BACTERIOLOGIA BÁSICA

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MICROBIOLOGIA
	
BACTERIOLOGIA BÁSICA
CAPÍTULO 01: CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS E ABRANGÊNCIA DA MICROBIOLOGIA
	Existiram diversas classificações dos seres vivos, a primeira a ser mencionada foi a de Hackel que separou os seres em 03 categorias: Animal, Vegetal e Protista (bactérias, algas, fungos e protozoários). Então veio a de Wittaker que classificou os seres em 05 reinos: Animais, Plantas, Fungos, Protista (Protozoários) e Monera (Bactérias). Seguido dessa veio a de C. Woose, que classificou os seres em domínios ou suprarreinos: Arqueobactérias (metanogênicas, termófilas, acidófilas e halófitas), Eubactérias (cianobactérias e as demais), Eucarioto (demais reinos).
CAPÍTULO 02: MORFOLOGIA E ESTRUTURA DA CÉLULA BACTERIANA
| Forma, Arranjo e Tamanho
As bactérias podem apresentar diversas formas:
Esférica: Cocos
Cilíndrica: Bacilo
Espiraladas: Espirilos
Normalmente, as bactérias apresentam uma única forma, porém condições ambientais e de cultivo podem fazer com que elas se apresentem com formas ou arranjos diferentes, uma vez que o meio líquido define a forma dela.
|Cocos
São arredondadas, podendo em uma das extremidades serem ovais, alongadas ou achatadas. Quando as bactérias em formato de cocos se dividem, as células podem permanecer unidas umas às outras, formando:
Diplococos: par de cocos
Estreptococos: cadeia alongada de cocos
Estafilococos: cachos de cocos
Tétrades: cocos que se dividem em dois planos permanecendo unidos no formato quadrado
Sarcina: cocos que se dividem em três planos permanecendo unidos no formato cúbico.
|Bacilos
Só se dividem em um plano, por isso possuem poucas formas. Os bacilos podem ter extremidades retas ou arredondadas.
Diplobacilos: par de bacilos
Estreptobacilos: cadeia longa de bacilos
OBS: Alguns bacilos se assemelham tanto a cocos, que, por isso, são chamados cocobacilos. Porém a maior parte dos bacilos encontram-se isoladas.
|Espirilos
São bactérias espiraladas podem ter uma ou mais espirais.
Espirilos: forma espiral semelhante a de um saca-rolha
Espiroquetas: em espiral porém esses são flexíveis.
Vibriões: possuem o corpo rígido em forma de vírgula
|Morfologia
	Os micro-organismos podem ser Monomórficos (mantém a forma) ou Pleomórficos (mudam a forma)
|Coloração
Os micro-organismos são transparentes, desse modo, pode-se usar corantes para melhor visualização destes. Os métodos mais comuns de coloração para bacteriologia são o de Ziehl-Neelsen e o de Gram. A coloração de ZN é mais agressiva por envolver ácidos e só é usada em casos que a de Gram não consegue ser bem empregada.
A coloração de Gram se baseia na fixação de um esfregaço bacteriano pelo calor ou pelo soro e cloreto, seguido do tratamento com os reagentes: cristal violeta, lugol (fixação), álcool (retira parte da coloração) e fucsina. A coloração permite classificar as bactérias em dois grupos diferentes: Gram-positivas e Gram-negativas.
Toda bactéria seja Gram-positiva ou Gram-negativa se cora bem com violeta e lugol, adquirindo a cor roxa devido ao complexo formado pelas duas substâncias na parede, na membrana e no citoplasma. Entretanto, ao serem tratadas pelo álcool apresentam comportamentos diferentes. Gram-positivas: não se descoram, mantendo a cor violeta, enquanto as Gram-negativas: se descoram, perdem a cor violeta, ficando descoradas. Ao receber fucsina apenas as Gram-negativas se coram, adquirindo a cor vermelha. Assim, quando se examina no microscópio:
Gram-positiva: apresenta a cor roxa, devido ao cristal violeta.
Gram-negativa: apresenta a cor vermelha, devido a lipofucsina.
|Membrana Plasmática
A membrana plasmática das bactérias, além das características comuns de uma membrana, possui cátions Mg++ e Ca++ que, juntamente com as interações de hidrogênio e interações hidrofóbicas, que são responsáveis pela manutenção da integridade da membrana. A membrana dos procariotos difere da dos eucariotos, principalmente, pela ausência de esteróis. As funções da membrana estão relacionadas ao transporte de soluto, seletividade, produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa, biossíntese, duplicação do DNA e secreção.
No que concerne ao transporte de soluto, existem transportes com ou sem gasto de energia. No tipo com gasto de energia temos o “transporte ativo”, em que uma substância se liga a um ou mais carreadores que colocam ela para dentro. Esse caso ocorre com a maltose na Escheria coli. A fonte de energia usada no caso é o ATP. O segundo mecanismo é a “translocação em grupo”, em que, ao contrário do transporte ativo, a substância é modificada quimicamente durante sua passagem. Açucares como glicose, manose e frutose são fosforilados durante o transporte pelo sistema da fosfotransferase. É importante saber que uma mesma molécula pode ser transportada por qualquer um dos dois tipos de transporte com gasto de energia. A glicose na Pseudomonas aeruginosa entra por transporte ativo, enquanto na Escheria Coli entra pelo sistema da fosfotransferase.
A membrana ainda tem função importante na produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa, uma vez que a presença de citocromos e de enzimas cadeia transportadora de elétrons na membrana lhe confere função análoga a membrana interna das mitocôndrias. O transporte de elétrons por fotossíntese também ocorre simulando a membrana dos cloroplastos.
A biossíntese de várias classes de macromoléculas presentes na membrana, ocorre pelo fato de enzima de síntese dessas moléculas estarem ligadas a membrana. Uma vez sintetizadas, essas moléculas são permeadas para o lado externo pelos canais chamados Junções de Bayer. Estes são formados por prolongamentos da membrana citoplasmática que se unem à membrana externa de bactérias Gram-negativas, estabelecendo assim um contato entre o citoplasma e o limite externo da célula.
Algumas das proteínas do complexo de duplicação do DNA estão localizadas na membrana. Além disso, há a secreção de substâncias. Outra estrutura de grande relevância é o Mesossomo, que é um ponto invaginado da membrana que forma uma estrutura especializada. Existem dois tipos:
Mesossomo Septal: desempenha importante papel na divisão celular, pois, após a duplicação do DNA, ao qual se encontra ligado, atua como o fuso no processo de divisão na célula eucariótica, separando os dois cromossomos. Além disso, participa na formação de parede transversais. Este possui algumas substâncias que auxiliam na coordenação desses processos.
Mesossomo Lateral: que é encontrado em determinada bactéria e parece ter como função concentrar enzimas envolvidas no transporte eletrônico, conferindo a célula maior atividade respiratória ou fotossintética.
Ainda não há consenso sobre a existência permanente desse tipo de estrutura, alguns acreditam que ela exista apenas provisoriamente.
| Parede Celular
Tem função relacionada a manutenção da forma bacteriana, a prevenção de intumescência da bactéria, pois como a pressão osmótica dentro da célula é grande elas teriam risco de estourar. Além disso, elas têm papel importante na divisão celular, como iniciadora da própria biossíntese (primer), dando origem ao septo que separa as duas novas células oriundas da divisão celular.
As bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, possuem paredes diferentes, sendo as Gram-negativas compostas por várias camadas que diferem na sua composição química. Enquanto as Gram-positivas, apesar de mais espessas, apresentam predominantemente um único tipo de macromolécula. A rigidez da parede bacteriana está relacionada a presença, principalmente, de peptideoglicano (mureína, mucopeptídeo, mucocomplexo, glicopeptídeo). Nas Gram-negativas ele representa 5% da estrutura, já nas Gram-positivas atinge 45% a 50% da massa seca da célula.
O peptídeoglicano trata-se de uma macromolécula formada pela alternância de N-acetilglicosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). A esse último encontram-se ligadas, covalentemente, cadeias laterais de tetrapeptídeos (CLT), na verdade pentapeptídeos que viram tetras apenas com a formação dascadeias laterais . A maior parte das CLTs conhecidos é composta por L-alanina, D-glutamato, mesodiaminopimelato(DAP) ou L-lisina e D-alanina (2x). Estas CLTs podem ligar-se diretamente como ocorrem na maior parte das Gram-negativas ou por meio de outros aminoácidos como ocorre na maioria das espécies Gram-positivas. A ligação entre duas cadeias laterais costuma ocorrer entre o quarto aa de uma com o terceiro aa da outra, que, obrigatoriamente, deve ser um aa diamínico para que possa ocorrer a dupla ligação peptídica.
O número de interligações entre as CLTs em Gram-positivas é bem superior ao em Gram-negativas, o que ajuda na rigidez da parede uma vez que as ligações glicosídicas entre NAM e NAG não são suficientes de prover toda rigidez que a estrutura proporciona. A total rigidez do peptideoglicano é conseguida quando essas cadeias são interligadas pelos aminoácidos. A forma da célula é determinada pelo comprimento das cadeias do petideoglicano e pela quantidade de interligações existentes entre as cadeias.
A parede possui ainda uma alta capacidade de renovação, pois esta constantemente vai se renovando e necessitando da ação das autolisinas sobre ela.
 As Gram-positivas possuem 70 a 75% da parede são compostos por peptideoglicano, existindo, ainda, proteínas e ácidos teicoicos (resíduos de glicerol ou ribitol) unidos por ligação fosfodiéster a membrana, que podem representar até 50% da massa da parede. Os ácidos teicoicos podem ser divididos em duas categorias: Ácidos Teicoicos de Parede (ligados ao peptideoglicano) e Ácidos Lipoteicoicos(LTA), que, apesar de serem encontrados na parede, encontram-se ligados aos lipídeos da membrana. As suas propriedades são:
1) Facilitar a ligação e a regulação da entrada e saída de cátions na célula, graças ao grupo fosfato que confere uma carga negativa à molécula voltada para o lado externo da célula
2) Regular a atividade das autolisinas durante o processo de divisão celular. Uma vez que essas são importantes, porque, durante a preparação de uma célula bacteriana para a divisão, ocorre o crescimento da parede celular e de enzimas chamadas autolisinas que atuam sobre o peptideoglicano no sentido de romper seus componentes em pontos específicos, permitindo assim a inserção de novas subunidades. Os ácidos teioicos atuam na regulação da atividade dessas autolisinas impedindo que quebras excessivas ocorram, provocando a lise celular.
3) Constituir sítios receptores de bacteriófagos
4) Servir de sítio de ligação com o epitélio do hospedeiro em algumas bactérias patogênicas
5) Constituir antígenos e possibilitar a identificação sorológica de Gram-positivas.
As Gram-negativas, por sua vez, tem uma constituição mais complexa. É formada por uma ou poucas camadas de peptídeoglicano e por uma membrana externa. Há ainda um espaço que separa a membrana externa da membrana plasmática, chamado espaço periplasmático. O peptideoglicano liga-se a membrana externa por uma lipoproteína e está embebido no gel periplasmático que contém altas concentrações de de enzimas degradadoras e proteínas de transporte. A parede desse tipo de bactéria é mais suscetível a degradação devido a menor concentração de peptideoglicano. Além disso, os ácidos teioicos não estão presentes nestas.
Essas Gram-negativas são mais seletivas porque possuem uma membrana externa, que ainda por cima confere uma carga positiva, o que faz com que essas bactérias tenham capacidade de escapar melhor das defesas.
Muitos autores tratam como se Gram-positiva tivesse um espaço periplasmático já a Gram-negativa dois. É nesse espaço periplasmático que há a produção de enzimas para a proteção como as Beta-lactamases, as quais ficam mais concentradas no espaço periplasmático, aumentando a concentração, isso indica que ela precis de menor produção. Diante do critério estrutural pode-se, então, afirmar que as Gram-negativas tem maior possibilidade de resistência.
Existem ainda bactérias com parede celular de composição diferente desta. Arqueobactérias: não possuem os peptideoglicanos típicos das eubactérias, como: N-acetilmurâmico e D-aminoácidos, característicos das eubactérias, mas apresentam, sim, exclusivamente N-acetilglicosamina ou em outras somente proteínas. Mollicutes (micoplasmas): não possuem parede celular, somente bicamada fosfolipídica com proteínas. Formas L: originadas de bactérias sobre o tratamento que destrói parede.
| Membrana Externa & Espaço Periplasmático
É formada por uma dupla camada lipídica. Caracteristicamente, possui uma camada interna composta basicamente de fosfolipídeos e uma externa composta por lipopolissacrideos e proteínas. O Lipopolissacarídeo (LPS) é constituído de um lipídeo complexo (Lipídeo A), ao qual está ligado a um polissacarídeo chamado antígeno O ou antígeno somático. Os açúcares laterais são bastante variáveis e são os responsáveis pelas características antigênicas em bactérias Gram-negativas. O LPS é chamado também de endotoxina, pois é tóxico, provocando, muitas vezes, respostas fisiológicas, como febre em animais incluindo o homem. Já as proteínas estão localizadas estritamente na camada externa formando um mosaico fluído. Nós temos as porinas que são proteínas que formam poros para a passagem passiva de solutos. Proteínas da membrana externa (OMP’s): funcionam além de poros como receptores das fimbrias sexuais. Lipoproteínas: função estrutural, cuja a parte proteica está covalentemente ligada ao peptídeoglicano e a parte lipídica dentro da membrana.
A membrana externa confere algumas características, como a forte carga positiva proveniente dos polissacarídeos localizados na membrana externa constitui um fator importante na evasão destas bactérias à ação de células fagocitárias e ao complemento durante a invasão de um hospedeiro. Além disso, a membrana externa constitui uma barreira adicional à entrada de algumas substâncias como antibióticos (penicilina), lisozima, detergentes, metais pesados, sais de bile, enzimas digestivas e alguns corantes. Confere então uma semipermeabilidade seletiva, por conta dos poros, conferindo uma barreira hidrofóbica adicional dificultando a penetração de algumas substâncias. Sabe-se, por exemplo, que alguns antibióticos, corantes, metais pesados e sais biliares.
O Espaço periplasmático é o espaço compreendido entre as membranas externa e plasmática. Além do petideoglicano, contém uma série de enzimas e proteínas, tais como: Enzima hidrolíticas responsáveis pela quebra de macromoléculas, ás quais a membrana citoplasmática é impermeável; enzimas capazes de inativar drogas, tornando a célula resistente a elas; proteínas transportadoras de solutos.
| Protoplastos & Esferoplastos
A remoção da parede bacteriana pode ser feita por:
1) Hidrólise pela lisozima que rompe as ligações glicosídicas entre NAM e NAG
2) Bloqueio da síntese do glicopeptídeo com o auxílio de uma antibiótico como a penicilina
Em meios isotônicos, esses tratamentos originam os protoplastos em Gram-positivas (formas esféricas) e esferoplastos em bactérias Gram-negativas (formas esféricas que conservam a membrana externa).
| Cápsula – Camada Mucosa – Camada S
Vários procariotos sintetizam polímeros orgânicos que são depositados para fora da parede e são chamados substâncias poliméricas extracelulares (SPE). Essas SPEs podem estar fixas a parede celular. No entanto, as SPEs podem formar uma massa amorfa mais dispersa, parcialmente desligada da célula e chamada, então, camada mucosa. A camada S, encontrada, sobretudo nas arqueobactérias, é composta de proteínas ou glicoproteínas ligadas à parede. Parece ser responsável pela sustentação da célula em bactérias que não possuem um peptideoglicano verdadeiro. podem desempenhar papéis muito importantes para as bactérias:
1) Reservatório de água e nutrientes: visto serem formadas por macromoléculas muito hidratadas, servem como proteção contra dessecação do meio e podem ser fonte de nutrientes.
2) Aumento da capacidade invasiva de bactérias patogênicas: as bactérias encapsuladas são escorregadias e escapam à ação dos fagócitos.
3) Aderência:as cápsulas possuem receptores específicos que servem como sítios de ligação com outras superfícies. Algumas consequências advêm deste fato: Formação de biofilmes — por causa dos SPEs, bactérias podem produzir os biofilmes capazes de aderir a diferentes superfícies como o interior de vasos sanguíneos e cateteres. Aumento do poder infectante de alguns tipos de bactérias. bactérias formadoras de cáries (Streptococcus mutans) produzem um polissacarídeo extracelular que se liga ao esmalte do dente e promove o acúmulo de outros micro-organismos. Quanto maior o número de bactérias lácticas aderidas, maior a produção de ácido pela fermentação microbiana da sacarose, resultando na desmineralização do esmalte do dente.
4) Aumento da resistência microbiana a biocidas: a ação de biocidas que normalmente atuam sobre micro-organismos se torna mais difícil quando estes formam o biofilme.
| Fímbrias, Pelos ou Pilis
Muitas bactérias Gram-negativas são dotadas de apêndices filamentosos proteicos que não são flagelos. Tais apêndices, chamados fímbrias (ou pelos), são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos e não formam ondas regulares. As fímbrias podem ser vistas apenas sob microscopia eletrônica. Não desempenham nenhum papel relativo à mobilidade, pois são encontradas tanto em espécies móveis como nas imóveis. Há, contudo, várias funções associadas com diferentes tipos de fímbrias.
Um tipo, conhecido como fímbria F ou fímbria sexual, serve como condutor de material genético durante a conjugação bacteriana. Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos e como estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies. Esta propriedade de aderência a superfícies, atribuída às fímbrias, pode ser importante para as bactérias em seu ambiente natural, pois permite sua fixação aos tecidos, por exemplo, dos quais obtém seus nutrientes
|Plasmídeos
Estes elementos, denominados plasmídios, são capazes de autoduplicação independente da replicação cromossômica e podem existir em número variável . Exemplos de plasmídios: fatores sexuais (fator – F), fatores de resistência a antibióticos (fator – R), plasmídio de fixação de N2 ,etc.
|Esporos
	Os endósporos são estruturas formadas por algumas espécies de bactérias Gram-positivas, sobretudo dos gêneros Clostridium e Bacillus, quando o meio se torna carente de água ou de nutrientes essenciais. Assim, a formação do esporo em procariotos é um tipo de diferenciação celular