01 Bactérias (Morfologia, Estrutura e Genética)

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Por Mateus de Grise – Com grande auxílio de Vi
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tor Seiji e Allan Meneze
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Professor – Nilson BezerraBactérias (Morfologia, Estrutura e Genética)
MORFOLOGIA E ESTRUTURA
A bactéria é um organismo microscópico, procarioto, apresentando apenas um cromossomo. Este determinará suas capacidades e características que serão fatores determinantes para a sobrevivência ou não desta bactéria. A maioria das bactérias é saprófita (absorção de substâncias orgânicas). Apresentam-se nas seguintes formas:
	Formas Básicas
	Formas Intermediárias
	→ Cocos: Formato Arredondado
	→ Cocobacilos: Bacilos Curtos
	→ Bacilos: Formato de pequenos “bastões”
	→ Vibriões: Bacilos em formato de vírgula
	→ Espiralados: Formatos de Espirais
	
* Existem também as formas esdrúxulas, características de bactérias primitivas e não são importantes clinicamente: Bactérias Estreladas ou Retangulares
ARRANJOS
Quem irá definir como a bactéria irá se arranjar é o mesossomo, através da divisão bacteriana. Espirilos NÃO fazem arranjos. O mesossomo pode ser organizado de maneira septal ou lateral (será explicado depois) sendo que em estafilococos existem diversos mesossomos, já nos estreptococos temos diferentes posições e tipos de mesossomos e por aí vai. Isso depende da genética bacteriana.
	Cocos
	Bacilos
	→ Sempre formam arranjos
	→ Raramente Formam Arranjos
	→ Diplococo, Estreptococo, Estafilococo
	→ Diplobacilos, Estreptobacilos, Paliçada
	
	→ Tratamento Clínico Indiferenciado
* Muito importante saber os arranjos... Por exemplo, Estafilococos são resistentes a penicilina. Paliçada é arranjo de bacilos desorganizados.
ESTRUTURA
Quanto à estrutura bacteriana, temos os seguintes elementos:
3.1 Membrana Citoplasmática (Componente Essencial)
 - Estrutura Química: 59,5% de Proteínas e 39,5% de Lipídeos
 - Funções:
Transporte de Solutos: É feita através de proteínas da membrana. A membrana citoplasmática humana também o faz, contudo a permeabilidade é diferente da bacteriana.
Produção de Energia: É feita por transporte de elétrons/fosforilação oxidativa. Como a bactéria não possui mitocôndria, a membrana vai fosforilar oxidativamente (nem sei se existe essa palavra .-.) o substrato que ela colocou pra dentro, gerando a formação de Acetil CoA (só caso vcs queiram saber hihi)
Biossíntese
Duplicação do DNA: Ocorre por um sinal enviado via membrana e também há um “corte” da bactéria pelo mesossomo.
Secreção de Excedentes Metabólicos
Mesossomos: São invaginações originadas da membrana citoplasmática. Como as bactérias só se reproduzem por fissão binária estes são muito importantes. Podem ser de dois tipos:
- Septal: Responsável por formar septos. Ele está ligado ao processo de divisão.
- Lateral: Sem função bem esclarecida. Apenas destaca-se o acúmulo de enzimas e aproximação do DNA bacteriano quando a célula irá se replicar.
3.2 Parede Celular (Componente Não Essencial) (Exclusiva das Bactérias)
 - Estrutura Química: Peptídeoglicano (Ácido N-acetilmurâmico –NAM; Ácido N-acetilglucosamina – NAG ou CLT)
- Coloração GRAM:
GRAM POSITIVOS (+) = Ela apresenta-se mais grossa e mais simples neste grupo, possuindo cerca de 70% de Peptideoglicanos. Seu envoltório é formado por Ácido Lipoteicóico – este ácido é um diferencial que elas possuem e é responsável pela síntese da parede celular. A patogenicidade destes está diretamente relacionada a sua parede. A maioria dos cocos é G+. 
GRAM NEGATIVOS (-) = Neste grupo a parede é mais fina e complexa. Nestas bactérias (as gram negativas) há a presença de uma membrana externa para dar um reforço em sua resistência, assim como a presença do espaço periplásmico, área que fica entre a membrana externa e parede, onde ocorre acúmulo de endotoxinas. O envoltório destas é mais complexo com proteínas porinas, lipopolissacarídeos (não presentes na G+) , lipoproteína de Braun (abre poros) e etc. A maioria dos Bacilos é G-.
* Espiralados não se coram por coloração GRAM, eles ficam marrons.
- Membrana Externa
A membrana externa é presente somente nas G- e é formada por Lipopolissacarídeos (no caso as endotoxinas) e proteínas. Suas principais funções são a antigenicidade (causar resposta no organismo) e proteção bacteriana.
- Bactérias Atípicas
Ξ Protoplastos (G+ sem parede) e Esferoplastos (G- sem parede): Bactérias que perderam a parede, mas ainda podem sintetizá-la. Geralmente surgem pós-ataque de um antibiótico, onde se não houver a morte destas a parede regenera-se mais resistente.
Ξ Arqueobactérias: Bactérias primitivas sem peptideoglicano e que possuem parede com composição diferenciada. Há divergência quanto a sua letalidade.
Ξ Micoplasma: Bactérias sem parede e sem poder de síntese, mas que podem causar doenças que usualmente não matam, mas causam outros efeitos como infertilidade e afins.
Ξ Formas L: Estado sem parede e sem síntese. Há muita divergência literária quanto ao seu poder patogênico.
3.3 Cápsula, Camada Mucosa ou Camada S (Não essencial)
 Formada por SPE – Substâncias Poliméricas Extracelulares; não possui forma definida. Tem como funções:
- Armazenar água e nutrientes
- Aumento da Capacidade Invasiva (impedem a fagocitose do hospedeiro- não ligação das opsoninas)
- Aderência (via adesinas)
- Aumento da Resistência
3.4 Flagelos
 Estruturas taxonômicas relacionadas a motilidade bacteriana. As bactérias podem ser:
- Atríquias: Sem Flagelo
- Monotríquias: Com um flagelo
- Anfitríquias: Com dois flagelos, em lados opostos da bactéria
- Lofotríquias: Presença de tufos de flagelos
- Peritríquias: Presença de flagelos distribuídos por todo o corpo bacteriano.
3.4 Fímbrias
 São estruturas presentes somente em bactérias Gram Negativas. Destaca-se seu papel como veículo de conjugação. A conjugação é um dos principais métodos que a bactéria tem para trocar o seu material genético (uma das maneiras de adaptar-se ao meio) e ela corresponde a transferência de um plasmídeo de uma bactéria para a outra. Ressalta-se que isso só ocorre quando a bactéria doadora tem o plasmídeo duplicado, lembrando que o plasmídeo é um DNA bicatenário (ou seja, DNA de dupla fita). As fímbrias atuam por meio de aderência e como sítios de ligação. A fímbria envolvida neste processo de conjugação é uma específica denominada de Fímbria S.
3.4 Cromossomo
 O cromossomo bacteriano é único, de dupla-hélice, circular e auto-replicável.
3.5 Plasmídeo
 Pode ser único ou múltiplo, auto-replicável, é DNA de dupla-hélice e é transferível.
3.6 Transposom
 É um fragmento de DNA, provavelmente originado de um vírus (correntes apontam o fago T4 como responsável) e que se locomove do plasmídeo para o cromossomo e vice-versa. Ao pular do DNA e chegar ao cromossomo recebe ajuda da enzima integrase e quando sai do cromossomo acaba por “cortar” um pedaço do material genético com auxílio da enzima helicase. Ele é quem transfere as informações adquiridas via conjugação
COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS
Quanto aos componentes citoplasmáticos, temos os seguintes elementos:
4.1 Ribossomos
 - Composto por 40% de Proteínas e 60% de RNA
- Está disperso no citoplasma bacteriano (diferente dos humanos)
- 2 sub-unidades: 30S e 50S
- Coeficiente de Sedimentação 70S (nos humanos este é 80S)
Estas diferenças em comparação a humanos são fatores para seletividade, de forma a aumentar a eficiência dos medicamentos em casos de instalações desses microorganismos. Depois da parede, estes se tornam os principais alvos dos antibióticos. O ribossomo é responsável pela síntese protéica e é um elemento difícil de ser atingido devido a sua localização citosólica.
4.2 Grânulos de Reserva
 - Armazenam substâncias, por exemplo: Nutrientes, Endotoxinas... Guarda tanto o que será útil para nutrição da bactéria quanto o que é danoso a ela, pois toxinas podem dissolver-se no citosol e causar a morte bacteriana.
4.3 Vacúolos Gasosos
 - Bolhas gasosas que visam manter a osmolaridade equilibrada em bactérias aquáticas.
ESPOROS 
O esporo bacteriano é um estado que o organismo adquireem situações adversas, por exemplo nos Bacillus Antrase, Clostridium Tetane....É formado apenas por bactérias G+
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Genética Bacteriana
Fundamental para que se possa saber o mecanismo de ação dos antibacterianos e o mecanismo de resistência. A bactéria possui um único cromossomo, maior que ela mesma, muito espiralizado, mas na comparação com outras espécies ele é pequeno, pois é completamente funcional – logo, todas as regiões dele determinam um gene, diferente dos sistemas introns e exóns. Quando a bactéria irá multiplicar-se ele começa a se desespiralizar aos poucos e vai duplicando, enquanto isso o mesossomo septal vai invaginando; Qualquer mudança pode ser extremamente significativa para a bactéria, podendo ser positiva (adaptação e resistência) ou letal. As positivas que determinam resistência são as denominadas mutações.
Estas mutações ocorrem a nível de cromossomo, podendo ser espontâneas (durante a divisão) ou induzidas (genotóxicos/agressores). Têm-se muito mais mutações espontâneas, pois estas ocorrem na replicação e o número de replicações é muito maior do que o de agentes seletivos, porém estas são mais simples e básicas, nem sempre sendo notadas, já as induzidas estão muito mais relacionadas a resistência e são mais evidentes, sendo em potencial mais danosas a saúde humana. 
Mutações: Espontâneas ou Induzidas. Ocorrem em grande número
Recombinações: Acontecem durante a meiose, podendo ser heterólogas ou homólogas. Acontece dentro da bactéria pelo cromossomo da própria bactéria.
Aquisição de Novos Genes: Ocorre por meio de vetores – Na conjugação, os vetores são os plasmídeos e na transdução esta aquisição é feita por meio de fagos.
Transformação: Busca por DNA’s de outras bactérias no meio.
Rearranjos Intramoleculares: Não acontece nas bactérias pois esta possui somente um cromossomo, mas tem o mesmo mecanismo da recombinação.
Variantes Adaptadas da Espécie: Quando uma bactéria sofre uma mutação estável tal característica é transmitida, formando estas variantes.
Variações Fenotípicas das Bactérias
Auxotróficas: Ligadas ao metabolismo (Por exemplo, bactérias que não metabolizavam a substância X passam a fazê-lo) Muito raro uma mudança ser apenas auxotrófica sem vir acompanhada de mudanças no perfil de resistências.
Perfil de Resistência
Morfológicas: Perda ou ganho de estruturas
Térmico: Resistência térmica. Gera grandes problemas em esterelizações.
Supressor: Ex: Álcool; detergentes...
Sistema de Reparo: Busca evitar erros que ocorrem no DNA. Age quanto agentes genotóxicos (UVA/UVB) agridem o DNA bacteriano ou por mutações espontâneas. Costuma ocorrer por recombinação:
- Recombinação Homóloga: Busca de um pedaço igual ao perdido/afetado. Raramente muda o fenótipo.
- Recombinação Heteróloga: Altera o cromossomo, pois o DNA reposto não irá parear por ser diferente, logo este DNA irá se abrir e formar duas fitas, o que for sintetizado na fita original irá manter as mesmas características, mas o que for da fita “heteróloga” será diferente.
- Transferência Gênica: Captação de DNA de outra bactéria morta. Para isto, gera-se um receptor para este DNA que ela precisa... Para desenvolver tal receptor ela entra no chamado “Estado de Competência”. Têm-se os seguintes tipos de transferência:
- Transformação: Captação de DNA de outra bactéria morta e proteção do fragmento de DNA das nucelases que iriam atingi-lo. Tal proteção é concedida pelo receptor que continua ligado ao DNA, formado o chamado complexo Eclipse. Importante nas G+ visto que estas não fazem conjugação.
- Conjugação: Transferência de plasmídeo mediado por fímbrias. Pode ser Conjugativo, Mobilizável ou Autotransmissível. O conjugativo caracteriza-se pela conjugação plasmídeo-cromossomo e sua posterior transferência aos decendentes. O mobilizável é o que se conjuga e após a duplicação no cromossomo volta a ser plasmídeo, determinando alterações ao entrar e sair da bactéria. Por fim, o autotransmissível é o possuidor do gene TRA e transferível de um G- para o outro (sendo exclusivo deste tipo de gram).
Transposoms: São fitas simples de DNA que saltam dos cromossomos para os plasmídeos, deixando/levando pares de bases e atuando em sítios inespecíficos; similares aos bacteriófagos que fazem transdução. É muito mais rápido que a conjugação e podem ser integrar-se aos DNA humano formando integrons – Como pode ligar-se ao cromossomo humano, torna-se utilizável em vacinas.
“Fazer faculdade medicina é uma arte, ser mlk zika faz parte” Ministério Público da Zueira. 2014