Anatomia Bacteriana: Componentes e Metabolismo

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SUMÁRIO DA AULA T2 
 
� Aspectos ultrastruturais e bioquímicos dos vários componentes da célula bacteriana. 
� Cápsula, camada mucóide ou glicocálice. 
� Parede celular: mucopeptídeo e componentes especiais nas bactérias Gram positivo 
e Gram negativo. 
� Degradação da parede celular: protoplastos, esferoplastos e formas L. 
� Membrana citoplasmática: ultrastrutura e composição bioquímica. 
� Compartimento intracelular. Flagelos. Fímbrias. Esporo bacteriano. 
� Metabolismo energético e assimilação bacteriana. Análise cinética do crescimento e 
morte dos microrganismos (Tópico da aula T3 abordado nesta aula). 
 
 
Nesta aula apresentamos todos os assuntos abordados na teórica, complementados com 
as imagens e quadros mais relevantes da aula. Colocamos informação adicional do livro 
(Murray) e da sebenta de microbiologia (letra verdana). Apesar da aula ser muito 
extensa não se assustem com o tamanho. A aula tem muitas imagens!! 
Se detectarem qualquer erro agradecíamos que nos informassem: 
sa_susana@hotmail.com ou tania_borges_@hotmail.com. 
 
Bom estudo e boa sorte para as frequências!! 
 
 
Susana Sá 
Tânia Borges 
Turma 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
Faculdade de Medicina da Universidade do Porto 
Microbiologia 2006/2007 
ANATOMIA BACTERIANA 
3 de Outubro de 2006 
Aula leccionada por Doutor Acácio Gonçalves Rodrigues 
FACULDADE DE MEDICINA DA UNIVERSIDADE DO PORTO 
ANATOMIA BACTERIANA 2/24 
Hoje é uma aula comprida e é uma aula em que eu vos vou chamar à atenção daquilo 
que considero os aspectos essenciais de uma matéria bastante longa que tem a ver com a 
citologia da bactéria na sua constituição, da sua anatomia, da sua fisiologia ou 
metabolismo. 
Vamos lá à anatomia da bactéria. 
 
CONSTITUIÇÃO DA BACTÉRIA 
 
⇒ Nucleóide. 
⇒ Algumas inclusões. 
⇒ Ribossomas. Ela tem que ser capaz de efectuar a síntese proteica. Estes ribossomas 
são diferentes dos das células eucarióticas: subunidades e coeficiente de 
sedimentação de 70s. 
⇒ Plasmídeos. Vamos abordar isto mais tarde e com mais detalhe na próxima aula 
sobre genética microbacteriana. Mas são fragmentos de material genético, de DNA, 
que podem estar extra ou intracromossómicos, neste caso estão 
extracromossómicos. 
⇒ Membrana celular. É 
o principal órgão 
metabólico da bactéria, 
é o sítio onde se dá a 
respiração celular. 
⇒ Parede celular. Aqui 
chama muito à atenção, 
o destaque deste 
peptidoglicano. 
⇒ Está aqui também 
representado um 
flagelo, que é um órgão 
de locomoção. 
 
 
Passando por alto rapidamente, sobre as estruturas intracitoplasmáticas, temos o tal 
cromossoma nucleóide, RNA mensageiro, obviamente ribossomas e proteínas. 
Proteínas estas que têm funções diversas. Acabaram de ser sintetizadas e estão em 
trânsito até chegarem à parede ou até chegarem à membrana. Existem sempre algumas 
proteínas presentes num substrato solúvel. 
Obviamente que o principal constituinte intracitoplasmático da bactéria é a água (80 a 
90% do peso seco de uma bactéria). 
E depois metabolitos e inclusões. Estas inclusões podem ser por exemplo inclusões 
lipídicas, que servem como substrato energético; inclusões de carbohidratos, 
nomeadamente por exemplo o glicogénio; inclusões de fosfatos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando algumas bactérias cresciam em meios com fósforo incluíam esse 
fósforo no seu interior e formavam grânulos de fósforo e que depois deram 
no passado origem a métodos e descrições muito fantasiosas: Para que é 
que serviam estas inclusões, por exemplo? E que mais tarde se veio a 
verificar, em microscopia electrónica, que eram inclusões de artefacto, 
talvez pelo método de fixação das bactérias. 
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E agora vamos do interior para o exterior, para os invólucros bacterianos. 
Vamos começar pela membrana citoplasmática e parede citoplasmática. 
Ora bom, nós estamos aqui em microbiologia médica a falar nas tais eubactérias, não é 
nas arqueobactérias. E em todas as bactérias (eubactérias), com excepção dos 
micoplasmas e de alguns homófilos que ainda podem ter importância em microbiologia 
médica, quase todas essas bactérias têm uma parede citoplasmática. Membrana, 
obviamente que todos têm de ter membrana. Sem membrana não há limite celular. 
 
MEMBRANA 
 
Este é o modelo clássico de Singer Nicholson que também não é novo para vocês: 
⇒ Uma bicamada de fosfolipídeos. Os fosfolípidos são polares, com uma extremidade 
hidrofílica e uma extremidade hidrofóbica (voltada para o interior); 
⇒ Proteínas (proteínas periféricas ou extrínsecas e proteínas integrais ou 
intrínsecas-transmembranares). 
 
Os fosfolípidos são parecidos com os das membranas celulares dos eucariotas, mas têm 
alguma diferença em termos de constituição: têm mais fosfatidilglicerol e mais 
fosfatidiletanolamina. 
De um modo geral, as membranas celulares de uma bactéria, têm também um teor 
proteico maior do que têm as membranas dos eucariotas, porque estas proteínas têm que 
efectuar muitas funções metabólicas, por exemplo: 
⇒ Produção de energia; 
⇒ Respiração, que nos eucariotas, nas células mais evoluídas, já são feitas por 
organelos especializados. 
Portanto em peso seco comparativamente a um eucariota, uma bactéria tem mais 
proteínas na sua membrana. 
 
Funções 
As funções são muitas: 
⇒ Permeabilidade; 
⇒ Transporte de iões e substâncias dos mais diversos tipos que a bactéria precisa; 
⇒ Transporte de electrões e fosforilação oxidativa; 
⇒ Excreção de exoenzimas e de outras proteínas; 
⇒ Funções biossintéticas das mais variadas, inclusivamente vamos ver que parte da 
síntese da parede celular é feita a um passo importante que só ocorre a nível 
membranar; 
⇒ Funções de quimiotaxia (despertando a resposta pelo organismo que está a ser 
agredido). 
 
Transporte 
Ora bom, de uma forma muito simplificada, como é que se faz o transporte através 
destas membranas? Ou se faz por difusão passiva ou se faz por transporte activo. 
Um modelo muito recente sobre fisiologia da membrana, baseia-se também no 
transporte através destas proteínas, mas segundo 3 modelos: 
⇒ Modelo uniporte: passa uma única substância num só sentido; 
⇒ Modelo simporte: passam 2 substâncias no mesmo sentido (uma digamos a 
reboque); 
⇒ Modelo antiporte: passam 2 substâncias mas em direcções opostas. 
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Segundo este modelo, a mesma proteína pode funcionar apenas de 1 destas 3 maneiras; 
de 2 destas 3 maneiras; ou ainda das 3 maneiras em simultâneo (não é bem em 
simultâneo, mas é pouco tempo após). 
A membrana é o grande órgão metabólico da bactéria. 
 
 
PAREDE 
Temos aqui 2 tipos de parede. 
 
Gram positivo 
Aqui temos sobretudo uma 
substância que é o peptidoglicano. E 
cada uma destas “linhas” representa 
uma camada e como vocês estão a 
ver, estão aqui várias camadas. Esta 
parede é essencialmente constituída 
por peptidoglicano. 
Peptidoglicano, mucopeptídeo, 
mureína, são três termos que são 
usados indistintamente nos vários 
livros, para designar a mesma coisa. Aparecem aqui também representados estes ácidos 
teicóicos. E estes ácidos basicamente são lipídeos, têm glicerol ou ribitol, e podem ser 
classificados em dois tipos: 
⇒ Ácidos teicóicos da Parede celular unidos por ligações covalentes ao 
peptidoglicano; 
⇒ Ácidos teicóicos da Membrana celular (ácido lipoteicóico) unidos por ligações 
covalentes aos glicolípidos da membrana celular. 
Mas o principal constituinte é o peptidoglicano. 
 
 
Gram negativo 
Aqui temos uma membrana citoplasmática 
que é igual à das gram positivo, mas já 
agora devo dizer-vos, que em ultra-
estrutura, em microscopia electónica (e 
isto era uma coisa que classicamente era 
consideradomuito importante, mas 
ninguém sabia dizer porquê), a membrana 
citoplasmática da bactéria gram positiva 
tem um perfil assimétrico (o folheto 
externo é mais espesso), enquanto que a 
membrana da gram negativo tem um perfil 
simétrico. Isto hoje em dia tem muito 
pouca relevância. 
 
 
 
 
 
 
 
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Constituição: 
⇒ O peptidoglicano, resume-se a uma ou duas camadas. Não quer dizer que seja 
exactamente uma ou duas, mas é muito pouco. 
⇒ Temos aqui um espaço – espaço periplasmático – que não é virtual, mas é um 
espaço laxo digamos assim, pouco denso, comparativamente a este e está 
preenchido sobretudo por proteínas que vocês estão aqui a ver, tem aqui algum 
fluido e existem aqui alguns nutrientes solúveis. 
⇒ Depois existe aqui outra vez uma membrana, que se chama outer membrane 
(tradução para português é membrana externa). Não é semelhante à membrana 
citoplasmática, porque no folheto interno ela tem essencialmente fosfolípidos, mas 
no folheto externo tem uma coisa que se chama lipopolissacáridos – tem lipídeos, 
mas a esses lipídeos estão ligados carbohidratos. 
⇒ Também não é sempre assim, podem haver zonas da membrana do gram negativo, 
quer no folheto interno, quer no folheto externo onde existam fosfolípidos. Aliás, há 
bactérias gram negativa que não têm, ou têm muito pouco, lipopolissacáridos e têm 
no folheto externo sobretudo fosfolípidos. Mas este é um padrão clássico. 
⇒ Também aqui nesta membana externa (outer membrane) existem proteínas longas 
que formam poros, as chamadas porinas. Obviamente que são sistemas de 
transporte através desta membrana externa. 
 
 
PEPTIDOGLICANO 
 
O peptidoglicano é constituído acima de tudo por dois radicais: N-acetil-glicosamina e 
ácido N-acetil-muramico, ligados por ligações β-1,4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tem alguns radicais de ácidos 
aminados, que são depois 
quebrados. Ele é sintetizado nestas 
unidades e é montado assim na 
parede da bactéria, de modo a 
formar quase que uma 
macromolécula única. 
A bactéria gram negativa tem muito 
pouco peptidoglicano, por isso 
vamos focar agora a atenção na 
bactéria gram positiva. Esta é 
envolvida, quer seja um coco, quer 
seja um bacilo, quase como uma 
macromolécula única, porque isto é 
montado com unidades repetitivas. 
É quebrado aqui (ver figura 3.7), 
são feitas estas ligações, estes 
cross-linkings com outros radicais e 
iões e fica uma camada única à 
volta da bactéria. 
A ligação β1,4 é quebrada pela 
lisozima. 
 
 
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Como é que se faz a síntese da parede, e do peptidoglicano? 
 
 
 
Começa no interior do citoplasma, na fase citoplasmática e pela formação do UDP-
ácido N-acetil-muramico e N-acetil-glicosamina. Vem até à membrana citoplasmática. 
Aqui liga-se a um carregador, que é o undecaprenol, dito de uma forma muito 
simplificada. 
Atravessa a membrana citoplasmática, e é já na membrana externa da membrana 
citoplasmática, que são montados os resíduos, dando-se aquela quebra e o cross-linking. 
Portanto fica depois tudo isto montado como se fosse umas placas de betão armado, 
qualquer coisa assim desse género, que surge hoje nas engenharias. Materiais que são 
pré-fabricados e que depois são montados assim ali e ligados de uma forma contínua no 
exterior. 
Obviamente, devo-vos dizer que existem, e isto está muito bem caracterizado nas gram-
positivo, autolisinas que também degradam o excesso de mucopeptídeo. É o 
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mucopeptídeo, a parede, que vai dar forma à bactéria, portanto ela para ficar redonda, 
ou para ficar mais alongada, tem que ser degradada nalguns pontos. 
O que é fabuloso em termos de aspectos genéricos da síntese desta parede, é que a 
bactéria não acumula percursores, a bactéria não tem reservatórios por exemplo de 
ácido N-acetil-murânico ou N-acetil-glicosamina. Ela começa a sintetizá-los logo que 
precisa deles, mas a síntese acaba por ser contínua, porque também a parede está 
continuamente a degradar-se, aliás como a membrana, porque está a ser constantemente 
atacada. Quando o metabolismo energético da bactéria não lhe permite acudir a tantos 
pontos de agressão e começa a ter problemas de recuperação da parede e sobretudo da 
membrana, a bactéria acaba por morrer. 
É o peptidoglicano que confere rigidez estrutural à bactéria gram positivo. É uma 
substância que se torna insolúvel, quando são retirados aqueles resíduos de ácidos 
aminados. Enquanto está na fase citoplasmática e na fase membranar é hidrossolúvel, 
mas depois torna-se insolúvel na água. 
Estes ácidos teicóicos, obviamente que são solúveis, são hidrossolúveis. Não conferem 
propriamente rigidez, funcionam muitas vezes como antigénios, têm funções ainda 
muito pouco esclarecidas. 
Resumo da biossíntese do peptidoglicano: 
⇒ Fase citoplasmática: 
o Produção dos percursores peptídicos 
⇒ Fase membranar 
o Transporte daquelas substâncias através da membrana 
citoplasmática 
⇒ Fase parietal 
o Interligações interpeptídicas 
 
Vocês têm o hábito de dizer que a bactéria gram negativo tem uma parede menos 
espessa que a bactéria gram positivo, e isso não é verdade! 
Ela (gram negativo) tem menos mucopeptídeo, mas a espessura não tem só a ver com o 
peptidoglicano ou mucopeptídeo. Ela tem muito pouco peptidoglicano, mas tem um 
espaço periplasmático, que aliás o próprio peptidoglicano já está contido no espaço 
periplasmático, como tem proteínas e depois tem uma membrana externa, constituída 
por dois folhetos, e que sobretudo nas enterobacteriácea têm uma espessura grande, 
porque têm lipopolissacáridos bastante longos. 
Devo-vos dizer que estes lipopolissacáridos, este LPS, é um dos principais mecanismos 
de patogenicidade das bactérias. 
 
E é um mecanismo de patogenicidade porquê? 
De um modo geral, ele é genericamente igual em todas as bactérias de gram negativo, 
obviamente existem algumas especificidades nalgumas espécies e nalguns casos 
concretos, mas disperta por parte do hospedeiro basicamente o mesmo tipo de reacção: 
⇒ Ele interfere com a cascata de coagulação; 
⇒ Activa a cascata do complemento; 
⇒ Causa leucopenia. 
Liberta-se sobretudo quando as bactérias se estão a multiplicar rapidamente, ou então 
liberta-se em grande quantidade quando as bactérias são lisadas. 
E é por isso que quem tem sépsis, uma infecção sistémica por um bacilo de gram 
negativo, tem febre, tem leucopenia (por leucopenia, não é por toxicidade medular 
directa), mas tem por exemplo um síndrome de coagulação intravascular disseminada, 
por acção deste lipopolissacárido. 
 
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Constituição do lipopolissacárido: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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O lipopolissacárido (LPS) é constituído por várias partes. 
A parte mais interna é o lipídeo A, reparem que não é exactamente igual aos 
fosfolípidos. 
E agora aqui vê-se mais um detalhe daquilo que eu já disse: a membrana externa tem 
um folheto interno, que são fosfolípidos semelhantes aos da membrana, e que pensa-se 
que migram e podem substituir rapidamente a partir da membrana citoplasmática. Eles 
podem sair daqui intercalando-se ali. Mas na membrana externa, sobretudo nas 
enterobacteriáceas, o LPS é constituído por este lipídeo A e depois tem a porção 
polissacarídica. Este lipídeo A considera-seque é do LPS, a fracção mais 
responsabilizada por estas acções que eu vos estive a dizer: toxicidade sobre o 
endotélio, sobre o complemento, de activação do sistema das cinases. 
Mas depois tenho aqui duas substâncias bastante estranhas, que não estão presentes em 
lado nenhuma membrana, que é ácido desoxioctanóico e esta heptose que constituem o 
chamado inner core. E depois tem vários radicais de carbohidratos. Isto vão funcionar 
como antigénios, quando nós falarmos mais tarde nas enterobacteriáceas e falarmos na 
tipagem das enterobacteriáceas, vão ver que os antigénios que são utilizados para a 
tipagem são estes. 
 
O que é importante vocês reterem a partir daqui? 
Se a bactéria perder o outer core do seu lipopolissacárido sobrevive, aliás há bactérias 
de gram negativo que não têm este outer core. Agora se a bactéria perder este ácido 
desoxioctanóico, lipídeo A, se perder o inner core já não sobrevive. 
 
Portanto, mas como estão a ver, esta parede celular (da gram negativa), é uma parede 
celular bastante espessa. Não se esqueçam disto! 
 
A membrana citoplasmática tem cerca de 8 nm, é igual nas duas; a camada de 
peptidoglicano tem 15 a 80 nm numa bactéria gram positivo (representa entre 50 a 90% 
do peso seco da parede); enquanto que uma bactéria gram negativo são 3 nm. Mas 
depois tem aqui este folheto externo que ocupa cerca de 8nm. 
 
Queria chamar a atenção do seguinte: há pouco mostrei aquelas ligações β1,4, onde 
actuava a lisozima. Isto tem interesse porquê? 
A lisozima é uma enzima que existe nas lágrimas, na saliva, na clara do ovo, nas nossas 
excreções, e essa enzima é capaz de quebrar essas ligações. Ora bom, quando a lisozima 
actua sobre a parede celular de uma bactéria de gram positivo, dá-se a lise dessa parede 
e forma-se um protoplasto. Mas esta lisozima, não é capaz de atingir esta camada de 
peptidoglicano da bactéria de gram negativo, por causa desta membrana externa, por 
causa daqueles fosfolípidos. 
Então se eu fizer actuar lisozima, mas juntamente um agente quelante de iões, por 
exemplo o EDTA, e um tampão Tris, estes vão favorecer a entrada através desta camada 
acima de tudo lipídica. A lisozima atinge o peptidoglicano da parede da bactéria de 
gram negativo, degrada e portanto a bactéria fica com uma forma esférica, mas passa a 
chamar-se não protoblasto, mas esferoblasto. Isto porque a lisozima não faz 
desaparecer a membrana externa, e portanto fica uma célula sem peptidoglicano, mas 
rodeada de membrana externa, acima de tudo constituída por proteínas e lipídeos. 
 
 
 
 
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Portanto, sintetizando, qual é a grande diferença, de uma forma muito simplista, em 
termos de parede entre uma bactéria gram positiva e uma bactéria gram negativa? 
 
É o teor de peptidoglicano, que é muito menor na bactéria gram negativa e o teor de 
lipídeos que é muito maior nas bactérias gram negativa. 
 
Excepções a isto? 
 
Nem todas as bactérias são assim, e insisto mais uma vez, não estamos aqui a falar de 
arqueobactérias, estamos a falar de eubactérias. 
Mas há bactérias muito importantes em patologia humana, que eu destaco o 
mycobacterium, mycobacterium Leprae, mycobacterium tuberculosis (agente da 
tuberculose), que muito embora tendo ultra-estruturalmente, a parede semelhante a uma 
parede de gram positiva (tem bastante peptidoglicano), tem no seu exterior uma camada 
de lipídeos completamente diferentes daqueles que nós vimos na bactéria de gram 
negativo. Ele tem no seu exterior, acima de tudo, lípidos de alto peso molecular, que 
são estes ácidos micólicos; Ele tem como que “bolas de cera” no seu exterior e é isto 
que o torna completamente insensível aos métodos de coloração, que são utilizados para 
corar a maior parte das bactérias. Este tipo de bactéria não cora pelo método de gram, 
porque os corantes não conseguem penetrar aqueles lipídeos, aquelas ceras. A síntese 
destes lipídeos é bastante complexa, é bastante demorada, demora muitas horas. Eu 
disse-vos que uma Escherichia Coli se dividia em 20 minutos e uma bactéria destas 
divide-se em várias horas. Depois havemos de ver mais tarde, que a resposta 
imunológica para estas bactérias é completamente distinta daquela que é genericamente 
semelhante para a grande maioria das bactérias que nós vamos estudar. Pensa-se que 
essa resposta imunológica, que tem a ver com este tipo de lipídeos, concretamente com 
estes ácidos micólicos. Depois havemos de ver, mais adiante, com mais detalhe, o 
mycobacterium, a corar muito fracamente com o método Ziehl-Neelsen. Como estão a 
ver aqui nesta imagem o mycobacterium, apesar de serem bacilos, têm uma forma 
irregular, que tem a ver com os ácidos micólicos que têm. 
 
Relevância prática da parede: 
 
⇒ É a parede, que independentemente de ser gram positiva, ou gram negativa, dará 
forma à bactéria. O facto de haver cocos, de haver bacilos alongados, de haver 
bactérias espiraladas ou fusiformes, isto tem a ver com a parede. A parede é que 
confere forma e rigidez estrutural à bactéria, não é a membrana. 
⇒ E por outro lado é a parede e a sua riqueza ou deficiência em peptidoglicano, que 
vai levar a que as bactérias corem de maneira diferente no método de Gram. Isso vai 
ser abordado com detalhe nas aulas práticas, mas isto tem a ver com a constituição 
da parede e no caso daquelas excepções, aquelas que têm ácidos micólicos, não 
coram pelo método de Gram. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Pili ou Fímbrias: 
⇒ São pequenas projecções proteicas (proteína classicamente chamada de pilina) que 
não são visíveis em microscopia óptica, só em microscopia electrónica. 
⇒ São muito importantes em termos de adesão. Não uma adesão inespecífica, mas 
uma adesão a receptores. Primeiro conheceram-se os chamados F pili ou pili de 
fertilidade, pili factores sexuais. Na próxima aula vamos falar sobre trocas de 
material genético e vamos ver que as bactérias podem contactar entre elas e 
transferir material genético, através desses pili. Tem a ver com a adesão das 
bactérias, há um pili que funciona como um factor de fertilidade masculino e 
portanto essa foi a primeira adesão que foi conhecida por estes pili. Mas eles são 
muito importantes para aderir por exemplo a células do epitélio, que têm 
determinados receptores, determinadas leptinas e isto por exemplo, está muito bem 
caracterizado para algumas enterobacteriáceas, alguns bacilos de gram negativo, que 
são agentes importantes de infecção urinária. 
⇒ Quem tem o azar de ter uma infecção urinária baixa, uma cistite, por uma bactéria 
que tem o mesmo tipo de adesinas e tem uma boa interacção específica com as 
proteínas que existem à superfície do epitélio, tem o azar de facilmente ver essa 
cistite, essa infecção urinária baixa, transformada numa pielonefrite. A bactéria 
ascende pelo ureter e atinge o rim. Precisamente por isso, não é só porque ela se 
multiplica rapidamente ou que seja móvel. 
 
Uma bactéria para infectar a mesa tem primeiro que colonizar a mesa. Por aqui passam 
fluidos, vento e, portanto, a bactéria terá que se “agarrar” à mesa. 
Imaginem a árvore brônquica: a bactéria para chegar aos pulmões tem que se “agarrar” 
aos brônquios caso contrário será facilmente eliminada. 
A mesma coisa acontece num endotélio de um vaso. Tem que haver uma adesão que lhe 
permita permanecer ali algum tempo para depois se replicar. É um processo muito 
importante para garantir a capacidade de colonização e multiplicação da bactéria. 
 
Os cílios distribuem-se uniformemente à 
volta da célula. 
 
Os flagelos são:⇒ Órgãos muito importantes na 
mobilidade; 
⇒ São muito maiores que os cílios; 
⇒ São projecções para o exterior da 
célula; 
⇒ Estão ancorados na membrana 
citoplasmática; 
⇒ Precisam de muita energia, tendo um 
aparelho energético próprio; 
⇒ São de natureza proteica (flagelina). 
OUTRAS ESTRUTURAS EXTERNAS QUE PODEM EXISTIR 
Pili 
Flagelos 
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ANATOMIA BACTERIANA 13/24 
A bactéria Gram – tem um flagelo obviamente muito mais complexo, porque estando só 
ancorado na membrana (não tendo o suporte do peptidoglicano), o flagelo é facilmente 
removido. Portanto, tem vários anéis que o fixam, quer no peptidoglicano (que é 
pequeno relativamente à bactéria Gram +), quer na membrana. 
 
O flagelo está ligado a uma região denominada 
gancho que, por sua vez, se liga ao corpo basal, que 
está ancorado na membrana citoplasmática e parede 
celular. O corpo basal consiste num sistema de anéis 
e de um eixo central que passa através dos anéis. 
Desta forma, o flagelo insere-se de forma diferente 
consoante a bactéria seja Gram + (um par de anéis 
no corpo basal) e Gram – (dois pares de anéis no 
corpo basal). 
 
Os flagelos podem ser visualizados directamente 
por microscopia óptica por colorações especiais 
(técnica de Laisson em que os corantes acrescentam 
alguma espessura ao flagelo). São grandes e 
portanto são passíveis de serem visualizados em 
microscopia óptica ou, obviamente, em 
microscopia electrónica. 
 
As bactérias classificam-se quanto à distribuição dos flagelos: 
⇒ Monótricas – um flagelo polar; 
⇒ Anfítricas – um flagelo em cada pólo; 
⇒ Lofótricas – tufos ou grupos de flagelos polares; 
⇒ Perítricas – flagelos distribuídos à volta da bactéria. 
 
 
 
A distribuição dos flagelos vai influenciar a mobilidade da bactéria. 
 
 
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ANATOMIA BACTERIANA 14/24 
 
CÁPSULA 
De modo geral a cápsula é de natureza polissacarídica (carboidratos) mas existem 
algumas excepções, como a cápsula do bacillus anthracis (tem uma cápsula 
polipeptídica de ácido glutâmico). A cápsula pode ser visualizada quer positivamente 
(corando-a por um método que cora a cápsula), quer negativamente (corando tudo o que 
está à volta ficando um halo) pelo método de tinta-da-china. 
 
O que é que estão a ver aqui? 
Nem todas as bactérias têm cápsula. Raros fungos têm cápsula. 
Estão aqui a ver um fungo que tem uma cápsula bastante espessa. Há bactérias que 
tipicamente são capsulares e podem perder a cápsula. As bactérias quando estão a 
crescer num meio de cultura numa placa de petri formam colónias e essas bactérias têm, 
de modo geral, uma cápsula lisa com um aspecto mucóide (“parece aquele açúcar com 
que se fazem bolos”). Quando ficam com um aspecto mais baço, quando perdem aquele 
brilho, dizemos que a bactéria fica com um aspecto rugoso � perdeu a cápsula. Então 
pelo aspecto das colónias conseguimos prever se as bactérias são ou não capsulares. 
 
Mas para que é que serve a cápsula? 
Sob o ponto de vista primário da sobrevivência da bactéria, a cápsula acumula muita 
água e portanto, a cápsula é uma boa protecção contra a desidratação. Tem carboidratos 
e como vocês sabem os carboidratos atraem e fixam a água. 
A cápsula é um mecanismo de patogenicidade bacteriana ou fúngica, conforme o caso. 
A cápsula impede a fagocitose. Os neutrófilos e os bacteriófagos não conseguem 
fagocitar uma bactéria que tenha cápsula, a não ser que a cápsula esteja recoberta por 
anticorpos (ou seja, que esteja opsonizada). 
 
A opsonização ocorre no baço. Importância prática disso? 
Um doente que tenha sido esplenectomizado (remoção do baço por causas médicas/ 
traumatismos abdominais devido a acidentes de viação/ fractura do baço) deve receber 
periodicamente (todos os anos, no início do Inverno) uma vacina anti-bactérias 
capsuladas (streptococcus pneumoniae). 
Eu já vi um politraumatrizado ter sobrevivido muitos meses a longas complicações e 
depois morreu com uma sepsis fulminante provocada por uma bactéria capsulada (como 
o streptococcus pneumoniae). Portanto, um dos mecanismos mais importantes de 
patogenicidade bacteriana é a cápsula. 
 
Para além de carboidratos têm, em alguns casos (as bactérias Gram + e Gram – não são 
as únicas), polissacarídeos com especificidade antigénica. Assim servem como 
antigénios, podendo ser utilizados para a produção de anticorpos que identificam e 
detêm as bactérias. Evidentemente se tivermos um anticorpo contra um determinado 
antigénio que é específico, por exemplo, do streptococcus pneumoniae, eu já nem 
preciso de cultivar a bactéria e esperar longas horas e longos dias. Eu encontro 
especificamente aquela bactéria com esta técnica e podemos até identificar vários tipos 
de bactérias. 
ESTRUTURA EXTERNA 
Cápsula [polissacarídica, polipeptídica (bacillus anthracis)] 
Slime Layer 
Glicocálice 
S-layer 
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SLIME LAYER E GLICOCÁLICE 
 
A slime layer e o glicocálice têm carboidratos e polissacarídeos extra-parede. Enquanto 
que a cápsula está muito bem organizada acompanhando a forma da bactéria, a slime 
layer é um mucopolissacarídeo muito difuso (mais espesso aqui, mais espesso ali). 
Tem mucopolissacarídeos no exterior da parede mas que não apresentam uma forma 
muito organizada. 
 
Para que é que isto serve? 
Têm algumas propriedades anti-fagocíticas não tão consistentes como a da cápsula e 
também favorecem a adesão. Algumas células podem ser atingidas por microbianos. 
 
O glicocálice tem projecções melhor organizadas. Estão dispostas à volta da bactéria 
mas estão de uma forma totalmente organizada. Contudo, há pontos da parede que não 
há glicocálice. Concluindo, é exactamente do mesmo material da slime layer mas está 
disposto de uma forma melhor organizada. 
Eu não sei até que ponto não será, em alguns casos, artefactos resultantes da coloração e 
do tratamento bioquímico a que as células são submetidas para serem visualizadas em 
microscopia electrónica. 
Acredita-se que este glicocálice, como tem uma forma de projecção mais consistente, 
não está tão desorganizado como a slime layer, mas não é tão uniforme como é a 
cápsula. 
 
S-LAYER 
 
A S-layer é visível e é de natureza proteica. Tem uma camada muito fininha periódica 
que está onde não se devia encontrar. Não digam que é uma cápsula proteica mas sim 
uma camada fininha de revestimento de natureza periódica que está à superfície de 
determinadas bactérias. 
 
ESPOROS 
 
Na última aula falamos das diferenças entre uma bactéria, um fungo e uma célula 
eucariótica. O fungo reproduz-se sempre por esporos e as bactérias reproduzem-se por 
divisão binária. Mas há bactérias que produzem esporos. Contudo, as bactérias que 
produzem esporos não os produzem para se reproduzir mas sim para assegurar a 
sobrevivência da espécie. A bactéria divide-se sempre por divisão binária! 
 
Bactérias que produzem esporos: 
� Alguns bacilos Gram + : géneros Bacillus e Clostridium; 
� Cocos Gram + : Sporosarcina ureae (não é patogénica); 
� Rickettsiae: Coxiella burnetti (agente da febre Q). 
 
Algumas bactérias Gram + têm na parede coxielas e vão corar como uma bactéria Gram 
– . Têm uma forma cocoide e produzem uma coisa semelhante a esporos. Estas bactérias 
apesar de corarem Gram – têm DNA e biologia molecular característicos de uma 
bactéria Gram +. 
De modo geral, só alguns bacilos Gram + produzem esporos. E este esporo é uma célula 
que está perfeitamente quiescente. 
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Forma-se em condições adversas: 
� Ambiente com falta de nutrientes; 
� Desidratação; 
� Alterações térmicas – não podem ser muito súbitas, porque se não a célulamorre. 
 
É preciso que a célula tenha tempo para esporolar, processo que demora algumas horas 
(7-8 horas dependendo do tipo de bactéria). Durante este período, a célula tem que 
suportar estas condições adversas. Os esporos podem permanecer quiescente horas, 
dias, dezenas, centenas, milhares de anos! E ficam perfeitamente quiescentes sem 
qualquer função metabólica (permanecendo viáveis). 
Notas: 
⇒ Cerca de 15% do peso seco do esporo é constituído por ácido dipicolínico 
complexado com iões cálcio, localizados no core; 
⇒ Termo-resistência devido a: 
o Estabilização do DNA pela presença de cálcio-dipicolinato e proteínas 
solúveis em ácido; 
o Desidratação do protoblasto; 
o Presença do coat; 
o Enzimas capazes de reparar o DNA; 
o Grande estabilidade das proteínas celulares; 
o Adaptadas ao crescimento a elevadas temperaturas. 
⇒ As cápsulas e as slimes não são necessárias para o crescimento da bactéria mas 
são muito importantes para a sobrevivência no hospedeiro. A cápsula constitui 
uma barreira a moléculas hidrofóbicas. 
 
 
Quando esta célula encontrar condições para que possa esporolar/ germinar (a célula 
tem sensores), isto é, voltar à forma vegetativa, ela quebra a parede do esporo e 
desenvolve-se tal como ela era, tendo as mesmas características genéticas. 
 
 
Esquema de um esporo 
 
 
 
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Constituição do esporo: 
⇒ Core – protoblasto do esporo contendo DNA e os restantes elementos da 
bactéria; zona central, “coração”; 
⇒ Membrana interna 
⇒ Parede do esporo – formada por peptidoglicano normal que irá originar a 
futura parede celular da célula vegetativa; camada interna da bactéria; 
⇒ Córtex – camada mais espessa constituída por um tipo especial de 
peptidoglicano com menos peptídeos “crosslinks” (são ligações finais que vão 
ser quebradas na célula vegetativa); é muito sensível à lisozima e às 
autolisinas; 
⇒ Membrana externa 
⇒ Protein “coat” – formada por uma proteína “keratin-like”; impermeável e 
confere aos esporos a sua relativa resistência aos agentes químicos; 
⇒ Exosporo – membrana lipoproteica contendo também carboidrato. 
 
Como se forma o esporo? Forma-se naturalmente no interior de uma bactéria. Forma-se 
a partir de uma extremidade para onde é transferido material genético idêntico ao da 
célula mãe, obviamente condensado. São transferidos ribossomas e quase tudo que 
existe na célula mãe mas de uma forma extremamente condensada. Vai invaginar na 
parede e na membrana da célula mãe. 
 
 
 
 
 
 
Formação do Esporo 
 
1. Duplicação do DNA; 
2. Uma cópia do DNA e conteúdo 
citoplasmático é envolvido pela 
membrana citoplasmática, pelo 
peptidoglicano e pela membrana do 
septo; 
3. As duas camadas estão envolvidas 
pelo córtex, que é constituído pela 
membrana interna do 
peptidoglicano “crosslinker” e uma 
camada externa de peptidoglicano; 
4. O cortéx é envolvido por uma 
camada externa formada por uma 
proteína “keratin-like” (coat); 
5. Libertação do esporo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Porque é que a célula-mãe não resiste ao calor, não resiste ao frio, não resiste à 
desidratação e o esporo é capaz de resistir? 
 
A célula-mãe tem também uma parede celular! Contudo, no esporo, a parede sofre 
transformações. O invólucro torna-se mais espesso, resultando da sobreposição de duas 
membranas celulares e de duas paredes celulares, tendo muito peptidoglicano. Esta 
parede é enriquecida com ácido dipicolínico e este ácido confere uma termo-resistência 
e uma resistência mecânica às células. 
No interior do esporo visualizam-se muitas inclusões de glicogénio que lhe vão 
permitir, após a germinação, sobreviver nas primeiras horas. 
 
Germinação do esporo 
 
⇒ Activação – processo reversível e que pode resultar de vários tratamentos 
como a acção do calor; 
⇒ Germinação – é o despertar do esporo adormecido. Há um aumento do volume 
do esporo, ruptura da parede externa, perda das resistências ao calor, perda da 
refractibilidade, libertação de componentes do esporo e aumento da actividade 
metabólica; 
⇒ Crescimento – o protobasto produz novos componentes e emerge do resto da 
camada externa (coat), desenvolvendo-se em seguida como uma bactéria 
activa. 
 
 
Posição do esporo na célula vegetatica 
 
 
 
Para além desta resistência química, a resistência física/ rigidez deste esporo é tão 
grande que é extremamente difícil obter um corte de um esporo para microscopia 
electrónica. Tal como os tecidos, as bactérias têm que ser aglutinadas, têm que ser 
incluídas em Epon e cortada com uma lâmina de diamante. Este esporo é tão rígido que 
quando a lâmina de diamante toca na parede do esporo, muitas vezes ele salta e liberta-
se do Epon. 
 
 
 
No interior da forma 
vegetativa mas que 
não deformam o corpo 
da bactéria 
 
 
 
Deformam o corpo 
bacteriano 
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METABOLISMO ENERGÉTICO BACTERIANO 
 
A cinética do crescimento e a morte dos microorganismos 
MUITO IMPORTANTE PARA O PROFESSOR! ☺☺☺☺ 
 
A bactéria precisa de O2, fonte de carbono, azoto, sais minerais (cobre, potássio, 
magnésio, cálcio, ferro, sódio e cloro) e alguns micronutrientes. 
 
Não vou estar a descrever ao pormenor as vias de catabolismo e anabolismo mas quero 
que tenham presente o seguinte: as bactérias não se podem “dar ao luxo” de ter uma 
função metabólica que não precisam. De um modo geral, a bactéria está preparada para 
metabolizar em primeiro lugar carboidratos � metaboliza primeiro a glicose porque é 
muito mais difícil estar a degradar a frutose e a lactose pois são carboidratos mais 
complexos. Contudo, ela é capaz de degradar muitos carboidratos diferentes. 
 
A bactéria sofre um fenómeno a que se chama repressão metabólica, isto é, tem muitas 
das suas vias metabólicas reprimidas porque não necessita delas. 
A bactéria produz pouca energia para aquilo que precisa de fazer: sintetizar substâncias, 
reparar a membrana, a parede celular, a cápsula e as suas proteínas. 
Portanto, de um modo geral, a bactéria obtém energia e consegue converter tudo através 
do ciclo de Krebs: quer a partir de proteínas, quer a partir de polissacáridos, quer a partir 
de lípidos… Reparem na importância do piruvato e da acetil-CoA. Não vou falar destas 
vias mas façam o favor de as ler e compreender (ver em anexo imagens sobre o tema). 
É assim que a bactéria consegue sintetizar outros aminoácidos que são essenciais 
(através do ciclo de Krebs) e que não os obtém a partir do meio. 
 
ANÁLISE DA CINÉTICA DOS MICROORGANISMOS. 
 
Curva de crescimento bacteriano. 
Neste eixo temos o logaritmo da concentração/ número de bactérias, ou seja, aqui está 
uma concentração/ número de bactérias por mL. Vamos ver como é que a concentração 
das bactérias varia ao longo do tempo. Na curva de crescimento bacteriano podemos 
distinguir 4 fases essenciais: a fase lactente, a fase de crescimento exponencial, a fase 
estacionária e a fase de declínio. 
As bactérias crescem de uma forma exponencial, isto é, uma dão 2, 2 dão 4… 
A bactéria tem que crescer rapidamente se não morrem. 
 
 
 
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Mas o que é que nós representamos aqui? 
Temos o tempo e temos o logaritmo da concentração/ número de bactérias. Temos 
portanto, a taxa de crescimento bacteriano (concentração em função do tempo). A taxa 
de crescimento (Tc) é dada pelo declive da recta: fase lactente (Tc=0); fase de 
crescimento exponencial (Tc=positiva), a fase estacionária (Tc=0) e a fase de declínio 
(Tc=negativa). 
Este processo demorouentre oito a nove horas. As bactérias dividiram-se e esta 
representação é obtida a partir de uma cultura de bactérias naquilo que se chama 
cultura fechada. Fechada porquê? Temos um meio de cultura, os nutrientes, introduz-
se algumas bactérias (figurativamente duas ou três bactérias) e não acrescento mais 
nada. Isto é um meio líquido e é a forma que as bactérias assimilam melhor os 
nutrientes. 
As bactérias, como por exemplo a escherichia coli, têm que se dividir em 20 minutos 
(no máximo 22 ou 25) porque se não vão morrer. Vamos imaginar que a bactéria caiu 
num meio de cultura que tinha como fonte de carbono a lactose e ela estava habituada a 
metabolizar glicose. A bactéria tem que activar o seu sistema enzimático para degradar 
a lactose, ou seja, ela tem uma fase de adaptação ao meio. Vai adaptar o seu aparelho 
enzimático ao substrato nutritivo que encontra. Portanto, nesta fase, elas estão-se a 
dividir mas não estão a crescer muito em número. Entretanto a bactéria está 
completamente adaptada ao meio e então a escherichia coli já se consegue dividir 
exponenciamente. Tem uma nova geração a cada 20 minutos. 
 
Interpretação da curva: 
Inicialmente temos a fase inicial de adaptação e fase de crescimento exponencial 
(Tc=positiva). 
Entretanto começam a escassear nutrientes (carboidratos) ou o O2 (que é essencial para 
as bactérias aeróbias) – Por isso a cultura é mantida em agitação (facilita a dissolução 
do oxigénio). Então, a bactéria entra numa fase de crescimento estacionário, ou seja, a 
bactéria leva um bocado mais de tempo a dividir-se até parar por completo a sua divisão 
(Tc=0). 
Entretanto o meio não suporta mais o crescimento. Inicialmente, a Tc ainda não é 
negativa, porque muitas bactérias, apesar de não terem nutrientes no exterior, podem ter 
reservas metabólicas (carboidratos ou lipídeos) que assegurem a sua sobrevivência. 
Contudo, esgotadas todas as reservas, a taxa de crescimento torna-se francamente 
negativa porque o número de bactérias que nasce é significativamente inferior ao 
número de bactérias que morrem. A taxa de crescimento diminui até que chega ao zero. 
 
Esta curva é diferente para o mesmo meio de cultura, é diferente de bactéria para 
bactéria, é diferente da salmonella para a escherichia coli. Para a mesma escherichia 
coli é diferente de meio de cultura para meio de cultura. 
 
Como calcular ao fim de 4, ao fim de 8 e ao fim de 12 horas quantas bactérias estão 
ali? E como é que eu sei quantas bactérias viáveis estão ali? Como conto o número de 
bactérias que estão presentes num meio líquido? 
Ou as conto numa câmara de contagem ou num aparelho próprio. Ao contar essas 
células eu não sei se estão viáveis ou estão mortas, sei é que elas não estão lisadas. 
Contudo, se eu fizer a sementeira num meio sólido eu conto o número de unidades 
formadoras de colónias. Aquelas que estavam viáveis são capazes de se reproduzir e isto 
permite-me que, para a mesma bactéria, consiga saber num determinando momento, 
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quantas bactérias existe naquele meio de cultura. Eu consigo saber qual o tempo de 
duplicação da bactéria que estou a estudar. 
 
 
 
É a principal forma de estudar a acção de uma substância, de um fármaco sobre a 
bactéria, isto é, como é que essa substância afecta a curva de crescimento. Pode afectar 
sob o ponto de vista positivo ou negativo. 
 
Importância da análise da cinética dos microorganismos (exemplos): 
Permite estudar a influência de determinadas medicações, administradas a doentes que 
estão nos cuidados intensivos, no desenvolvimento de bactérias, aumentando ou 
diminuindo a susceptibilidade a infecções. Significa que muitas vezes eles podem 
acelerar esta fase de crescimento exponencial. 
Estudos de sensibilidade � Quando eu quero estudar células numa população 
bacteriana que estejam metabolicamente activas e que sejam representantes desse 
microorganismo � colheita na fase de crescimento exponencial (onde eu encontro a 
maior parte das células viáveis, jovens, com o seu metabolismo perfeitamente expresso). 
 
 
Resumo o que a bactéria precisa para se formar – macro e micro nutrientes. 
 
 
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ANEXOS 
 
As imagens apresentadas em anexo visam uma compreensão global das vias de 
catabolismo e anabolismo presentes nas bactérias. O professor não deu grande 
relevância a este tema. O importante é ficar com umas noções básicas! Grande parte das 
imagens foi apresentada na aula. 
 
 
 
 
 
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