síntese protéica. São encontrados centenas a milhares dispersos no citoplasma, porém podem diminuir em quantidade, conforme a atividade da bactéria. Funcionam diferentemente em células eucarióticas e procarióticas. As bactérias formam ribossomos de 70S (unidade svedberg= velocidade relativa de sedimentação, sendo cada subunidade, quando separada, de 50S e 30S). Em células eucarióticas, os ribossomos são de 60S e 40S. Foi Svedberg quem descobriu variações no ribossomo de diferentes células.
Algumas bactérias não apresentam plasmídeos, enquanto outras podem apresentar um ou mais plasmídeos. Plasmídeos são estruturas compostas por DNA de fita dupla, circular, com menos informações genéticas (extracromossômicos). Os genes contidos no plasmídeo conferem
resistência, produção de toxina, produção de enzima, fertilidade e outras propriedades. O plasmídeo é autoreplicativo, independente da multiplicação da bactéria. A bactéria pode receber ou perder o plasmídeo sem danos à célula.
Algumas bactérias possuem flagelos, constituídos por proteína denominada de flagelina, os quais conferem motilidade. Esta estrutura é constituída de um corpo basal (onde se insere até a membrana plasmática), um gancho (rígido e com movimentos giratórios) e o filamento longo em forma de chicote. Quanto à distribuição de flagelos as bactérias são classificadas em:
a) Monotríquio: um flagelo em uma das extremidades;
b) Anfitríquio: um flagelo em cada extremidade;
c) Lofotríquio: dois ou mais flagelos em um dos polos;
d) Peritríquio: flagelos em toda a superfície.
Algumas espiroquetas (bactérias espiraladas, Ex. Treponema, Leptospira) possuem um flagelo diferenciado, denominado de filamento axial. Este filamento em forma de espiral, em torno da célula, é revestido por uma bainha, possibilitando a bactéria movimentar-se em forma de “sacarolha”. A bactéria com flagelo desloca-se de forma aleatória ou em função de
respostas a fototaxias ou a quimiotaxias.
As fímbrias são pequenos filamentos protéicos (proteína pilina) semelhantes à pelos em torno da parede celular. A função das fímbrias é de aderência, favorecendo a colonização do hospedeiro. A quantidade e a distribuição de fímbrias são bastante variáveis.
Algumas bactérias apresentam uma fímbria especial, denominada de pili (pili sexual), pelo qual a bactéria transfere cópias do plasmídeo para outras bactérias, durante a conjugação. É mais longo que as fímbrias comuns, sendo codificado por um plasmídeo F ou plasmídeo conjugativo.
Inclusões compreendem depósitos de reserva, destacando-se os grânulos metacromáticos (reserva de fosfato inorgânico), polissacarídeos, lipídeos, enxofre, óxido de ferro, vacúolos de gás, entre outros.
Magnetossomas são organelas cadeias de grânulos de óxidos metálicos, presentes no citoplasma de bactérias magnetotáticas, atraídas por campo magnético.
Patogenicidade-> Propriedade de um microrganismo de provocar
alterações fisiológicas no hospedeiro, ou seja, capacidade de produzir doença.
Virulência-> Grau de patogenicidade, determinada pelos fatores
de virulência expressos pelas células. Os fatores de virulência são estruturas, produtos ou estratégias que contribuem para o aumento da
capacidade da bactéria de causar doença.