Apostila microbiologia - Bactérias

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DISCIPLINA; MICROBIOLOGIA.
BACTÉRIAS:
As bactérias apresentam uma estrutura celular bastante simples. São geralmente microscópicas (detectáveis apenas com uso de um microscópio). Suas dimensões geralmente não excedem poucos micrômetros, variando entre cerca de 0,2 micrômetros até 30 micrômetros   em algumas espiroquetas Diferente do que ocorre com as células animais e vegetais, elas nem sempre apresentam as mesmas características, com isso, apresentam variações em sua forma, tamanho. 
EXCEÇÕES
As exceções são as bactérias Epulopiscium fishelsoni, isoladas no tubo digestivo de um peixe, com um comprimento compreendido em 0,2 e 0,7 mm e Thiomargarita nambiensis, isolada de sedimentos oceânicos, que atinge até 0,75 mm de comprimento.
CARACTERES;
Quanto a nutrição:
Autótrofas: Também conhecidos como seres produtores, são aqueles que possuem a capacidade de produzir seu próprio alimento. De acordo com o processo utilizado para fabricar o alimento, podem ser classificados em quimiossintetizantes e fotossintetizantes.
1. Fotoautótroficas; - São bactérias que possuem a capacidade de realizar fotossíntese, transformando energia luminosa em química.
 2. Quimioautotróficas; - São bactérias que utilizam matérias inorgânicas, gás carbônico e água para produzirem matéria orgânica. Este processo ocorre através da oxidação das substâncias inorgânicas. Portanto, essas bactérias não necessitam de luminosidade para produzirem seus alimentos.
Heterótrofas: São bactérias consumidores, são aquelas que não possuem a capacidade de fabricar seu próprio alimento. Logo, necessitam se alimentar de outros seres (consumidores ou produtores), normalmente através da decomposição da matéria orgânica, e, em outros casos decompõem a matéria orgânica viva, onde provocam as doenças.
 
1. Saprófitos: decompõem a matéria orgânica de animais e plantas mortas;
2. Parasitas:“envenenam”o organismo do hospedeiro como seus produtos do metabolismo;
3. Simbióticos: vivem por exemplo no intestino dos animais que comem plantas e quebram celulose;
NUTRIENTES; Os nutrientes são definidos como as substâncias encontradas no ambiente, que participam do anabolismo e catabolismo celular, podendo ser divididos em dois grandes grupos: macronutrientes, que são necessários em grandes quantidades e micronutrientes, necessários em pequenas quantidades. Alguns nutrientes são utilizados como fonte de material para a biossíntese das moléculas, enquanto outros correspondem a fontes de energia, necessária aos processos biossintéticos e de manutenção dos organismos. Muitas vezes, diferentes nutrientes podem apresentar os dois papéis descritos acima. Principais 
Macronutrientes Carbono: corresponde à base de todas as moléculas orgânicas. Entre os procariotos melhor estudados até o momento, a maioria requer algum tipo de composto orgânico como fonte de carbono, o qual pode ser de diferentes variedades (aminoácidos, ácidos orgânicos, açúcares, bases nitrogenadas, etc).
Nitrogênio: corresponde ao segundo elemento mais abundante nas células, compondo proteínas, ácidos nucléicos e peptideoglicano. Podemos encontrar o nitrogênio sob a forma de compostos orgânicos ou inorgânicos, sendo ambas as formas prontamente utilizadas por um grande número de procariotos. Assim, a partir da degradação de proteínas e ácidos nucléicos, bem como a partir de amônia e nitrato, os organismos utilizam o nitrogênio presente na natureza. Embora o nitrogênio esteja em grandes concentrações na atmosfera, este não é amplamente utilizado, exceto por aqueles organismos denominados fixadores de N2. 
Hidrogênio: elemento presente em proteínas, açúcares e demais moléculas orgânicas.
Fósforo: encontrado em compostos orgânicos (ácidos nucléicos) ou inorgânicos (fosfatos), sendo importante na composição de ácidos nucléicos e fosfolipídeos. Em sua maioria, os microrganismos utilizam o fósforo sob a forma de compostos inorgânicos.
 Enxofre: compondo a cisteína e metionina, estando presente também em várias vitaminas (tiamina, biotina). Na natureza, o enxofre sofre uma série de transformações, as quais são exclusivamente realizadas por microrganismos. A principal fonte de enxofre para os microrganismos corresponde aos sulfatos inorgânicos ou H2S. 
Potássio: necessário para todos os microrganismos, devido ao seu papel ativador de várias enzimas, tais como aquelas envolvidas na tradução. 
Magnésio: necessário geralmente em grandes quantidades, uma vez que tem papel na estabilização de ribossomos, membranas e ácidos nucléicos, sendo também importante para o funcionamento de diferentes enzimas, especialmente aquelas envolvidas na transferência de fosfato. 
Cálcio: embora não seja essencial ao crescimento da maioria dos microrganismos, tem papel de estabilização da parede celular e de termorresistência nos esporos. 
Sódio: importante, especialmente para microrganismos marinhos e certas archaea halófilas. 
Ferro: presente em um grande número de proteínas, especialmente aquelas envolvidas na respiração. 
Principais Micronutrientes: Embora necessários em pequenas quantidades, têm papel tão importante quanto os macronutrientes.
Cobalto: necessário apenas para a formação da vitamina B12. 
Zinco: tem papel estrutural em várias enzimas (DNA e RNA polimerases) e outras proteínas de ligação ao DNA. 
Molibdênio: presente em certas enzimas como a nitrato redutase assimilativa. 
Cobre: importante para enzimas respiratórias. 
Manganês: ativador de muitas enzimas. 
Níquel: presente em hidrogenases.
Fatores de crescimento: correspondem a compostos orgânicos específicos, que são necessários em quantidades muito pequenas devido à incapacidade das células os sintetizarem (vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas), os quais são geralmente fornecidos como componentes dos meios de cultura (peptonas, extrato de levedura) utilizados para o crescimento in vitro dos microrganismos. Na natureza, tais fatores são normalmente encontrados nos hábitats naturais dos microrganismos. Por exemplo, bactérias do gênero Porphyromonas requerem vitamina K como fator de crescimento, sendo esta fornecida pelo próprio hospedeiro eucarioto. As vitaminas correspondem ao fator de crescimento mais comum para os microrganismos. Estas são definidas como compostos orgânicos necessários em pequenas quantidades, para o crescimento e funções não relacionadas à nutrição, atuando na maioria das vezes como parte de coenzimas. Estão descritas abaixo algumas das funções desempenhadas pelas principais vitaminas requeridas pelos microrganismos:
biotina - Biossíntese de ácidos graxos, b-decarboxilações, fixação de CO2; 
tiamina (B1) - a-decarboxilações e transcetolase 
piridoxina (B6) - transformações de aminoácidos e ceto ácidos
cobalamina (B12) - redução e transferência de fragmentos únicos de carbono, síntese de desoxirribose. 
As bactérias dos gêneros Streptococcus e Lactobacillus têm uma necessidade por vitaminas maior do que aquela exibida pelo homem.
REINO MONERA ; É um obsoleto reino biológico e o pioneiro na classificação científica dos outros cinco. Ele compreende muitos organismos com organização celular procarionte (organismos unicelulares sem a membrana que envolve o núcleo – carioteca - e sem a presença de proteínas associadas ao DNA), por esta razão, este reino foi algumas vezes chamado de Procariota ou Procariotae. Antes de sua criação, os seres vivos desta espécie foram considerados como duas divisões das plantas: Esquizomicetas ou bactérias (incluindo a maior parte dos procariontes, que eram considerados fungos) e Cyanophyta onde eram incluídas as algas azuis esverdeadas, que posteriormente passou a pertencer ao grupo das bactérias, comumente chamado de Cyanobactérias.
Recentes análises da seqüência de DNA e RNA, têm demonstrado que há dois grupos principais de procariontes: Eubactéria e Archaeobactérias (organismos procariotas, geralmente quimiotróficos – não necessitam de oxigênio -, capazes de sobreviver em lugares extremos). A partir da divisão do reinomonera em Archae e Bactéria, surgiu um sexto reino. Consequentemente, todos os novos esquemas abandonaram o anterior e passaram a adotar esta mais nova classificação. Atualmente, Bactéria, Archae e Eucariota (núcleo envolto por membrana) estão classificados em domínios separados.
CARACTERES GERAIS BACTERIANOS: Estão divididas em dois grandes grupos: Arqueobactérias e Eubactérias; São unicelulares, heterótrofos (bactérias) ou autótrofos (algas azuis); A única organela presente são os ribossomos; Apresentam uma cápsula-externa a parede celular formada por moléculas de açúcar; além disso, apresentam fímbrias que estão relacionados a adesão das células; Podem obter energia através da respiração aeróbica, como também por meio da fermentação; Não possuem carioteca ou membrana nuclear, ou seja, seu material genético está espalhado pelo citoplasma; 
Bactérias com parede Celular - Peptidioglicano (moléculas de açúcar associadas a aminoácidos); Bactérias com esse tipo de parede são denominadas- Gram positiva – (Gram positivas). Retêm o corante especial (Método de Gram.) 
Bactérias com Parede Celular + Camada externa delgada de peptidioglicano + camada externa adicional( gram. negativas) - não retêm o referido corante; 
EUBACTÉRIAS; Estas bactérias são organismos procariontes e representam o maior número de espécies dentro do Reino Monera. Fazem parte do Grupo Eubactéria todas as bactérias (excluindo as arqueobactérias) e as cianobactérias.
 
Principais características das bactérias:
 - Os formatos variam de acordo com a espécie, podendo ser espiralado, esférico ou cilíndrico.
 - A maior parte das espécies obtém o alimento pelo processo de absorção.
 - A reprodução das eubactérias ocorre por bipartição (forma assexuada).
 - Muitas são patogênicas (causadoras de doenças em seres humanos e animais).
 - Algumas espécies produzem endósporos, que são estruturas de resistência. Estes endósporos permanecem no ambiente até infectar uma pessoa.
Cianobactérias
 - Realizam fotossíntese.
- Possuem clorofila.
 
- Possuem estrutura semelhante à das bactérias (um dos principais motivos de fazerem parte do Grupo Eubacteria).
 - A reprodução das cianobactérias também é assexuada e por bipartição.
Exemplos de eubactérias patogênicas:
 
- Vibrio cholerae – bactéria causadora da cólera.
- Clostridium botulinum – bactéria causadora do botulismo.
- Bordetella pertussis – bactéria causadora da coqueluche.
- Mycobacterium leprae – bactéria causadora da hanseníase (lepra).
- Treponema pallidum – bactéria causadora da sífilis.
ARCHEOBACTÉRIAS; Morfologicamente, as arqueobactérias diferem das eubactérias em alguns aspectos fundamentais. A maioria das espécies dos dois grupos apresentam uma parede celular. No entanto, sua constituição química é bastante variada. A parede das arqueobactérias pode ser composta por polissacarídeos, glicoproteínas ou proteínas. As eubactérias, por sua vez, têm na sua parede uma categoria de substâncias chamadas de peptideoglicanas. As arqueobactérias se diferenciam das eubactérias, portanto, por não apresentarem peptideoglicanas na sua parede. Além disso, enquanto as eubactérias assumem muitos estilos de vida diferentes, pode-se afirmar que a maioria das arqueobactérias são autótrofos quimiossintetizantes (ou quimioautótrofas). Os cientistas reconhecem atualmente a existência de quatro tipos principais de arqueobactérias, de acordo com a forma de obtenção de energia e o ambiente em que são encontradas:
1 - As metanogênicas (produtoras de metano), que são anaeróbias e encontradas no sistema digestório de ruminantes – onde auxiliam na digestão da celulose -, além pântanos, nos sedimentos do fundo de lagoas de lagos e mares e próximo a fendas vulcânicas, suportando altas temperaturas;
2 - As halófilas (halo = sal; filo = afinidade), em sua maioria , aeróbias e fotossintetizantes, e que vivem em ambientes com alta concentração de sais e de PH extremamente alcalino. Muitas espécies desse grupo apresentam um pigmento fotossintetizante único, a bacteriorodopsina (ou rodopsina bacteriana);
3 - As sulforredultoras (ou seja, redutoras de sulfeto), que são anaeróbios e que podem ser encontradas, por exemplo, em poças próximas a fendas vulcânicas, tal como as arqueobactérias. Assim, também são capazes de suportar altas temperaturas.
4 - As termoacidófilas, que realizam a oxidação de compostos sulfurosos e que quase sempre são anaeróbias. Como as metanogênicas e as sulforredutoras, vivem nos arredores de fendas vulcânicas e estão adaptadas a altas temperaturas. Além disso, mostram preferência por ambientes extremamente ácidos.
Fonte; Morfologia bacterina; Prof. Flávio Hernandez.
Quanto a reprodução:
• Assexuada: É o tipo de reprodução mais comum nas bactérias
1. Bipartição, Cissiparidade ou Divisão Binária:
. Ocorre a duplicação do DNA bacteriano e uma posterior divisão em duas células, divisão de uma célula em duas, por mitose, cada uma com o mesmo genoma da “célula-mãe”
• Sexuada: quando ocorre transferência de fragmentos de DNA de uma célula para outra. Depois de transferido, o fragmento de DNA da bactéria doadora se recombina com o da receptora, produzindo cromossomos com novas misturas de genes. Esses cromossomos recombinados serão transmitidos para células-filhas quando a bactéria se dividir
Sexuada: A transferência de fragmentos de DNA de uma bactéria para outra pode ocorrer de três maneiras:
1. Transformação
2. Transdução
3. Conjugação
1. Sexuada por Transformação:
• A bactéria absorve moléculas de DNA dispersas no meio (DNA de bactérias mortas, por exemplo);
•Esse processo ocorre espontaneamente na natureza.
Sexuada por Transdução:
•Fragmentos de DNA são transferidos de uma bactéria para a outra usando VÍRUS como vetor (bactériófagos).
•Ao se montar dentro das bactérias, os vírus podem incluir pedaços de DNA da bactéria que lhes serviu de hospedeira;
•Ao infectar outra bactéria, o vírus que leva o DNA bacteriano o transfere junto com o seu. Se a bactéria sobreviver à infecção viral, pode passar a incluir os genes de outra bactéria em seu genoma
Sexuada por Conjugação:
•Fragmentos de DNA passam diretamente de uma bactéria doadora (‘macho’) para uma receptora (‘fêmea’);
•Isso ocorre através do pili, que as bactérias” macho’ possuem em sua superfície;
•O fragmento de DNA transferido se recombina com o cromossomo da bactéria ‘fêmea’, produzindo novas “misturas genéticas”, que serão transmitidas às células-filhas na próxima divisão celular.
MORFOLOGIA BACTERIANA
De acordo com a morfologia, as bactérias podem ser classificadas como cocos, bacilos, vibriões, e espirilos. Os cocos podem se agrupar e formarem colônias, nas quais dois cocos formam um diplococo. Quando enfileirados, formam um estreptococos e, em cachos, um estafilococo.
(Foto: Colégio Qi)
MÉTODO DE GRAM; A metodologia da coloração de Gram se refere à composição da parede celular, sendo que as Gram-positivas possuem uma espessa camada de peptideoglicano e ácido teicóico, e as Gram-negativas, uma fina camada de peptideoglicano, sobre a qual se encontra uma camada composta por lipoproteínas, fosfolipídeos, proteínas e lipopolissacarídeos. Durante o processo de coloração, o tratamento com álcool-acetona ou álcool ácido extrai os lipídeos, daí resultando uma porosidade ou permeabilidade aumentada da parede celular das bactérias Gram-negativas.
    Assim, o complexo cristal violeta-iodo (CVI) pode ser retirado e as bactérias Gram-negativas são descoradas. A parede celular das bactérias gram-positivas, em virtude de sua composição diferente, torna-se desidratada durante o tratamento com álcool-acetona ou álcool ácido, a porosidade diminui, a permeabilidade é reduzida e o complexo CVI não pode ser extraído.
    Outra explicação baseia-se também em diferenças de permeabilidade entre os dois grupos de bactérias. Nas Gram-positivas, o complexo CVI é retido na parede após tratamento pelo álcool-acetona, o que causa, provavelmente, uma diminuição do diâmetro dos poros dacamada de glicopeptídeo ou peptideoglicano da parede celular. A parede das bactérias Gram-negativas permanece com porosidade suficientemente grande, mesmo depois do tratamento com álcool acetona, possibilitando a extração do complexo CV-l.
Resumo
	Soluções em ordem de aplicação
	Reação do aspecto das bactérias  Gram-positivas
	Reação do aspecto das bactérias  Gram-negativas
	Cristal violeta
	Coradas em violeta
	Coradas em violeta
	Solução de Iugol
	Formação do complexo CV-I no interior da célula, que permanece violeta
	Formação do complexo CV-I no interior da célula, que permanece violeta
	Álcool-acetona
	Desidratação da parede
celular, diminuição da
porosidade e da
permeabilidade; o
complexo CV-I não pode sair da célula, que   permanece violeta
	Extração dos lipídeos da parede celular, aumento da porosidade; o complexo CV-I é removido da célula
	Fucsina ou safranina
	  A célula não é afetada, permanece violeta
	A célula adquire o corante, tornando-se vermelha
RESULTADOS ESPERADOS:
Bactérias que fixam a violeta de genciana; Cor violeta – Gram positivas.
Bactérias que ~fixam a fucsina de Zhiel Nielsen – Gram negativas.
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