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Dr. Bruno Esteves Conde 1 MICROBIOLOGIA CÉLULA BACTERIANA Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera. São microorganismos constituídos por uma célula, sem núcleo celular nem organelas membranares. A célula bacteriana apresenta várias estruturas, algumas das quais estão presentes apenas em determinadas espécies, enquanto outras são essenciais e, portanto, encontradas em todas as bactérias. COMPARAÅÇO ENTRE AS CÉLULAS EUCARIÑTICAS E PROCARIÑTICAS As células bacterianas são pequenas e medidas em micrômetros (µm), 1µm equivale 0,001mm. A menor bactéria tem 0,2 µm (Chlamydia), há células de Spirochaeta com 250 µm de comprimento. A maior bactéria conhecida é a Epulopiscium fishelsoni que foi encontrada no Mar Vermelho e na costa da Austrália no intestino de um peixe com mais de 600 µm de comprimento. Na maioria das vezes o tamanho médio de uma bactéria é de 1-10 µm. Os procariotos não possuem núcleo organizado nem organelas celulares envoltas por membranas. A maior parte de seu material genético está incorporada em uma única molécula circular de DNA de fita dupla, freqüentemente, fragmentos adicionas de DNA circular, conhecidos como plasmídeos, também estão presentes. No citoplasma, além de sais minerais, aminoácidos, pequenas moléculas, proteínas, açúcares ainda são encontradas partículas de ribossomos, grânulos de material de reserva (amido, glicogênio, lipídeos ou fosfatos). Exceto os micoplasmas, todos os procariotos têm paredes celulares rígidas. Nas bactérias, esta parede celular é composta principalmente de peptidioglicanos. As bactérias Gram-negativas, com parede celular que não fixa o corante cristal- violeta, possuem uma camada externa de lipopolissacarídeos e proteínas, sobre a camada de peptideoglicano, denominada cápsula, encontrada principalmente nas bactérias patogênicas, protegendo-as contra a fagocitose. As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido- hidroxibutírico e fosfato. FORMA E ARRANJO A forma bacteriana é uma característica genética própria de cada uma, ou seja, a bactéria nasce com uma forma definida e morre com a mesma. http://pt.wikipedia.org/wiki/Organismos http://pt.wikipedia.org/wiki/Unicelulares http://pt.wikipedia.org/wiki/Procariontes http://pt.wikipedia.org/wiki/Monera http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Organelas Dr. Bruno Esteves Conde 2 As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação: • Quanto à forma o Coco: De forma esférica ou subesférica (do género Coccus) o Bacilo: Em forma de bastonete (do género Bacillus). Podem apresentar extremidades em ângulo reto (Bacillus anthracis) o Vibrião: Em forma de vírgula (do género Vibrio) o Espirilo: de forma espiral/ondulada (do género Spirillum) o Espiroqueta: Em forma acentuada de espiral. • Quanto ao grau de agregação (Apenas os Bacilos e os cocos formam colônias). o Diplococo: De forma esférica ou subesférica e agrupadas aos pares (do género Diplococcus) o Estreptococos: Assemelha-se a um "colar de cocos" o Estafilococos: Uma forma desorganizada de agrupamento o Sarcina: De forma cúbica, formado por 4 ou 8 cocos simetricamente postos. o Diplobacilos: Bacilos reunidos dois a dois. o Estreptobacilos: Bacilos alinhados em cadeia. ESTRUTURAS BACTERIANAS E FUNÅÖES A estrutura da célula bacteriana é a de uma célula procariótica, sem organelas ligados à membrana celular, tais como mitocôndrias ou plastos, sem um núcleo rodeado por uma cariomembrana e sem DNA organizado em verdadeiros cromossomas, como os das células eucariotas. As principais estruturas da célula procariota incluem: nucleóide, plasmídeos, hialoplasma, membrana celular, mesossomo, parede celular, cápsulas, fimbrias e flagelos. NUCLEÓIDE O nucleóide não é um verdadeiro núcleo, já que não está delimitado do resto da célula por membrana lipídica própria. O nucleóide consiste em uma única grande molécula de DNA com proteínas associadas. O seu tamanho varia de espécie para espécie. Na Escherichia coli, uma bactéria típica, o genoma tem quase 5 milhões de pares de bases e vários milhares de genes codificando mais de 4000 proteínas (o genoma humano tem 3 mil milhões de pares de bases e cerca de 40.000 proteínas). Tem como função carregar informações genéticas da bactéria. PLASMÍDEOS Os plasmídeos circulares são pequenas moléculas de DNA que coexistem com o nucleóide, ou seja, é um DNA extra-cromossômico situado no citoplasma da bactéria. São comumente trocadas na reprodução sexuada. Os plasmideos têm genes, incluindo frequentemente aqueles que protegem a célula contra os antibióticos. Estes elementos são capazes de autoduplicação independente da replicação cromossômica e podem existir em número variável. Ex de plasmídios: fatores sexuais (fator-F), fatores de resistência a antibióticos (fator-R), plasmídio de fixação de N2, etc. HIALOPLASMA O hialoplasma é um liquido com consistência de gel, semelhante ao dos eucariotas, com sais, glicose e outros açúcares, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas. Contém também RNA da transcrição génica, e cerca de 20 mil ribossomas. Os ribossomas procariotas são bastante diferentes dos eucariotas (essas diferenças foram usadas para desenvolver antibióticos usados para só afectar os ribossomas das bactérias). http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula http://pt.wikipedia.org/wiki/Coco_%28bact%C3%A9ria%29 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Coccus&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacilo http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacilo http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacilo http://pt.wikipedia.org/wiki/Vibri%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADrgula http://pt.wikipedia.org/wiki/Vibrio http://pt.wikipedia.org/wiki/Espirilo http://pt.wikipedia.org/wiki/Espiral http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Spirillum&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Espiroqueta http://pt.wikipedia.org/wiki/Espiral http://pt.wikipedia.org/wiki/Espiral http://pt.wikipedia.org/wiki/Col%C3%B3nia_%28biologia%29 http://pt.wikipedia.org/wiki/Diplococo http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Diplococcus&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Estreptococos http://pt.wikipedia.org/wiki/Estafilococos http://pt.wikipedia.org/wiki/Sarcina http://pt.wikipedia.org/wiki/Diplobacilos http://pt.wikipedia.org/wiki/Estreptobacilos http://pt.wikipedia.org/wiki/Organelo http://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Mitoc%C3%B4ndria http://pt.wikipedia.org/wiki/Plasto http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Envolt%C3%B3rio_nuclear http://pt.wikipedia.org/wiki/DNA http://pt.wikipedia.org/wiki/Cromossoma http://pt.wikipedia.org/wiki/Eukaryota http://pt.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3ide http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo http://pt.wikipedia.org/wiki/DNA http://pt.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli http://pt.wikipedia.org/wiki/Genoma http://pt.wikipedia.org/wiki/Base_nitrogenada http://pt.wikipedia.org/wiki/Base_nitrogenada http://pt.wikipedia.org/wiki/Gene http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna http://pt.wikipedia.org/wiki/Plasm%C3%ADdeo http://pt.wikipedia.org/wiki/Hialoplasma http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicose http://pt.wikipedia.org/wiki/RNA http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Transcri%C3%A7%C3%A3o_g%C3%A9nica&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ribossoma http://pt.wikipedia.org/wiki/Antibi%C3%B3ticoDr. Bruno Esteves Conde 3 MEMBRANA CELULAR A membrana celular é uma dupla camada de fosfolípidos, com proteínas importantes (na permeabilidade a nutrientes e outras substâncias, defesa, e na cadeia respiratória e produção de energia). É composta de 60% de proteínas imersas em uma bicamada lipídica (40%). Além das interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio, cátions como Mg2+ e Ca2+ são responsáveis pela manutenção da integridade da membrana. Tem como funções: ✓ Transporte de solutos: a membrana plasmática atua como uma barreira altamente seletiva (mecanismo de difusão facilitada e transporte ativo), impedindo a passagem livre de moléculas e íons. Moléculas hidrofílicas polares como ácidos orgânicos, aminoácidos e sais minerias não conseguem passar livremente pela membrana e, por isso, devem ser especificamente transportadas. ✓ Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: a presença de citocromos e de enzimas da cadeia de transporte de elétrons na membrana plasmática lhe confere uma função análoga à da membrana interna das mitocondrias em células eucarióticas. ✓ Biossíntese: as enzimas de síntese de lipídios da membrana e de várias classes de macromoléculas componentes de outras estruturas externas à membrana (peptidoglicano, ácidos teicóicos, lipopolissacarídios e polissacarídios extracelulares) estão ligadas à membrana citoplasmática. ✓ Duplicação do DNA: algumas das proteínas do complexo de duplicação de DNA estão localizadas na membrana plasmática. ✓ Secreção: macromoléculas como toxinas, bacteriocinas, penicilinases podem também ser secretadas através da membrana plasmática. OBS1: Algumas espécies de bactérias têm uma camada de polissacarídeos que protege contra desidratação e reconhecimento pelo sineide, chamada de cápsula. MESOSSOMO A membrana citoplasmática bacteriana pode apresentar invaginações multiplas que formam estruturas especializadas denominadas de mesossomos. Existem dois tipos: • Septal: desempenha papel importante 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 e conduzindo-os para os pólos da célula. • Lateral: encontrado em determinadas bactérias e parece ter como função concentrar enzimas envolvidas no transporte eletrônico, conferindo à célula maior atividade respiratória ou fotossintética. PAREDE CELULAR A parede celular bacteriana é uma estrutura rígida que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às bactérias. É uma estrutura complexa composta por peptidoglicanos, polímeros de carboidratos ligados a proteínas como a mureína, com funções protetoras. A parede celular é o alvo de muitos antibióticos. Ela contém em algumas espécies infecciosas a endotóxina lipopolissacarídeo (LPS) uma substância que leva a reação excessiva do sistema imunitário, podendo causar morte no hóspede devido a choque séptico. É por meio da parede celular e da Técnica de Coloração Gram (nome em homenagem a Christian Gram) que se pode classificar o tipo de bactéria. As paredes de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas apresentam diferenças marcantes. Bactérias Gram-negativas possuem uma parede composta de várias camadas que diferem na sua composição quimica e, consequentemente, é mais complexa que a parede das Gram-positivas que, apesar de ser mais espessa, apresenta predominantemente um unico tipo de macromolécula. O conhecimento das diferenças entre as paredes de bactérias Gram-positivas e Gram- negativas é da mais alta relevancia para o estudo dos mecanismos de ação dos quimioterápicos, de patogenicidade e de outros tantos assuntos que estarão relacionados diretamente à composição quimica e estrutura da parede bacteriana. http://pt.wikipedia.org/wiki/Membrana_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfol%C3%ADpido http://pt.wikipedia.org/wiki/Polissacar%C3%ADdeo http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1psula http://pt.wikipedia.org/wiki/Parede_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Peptidoglicano http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Carboidrato http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna http://pt.wikipedia.org/wiki/Mure%C3%ADna http://pt.wikipedia.org/wiki/Lipopolissacar%C3%ADdeo http://pt.wikipedia.org/wiki/Choque_s%C3%A9ptico Dr. Bruno Esteves Conde 4 Na maioria das bactÄrias, a parede celular deve a sua rigidez a uma camada composta por uma substÅncia somente encontrada em procariotos e que recebe diferentes denominaÇÉes como: mureÑna, mucopeptídeo, mucocomplexo, peptidoglicano ou glicopeptÑdeo. O peptidioglicano representa a maior parte da parede das bactÄrias Gram-positivas, atingindo de 15% a 50% da massa seca da bactÄria, ao passo que nas Gram-negativas nÖo ultrapassa 5%. Trata-se de uma macromolÄcula formada por um arcabouÇo composto de uma alternÅncia de N-acetil-glicosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). A este ultimo, encontram-se ligadas, covalentemente, cadeias laterais de tetrapeptÑdeos (L-alanina, D-glutamato, mesodiaminopimelato e D-alanina). O nÜmero de interligaÇÉes entre as cadeias laterais de tetrapeptÑdeos em bactÄrias Gram-positivas Ä bem superior ao encontrado em bactÄrias Gram-negativas. Embora as ligaÇÉes glicosÑdicas entre NAG e NAM sejam ligaÇÉes fortes, apenas estas cadeias nÖo sÖo capazes de prover toda a rigidez que esta estrutura proporciona. A total rigidez do peptidoglicano Ä atingida quando estas cadeias sÖo interligadas pelos aminoácidos. A forma de cada cÄlula Ä determinada pelo comprimento das cadeias de peptidoglicano e pela quantidade de interligaÇÉes existentes entre essas cadeias. Em contrapartida, a Gram-negativa apresenta uma dupla camada externa de lipopolissacarÑdeos (fosfolipÑdios e proteÑnas), ao passo que as Gram-positivas apresentam apenas uma fina camada de lipopolissacarÑdeos envolvendo a sua espessa camada de mucopeptÑdeo. Esta camada, nas Gram-positivas, geralmente Ä ausente. Tendo conhecimento das estruturas da parede celular de cada tipo de bactÄria, pode-se fazer uso da TÄcnica Gram de ColoraÇÖo. Faz-se uso de substancias na seguinte ordem: violeta (corante roxo) e lugol (juntos, formam o “complexo iodopararronilina” ou “complexo violeta-iodo”); trata-se a lÅmina com alcool; em seguida, aplica a fucsina (corante avermelhado). As cÄlulas Gram-positivas e Gram-negativas absorvem o complexo iodopararronilina, devido a ligaÇÖo iänica entre os grupos básicos do corante e os grupos ácidos constituintes da parede celular. O iodo, em soluÇÖo, penetra nos dois tipos de cÄlulas e forma com o corante um complexo violeta-iodo. Ao fazer uso do alcool como substÅncia descorante, nas cÄlulas Gram-negativas, o mesmo dissolve o complexo corante-iodo (assim como as camadas externas de lipopolissacarÑdeos), elimina-o e deixa a cÄlula incolor, a qual, ao ser corada com a fucsina, adiquir a coloraÇÖo avermelhada. Já nas cÄlulas Gram-positivas, o alcool penetra com dificuldade na espessa camada de mucopeptÑdeo. A maior parte do complexo violeta-iodo permanece na cÄlula, que retÄm assim, a sua coloraÇÖo azulada. ✓ BactÄrias Gram-positivas (parede celular espessa) → Violeta + Lugol + Alcool + Fucsina → Coloração Azulada ✓ BactÄrias Gram-negativas (parede celular fina) → Violeta + Lugol + Acool + Fucsina → Coloração Avermelhada OBS2: A lisozima (enzima presente na lágrima e secreÇÉes lubrificantes do olho) quebra a ponte de ligaÇÖo entre a NAG e a NAM, apresentando aÇÖo bactericida, quebrando a parede celular. CÁPSULA O termo cápsula Ä restrito a uma camada que fica ligada ã parede celular como um revestimento externo da extenÇÖo limitada e estrutura definida. Nem toda bactÄria apresenta cápsula, mas as que apresentam, usam-na para as seguintes funÇÉes: ✓ Reservatårio de águae nutrientes: visto serem formadas por macromolÄculas muito hidratadas, servem como proteÇÖo contra dessecaÇÖo do meio e podem ser fonte de nutrientes. ✓ Aumento da capacidade invasiva de bactÄrias patogçnicas: as bactÄrias encapsuladas sÖo escorregadias e escapam ã aÇÖo dos fagåcitos. ✓ Aderçncia: as cápsulas possuem receptores que servem como sÑtios de ligaÇÖo com outras superfÑcies. Ex: bactÄrias formadoras de cáries (Streptococcus mutans) produzem um polissacarÑdio extracelular que se liga ao esmalte do dente e promove o acÜmulo de outro microorganismos. Quanto maior o nÜmero de bactÄrias aderidas, maior a produÇÖo de ácido pela fermentaÇÖo microbiana da sacarose, resultanto na desmineralizaÇÖo do esmalte do dente. Ex²: FormaÇÖo de biofilmes: bactÄrias podem produzir o chamado biofilme capaz de aderir a diferentes superfÑcies, inclusive tubulaÇÉes, que podem trazer prejuÑzos adversos ãs indÜstrias por causa de vazamentos por perfuraÇÖo. PILI OU FÍMBRIAS Os pili sÖo microfibrilas proteicas que se estendem da parede celular em muitas espÄcies Gram-negativas. Tçm funÇÉes de ancoramento da bactÄria ao seu meio e sÖo importantes na patogÄnese. Um tipo especial de pilus Ä o pilus sexual, estrutura oca que serve para ligar duas bactÄrias, de modo a trocarem plasmÑdeos. (Pilus vem do Latim, que significa pçlo, cabelo. Pili - Plural; Pilus - Singular). Muitas bactÄrias Gram-negativas sÖo dotadas desses apçndices filamentosos protÄicos que nÖo podem ser confundidos com flagelos. Tais apçndices – as fÑmbrias (pili ou pelo) – sÖo menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos e nÖo formam ondas regulares. Suas funÇÉes sÖo: http://pt.wikipedia.org/wiki/Pilus Dr. Bruno Esteves Conde 5 ✓ Não desempenham papel relativo a mobilidade ✓ Fímbria sexual: serve como porta de entrada de material genético durante a conjugação bacteriana. ✓ Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos ✓ Servem como estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies. FLAGELO O flagelo é uma estrutura proteica que roda como uma hélice. Muitas espécies de bactérias movem-se com o auxílio de flagelos. Os flagelos bacterianos são muito simples e completamente diferentes dos flagelos dos eucariotas (como, no homem, os dos espermatozóides). Nem toda bactéria possui flagelo. O flagelo bacteriano confere movimento à celula e é formado de uma estrutura basal, um gancho e um longo filamento externo à membrana, sendo formado, predominantemente, pela proteína flagelina. Suas funções estão relacionadas com: ✓ Movimentação da célula: o movimeno que algumas bactérias realizam, estimuladas por fatores físicos ou quimicos, é chamada taxia (fototaxia: estimulado pela luz; quimiotaxia: estimulado por agente químico). ✓ Classificação de acordo com a quantidade de flagelos. COMPONENTES CITOPLASMÜTICOS O citoplasma da célula bacteriana é uma solução aquosa limitada pela membrana plasmática. Imersas no citoplasma existem partículas insolúveis, algumas essenciais (ribossomos e nucleóide) e outras encontradas apenas em alguns grupos de bactérias, nos quais exercem funções especializadas como os granulos e vacúolos gasosos. RIBOSSOMOS Partículas citoplasmáticas responsáveis pela síntese protéica, compostas de RNA (60%) e proteína (40%). Em procariotos, possuem coeficiente de sedimentação de 70S e são compostos de duas subunidades: uma maior (50S) e outra menos (30S) ESPOROS BACTERIANOS Algumas bactérias podem enquistar, formando um esporo, com um invólucro de polissacáridos mais espesso e ficando em estado de vida latente quando as condições ambientais foram desfavoráveis. Os endosporos 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 que ocorre como resposta a uma situação desfavorável do meio ambiente. O processo de formação do esporo dentro de uma célula vegetativa é chamado esporogênese. O pré-esporo desidratado (forma de esporo nos primeiros estágios da esporogênese, já com a maior parte da água do citoplasma eliminada) contém apenas DNA, RNA, ribossomos, enzimas e algumas quantidades de ácido dipícolínico, junto com grandes quantidades de íons cálcio. OBS3: Os vacúolos não são verdadeiros vacúolos já que não são delimitados por dupla membrana lipídica como os das plantas. São antes grânulos de substâncias de reserva, como açúcares complexos. http://pt.wikipedia.org/wiki/Flagelo http://pt.wikipedia.org/wiki/Flagelo http://pt.wikipedia.org/wiki/Espermatoz%C3%B3ide http://pt.wikipedia.org/wiki/Quisto http://pt.wikipedia.org/wiki/Esporo http://pt.wikipedia.org/wiki/Polissac%C3%A1rido http://pt.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%AAncia http://pt.wikipedia.org/wiki/Ambiente http://pt.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%BAolo http://pt.wikipedia.org/wiki/Plantae http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Gr%C3%A2nulo&action=edit&redlink=1
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