Bactérias: Conceitos e Estruturas

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BACTÉRIAS
Conceitos: São seres procariontes, isto é, não possui núcleo. Reproduzem-se por fissão binária simples.
Formato das células: Apresentam quatro formas fundamentais: Cocos ou pequenas esferas; bacilos ou bastonetes retos; Vibriões ou bastonetes curvos; Espirilos ou filamentos em forma de hélice.
As mudanças de forma podem ser consideradas como: 
Involução – mudança de forma devido a condições desfavoráveis, presença ou ausência de oxigênio, pH, ou por produtos tóxicos, entre outros.
Pleomorfismo – a bactéria não apresenta uma morfologia única, mesmo que se encontre em condições favoráveis à sua sobrevivência.
Vamos analisar os formatos de células mais importantes:
Cocos – pequenas esferas tomam denominações diferentes de acordo com seu agrupamento:
Estafilococo, em forma de cacho de uva;
Estreptococo, em cadeia;
Diplococo, quando se agrupam dois a dois;
Tetracoco, quando se agrupam quatro a quatro;
Micrococos, quando se separam completamente, ficando isolados.
Bacilos – em forma de bastonetes retos, mais restritamente denominam - se bacilos os bastonetes cujas extremidades são cortadas em ângulo reto. Quando as extremidades são arredondadas, toma a configuração oval, denominando-se então bacterium.
Espirilos – em forma de hélice ou saca-rolha, e vibrião, em forma de vírgula, segmento de espiral.
Parede celular: Protege a célula, mantém a pressão osmótica intrabacteriana, impedindo o rompimento da célula devido à entrada de água, e funciona como suporte de antígenos somáticos bacterianos.
As bactérias podem ser divididas em dois grupos, em função da composição e da estrutura de sua parede celular: bactérias Gram-positivas e Gram-negativas.
O peptoglicano, que confere rigidez à célula, está presente em menor quantidade nas Gram-negativas.
O ácido teicóico, substância que é, possivelmente, o responsável pela fixação do corante de Gram na parede celular, está presente apenas nas bactérias Gram-positivas.
Coloração de Gram: É um método de coloração diferencial que permite dividir as bactérias em duas classes: Gram-positivas G(+) e Gram-negativas G(-).
Certas bactérias são coradas por violeta de genciana e depois tratadas por iodo (lugol), formando um composto de coloração escura entre o iodo e o corante, o qual é fortemente retido pelas bactérias e não pode ser facilmente removido pelo tratamento subsequente com álcool: são as bactérias Gram-positivas.
Outras bactérias, as Gram-negativas, deixam-se descorar facilmente pelo álcool e por ácidos fracos.
Duas regras gerais:
Cocos são geralmente Gram-positivos (com exceção do gênero Neisseria);
Bacilos são geralmente Gram-negativos (com exceção dos gêneros Corynebacterium, Bacillus e Clostridium, assim como grande parte das bactérias patogênicas).
O mecanismo de coloração se relaciona com a diferente composição da parede celular das bactérias: Nas Gram (+), a parede celular é constituída por uma espessa lâmina mucopeptídica, que retém o complexo iodo-proteína no interior do corpo bacteriano. Nas Gram (-), a parede celular é mais fina, e o tratamento com álcool aumenta a permeabilidade do invólucro externo lipopolissacarídico que circunda a camada mucopeptídica, propiciando a remoção do complexo.
Outras estruturas externas: Cápsula – estruturas que as protegem da ação dos leucócitos, que são as células de defesa do nosso corpo. Flagelos – que são como caudas, responsáveis pela sua movimentação. Fímbrias – estruturas mais finas e mais curtas que os flagelos, que são responsáveis pela aderência desses seres microscópicos às mucosas do nosso organismo e que também participam da reprodução das bactérias.
Estruturas internas a parede celular:
Protoplasto – Célula bacteriana cuja parede foi removida sem destruir a viabilidade da célula, através da ação de uma enzima, a lisozima. 
Esferoplasto – Célula bacteriana que foi cultivada sob condições que inibiram a síntese da parede, por exemplo, na presença de antibióticos. 
Endosporo (ou esporo) – Algumas bactérias podem produzir esporos, estruturas que tornam a bactéria resistente ao calor, ao frio e a agentes químicos, como os desinfetantes.É uma célula altamente resistente, com corpo oval e parede espessa. Apresenta impenetrabilidade aos corantes e é resistente à maioria dos desinfetantes. Gêneros Bacillus e Clostridium formam esporos. Quanto ao tamanho: maiores ou menores que o diâmetro da célula. Quanto à localização: terminal, subterminal ou central.
Nutrição: A maioria de interesse industrial é do tipo quimioorganotrófico. Utilizam sais de amônio e uréia (FN) e aminoácidos, purina e pirimidina (fatores de crescimento) para sínteses proteicas e de ácidos nucleicos.
Reprodução: Reprodução assexuada: são formados clones, pode ocorrer por sucessivas divisões mitóticas ou por bipartição.
Reprodução sexuada: pode ocorrer por três mecanismos diferentes:
Por conjugação: ocorre a transferência de material genético através de um tubo de conjugação
Por transdução: a transferência do material genético é feita por um vírus bacteriófago.
Por transformação (incomum): há incorporação de um material genético livre no meio por uma célula bacteriana.
Calculo do crescimento populacional de uma colônia bacteriana:
B = B0*2n
n = t/tg (número de gerações que elas cumpriram num certo tempo t).
B0 = número de bactérias no instante inicial
ACTNOMICETOS
Importância: o interesse industrial destes microrganismos reside na sua capacidade de produção de antibióticos, vitaminas e enzimas. Penicillium notatum: Usado para fazer penicilina. São bactérias atípicas. Uni ou Pluricelulares. Produzem micélio ramificado. Podem sofrer ramificações ou formar esporos assexuais.
Semelhanças com os demais:
Citologia: Parede celular - não contém quitina nem celulose. Citoplasma - homogêneo, com vacúolos, granulações e material nuclear. G(+) em sua maioria.
Nutrição: Fonte de carbono orgânica - glicose, maltose, dextrina, amido, hemicelulose e proteínas. Fontes de nitrogênio: mineral - sais de amônio e nitratos; orgânica - peptonas e aminoácidos. Sais minerais: Ca, K, Mg, Fe, Cu. Ex: Co favorece a esporulação de Streptomyces.
Reprodução: Por fragmentação - o citoplasma, inicialmente homogêneo, se separa da parede celular, se arruma e forma unidades mais ou menos uniformes, que são liberadas pela desagregação da parede celular. São os conidiosporos. Por segmentação - os esporos são formados pelo aparecimento de septos nas hifas. Novas paredes transversas se formam, de modo que as hifas se decompõem em pequenos segmentos. São os artrosporos.
Aplicação industrial:
Antibióticos - Streptomyces griseus: estreptomicina
S. aureofaciens: tetraciclina
S. fradiae: neomicina
S. rimosus: terramicina
S. erythreus: eritromicina
Nocardia lurida: ristocetina
Vitamina B12 - Streptomyces griséus
S. aureofaciens
S. fradiae
LEVEDURAS
Conceito: São fungos, diferenciando-se dos bolores por serem unicelulares e não filamentosos. São microrganismos tipicamente vegetais, porém aclorofilados, imóveis e heterotróficos. São geralmente não patogênicas com exceção do gênero Candida.
		
Morfologia:	Cada espécie tem uma forma característica, podendo variar com a idade, o meio de cultura e as condições ambientais. Podem ser: redondas ou ovais Ex: Trigonopsis, Candida, Saccharomyces, elípticas Ex: Saccharomyces, pasteuriana (forma de salsicha) Ex: Torulopsis, Saccharomyces ou apiculada (forma de limão) Ex: Kloeckera. 
Habitat: Freqüentemente encontradas em cascas de frutas, no solo (preferencialmente de pomares e jardins) e nos cereais. 
Levedurose: Tipo de micose provocada pela Candida albicans. Ex: pé-de-atleta.
Dimensão: largura: 1 a 5 m; comprimento: 5 a 30 m. Algumas espécies podem chegar a formar filamentos de até 100m. Tais espécies são chamadas pseudomicélios. 	
Citologia: 
Parede celular: Estrutura rígida e complexa. Formada principalmente por dois polissacarídeos, o glicano (unidades de D-glicose) e o manano (unidades de manose). O manano não está presente em todas as levedurascomo, por exemplo, a Schizosaccharomyces e a Rhodotorula. Possui proteínas (enzimas como invertase e outras hidrolases), lipídeos e quitina. É mais larga que a membrana citoplasmática e dá forma à célula. 
Membrana citoplasmática: Membrana composta de fosfolipídeos, proteína e polissacarídeos (fornecem manose). Espessura de 8 nm. Tem como funções a permeabilidade seletiva e a barreira osmótica. 
Citoplasma: Suspensão coloidal aquosa, apresentando ribossomas ricos em ARN e organelas. Contém proteínas e sais minerais. Em suspensão no citoplasma encontram-se estruturas permanentes e transitórias. 
Núcleo: formado pelo nucléolo (ARN) e cromossomas (ADN). Na gemulação ocorre uma constrição do núcleo, uma de suas partes indo para a célula filha e outra ficando na célula mãe. 
Mitocôndrias: contém enzimas respiratórias. 
Vacúolos: onde se localizam as reservas energéticas e enzimas hidrolíticas. Os vacúolos são inertes à ação das enzimas, portanto, se há quebra destes, as enzimas são liberadas e há autólise das células. 
Ribossomas: formam proteínas 
Inclusões diversas: são reservas nutritivas, existentes principalmente em células velhas. Podem conter pigmentos ou glóbulos lipídicos, por exemplo. Rhodotorula glutinis, quando crescida em meio pobre em nitrogênio, pode acumular até 50% em peso de lipídeos. 
Cápsula: polissacarídeos que envolvem a célula, funcionando como local de reserva de nutrientes e proteção da célula. Estão presentes em algumas leveduras. 
Sistema reprodutivo:
Reprodução assexuada:
Gemulação ou Brotamento 
Neste processo, forma-se um tubo a partir do vacúolo nuclear, orientado para um ponto da parede celular, formando uma pequena protuberância na superfície da célula (há enfraquecimento da parede celular nesse ponto). Esta protuberância aumenta de volume e se enche com material nuclear e citoplasmático da célula-mãe. Quando a gêmula está com o tamanho aproximado ao da célula-mãe, há a divisão nuclear e formação da parede transversal. A gemulação pode ser monopolar, bipolar ou multipolar. 
A cada gemulação fica uma cicatriz convexa na célula-mãe e côncava na célula-filha. Pelo número de cicatrizes pode-se saber quantas vezes uma célula gemulou. Uma célula madura pode gemular até 24 vezes. Após a gemulação decorre um certo tempo até a separação da célula-filha. Pode acontecer de não haver desprendimento e continuar a haver gemulação dando origem a pseudo-micélios, semelhantes a filamentos de bolores. Porém, como são células independentes, separam-se facilmente. Ex: Candida
Fissão binária: 
Processo semelhante ao das bactérias. Há alongamento da célula antes da duplicação do material nuclear. Ex: Schizossacharomyces 
Esporulação: 
Pelos seguintes tipos de esporos: artrosporos – Endomyces, blastosporos – Candida, balistosporos - Sporobolomyces. 
Reprodução sexuada: Por esporos sexuais chamados ascosporos. Há união de duas células haplóides isogâmicas. 
Nutrição:	
Fonte de carbono: orgânica - utilizam açúcares simples (glicose, maltose rafinose, sacarose, etc.). Amido e celulose não são diretamente metabolizados. Entretanto algumas leveduras utilizam hidrocarbonetos como, por exemplo, Candida guilliermondi. 
Fonte de nitrogênio: orgânica - peptona, uréia; inorgânica - sais de amônio. Algumas poucas podem utilizar aminoácidos, porém na presença do íon Mg+2. 
Fonte de enxofre: orgânica - aminoácidos sulfidrilados; inorgânica- sulfatos 
Fonte de fósforo: fosfatos 
Sais minerais: Ca, Na, Mg, K, etc. 
Vitaminas: existem espécies não exigentes e espécies exigentes de (e.g.: biotina e tiamina). A maioria das leveduras necessita de complexo B como fator de crescimento. As maiores fontes de complexo B nos meios de cultura são extrato de lêvedo e farelo de arroz. 
Água
			
Metabolismo: O tipo de metabolismo dependerá da espécie, das condições de cultivo e da concentração de substrato.
Oxidativo: muitas células + CO2 + H2O 
e/ou 
Fermentativo: poucas células + etanol + CO2 
Desvios do Metabolismo 
Efeito Pasteur: Inibição do metabolismo fermentativo por aeração do meio, estimulando o processo respiratório.
Efeito Crabtree ou efeito glicose: Inibição do metabolismo oxidativo em concentrações elevadas de glicose. Há uma inibição causada por metabólitos formados durante a degradação da glicose provocando uma "fermentação aeróbica". 
Diauxia: Ocorre quando o microrganismo, após esgotar o seu substrato principal, começa a consumir outro substrato que pode ser um metabólito produzido por ele. 
Aplicação Industrial:	
Produção de etanol: Saccharomyces cerevisiae 
Produção de bebidas: S. cerevisiae var. ellipsoideus, S. cerevisiae var. carlsbergensis, Schizosaccharomyces pombe 
Produção de proteína de unicelular (SCP): Candida e Saccharomyces 
Produção de b-caroteno: Rhodotorula 
Produção de extrato de lêvedo (vitamina do complexo B): Saccharomyces 
BOLORES
Conceito: São fungos filamentosos, tipicamente vegetais, porém aclorofilados e imóveis. São microrganismos eucarióticos, uni ou pluricelulares, aeróbicos estritos, com reprodução assexual e/ou sexual e que exigem sempre fonte de carbono orgânico (heterotróficos). Possuem uma riqueza imensa de enzimas. 
Habitat: Os bolores são frequentemente encontrados em: solos; água com matéria orgânica, em decomposição ou não; parasitando seres vivos podendo causar doenças em animais (micoses) e vegetais. 
Morfologia: 
Visão macroscópica- Aspecto algodonoso, terroso ou aveludado, de cores variadas. Filamentos multicelulares chamados hifas que podem formar uma massa entrelaçada chamada micélio.
Visão microscópica- Os bolores originam-se dos esporos que germinam emitindo filamentos muito finos chamados tubos germinativos. O corpo do bolor é formado por dois tipos de hifas: 
a) vegetativa - constitui o talo ou corpo principal do bolor. Essa hifa penetra no substrato ou se alonga na sua superfície, captando água e outros nutrientes. 
b) reprodutiva - porção fértil da hifa, que se estende para o ar (também chamada hifa aérea) e que suporta os corpos reprodutivos ou esporos. 
Sistema vegetativo: Os bolores originam-se dos esporos que germinam emitindo filamentos muito finos chamados tubos germinativos. Tais tubos dão origem a filamentos já estruturados que se fixam em alimentos e que são chamados de hifas. 
Tipos de hifas 
Contínuas - possuem citoplasma ativo e contínuo, sem separações ou septos, também chamadas cenoçiticas ou cenócitos. Ex: Mucor e Rhizopus 
Descontínuas ou septadas - são divididas por paredes ou septos que definem várias células individuais, cada uma contendo um ou mais núcleos. As hifas septadas são chamadas apocíticas. Ex: Penicillium e Aspergillus
Cores das hifas - Sua cor (variada) pode determinar um gênero ou até mesmo a espécie.
Ramificações das hifas: ao acaso; dicotômicas; simpodial. 
Tipo de micélios (conjunto de hifas)
Aéreo ou reprodutivo - eleva-se da superfície do alimento e é onde geralmente ocorre a reprodução. 
Submerso, assimilativo ou de absorção - enterrado no alimento, capta os nutrientes solubilizados. 
Oidaleico - oriundo de crescimento em profundidade de líquidos, por inoculação de esporos ou de fragmentos de hifas, com agitação do meio. 
Cores das hifas - Sua cor (variada) pode determinar um gênero ou até mesmo a espécie.
Ramificações das hifas: ao acaso; dicotômicas; simpodial. 
Reprodução: A principal forma de reprodução é por esporulação. Esporos sexuais e assexuais são produzidos: ambos os tipos são formados pelos Phycomycetes e Ascomycetes; e somente assexuais são encontrados nos Deuteromycetes.
Os esporos de bolores não têm as mesmas características dos esporos bacterianos, i.e., não têm tanta resistência ao calor, radiações, desinfetantes e corantes. 
Esporos assexuais 
São os esporos mais freqüentemente encontrados.
Esporangiosporos: contidos numa estrutura intumescida, o esporângeo, na extremidade da hifa fértil (esporangiófora) de fungos não septados ou Phycomycetes. Ex: Mucor e Rhizopus 
Conidiosporos:os Ascomycetes e muitos Fungi Imperfecti produzem esporos expostos ao ambiente. Ex: Aspergillus e Penicillium 
Talosporos: também chamados Blastosporos, Clamidosporos ou Artrosporos.
Blastosporos são esporos assexuais produzidos por gemulação ("by budding"). 
Clamidosporos podem ser produzidos por todos os bolores. Representa uma forma de latência do bolor. 
Artrosporos são hifas de certos bolores que se fragmentam, em certas condições, nas suas unidades celulares. 
Esporulação por conidiosporos: Ascomycetes e muitos Fungi Imperfecti produzem esporos desprotegidos, expostos ao ambiente, na extremidade de hifas férteis (conidióforas) chamados conídios. A célula que diretamente sustenta os conídios é um esterigma. Ex: Aspergillus e Penicillium 
Esporulação por talosporos: Os Talosporos são também chamados Blastosporos, Clamidosporos ou Artrosporos. Esporos menos comuns e cuja denominação está relacionada com sua forma de aparecimento nas hifas dos bolores. 
Esporos sexuais
Esporos Sexuais são menos freqüentemente observados do que os assexuais e, alguma condição ambiental é sempre necessária para indução a este tipo de esporulação. 
Esporulação por Ascosporos: Ascosporos: são esporos sexuais de Ascomycetes. Duas células (n) vizinhas do mesmo micélio ou não, se encontram e se fundem (plasmogamia). Os dois núcleos migram para um lugar comum, se unem (cariogamia), e o núcleo 2n, por sua vez, produz núcleo filho que pode sofrer duas ou mais divisões, produzindo 8 núcleos no final. Cada núcleo é envolvido por uma camada densa de protoplasma e coberto por uma parede, constituindo o que se denomina esporo. Os esporos são retidos dentro da estrutura que resultou da união das duas células gaméticas, que é agora conhecida como asco. 
Esporulação por Oosporos: Oosporos: alguns Phycomycetes produzem oosporos pela união de pequenas células macha com grandes células fêmeas formadas na hifa vizinha (heterogamia). 
Esporulação por Zigosporos: Em certos Phycomycetes, os zigosporos são formados pela união de duas células morfologicamente iguais (isogamia) da mesma planta ou de plantas diferentes.
Esporulação por Basidiosporos: Basidiosporos são as células reprodutivas dos Basidiomycetes formadas em células especiais chamadas basídios.
Localização dos esporos:
Exosporos - apresentam-se nas extremidades das hifas sem estrutura envoltória protetora. Ex: esporos assexuais de Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Isaria.
Endosporos - são aqueles presos a uma estrutura chamada membrana peridial. Ex: Mucor e Rhizopus 
Doenças causadas por fungos: Aspergilose pulmonar; Pitiríase versicolor; 
Dermatofitose: “tinha dos pés”
Aplicações Industriais: 
Gênero Penicillium 
P. chrysogenum - produção de penicilina amarela por processo em superfície. 
P. notatum - produção de penicilina por processo submerso. 
P. camemberti e P. roqueforti - participam da massa de fabricação dos queijos Camembert e Roquefort, respectivamente. 
P. griseofulvum - griseofulvina (antimicótico). 
P. citrinum - citrinina (antibiótico). 
Gênero Aspergillus: 
A. niger e A. wentii - produção de ácido cítrico e de enzimas (amilases e celulases). 
A. oryzae - amilases 
A. phoenicis - celulases 
Outros Gêneros 
Gênero Mucor: M. rouxii, M. delemar e M. plumbens - amilases. 
Gênero Fusarium: F. roseum e F. solani - participam na transformação de esteróis (esterases). 
Gênero Rhizopus: R. oryzae - amilases e R. nigricans - ácido fumárico 
Fungos Imperfeitos: 
Paecylomyces varioti variedade antibioticus - variotina (antimicótico). 
Isaria cretacea - isarina (antimicótico). 
MICROBIOLOGIA DE ÁGUAS
Grupo Coliforme: É o principal grupo de microrganismos típicos de esgoto e do trato intestinal de animais de sangue quente são as bactérias do grupo coliforme, os estreptococos fecais (ex.: Streptococcus faecalis) e o Clostridium perfringens. Os principais são: Escherichia coli, Salmonella, Shigella e Proteus.
Características do grupo coliforme: são bastonetes aeróbios e facultativos, Gram negativos, não esporulados que fermentam lactose com produção de ácido e de gás e não são inibidos pelo corante verde brilhante.
Classificação sanitária das águas:
Água potável - não deve conter microrganismos patogênicos e produtos químicos nocivos mantendo as características normais de limpidez, sabor e dureza. A água potável deve apresentar contagem de 1 coliforme por 100 mL.
Água contaminada - é aquela que apesar de manter uma boa aparência contém microrganismos patogênicos e produtos químicos nocivos.
Água poluída – é aquela maculada por esgotos ou suspensões de agentes contaminantes e tendo sua aparência totalmente alterada.
Eutroficação (ou Eutrofização): é o fenômeno causado pelo excesso de nutrientes num corpo d´água, o que leva à proliferação excessiva de algas, que ao entrarem em decomposição levam ao aumento do número de microrganismos e à consequente deterioração da qualidade da água do dito corpo (rios, lagos, baías, estuários, etc).
MICROBIOLOGIA DO SOLO
Principais componentes:
Partículas minerais (sílica, ferro e alumínio, entre outras);
Resíduos orgânicos (restos de animais e vegetais que, nas últimas etapas de sua decomposição são chamados húmus - matéria orgânica parcialmente decomposta e de difícil degradação por microrganismos;
Água;
Sistemas gasosos derivados do ar e dos processos biológicos que ali acontecem;
Sistemas biológicos formados por roedores, insetos, vermes e por inúmeros microrganismos.
Microrganismos no solo:
Ciclo do carbono:
Ciclo do Nitrogênio: Começa por reações conhecidas como proteólise, onde proteínas são digeridas por ação de proteases formando peptídeos que, por sua vez, serão convertidos por ação de peptidases a aminoácidos.
Proteínas → Peptídeos → Aminoácidos
Micro-organismos melhores produtores de enzimas proteolíticas:
Bactérias como (Clostridium histolyticum e Cl. sporogenes), Proteus, Pseudomonas e Bacillus;
Fungos e actinomicetos.
No solo os aminoácidos são atacados por micro-organismos em reações de desaminação que formam sempre amônia (NH3).
Amônio, por sua vez, sofrerá ação de bactérias nitrificantes que, em duas etapas levarão a formação de nitratos. Os nitratos são metabolizáveis pelas plantas que se desenvolverão transformando esses sais em matéria orgânica vegetal superior.
2 NH3 + 3 O2 → 2 HNO2 (Nitrosomonas)
HNO2 + (½) O2 → HNO3(Nitrobacter)
Ciclo do Enxôfre: Consiste de reações microbianas sobre compostos orgânicos levando a formação de sulfetos, que podem ser oxidados a sulfatos. Os sulfatos são assimilados por vegetais sendo incorporados em aminoácidos sulfurados e, depois, em proteínas. Participam dessas transformações bactérias do gênero Thiobacillus, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas e Rhodomicrobium.