Resumo Microbiologia: Morfologia bacteriana, fatores de virulência, genética bacteriana, controle do crescimento de bactérias

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Tutoria 12
Em várias campanhas sanitárias, conceitua-se intoxicação alimentar como uma patologia causada pelo consumo de alimentos contaminados por bactérias, fungos e vírus, ou pelas suas respectivas toxinas. Dentro desta diversidade de agentes etiológicos, as infecções bacterianas são responsáveis pela maioria dos casos. A intensidade das manifestações clínicas depende de diversos fatores como: a virulência bacteriana, capacidade de resistência bacteriana, espécie bacteriana ingerida e a resposta imunológica do hospedeiro. A partir destes conceitos iniciais, a higienização dos alimentos e superfícies com substâncias de ação bactericida e bacteriostática são de extrema importância. Entretanto, a utilização destas substâncias de controle tem ação sobre todos os grupos bacterianos? Quais as possíveis formas de se controlar o crescimento bacteriano, levando em consideração a curva de crescimento bacteriano (fase LAG, LOG, Estacionária e Declínio)?
Objetivos:
Estudar a morfologia bacteriana
Compreender os diferentes tipos de controle de crescimento bacteriano
Estudar os fatores de virulência
Entender a resistência bacteriana (genética)
Morfologia e Estrutura
As bact. podem ter formas esféricas, cilíndricas e espiraladas (cocos, bacilos e espirilos).
Cocos: redondos, podem tbm ser ovais, alongados ou achatados em 1 extremidade. Quando se dividem, as céls podem continuar unidas, surgindo diplococos (2), estreptococos (cadeias) e estafilococos (cachos). Existe a sarcina, menos comum, se dividem em 2 ou 3 planos e ficam unidos em grupos cúbicos de 8.
Bacilos: diplobacilos -pares, estreptobacilos – cadeias. 
Bact espiraladas: corpo rígido e como vírgula- vibriões; forma de saca-rolhas- espirilos; espiralados de corpo flexível- espiroquetas.
A forma das bact. É uma característica genética. Condições ambientais/de cultivo podem refletir em formas/arranjos diferentes. 
Colorações: Gram e Ziehl-Neelsen
•	Gram: tratamento sucessivo de esfregaço bacteriano, fixado pelo calor com cristal violeta, lugol, álcool e fucsina como reagentes. Tanto as gram-positivas como gram-negativas absorvem identicamente o cristal violeta e lugol, ficando com cor roxa pelo complexo formado na parede, membrana e citoplasma da cél. Quando tratadas com álcool, Gram + ñ se descoram, e gram – ficam sem cor. Recebendo fucsina, Gram – se coram na cor vermelha. Gram +: roxas. Gram -: vermelhas.
Estruturas encontradas em todas as bactérias: membrana citoplasmática, parede celular, flagelos, cápsula, camada mucosa, camada S, fímbrias, pelos ou “pili”, nucleoide e ribossomos.
Membrana citoplasmática
Forma uma barreira que separa o citoplasma do meio externo. É composta 60% de proteínas imersas em bicamada de lipídeos (40%) (fosfolipídeos os mais importantes). 
A hidrofobia da porção interna da membrana é por causa dos ácidos graxos dos lipídeos e a parte hidrofílica é exposta ao meio externo aquoso.
Cátions como Mg++ e Ca++, interações hidrofóbicas e pontes de H mantém a integridade da membrana.
Transporte de solutos
É uma barreira muito seletiva, ñ permite passagem livre de moléculas e íons, possibilitando a [] de metabólitos específicos dentro da célula, e tbm excretam substancias inúteis à cél. 
Moléculas hidrofílicas polares (ác. orgânicos, Aa, sais minerais) ñ passam livremente, então devem ser especificamente transportadas. H+, mesmo pequeno, ñ atravessa passivamente pq está sempre na forma hidratada, como no íon H2O.
O transporte de substâncias ocorre com auxílio de proteínas de transporte de membrana, divididas em 2 classes: as responsáveis por transportar só 1 subst de um lado pra outro da membrana uniport e as que carregam 2 subst ao mesmo tempo (1 de interesse da célula e outra necessária para que ocorra o transporte da outra – cotransportadora). Na última, o transporte pode ser simport, em que as 2 vão para a msm direção, ou antiport, em direções opostas. 
O transporte mediado por carregadores proteicos é muito específico: alguns carregadores têm afinidade por só 1 tipo de molécula, outros reagem com toda uma classe de molécula. 
A maioria das proteínas do transporte de solutos se encontram ao longo da membrana, com partes expostas p/ citoplasma e tbm p/ meio externo. Com a mudança conformacional da proteína, o soluto se liga a ela do lado externo e é liberado p/ o interno. Difusão facilitada – transporte a favor de gradiente com proteína transportadora. Ex: glicerol.
Transporte de solutos contra gradiente de [] usam energia, que pode vir de compostos com ligação fosfato de alta energia (ex: fosfoenolpiruvato) ou durante reações que liberam energia na cél. 
Transporte ativo – subst. a ser transportada se liga a carregadores de membrana e a liberam p/dentro da cél; ex: maltose em Escherichia coli, usando ATP, a subst. ñ se altera quimicamente no transporte e ñ pode ser utilizada imediatamente nas reações celulares, com sua [] intracel podendo aumentar mto mais que o meio extracel. Outros ex: Aa, ácidos orgânicos, íons orgânicos (sulfato, fosfato, K+).
Translocação de grupo: a subst. é alterada quimicamente (geralmente fosforilação) durante a passagem pela membrana. Ex: glicose, manose, frutose, fosforilados durante transporte pelo sistema da fosfotransferase.
O transporte com carregadores específicos e energia é necessário em microorg pq se só utilizassem difusão, a velocidade dependeria sempre da diferença de [] entre meio extra e intracel, entrando solutos na cél só quando a [] extra for maior que a intracel, e geralmente é o contrário que ocorre. 
Uma mesma molécula pode ser transportada por 1 ou outro, conforme a espécie da bactéria. Ex: glicose entra por T.A. em pseudomonas aeruginosa e por fosfotransferase em Escherichia coli.
Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa
Citocromos e enzimas da cadeia de transporte de elétrons na membrana dá a ela função análoga à da membrana plasmática de mitocôndrias nas céls eucarióticas. Transporte de elétrons por fotossíntese em algumas bactérias também acontece na membrana citoplasmática, substituindo parte da função de cloroplastos em algas/plantas.
Biossíntese
Ligados à membrana citoplasmática estão enzimas de síntese dos lipídeos da membrana e de varias classes de macromoléculas que compõem outras estruturas externas à membrana (ex: peptidioglicanos, ác teicoicos, lipopolissacarideos, polissacarídeos extracelulares).
Quando sintetizadas, tais macromoléculas vão p/ o lado externo por canais (junções de Bayer), que são formados por prolongamentos da membrana citoplasmática, se unindo à membrana externa de bact. Gram -, estabelecendo contato entre citoplasma e limite externo da cél.
Duplicação do DNA
Algumas proteínas do complexo de duplicação e separação do DNA estão na membrana plasmática.
Secreção
A membrana está envolvida na secreção de enzimas hidrolíticas, que tem função de romper as macromoléculas do meio, fornecendo subunidades que vão servir como nutrientes. Outras macromoléculas podem ser excretadas através da membr. Plasm. (ex: toxinas, bacteriocinas, penicilinases).
Mesossomos: invaginações múltiplas na membrana. Dois tipos – a) septal, com papel importante na divisão celular, pq depois da duplicação do DNA, no qual ele é ligado, vai atuar como fuso na divisão da célula eucariótica, separando os 2 cromossomos e levando-os aos polos da cél. Também participa da formação das paredes transversais. B) Lateral, encontrado em determinada bact., parece ter função de concentrar enzimas do transporte eletrônico, dando maior atividade respiratória ou fotossintética à célula. 
Parede celular
A pressão osmótica do interior das bact. É geralmente mto maior do que a do meio externo, levando a célula à tendência de intumescer (inchar-se, aumentar de volume). Se não houvesse a parede celular, as bact. estourariam. É ela que mantém a forma bacteriana, e também tem papel importante na divisão celular, agindo como primer/iniciadora da própria biossíntese, originando o septo, que separaas 2 novas células da divisão celular.
Bactérias Gram -: têm parede composta de muitas camadas, diferentes na composição química, mais complexa que Gram+. Bact Gram +: tem parede mais espessa, predominantemente 1 tipo de macromolécula. 
Sua rigidez é por conta de uma camada composta de 1 subst. só encontrada em procariotos, que tem vários nomes como mureína, mucopeptídeo, glicopeptídio, mucocomplexo, peptideoglicano ou glicopeptídeo. Essa subst. representa a maior parte da parede. Em Gram +, é 45 a 50% da massa seca da cél e nas Gram -, ñ ultrapassa 5%. 
O peptideoglicano é uma macromolécula formada por 1 arcabouço composto de N-acetil-glicosamina (NAG) se alternando com ácido N-acetilmurâmico (NAM). Ao NAM se ligam covalentemente cadeias laterais de tetrapeptídeos (CLT), e sua maior parte é composta de L-ananina, D-glutamato, mesodiaminopimelato e D-alanina. As CLT podem se interligar diretamente como na maioria das bact. Gram – ou por outros Aa nas bact. Gram +. Tal arcabouço é o msm na maioria das espécies bacterianas, mas a composição dos tetrapeptideos pode variar conforme a espécie. A ligação entre 2 CLTs ocorre quase sempre entre o 4º Aa de uma e o 3º Aa da outra. Nº de interligações entre CLT em bact. Gram + >>> do que nas Gram -. Mesmo que as ligações glicosídicas entre NAG e NAM sejam ligações fortes, só essas cadeias ñ conseguem prover toda rigidez que a estrutura proporciona. A total rigidez do peptideoglicano só é atingida qnd estas cadeias estão interligadas pelos Aa! 
A forma da cél é determinada pelo comprimento das cadeias do peptideoglicano e pela quantidade de interligações que existem entre as cadeias.
Parede das bactérias Gram +:
70-75% da parede é composto de peptideoglicano
Tbm existem proteínas e ácidos teicoicos, sendo até 50% da massa seca da parede
Ácido teioico = td polímero formado por resíduos de glicerol ou ribitol, unidos por ligações fosfodiester. Encontrados na parede ou na membrana plasmática da célula. São divididos em 2: ácidos lipoteioicos (LTA)- encontrados ao longo da parede e mto ligados à parte lipídica da membrana. 
A) facilitam ligação e regulação de entrada e saída de cátions na cél, graças ao grupo fosfato que confere carga negativa à molécula q está voltada para o lado externo da cél.
B) regulam a atividade das autolisinas durante divisão celular. Se uma cél vai se dividir, cresce a parede celular e enzimas autolisinas atuam rompendo os componentes do peptideoglicano em pontos específicos, permitindo inserção de novas subunidades. Os ácidos teioicos ajudam a regular as autolisinas, impedindo que quebras excessivas ocorram e provoquem a lise celular.
C) constroem sítios receptores de bacteriófagos
D) Servem de sitio de ligação com o epitélio do hospedeiro em algumas bactérias patogênicas.
E) constituem, por conta da sua localização na cél, importantes antígenos celulares, possibilitando a identificação sorológica de mtas bact. Gram +
Parede de Gram -:
É mais complexa, formada por uma ou poucas camadas de peptideoglicano e uma membrana externa. 
Espaço periplasmático: é o espaço separando a membrana citoplasmática da membrana externa. 
A união de cadeias paralelas de NAG e NAM é feita diretamente por ligações peptídicas enter o 3º diAa de uma cadeia e o 4º Aa da cadeia adjacente, tornando-as mais compactas.
O peptideoglicano se liga à membr externa por uma lipoproteína e está embebido no gel periplasmático que tem mta [] de enzimas degradadoras e proteínas de transporte.
Por ter menos [] de peptideoglicano, a parede é mais suscetível a quebras, se comparada com a de Gram +. 
Não possuem ácidos teioicos
Membrana externa
A membrana externa das Gram – é formada por dupla camada lipídica. A camada interna possui basicamente fosfolipideos e a externa tem lipopolissacarideos e proteínas. A dupla camada tem interior hidrofóbico (ác. Graxos) e exterior hidrofílico (polissacarídeo).
Lipopolissacarídeo (LPS): constituído de 1 lipídeo complexo (lipídeo A), ao qual está ligado um polissacarídeo chamado antígeno O/antígeno somático. Os açúcares que formam a cadeia lateral deste polissacarídeo variam com a espécie e são responsáveis pelas características antigênicas em Gram -. O LPS tbm é chamado de endotoxina pq é toxico e mtas vezes provoca respostas fisiológicas (ex: febre).
Proteínas: Assim como a membrana citoplasmática, a membrana externa das Gram – é um mosaico fluido c/ conjunto de proteínas imersas na matriz lipídica. Principais:
Porinas: prot triméricas. Foram poros que permitem a passagem passiva de solutos.
Proteínas da membrana externa (OMPs): estrutura diferente das porinas. Também envolvidas no transporte de alguns solutos e funcionam como receptores da fimbria sexual e de bacteriófagos.
Lipoproteínas: função estrutural. A parte proteica está ligada covalentemente ao peptideoglicano e À parte lipídica imersa na camada interna de fosfolipídeo da membrana externa, fazendo uma ponte entre os 2 componentes.
A forte carga + proveniente dos polissacarídeos localizados na membrana externa das Gram – constitui fator importante na evasão destas bact. à ação de células fagocitarias e ao complemento durante invasão de um hospedeiro.
A membrana externa é uma barreira a mais para a entrada de algumas subst. como antibióticos (ex: penicilina), lisozima, detergentes, metais pesados, sais de bile, enzimas digestivas e alguns corantes. Mas ela não é barreira pra todas as subst. do meio, pq alguns nutrientes passam por ela pra chegar na membr plasmática, onde são transportados pra dentro da célula. 
Sua permeabilidade parcialmente seletiva acontece por causa das porinas. A passagem de subst. pelos canais formados pelas porinas ñ é específica, mas sim regulada pelo tamanho da subst.
A membr externa confere uma barreira hidrofóbica adicional à bact., o que dificulta penetração de algumas subst. Ex: alguns antibióticos e alguns corantes, metais pesados e sais biliares ñ penetram na parede das Gram – tão fácil quanto na de Gram +
Espaço periplasmático
É o espaço entre membrana externa e membrana plasmática.
Além do peptideoglicano, possui outras enzimas e proteínas.
Possui enzimas hidrolíticas (proteases, nucleases, lipases), que quebram macromoléculas, as quais a membrana citoplasmática é impermeável. Produzem moléculas menores p/ serem transportadas intracel.
Possui enzimas que inativam drogas, tornando a cél resistente a elas. 
Possui proteínas transportadoras de solutos que participam do transporte de subst. para o interior da cél.
Protoplastos e esferoplastos
Pode-se conseguir remover a parede celular da bact. com hidrolise pela lisozima, rompendo ligações glicosídicas entre NAM e NAG, ou por bloqueio da síntese do glicopeptideo com auxílio de antibiótico (Ex: penicilina).
Em meios isotônicos, esses tratamentos originam protoplastos em Gram + (formas esféricas) e esferoplastos em Gram – (formas esféricas que mantém a membrana externa).
Protoplastos e esferoplastos são estudados para função de parede e engenharia genética em bact.
Bactérias com parede de composição química diferente ou sem parede
Arqueobactérias: ñ tem peptideoglicanos típicos com ácido N-acetilmurâmico e D-Aa (característicos de eubactérias). Algumas tem paredes só de N-acetilglicosamina e outras só de proteínas.
Mollicutes; ñ tem parede e o citoplasma se limita por uma bicamada fosfolipídica associada a proteínas.
Formas L: céls sem parede, originadas de Gram+ ou Gram- selecionada por uso de agentes que destroem a parede (lisozima ou penicilina). Qnd isoladas, podem ser estáveis ou instáveis (voltam a sintetizar parede).
Cápsula, Camada Mucosa e Camada S
Mtos procariotos sintetizam polímeros orgânicos que são depositados p/fora da parede, que são as substancias poliméricas extracelulares (SPE).
Cápsula: uma camada que fica ligada à parede celular como um revestimento externo de extensão limitada e estrutura definida. Os SPEs podem formar uma massa amorfa mais dispersa, parcialmente desligada da célula, que é chamada de mucosa. Esses dois envoltóriossão de natureza polissacarídica.
A camada S é encontrada principalmente nas arqueobactérias e é composta de proteínas ou glicoproteínas ligadas à parede. Parece ser responsável pela sustentação da célula em bactérias que ñ tem peptideoglicano verdadeiro.
Mesmo que não sejam essenciais à vida da cél, as SPEs podem desempenhar papeis mto importantes p/ as bact.:
Reservatório de água e nutrientes: SPEs são macromoléculas mto hidratadas e servem como proteção contra dessecação do meio e podem ser fonte de nutrientes.
Aumento da capacidade invasiva de bactérias patogênicas: As bact. encapsuladas são escorregadias e escapam à ação dos fagócitos. Dessa forma, a perda da cápsula pode levar à perda do poder invasor e em alguns casos, da patogenicidade, como ocorre com Streptococcus pneumoniae.
Aderência: as cápsulas têm receptores específicos que servem como sítios de ligação com outras superfícies. Algumas consequências vêm deste fato: 
Formação de biofilmes – por causa dos SPEs, bact. podem produzir biofilmes capazes de aderir a diferentes superfícies como interior de vasos sanguíneos e cateteres. Os biofilmes tb são responsáveis por problemas nas indústrias, pq são aglomerados microbianos com atividade corrosiva, causando perfurações nas tubulações. O vazamento de materiais (ex:óleo) por esses furos vai resultar em perda econômica e em um fator poluente p/ o meio ambiente. Esse processo é a mineralização, e consiste em transformação microbiana da matéria orgânica e nesse caso fica retida nos filmes em compostos inorgânicos
Aumento do poder infectante de alguns tipos de bactérias. Ex: bactérias simbiônticas, fixadoras de nitrogênio (ex: gênero Rhizobium) se ligam através das SPEs à superfície de raízes em leguminosas; bactérias formadoras de cáries (Streptococcus mutans) produzem um polissacarídeo extracelular que se liga ao estmalte do dente e promove acumulo de outros microorg. Qnt ↑o nº de bactérias lácticas aderidas, ↑ a produção de ácido pela fermentação microbiana da sacarose, resultando em desmineralização do esmalte do dente.
Aumento da resistência microbiana a biocidas: ação de biocidas que normalmente atuam sobre microorg fica mais difícil quando estes formam o biofilme. 
Produção industrial de SPEs: polissacarídeos extracel de microorg são produzidos e utilizados industrialmente como espessantes de alimentos, tintas etc. Quando purificados, são empregados como substituintes de plasma sanguíneo (Ex:dextrano)
Flagelos
O flagelo bacteriano dá movimento à célula. É formado de ums estrutura basal, um gancho e um longo filamento externo à membrana. O filamento é composto só por um tipo de proteína: flagelina
O comprimento de um flagelo geralmente é maior que o da célula, mas tem ↓diâmetro. Nem todas as bact. têm flagelos. Mtas espécies de bacilos tem flagelos. Cocos raramente possuem.
A localização e o nº de flagelos são utilizados para classificar grupos taxonômicos.
São mto finos e só com o aumento do diâmetro por colorações especiais que podem ser vistos em microscópio óptico.
Movimentam-se em altas velocidades, causando deslocamento de bact. ao longo de distâncias mto maiores q seu comprimento. Algumas se movimentam por meios diferentes de atividade flagelar (Ex: Myxobacterales que deslizam sobre superfície de um meio solido com movimentos sinuosos).
Taxia: Movimento de algumas bact. estimuladas por fatores físicos ou químicos. Se o agente estimulante é a luz = fototaxia. Se o agente é químico = quimiotaxia. 
Fímbrias, pelos ou “Pili”
Apêndices filamentosos proteicos em muitas Gram -. 
São menores, mais curtos e mais numerosos que flagelos e ñ formam ondas regulares. Fímbrias podem ser vistas só com microscopia eletrônica. Sem relação com mobilidade, sendo encontrados tanto em espécies móveis e imóveis. 
Fímbrias F ou fímbria sexual: condutor de material genético durante conjugação bacteriana.
Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos e estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies. Essa propriedade permite a fixação da bact. aos tecidos, dos quais obtém nutrientes.
Nucleóide
Nucleoide procariótico ou DNA bacteriano. Quando corado corretamente pode ser visualizado com microscópio óptico. Micrografias eletrônicas revelam a ausência de membrana nuclear e de um aparelho mitótico. 
A região do núcleo é preenchida por fibrilas de DNA dupla hélice na forma de 1 única molécula. DNA com carga negativa é neutralizado por poliaminas pequenas e pelo Mg++. 
Plasmídeos
Moléculas de DNA circulares, menores que cromossomo, presentes no citoplasma de bactérias. Seus genes ñ determina características essenciais, mas mtas vezes são vantagens seletivas às células que as possuem.
Podem se autoduplicar independente da replicação cromossômica e podem existir em nº variável.
Ex: fatores sexuais (fator F), fatores de resistência a antibióticos (fator R), plasmídeo de fixação de N2.
Componentes citoplasmáticos
O citoplasma da célula bact. é solução aquosa, limitada pela membrana plasmática. No citoplasma, imersas, existem partículas insolúveis, algumas essenciais como ribossomos e nucleoide e outras encontradas em alguns grupos de bactérias, exercendo funções especializadas, como grânulos e vacúolos gasosos.
Ribossomos
Partículas citoplasmáticas, onde ocorre síntese proteica. Compostos 60% de RNA e 40% de proteína. Mesma função que nos eucariotos.
Grânulos
Os grânulos e partículas citoplasmáticas podem ser visualizados utilizando colorações especiais e microscopia óptica comum.
Natureza química varia, mas a função é quase sempre de reserva e subunidades de macromoléculas p/ compor outras estruturas celulares.
Uma das granulações mais comuns em procariotos: composta de poli-beta-hidroxibutirato (PHB), que é um composto lipídico de subunidades de ácido beta-hidroxibutírico unidas por ligações éster. Suas propriedades físicas dão a ele uma consistência de plástico. Produção industrial dele a partir de culturas de microorg armazenadores pode gerar plásticos biodegradáveis.
Outros polímeros são produzidos e armazenados por microorg: glicogênio, amido e polifosfatos (grânulos metacromáticos).
O armazenamento de subst. na forma de polímeros insolúveis permite o acúmulo de reservas sem aumentar a Pressão osmótica interna da cél. Os polímeros podem ser oxidados para produzir ATP, produzindo, assim, a viabilidade celular, pq se gasta energia para produzi-los.
Vacúolos gasosos
São encontrados no citoplasma de bact. que vivem flutuando em lagos, rios ou mares. A membrana destes vacúolos ñ é constituída por bicamada lipídica, mas sim por unidades repetidas de proteína, organizadas formando uma estrutura rígida que só é permeável a gases e impermeável a água ou solutos. 
A rigidez da membrana dos vacúolos e o tamanho da vesícula variam e provavelmente são determinados por combinação das médias da pressão osmótica e hidrostática a qual o organismo é submetido no seu habitat.
Esporos bacterianos
Os endósporos são estruturas formadas por algumas espécies de bact. Gram +, principalmente dos gêneros Clostridium e Bacillus, quando o meio está sem água ou nutrientes essenciais.
A formação dos esporos é um tipo de diferenciação celular, e ocorre em resposta a uma situação desfavorável no ambiente. Bact que esporulam são mais encontradas no solo.
Esporogênese: é a formação do esporo dentro de uma célula vegetativa. As mudanças na estrutura ocorridas durante a transformação dessa célula em esporo é vista com microscopia eletrônica. 
Às vezes, ao invés de dividir, a cél passa por eventos que culminam na formação do esporo: nos primeiros estágios, pequena porção do citoplasma é isolada por crescimento da membrana citoplasmática (estágios I e II). Forma o pré-esporo, que é composto de uma dupla membrana que circunda o cromossomo e o citoplasma. Então, camadas de peptideoglicanos são sintetizadas entre as 2 membranas, em seguida formam-se as capas do esporo compostas de proteína. A maior parte da água do citoplasma é eliminada quando a esporogêneseé completa. 
Dessa forma, as reações metabólicas só ocorrem em níveis quase imperceptíveis. O pré-esporo desidratado só tem DNA, RNA, enzimas, poucos ribossomos e algumas moléculas pequenas (mto Ca++ e mto ácido dipicolínico). Ácido dipicolínico + Ca++ é característico do endósporo bact.
Quando a esporogênese se completa, o esporo é liberado no ambiente e pode sobreviver por mts anos em condições de extremo calor, sem água, com radiações e substancias químicas tóxicas.
Mecanismo de resistência do esporo e sua importância
Processos para matar células bacterianas na forma vegetativa não são suficientes contra a cél na forma esporulada. As céls na forma vegetativa é morta com temperatura em torno de 70ºC. Os endósporos podem sobreviver por horas em água fervente, e os de bactérias termofílicas, na água fervente por 19h. Resistência ao calor tem associação com grau de desidratação do esporo, e se acredita que o dipicolinato de cálcio tem papel importante nisso.
Substâncias químicas que tem efeitos deletérios sobre bact. na forma vegetativa agem causando quebra/desnaturação/hidrólise de proteínas, enzimas ou ác nucleicos. Esporos tem menor suscetibilidade a estes agentes, provavelmente por causa da falta de água que é necessária p/a hidrólise.
O esporo não está presente em todas as espécies de bactérias. A maior parte, cujos hospedeiros naturais são animais (incluindo humanos), ñ forma esporos pq vivem em áreas geralmente muito favoráveis p/ o desenvolvimento da forma vegetativa. 
Espécies formadoras de esporos, mais encontradas no solo: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Streptomyces. Todas elas, menos Streptomyces, produzem os esporos sem função reprodutora. Esta produz em estruturas especializadas (hifas multinucleadas), e constituem seu modo de reprodução.
Espécies formadoras de endósporos, importantes como patógenos: Bacillus anthracis (doença fatal em gado), Clostridium tetani (agente etiológico do tétano), Clostridium perfringens (um dos agentes da gangrena gasosa), Clostridium botulinum (possui toxinas mto letais causadoras do botulismo).
Controle Bacteriano
Existem alguns termos relacionados ao controle do crescimento microbiano, segue a tabela: 
Considera-se morto um micro-organismo quando este perde a capacidade de se multiplicar, de forma irreversível.
O método de esterilização deve ser eficaz e matar as formas de vida microbianas mais resistentes, inclusive os endósporos bacterianos.
Métodos Físicos de Controle
Calor
É o método mais empregado para matar micro-organismos, por ser barato, eficaz e prático
A resistência de micro-organismos ao calor varia entre os organismos e pode ser expressa em três parâmetros: 
Ponto de morte térmica – é a temperatura mais baixa capaz de matar todos os micro-organismos de uma dada espécie, em suspensão, em dez minutos 
Tempo de morte térmica – é o menor tempo capaz de matar todos os micro-organismos em suspensão, numa dada temperatura
Tempo de redução decimal – é o tempo em minutos no qual 90% da população é morta, numa dada temperatura
Quando uma população microbiana é aquecida, a redução do nº de viáveis ocorre de forma exponencial, até o momento que teremos a probabilidade de não mais encontrar organismos vivos. Na prática, uma matéria é considerada estéril na faixa de 1/10-6 (um para um milhão.
Calor úmido 
Fervura (100ºC) mata todas as formas vegetativas dos patógenos, muitos vírus, fundos e seus esporos. Porém alguns endósporos bacterianos e vírus resistem mais tempo à fervura, como exemplo, o vírus da hepatite sobrevive até 30 min. 
A fervura não é um método de esterilização, porém mata a maioria dos patógenos, tornando alimentos e água seguros para serem ingeridos
A esterilização por meio de calor úmido necessita de temperaturas acima de 120ºC, conseguidas na autoclave, que é o método preferencial de esterilização desde que o objeto não sofra modificações com o calor ou a umidade. Quão maior for a pressão no interior da autoclave, maior será a temperatura atingida, sendo que o calor úmido a 121ºC e a pressão de 15 libras/polegada quadrada mata todos os organismos. 
A autoclavação é utilizada para esterilizar meios de cultura, instrumentos cirúrgicos, seringas de vidro, soluções e numerosos outros materiais que suportam altas temperaturas e pressões.
Pasteurização
O método consiste em aquecer o produto a uma dada temperatura, num dado tempo, e a seguir resfriar bruscamente
A pasteurização do leite emprega a temperatura de 72ºC e o tempo de 15 segundos. Esse processo, por qualquer que seja o tempo e a temperatura empregados, apenas reduz o número de micro-organismos presentes, não assegura uma esterilização, daí a necessidade de manter o leite em baixas temperatura
Calor seco
Flambagem – utilizada em laboratórios para esterilização de alças de platina. 
Incineração – também é uma forma de esterilizar, usada para queimar sacos e copos de papel, plástico, carcaça de animais, órgãos e tecidos suspeitos de contaminação. 
Fornos (estufa) – utilizado na esterilização da maior parte da vidraria usada em laboratório.
Radiações
Seu efeito depende do comprimento de onda, da intensidade, da duração e da distância da fonte. Há dois tipos: ionizantes e não-ionizantes.
As ionizantes carregam mais energia que as não-ionizantes. Seu principal efeito é causar a ionização da água, formando radicais superóxidos, que reagem com componentes celulares orgânicos, dentre eles o DNA, matando ou inativando os micro-organismos.
As não-ionizantes (principalmente a UV – luz ultravioleta), provoca defeitos na replicação do DNA na reprodução dos micro-organismos, devido a formação de ligações químicas entre timinas adjacentes. As lâmpadas germicidas são usadas para o controle dos micro-organismos do ar. Porém, a UV tem baixo poder de penetração, sendo eficaz apenas se os micro-organismos estiverem nas superfícies dos materiais. 
Indicadores biológicos
São suspensões-padrão de esporos bacterianos submetidos à esterilização juntamente com os materiais a serem processados em qualquer outro meio de esterilização. Terminado o ciclo de esterilização, os indicadores são colocados em meios de cultura adequados para o desenvolvimento destes esporos e, se não houver crescimento, significa que o processo de esterilização está validado
Filtração
É a passagem de soluções ou gases através de filtros de poros suficientemente pequenos para reter micro-organismos. Pode ser empregada na remoção de bactérias e fungos, porém deixa passar a maioria dos vírus. São empregadas membranas filtrantes de nitrocelulose e acetato de celulose para a esterilização. 
Pressão osmótica
A alta concentração de sais ou açúcares cria um ambiente hipertônico que provoca a saída de água do interior da célula microbiana, condensando o citoplasma, retraindo a membrana e impedindo os micro-organismos de crescer. 
Métodos Químicos de Controle
Os agentes químicos empregados no controle dos micro-organismos podem ser esterilizantes ou desinfetantes.
Esterilizantes - matam todos os micro-organismos em um ambiente ou material
Desinfetantes - reduzem a carga microbiana de tal forma que o material tratado deixa de representar um risco de disseminação de micro-organismos. São aplicados sobre superfícies inanimadas
Antissepsia - processo de desinfecção empregando-se geralmente substâncias químicas (antissépticos) que, por sua vez, devem destruir ou inibir os micro-organismos em tecidos vivos. Por esta razão, devem ser substâncias de baixa toxicidade, e foram denominados desinfetantes cutâneos
Assepsia - significa tomar medidas ou usar técnicas especiais para que uma determinada área ou objeto estéril não venham a ser contaminados.
Características de um desinfetante: 
Possuir alta eficácia germicida, entendendo-se, por isto, ser de efeito rápido e ter amplo espectro antimicrobiano e ação prolongada; 
Apresentar estabilidade química, devendo ser solúvel em água e nos líquidos orgânicos; 
Ser inodoro ou ter odor agradável; 
Serincolor; 
Não produzir manchas.
Álcoois
São baratos, facilmente obtidos e bactericidas diante das formas vegetativas, atuam por meio da desnaturação de proteínas e a solubilização de lipídeos. O álcool etílico é o antisséptico mais empregado, especialmente em situações que levam à ruptura da integridade da pele, como as injeções, punções etc. O álcool isopropílico puro apresenta ação germicida superior à do álcool etílico, além de ser menos corrosivo para os instrumentos.
Aldeídos e derivados
O mais empregado ainda é o aldeído fórmico. São bastante utilizados associados a outras substâncias potencializando a ação desinfetante. O mecanismo de ação é a alquilação direta dos grupos funcionais das proteínas, tais como aminas, carboxilas e hidroxilas, formando hidroximetilderivados inativos.
Fenóis e derivados
Os fenóis atuam sobre qualquer proteína, mesmo aquelas que não fazem parte da estrutura ou protoplasma do micro-organismo. 
Os compostos fenólicos e seus derivados, dado seu poder biocida, têm uma ampla aplicação nas indústrias de alimentos e rações, na preservação de madeiras, nas indústrias de cosméticos e perfumarias, além de usos nas áreas médicas humanas, veterinária e odontológica. 
São exemplos de derivados (e também substâncias mais ativas que o ácido carbólico): cresóis, timol e triclosan
Halogênios e derivados
O iodo sob forma de tintura é um dos antissépticos mais utilizados na prática cirúrgica, pois é bactericida, fungicida e esporocida. Seu mecanismo de ação é pela combinação irreversível com proteínas, provavelmente através da interação com os aminoácidos aromáticos, fenilalanina e tirosina.
O cloro gasoso tem potente ação germicida e pode ser utilizado na desinfecção de água, desde que não haja excesso de matéria orgânica. Dissolvido neste meio, produz ácido hipocloroso.
Uma vez que o cloro é rapidamente perdido sob forma de gás, as soluções são úteis somente quando preparadas no momento de usar. Porém, o ácido hipocloroso tem efeito bactericida, se dissocia lentamente liberando oxigênio que também é germicida, pois oxida certas enzimas vitais.
Ácidos inorgânicos e orgânicos
Ácido bórico – é antisséptico, mas apresenta casos de intoxicação, tendo seu uso é desaconselhado.
O ácido acético e o ácido láctico são usados na preservação de alimentos. Assim como, o ácido benzóico e seus derivados, ácido sórbico e ácido cítrico, são empregados como conservantes de alimentos e bebidas por suas qualidades bacteriostática e fungistática.
Avaliação da atividade de desinfetantes
Os desinfetantes devem ser avaliados por métodos microbiológicos adequados, são exemplos o método do coeficiente fenólico (em desuso) e o método da diluição-uso (método oficial no Brasil).
O método da diluição-uso consiste em verificar se a diluição recomendada pelo fabricante e descrita no rótulo do produto é capaz de matar as bactérias aderidas em 59 cilindros de aço inoxidável. Se isto não ocorrer, o produto é desqualificado e, consequentemente, não pode ser registrado.
Porém, o método da diluição-uso trata-se de um ensaio laboratorial, diferente das condições reais durante o uso de um desinfetante. Assim, os métodos que mais se aproximam da realidade são os mais desejáveis. Mas, não existe um único método que reproduza todas as condições.
Escolha e Uso
É importante ressaltar que não existe um desinfetante ideal que seja barato, de fácil obtenção, não-corrosivo, não-tóxico e eficaz contra a maioria dos micro-organismos indesejáveis.
Portanto, é necessário adequar o uso, bem como a escolha, de um desinfetante dentre muitos disponíveis.
Fatores de Virulência
Processo patogênico: série de eventos complexos nos quais vários componentes microbianos interage com o hospedeiro determinando se a doença irá se alastrar. Tais fatos incluem: formação de biofilme, variação da hidrofobicidade da superfície e presença de certos genes que codificam fatores de virulência. Além disso, bactérias podem interagir sinergicamente, aumentando potencial patogênico de cada microorg que está interagindo. 
Processo de instalação da doença – 3 etapas: contato, invasão e disseminação.
Fatores de virulência: estruturas ou metabólitos bacterianos utilizados por bactérias no desenvolvimento do processo infeccioso. Permitem que o patógeno entre, replique, dissemine e persista no hospedeiro, por mecanismos de destruição ou escape do sistema imunológico.
Patogenicidade: capacidade da bactéria em causar dano ao hospedeiro.
Virulência: capacidade relativa da bactéria em causar um dano ao hospedeiro. Não é propriedade bacteriana independente, pq não pode ser definida independentemente de um hospedeiro.
Mecanismos de entrada e persistência da bactéria ao hospedeiro: adesão, invasão, produção de sideróforos.
Adesão
A aderência do microorg nas mucosas do hospedeiro é um pré-requisito para a infecção. Permite que eles resistam a mecanismos de expulsão (ex: mucosas ciliadas, fluxo de secreções, movimentos peristálticos intestinais) e, assim, proliferem e colonizem o tecido.
Primeiro estágio da adesão bacteriana nas células do hospedeiro: mediado por adesinas, responsáveis por reconhecer e se ligar aos sítios específicos do receptor da superfície da célula hospedeira.
Existem 3 tipos de interação adesina-receptor:
Interação mediada pela ligação de lectinas: a ligação pode ocorrer tanto entre lectinas bacterianas e carboidratos do hospedeiro (ex: glicoproteínas) ou vice-versa. É a ligação mais comumente observada no processo de adesão.
Interações entre proteínas bacterianas e proteínas do hospedeiro – ex: igação entre glicopeptídeos bacterianos com fibronectinas do hospedeiro.
Interações entre hidrofobinas, frequentemente envolvendo grupamentos hidrofóbicos de proteínas e lipídeos.
Adesinas: estruturas proteicas, divididas em 2 categorias: Fímbrias/pili (apêndices formados por proteínas em forma de bastão. Estendem-se para o exterior da bactéria) e adesinas afimbriais (proteínas diretamente associadas à superfície da célula bacteriana).
Fímbrias
Estruturas adesivas, mais encontradas em Gram-negativas. Classificadas em 4 categorias/famílias, com base na morfologia de sua estrutura e/ou nos padrões de hemaglutinação;
Fímbrias montadas pela via chaperonina/Usher: ancoradas na membana externa da célula e geralmente compreendem 2 partes: bainha (formada por subunidades principais da fímbria (A) e extremidade aderente (formada por adesina principal e proteínas auxiliares (G,F E). Chaperoninas: proteínas qe impedem que as pilinas adquiram sua configuração final e as carregam para o complexo de proteínas de membrana externa na plataforma de montagem. O complexo pili-chaperoninas interage com as proteínas Usher (“assistente”) e outras proteínas (C,H) que compõem a plataforma de montagem. É iniciada a montagem e começa com proteínas da extremidade aderente e, em seguida, a vinda das subunidades que formam a bainha.
Fímbrias montadas com participação do sistema de secreção do tipo II: suas subunidades são secretadas para o periplasma da bactéria, onde a fimbria é montada. Depois, o complexo proteico a transporta para o exterior. 
Fímbrias do tipo curli: sua via de montagem é a via de nucleação extracelular. As subunidades da fimbria são secretadas como proteínas solúveis e precipitadas em finas fibrilas na superfície da fimbria. 
Fatores de colonização (CFA): possui via de montagem chaperonina/Usher alternativa. É semelhante à do tipo curli em funcionamento, mas difere quanto aos componentes. 
Adesinas afimbriais
Estruturas da superfície celular das bactérias envolvidas no processo de adesão. Não se assemelham às estruturas de fímbrias e pilis.
Papel da adesão na formação de biofilmes
Biofilmes: agregados bacterianos aderidos em uma superfície biótica ou abiótica, envoltos por uma camada de exopolissacarídeos, produzidos pelas próprias bactérias que compõem o biofilme, mantendo uma estrutura firme.
A formação do biofilme tem início na adesão de 1 ou mais células bacterianas em uma superfície,lá se multiplicam e liberam vários polímeros (principalmente polissacarídeos), mantendo o agregado bacteriano. Essa agregação é intensificada pela interação entre adesinas das bactérias que compõem o biofilme, associada à produção de proteínas especificas.
 Secreção de polissacarídeos na matriz do biofilme é capaz de interceptar bactérias adicionais (como glucosamina e galactose, secretadas por S. aureus). Esses polissacarídeos promovem adesão, intercepção de outras bactérias, com consequente formação dos agregados bacterianos, importantes para formação e maturação do biofilme em dispositivos médicos.
Invasão
Muitos microorg desenvolveram habilidade de invadir células não fagocitárias. Tal propriedade é essencial para a patogenicidade dos microorg cujo ambiente intracel é essencial o preferencial para seu desenvolvimento. 
Microorg invasivos pertencem a 2 grupos: intercelular obrigatório e facultativo (ex: Salmonella, Shigella sp, certas cepas de E. coli).
Toda célula de mamífero pode internalizar pequenas partículas, mas só fagócitos profissionais internalizam as grandes. Células do epitélio, endotélio e fibroblastos não captam esses tipos de partículas, e parasitas que são capazes de entrar nessas células devem promover suas próprias internalizações.
A entrada bacteriana é resultado de uma manipulação da maquinaia da célula do hospedeiro por estes patógenos. Existem 2 caminhos: 
1)	Interação de alta afinidade entre ligantes da bactéria e receptores do hospedeiro 
2)	Entrada devido à sinalização e subsequente modulação do citoesqueleto das células do hospedeiro.
Diferentes microorg podem se ligar ao mesmo receptor (ex:integrina), mas nem sempre o resultado é a internalização. A internalização promovida pelas invasinas pode estar ligado à qualidade de afinidade ao sítio beta1 da família das integrinas. As invasinas tem alta afinidade e as adesinas, baixa atividade. 
O número de receptores presentes na célula também é importante para a internalização da bactéria.
Sideróforos
Ferro – elemento essencial para todos os organismos vivos. É um biocatalisador muito versátil e essa característica é responsável por seu envolvimento em vários processos celulares essenciais, como respiração e síntese de ribonucleotídeos. Porém não está prontamente disponível em ambientes aquáticos, terrestres ou em hospedeiros animais.
A maior parte do ferro disponível está intracel associada às proteínas, como mioglobina, ferritina, hemossiderina e em hemeproteínas. O pouco do ferro extracel está ligado às glicoproteínas transferrina (no sangue) e lactoferrina (nas secreções e superfícies mucosas). 
Como a concentração de ferro é limitada, as bactérias usam estratégias para obter o ferro livre e o complexado a compostos. As principais são:
Produção e utilização de sideróforos
Captação de ferro de compostos como heme, transferrina (Tt) e lactoferrina (Lf), sem sideróforos.
Redução de Fe³+ a Fe²+, com transporte de Fe²+
Sideróforos: compostos marcados por grande afinidade a Fe³+. Divididos em 2 grupos: Fenolatos (catecóis) e hidroxamatos. Expressos apenas quando o microorg está em meio restrito de ferro. As duas classes formam complexos solúveis com Fe³+, que são absorvidos por receptores específicos da membrana externa. Nos fenolatos – enterobactinas; nos hidroxamatos – aerobactina. 
Toxinas
Qualquer substancia de origem microbiana capaz de causar efeitos deletérios ao organismo animal. Classificadas em endotoxinas e exotoxinas.
Endotoxinas
Moléculas tóxicas microbianas intracelulares ou parte integrante da célula. Não são liberadas para o meio pelo microorg.
O LPS (lipopolissacarídeo) presente na membrana externa da E. coli é a endotoxina mais estudada. A molécula do LPS é dividida em 3 partes:
	Lipídeo A: glicolipídeo composto de dissacarídeos, aos quais se encontram ligados ácidos graxos de cadeia curta e grupos fosfatos. É a parte tóxica do LPS, tbm conferindo toxicidade aos lipooligossacarídeos de bact. Gram negativas.
	Cerne: pequeno número de açúcares comuns a praticamente todas as enterobactérias. 2 característicos: ácido deoxioctanoico (KDO) e heptose
	Antígeno O: vários resíduos oligossacarídicos, cujas cadeias recobrem a superfície da célula e a protegem da ação de substâncias hidrofóbicas, como a bile.
Ligam-se a diferentes células do organismo, principalmente às proteínas séricas específicas, as LBPs (proteínas de ligação ao LPS).
Em infecção por bactérias Gram-negativas, sempre ocorre lise da célula bacteriana com liberação da endotoxina. Em baixa concentração, a toxina liberada ajuda o organismo a compor uma resposta protetora – febre, vasodilatação e ativação das respostas imune e inflamatória. Em altas concentrações de toxina, como ocorre em septicemias (estado infeccioso generalizado por microorg patogênicos e suas toxinas na corrente sanguínea), alguns dos efeitos se intensificam, levando o paciente ao choque, podendo ser mortal.
Em infecções por bactérias Gram-positivas, a liberação de componentes da parede bacteriana pode provocar manifestações semelhantes às provocadas pelas endotoxinas. 
Exotoxinas
Classificação de acordo com efeito da toxina na célula suscetível (embora existam outros sistemas de classificação):
Tipo I - Toxinas ativas em superfície celular: interferem indiretamente no metabolismo celular eucariótico pela ativação de cascata intracel após ligação com seu receptor na membrana citoplasmático. 
•	Superantígenos: não são processados por macrófagos. Têm capacidade de se ligar simultaneamente às moléculas de MHC na superfície de macrófagos e aos receptores na superfície de linfócitos T. Unem ao msm tempo, então, macrófagos e linfócitos Th, resultando em produção de muito IL-2, estimulando produção de TNF-alfa e outras citocinas. 
•	Toxinas ST(toxinas termoestáveis): família de pequenos peptídeos não imunogênicos produzidos por E.coli e outras bactérias. A mais estudada: ST de ETEC.
Tipo II – toxinas formadoras de poros: são citolisinas que causam morte e lise celular eucariótica por formação de poro na membrana plasmática. Como hemácias são as células mais comumente para estuda-las, mtas são conhecidas como hemolisinas, mas danifica membrana de muitas células. Fator de virulência - utilizadas pelas bactérias para matar fagócitos, para romper membrana dos fagossomas, romper hemácias paa obter ferro da hemoglobina. 
Tipo III – toxinas intracelulares: habilidade de entrada no citoplasma da célula alvo para exercer seus efeitos
•	Efetores secretados tipo 3: proteínas injetadas diretamente no citosol das células do hospedeiro, com vários efeitos. 
•	Toxinas do tipo AB [maior numero e mais importante como fator de virulência]: Presença de 2 tipos de subunidades na molécula- Subunidade B (binding – é a subunidade responsável pela ligação da toxina ao seu receptor celular) e subunidade A (porção enzimaticamente ativa, que penetra na célula e exerce os efeitos biológicos da toxina). Após se fixarem nas céls do hospedeiro, são endocitadas e a subunidade A é liberada no citoplasma.
Enzimas hidrolíticas ou causadoras de dano à matriz extracelular – muitas bact. Produzem enzimas hidrolíticas, como hialuronidases, colagenases e proteases, capazes de degradar componentes da matriz extracel, desorganizando a estrutura dos tecidos. A degradação dos componentes da matriz gera nutrientes que as bactérias utilizam. Essas enzimas são secretadas por vários organismos e geralmente ñ são consideradas toxinas.
Evasinas
Imunidade inata do organismo é composta por: defesas físico químicas (pele mucosas, secreções, tecidos ciliados), humoral (fatores imunologicamente ativos do sangue e fluidos, como sistema complemento e lisozimas) e celular (grupo de células ativadas para eliminar bactérias invasoras, como neutrófilos). Esses mecanismos são geralmente rápidos e eficientes para eliminar um patógeno quando entra em um hospedeiro.
Quando o sistema imunológico é induzido por exposição a antígenos externos ou patógenos, outros mecanismos de defesa são estimulados,ativando a imunidade adquirida a este patógeno específico. Portanto, é necessário o reconhecimento do patógeno pelas células epiteliais e imunológicas.
As bactérias, para se livrarem dos mecanismos de defesa e invadir o sistema imunológico usam a produção de evasinas como estratégia. Elas são fatores de virulência que promovem a subversão bacteriana às defesas inatas e adquiridas do organismo.
As bactérias patogênicas podem controlar e bloquear eficientemente o sistema complemento e as reações imunológicas. 
Fagocitose
A eficácia dos fatores de evasão do agente patogênico vai determinar se sua internalização pela célula hospedeira vai ser vantajosa ou lesiva. 
Estratégias desenvolvidas por patógenos para evitar sua internalização por células fagocíticas:
Alteração dos padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs) impede que fagócitos reconheçam bactérias por receptores padrão de reconhecimento de patógenos (PRRs):
Bactérias produzem uma cápsula de polissacarídeo que a circunda, escondendo os PAMPs.
Ocultação dos PAMPs através da modificação química das moléculas, alterando a estrutura da molécula original por outra estrutura que não é mais reconhecida pelo fagócito. (ex: algumas bact. Modificam LPS).
Mascarar a superfície bacteriana com substancias do próprio organismo, como a fibrina e fibronectina.
Fagócitos reconhecem as bactérias quando elas estão opsonizadas. Para impedir a ligação da opsonina:
Bactérias usam o impedimento físico pelas cápsulas. 
Mais especificamente, para evitar opsonização, bactérias produzem imunoglobulina (Ig) proteases, clivam IgA, eliminam opsoninas, produzem proteínas de ligação de anticorpo que limpam os anticorpos opsonizantes.
Bactérias induzem morte de fagócitos, impedem sua digestão intracelular, inibem fusão do fagossomo com lisossomo, escapam do fagossomo ou resistem à lise celular do conteúdo do fagolisossomo.
Complemento
O sistema complemento permite remoção rápida e eficaz das bactérias. 
Cápsula bacteriana como mecanismo para evitar opsonização por Ig ou componentes do sistema complemento. Outros mecanismos relacionados à inativação do sistema complemento em algum estágio de sua cascara de sinalização:
Ativação do estágio inicial do complemento
Afetar a ação da C3 convertase (C3a- antimicrobiano e quimiotaxia; C3b-opsonização)
Interferir na C5 convertase (C5a- inflamação e quimiotaxia)
Afetar a ação do complexo MAC (se insere na membrana citoplasmática da bact. e leva à lise celular com morte do patógeno).
Citocinas e Linfócitos T
Ativação dos receptores do tipo Toll (TLRs) leva a produção de citocinas pró-inflamatórias como TNF-alfa, IL-6 e IL-12, que induzem à inflamação local, sustentam a sobrevivência e expansão de linfócitos T e B e ativam as células NK. 
Alguns subgrupos de TLR podem induzir a produção de IFN tipo I, que podem inibir ou induzir apoptose nas células do hospedeiro, expondo as bactérias intracelulares para o meio extracel e, assim, ocorre a morte delas por outras células infiltradas do sistema imunológico.
A sinalização dos TLRs leva à modulação das moléculas de apresentação de antígenos bacterianos (MHC classe I e II) e das moléculas co-estimulatórias (CD40, CD80 e D86). Estas geram respostas imunes adaptativas de proteção por ativação de células T antígeno-específicas. Ativação de alguns TLRs também induzem atividade antibacteriana intracel.
Bactérias podem modular secreção de citocinas,quimiocinas e expressão de MHC I e II. Isso afeta toda a resposta inflamatória gerada no sitio de infecção. Outras moléculas secretadas por bactérias degradam proteínas importantes na resposta inata. 
NF-κB é um fator de transcrição essencial para ativar resposta inflamatória e produzir citocinas. As bactérias desenvolveram estratégias para interferir diretamente nas vias de sinalização do hospedeiro pela regulação ou mimetização das proteínas do hospedeiro envolvidas na ativação de NF-κB. 
Anticorpos
A produção de anticorpos ocorre de maneira antígeno-específica, após a apresentação do antígeno aos linfócitos T CD4, via MHC.
Uma das etapas fundamentais no processo infeccioso é a adesão do microorg na superfície do hospedeiro, mediada por adesinas. Quando fimbrias/pili são reconhecidas pelas células imunológicas e a produção de imunoglobulinas anti-fímbria está ativa, a bactéria começa a modificar a estrutura antigênica da fímbria, o que torna a resposta do hospedeiro obsoleta. Outras proteínas de superfície bacteriana também são alvos de anticorpos e podem variar, inativando a ação dos mesmos.
A bactéria usa a camuflagem com proteínas do hospedeiro, por exemplo, para escapar da ação dos anticorpos. Isso impede a opsonização e a bactéria não será reconhecida pelo sistema imunológico.
Nas mucosas do hospedeiro, uma das formas de imunidade adaptativa é a produção de IgA secretora, que é produzida localmente nos tecidos mucosos. Muitos patógenos produzem toxinas que clivam esta imunoglobulina, impedindo a ação opsonizante da mesma.
Resistência Bacteriana
Características Gerais do DNA bacteriano
O DNA de bactérias (DNAbac) é uma macromolécula em forma de uma dupla fita circular, altamente empacotado e dobrado para se manter dentro da célula.
Mutação
São as alterações na estrutura química ou física do DNA. O organismo não exposto a um mutagênico é chamado tipo selvagem. As mutações são fontes de uma grande variabilidade genética e sem elas o processo de adaptação não seria possível.
As mutações podem ser espontâneas ou induzidas: 
Mutações espontâneas podem ser causadas por erros durante a replicação do DNA ou pela exposição a influências extracelulares, como radiações ou agentes químicos. 
Mutações induzidas causadas por uma ação deliberada na qual o organismo é exposto à ação de um agente genotóxico. 
As frequências variam para cada tipo de mutação, para cada espécie e para cada linhagem. Algumas regiões do DNA são mais sensíveis à aparição de um evento mutacional, chamadas pontos quentes. A efetividade do sistema de reparo varia devido à presença de bases específicas na região do sítio de mutação. 
A replicação é um processo altamente eficiente, que depende da atividade de várias enzimas que formam um complexo chamado sistema DNA replicase ou replissoma formado por helicases, topisiomerases, proteínas ligadoras de DNA, primases e ligases. 
Quando a mutação permanece estável, esta pode ser transferida a outras gerações
Existem diferentes tipos de mutação, por exemplo, a substituição de pares de bases. Existindo dois tipos de substituição: transição e de transversão. 
Transição base pirimídica base pirimídica. 
Transversão base púrica base pirimídica 
Em nível de polipeptídeos, são reconhecidos basicamente quatro tipos de mutações:
mutações sem sentido: produto de códons que não especificam para nenhum aminoácido, resultando em produtos mais curtos e com atividade comprometida.
mutações de sentido errado: afetam uma base, resultando na substituição de um aminoácido por outro no polipeptídio, podendo afetar a atividade deste se substituir por aminoácidos de polaridades diferentes.
mutação de fase de leitura: afetam a sequência como um todo, pois elas são os produtos de inserções ou deleções numa sequência.
mutações supressoras: esconde ou suprime o efeito da outra e podem ser intragênicas (perto do gene que sofre a primeira mutação).
Entre as principais variações fenotípicas consequentes das mutações, são conhecidos os mutantes:
Auxotróficos: incapazes de sintetizar um ou mais fatores de crescimento como aminoácidos, purinas, pirimidinas, vitaminas, pois genes que codificam para enzimas envolvidas na síntese de proteínas são afetados. 
Resistente a drogas: mutantes que exibem diferente tolerância a drogas como antibióticos e quimioterápicos.
Morfológicos: apresentam alterações, como a incapacidade de produzir flagelo ou a cápsula
Temperatura-sensíveis (ts): incapazes de produzir um metabólito ou uma função a temperaturas diferentes à normal (temperaturarestritiva). 
Supressor-sensíveis: mutantes incapazes de funcionar, a menos que uma segunda mutação ou fator, ou supressor, esteja presente, esse que corrige ou compensa o defeito fenotípico causado pela mutação supressora-sensível.
Os agentes químicos produzem variados tipos de mutação. As deleções implicam a perda de nucleotídeos, enquanto que na inserção bases nucleotídicas são adicionadas ao DNA. 
Agentes físicos, como raios X, produzem deleções ao ocasionarem o rompimento de cadeias opostas. A luz ultravioleta (UV) pode gerar diferentes tipos de mutação como substituição de bases, deleções e duplicações, sendo que também tem a propriedade de ativar o sistema de reparo do DNA, quando este comete um erro e pode produzir uma mutação, sendo assim uma lesão premutacional. 
Sistemas de reparo do DNA
Quando a célula é submetida à ação de agentes genotóxicos, as proteínas que intervêm na reparação do DNA são sintetizadas. Dois sistemas são conhecidos: a resposta SOS (induzido primariamente pela luz UV) e a resposta adaptativa.
A indução de um sinal ativa a expressão de genes que tentaram corrigir as lesões. Os genes expressos podem atuar em nível de reparação de excisões ou reparação pós-replicativa. Esta ação é controlada pelos genes RecA e LexA. A proteína LexA atua como um repressor dos genes SOS. Existe ainda recombinação entre as fitas do DNA, que permite que as lesões possam ser removidas por excisão. Apesar de estes sistemas serem eficientes, as mutações ainda podem ocorrer num processo conhecido como “sujeito a erro de excisão”.
Recombinação e transferência gênica
A recombinação um conjunto de processos que produzem rearranjos entre genes ou parte desses genes, fator que garante que diferentes combinações de genes sejam possíveis. São reconhecidos dois tipos principais de recombinação: recombinação geral ou homóloga e recombinação sítio-específica. 
A recombinação geral é a que ocorre entre moléculas extensivamente homólogas, ou seja, entre, no mínimo, centenas de pares de bases de uma dada região do DNA, dependendo da proteína RecA e da energia de ATP. A recombinação sítio-específica é independente da proteína Rec e requer somente homologia entre as moléculas participantes de DNA, cerca de 10-40 pares e bases. Pode ser conservativa e replicativa.
Uma terceira categoria é a recombinação ilegítima que são eventos que não envolvem nem extensiva homologia nem sequências específicas.
Os mecanismos desenvolvidos evolutivamente, que permitem a recombinação, são: transformação, transdução e conjugação.
Transformação
Processo em que o DNA livre no meio é tomado pela célula, resultando em alterações genotípicas desta. Existe a célula doadora e a célula receptora. A célula doadora atinge o estado de competência, libera-se um fator de competência, que induzirá um estado semelhante nas células que ainda não estão. 
O DNA é cortado em fragmentos e uma exonuclease cliva as duas fitas, para que somente uma entre na célula. Então essa fita de DNA junto com a proteína, que a protege da digestão por DNases, formam o complexo eclipse, que será transportado para se unir à receptora. 
Transdução
O DNA bacteriano é transferido entre células mediado por um vírus. Pode ser uma transdução generalizada, em que qualquer gene pode ser transduzido. Depois da lise celular, algumas partículas virais incorporam DNA bacteriano e conseguem infectar outras células, mas não produzem lise, devido basicamente à carência de DNA viral. Por recombinação, o DNA de dupla fita permuta informação com o DNA receptor. No caso de não se produzir integração, a transdução é dita abortiva. 
Também pode ocorrer uma transdução especializada, que é a transferência de genes bacterianos específicos localizados próximos do sítio de integração viral. 
Conjugação
É o mecanismo de transferência de informação genética que requer contato entre as células pela transferência de um plasmídio. A transferência do plasmídio pode ser dividida em quatro estágios: 
Formação de uma união específica doador-receptor (contato efetivo)
Preparação para transferência do DNA (mobilização)
Transferência do DNA
Formação de um plasmídio funcional replicativo no receptor
Nem todos os plasmídios são capazes de desenvolver esses estágios. 
De acordo com a sua funcionalidade, os plasmídios são classificados como:
Plasmídio conjugativo: que levam genes que codificam para contato efetivo.
Plasmídio mobilizável: que prepara seu DNA para transferência.
Plasmídio autotransmissível: que plasmídio conjugativo e mobilizável. 
A conjugação exige contato entre o doador e/ou receptor. Em E. coli, isto é feito pelo pilus sexual. A mobilização começa quando uma proteína corta o DNA em um sítio chamado origem de transferência (oriT). Inicia-se uma replicação do tipo círculo rolante. A síntese de DNA ocorre tanto na célula doadora, que substitui a fita de DNA transferida, como na célula receptora, que duplica o DNA que foi transferido.
Plasmídios
Plasmídios são moléculas extracromossômicas circulares ou lineares de DNA em fita dupla encontradas em muitas bactérias e em alguns eucariotos. 
Replicam-se separadamente ou junto com a célula hospedeira, podendo ser removidos da célula, depois de serem submetidos a condições de estresse, como mudanças na temperatura ou carência de certos nutrientes. 
Não são indispensáveis para a célula, mas pode adicionar vantagens seletivas como resistência a um antibiótico.
O primeiro plasmídio descrito possuía capacidade de ser transferido para uma célula hospedeira por conjugação e foi chamado de fator F (fator de fertilidade). A célula doadora é capaz de transferir uma cópia do fator F à célula receptora. 
A replicação do plasmídio pode ocorrer quando a célula bacteriana se divide assegurando que cada célula filha receba uma cópia deste ou durante o processo de conjugação. O número de cópias depende do tipo de plasmídio e é controlado pela taxa de iniciação da síntese de DNA, sendo que ele replicará até alcançar seu número de cópias, por produzirem inibidores que afetam a taxa de iniciação da própria síntese. 
Alguns plasmídios tem a habilidade de conferir fertilidade (poder conjugativo), enquanto outros não conseguem efetuar sua própria transferência (não-conjugativos). 
Plasmídios resistentes a antibióticos em bactérias Gram-positivas não podem ser transferidos por processo de conjugação. Assim como em estafilococos, em que só podem ser transferidos por transdução
A conjugação ocorre em bacilos e estreptococos 
Os plasmídios não-conjugativos em Gram-negativas podem ser transferidos somente se a célula também contém plasmídios conjugativos, esse que é constituído genes envolvidos na conjugação (componente RTF) e os genes que conferem resistência aos antimicrobianos (determinantes R). O fator de transferência de um plasmídio pode, portanto, efetuar a transferência de plasmídios não-conjugativos, processo chamado mobilização do plasmídio. 
Os tipos de plasmídios mais frequentemente observados numa célula hospedeira são os seguintes:
Plasmídios de tipo sexual: são importantes para a transferência de plasmídios a uma célula receptora, pois podem integrar-se no cromossomo, gerando uma célula Hfr (alta frequência de recombinação) ou permanecer independentemente do cromossomo hospedeiro. O plasmídio sexual integrado torna possível a mobilização do cromossomo bacteriano durante a conjugação.
Plasmídios de resistência (fator R): contêm informação para a síntese de enzimas que inativam antibióticos específicos. Estes têm o determinante de resistência R e o fator de transferência de resistência RTF (contém informação para a formação do pilus ou fímbria, necessário para a transferência). 
Plasmídios Col: são plasmídios de Escherichia coli capazes de produzir colicinas, que são proteínas capazes de inibir o crescimento de células que não possuem o plasmídio Col.
Plasmídios virulentos: plasmídios em várias bactérias transportam informações que favorecem a virulência durante o processo de infecção.Plasmídios resistentes a mercúrio e outros íons de metais pesados. 
Plasmídios que geram hiperplasias em plantas
Transposons
Segmentos móveis de DNA bacteriano que são transpostos dentro do cromossomo e afetam a expressão gênica, por ser um processo de intercâmbio de DNA, um tipo de recombinação. Porém, difere da recombinação clássica homóloga, uma vez que não existe intercâmbio de material genético entre sequências homólogas.
Muitos transposons de bactéria possuem genes que podem ou não existir em outro lugar do genoma, como o gene de resistência a antibióticos. Os transposons estão geralmente localizados dentro de um gene particular, gerando uma mutação neste.
Especula-se que genes de resistência a antibióticos aminoglicosídeos foram derivados de organismos produtores desses antibióticos. A presença de enzimas modificadoras de aminoglicosídeos tem como função básica fornecer um mecanismo de autoproteção contra o antibiótico produzido. Existe também a teoria de que os genes de resistência seriam derivados de genes bacterianos, que codificam enzimas envolvidas com o metabolismo celular normal, e teriam sofrido mutações. 
Existem basicamente dois tipos de transposons, classes I e II, sendo que a II apresenta-se com frequência em plasmídios. 
Transposons ligados a plasmídios são os grandes responsáveis pela resistência bacteriana aos antimicrobianos, por disseminar genes de resistência via plasmídios, sendo que a rápida evolução de plasmídios de resistência e sua disseminação devem-se à transposição desses elementos.
Significado médico dos transposons bacterianos
Há um significado médico importante dos transposons, porque se encontram, nas bactérias dos humanos, transposons ligados a plasmídios, que são os grandes responsáveis pela resistência bacteriana aos antimicrobianos. O mais bem conhecido transposon que ocorre no homem é o HIV, um retroelemento que se dissemina horizontalmente como um vírus. 
Transposons bacterianos são responsáveis pela disseminação de genes responsáveis pela resistência bacteriana aos antibióticos e quimioterápicos de um genoma bacteriano para outro, via plasmídios. A rápida evolução de plasmídios de resistência (plasmídios R) e, consequentemente, a sua disseminação entre genomas de bactérias hospitalares (mesmo entre espécies e gêneros diferentes) devem-se à transposição desses elementos.
DNA recombinante
Com o surgimento da Engenharia Genética, a maioria das aplicações está baseada na clonagem de vários genes de interesses. As metas primárias da engenharia genética são:
Isolamento de um gene, de parte de um gene ou de uma região do genoma de interesse;
Produção de um RNA particular e proteínas em grandes quantidades;
Melhoramento na produção de compostos bioquímicos
(enzimas, drogas), ou de outros compostos orgânicos comercialmente importantes;
Produção de plantas e organismos com características desejáveis e economicamente importantes;
Produção de vacinas;
Geneterapia.
Para isso, nos estudos, enzimas digerem o DNA (cromossômico, plasmidíano ou viral) em fragmentos, que são inseridos dentro de um DNA circular vetor, produzindo uma molécula de DNA recombinante ou quimera. O vetor atua como um veículo de transporte (geralmente plasmídios ou bacteriófagos) que levará o gene dentro da célula hospedeira, usualmente uma bactéria. Dentro do hospedeiro, o vetor se multiplicará passando a progênie. Uma vez purificado o DNA, em seguinte constrói-se a molécula de DNA recombinante.
As bactérias e a genômica
Uma pista quanto à capacidade de a bactéria se adaptar a mudanças do seu meio ambiente surgiu com a descoberta de genes de virulência que deliberadamente introduzem erros de grafia durante a replicação do DNA, resultando numa ampla variação nas sequências das proteínas, que ajuda a bactéria a enfrentar as mudanças no meio externo. Em bactérias patogênicas, elementos genéticos que codificam para fatores de virulência são conhecidos como ilhas de patogenicidade.
Genética da Virulência
Os mecanismos de troca de material genético entre bactérias da mesma espécie e de espécies diferentes (conjugação, transformação e transdução), somadas a característica de mutações levam a um aumento na diversidade genética devido à grande variação de sua composição gênica. 
As bactérias são capazes de regular a síntese de suas proteínas de acordo com uma resposta ambiental, necessitando de controle muito fino da regulação gênica para que não haja desperdício de energia. Elas “sentem” o ambiente em que estão e expressam um conjunto de genes necessários para o seu habitat regulando a transcrição desses genes. Esse controle pode ser feito por meio da regulação da transcrição do nível de RNAm.
Mecanismos de Transferência Horizontal
de Marcadores de Virulência
A patogenicidade bacteriana está relacionada a presença genes que codificam produtos como toxinas e fatores de virulência usualmente não existentes em bactérias não patogênicas. Esses genes podem ser adquiridos por processos de transferência genética horizontal entre bactérias da mesma espécie ou de espécies distintas, pelos mecanismos de transformação, transdução e conjugação.
Portanto, o material genético bacteriano é composto por um genoma base com genes de fatores essenciais para a sobrevivência e um conjunto de genes “flexíveis”, com fatores adicionais para a sobrevivência, como plasmídios, ilhas de patogenicidade, transposons, etc. Essa plasticidade genômica é essencial para o processo de evolução e adaptação entre bactéria e seu hospedeiro. 
Ilhas de patogenicidade (PAI): grandes regiões genômicas presentes em variantes bacterianos patogênicos, que albergam um ou mais genes que codificam fatores de virulência. 
Regulação dos genes de virulência
As bactérias prosperam em uma ampla variedade de condições ambientais e, para essa adaptabilidade, apresentam um enorme reservatório de informações genéticas que codificam mecanismos que permitem que as bactérias lidem com uma variedade de desafios.
A expressão gênica consome muito ATP, portanto, precisa ser controlada para evitar que gastos desnecessários ocorram. Para controlar a expressão dos genes em resposta a um estímulo ambiental, a célula bacteriana precisa produzir certas proteínas (estruturais e ribossomais) em diferentes níveis, enquanto outras proteínas, tais como as regulatórias, são produzidas apenas a nível basal. Apesar de a síntese proteica possuir níveis elevados e baixos de produção em resposta a alterações ambientais, ou a diferentes estágios de crescimento, o potencial de expressão máximo é fixado em diferentes níveis. 
O controle é alcançado em três estágios principais: produção de RNA mensageiro (RNAm), tradução desta mensagem até a proteína, e o controle da atividade da enzima daquela proteína. 
A maioria dos genes no cromossomo bacteriano está presente em uma única cópia. Alguns plasmídios estão presentes na célula em várias cópias e isto é uma reflexão no seu nível de expressão de acordo com o número de genes que eles carreiam.
Controle Transcricional
Promotores
Os genes bacterianos fazem parte de uma única unidade de transcrição conhecida como operon. E todo o operon é transcrito por um único promotor em uma longa molécula de RNAm, na qual cada proteína é traduzida separadamente.
O principal mecanismo de controle da expressão de genes em bactérias é pela regulação da quantidade de RNAm produzido daquele gene, que é primeiramente determinado pela afinidade da RNA polimerase por um promotor. 
Promotores fortes são extremamente eficientes e levam a altos níveis de transcrição, enquanto outros, ditos fracos, geram baixos níveis transcricionais. 
A natureza do promotor é fundamental para manter o controle de um nível fixo da expressão de diferentes genes. 
Sob condições de estresse este controle pode ser drasticamente afetado.
Operons e regulons
Os genes bacterianos fazem parte de uma única unidade transcricional, o operon, sob controle deum promotor, sendo esses genes transcritos e regulados de forma coordenada. 
Mas nem todos os genes que apresentam um controle coordenado estão organizados em operons, já que alguns grupos de genes em diferentes regiões do cromossomo são regulados de forma ajustada. Regulon é o grupo de genes ou operons, expressos de regiões promotoras separadas, mas controlados pela mesma molécula regulatória.
Sistema de regulação gênica de dois componentes
As bactérias apresentam mecanismos para sentir e responder a estímulos externos sem alterar as condições internas da célula. Pelo mecanismo de transdução de sinais, a regulação gênica de dois componentes ocorre com uma proteína transmembrana quinase e uma proteína citoplasmática reguladora da resposta (RR). 
Após um estímulo, ocorre autofosforilação e uma mudança conformacional do receptor, de modo que o RR é capaz de se ligar ao DNA para regular a transcrição de genes alvos. 
A desfosforilação do RR é importante para terminar o sinal e pode ser feito pelo próprio RR ou uma fosfatase específica.
Quorum sensing
As bactérias comunicam-se umas com as outras utilizando uma sinalização química de moléculas. Especificamente, elas liberam, detectam e respondem ao acúmulo destas moléculas, chamadas de auto indutores. A detecção dos AIs permite com que as bactérias sejam capazes de distinguir entre uma densidade populacional bacteriana baixa ou alta, o que faz com que haja um controle da expressão de genes que acompanha e responde, juntamente com o número de células.
Este processo, denominado quorum sensing (QS), permite com que uma população de bactérias controle a expressão de genes de toda uma comunidade bacteriana.
Controle transducional
Após a produção do RNAm, a próxima etapa é a sua ligação aos ribossomos e a tradução da sequência em proteína. A eficiência deste evento pode variar o que pode resultar em um baixo nível de tradução de alguns genes, sendo que também é influenciada pela natureza dos códons. 
A alteração de uma base na sequência do RNAm que é traduzida em proteína, pode alterar a sequência de aminoácidos da proteína tornando-a menos ativa ou menos estável. Algumas vezes a mutação pode tornar a proteína mais eficiente ou ser, de alguma maneira, favorável à bactéria. 
Por exemplo, uma mutação no gene que codifica a proteína ligadora de penicilina (PBP), que age como um receptor para esse antibiótico tornando a bactéria sensível, fez com que tal proteína perdesse sua função e tornou a bactéria mutante resistente à penicilina.
Este esquema parece não desempenhar um papel muito importante para o controle da expressão gênica em bactérias. Até porque seria um desperdício produzir uma grande quantidade de RNAm que não seria utilizado para a tradução. Porém, o controle da tradução pode, ser importante na engenharia genética bacteriana, onde altos níveis de um gene específico precisam ser transcritos