ESTRUTURA E ORGANIZAÇÃO DA CÉLULA BACTERIANA

Prévia do material em texto

TRANSCRIÇÃO AULA DE MICROBIOLOGIA 
BEATRIZ CUNTA - 2024 
 
ESTRUTURA E ORGANIZAÇÃO DA CÉLULA BACTERIANA 
 
● SITUAÇÃO TAXONÔMICA DAS BACTÉRIAS E EVOLUÇÃO MICROBIANA 
→ Avanços no conhecimento da ultraestrutura celular dos seres microscópicos permitiu a 
diferenciação em dois níveis de organização e complexidade das células (diferenças 
qualitativas​). Antes a divisão era feita de forma quantitativa → seres unicelulares x 
multicelulares. 
 
CÉLULAS PROCARIÓTICAS 
CÉLULAS EUCARIÓTICAS: 
 
- Núcleo com ​membrana 
individualizada 
- Cromossomos ​múltiplos com 
aparelho mitótico 
- Presença de íntrons nos 
cromossomos (não traduzidos em proteínas) 
- Ribossomos 80S associados a 
sistemas de canais (RE) 
- Organelas membranosas no 
citoplasma (mitocôndrias, cloroplastos → 
segregar funções celulares​) 
- Presença de citoesqueleto proteico 
(actina, miosina, actinina) 
- Formação de vesículas endocíticas 
 
 
 
OBS: ​DESTAQUE PARA A COMPARTIMENTALIZAÇÃO (organização) DAS FUNÇÕES 
CELULARES​, por isso podem atingir tamanhos maiores. 
 
→ O surgimento dos eucariotos aparentemente ocorreu pelo processo de ​endossimbiose​. 
Seres próximos uns aos outros poderiam ter se incluído no processo evolutivo, vivendo 
juntos por algum tipo de troca - simbiose. Pareceu tão favorável ao novo ser formado que 
ela se torna estável. Assim, com o passar do tempo e com o processo evolutivo, esses 
seres passaram a dominar (evidências moleculares sólidas). 
- Protozoários em estômago de cupins digerem a celulose, gerando glicose. 
- Peixes que produzem luz em águas profundas o fazem pela presença de bactérias 
em seus órgãos. 
- Fixação de nitrogênio por leguminosas e gramíneas nas raízes de plantas. 
 
→ Do ponto de vista evolutivo, temos ​3 domínios na "árvore da vida"​. Temos o domínio 
das ​Bactérias​, o domínio ​Archaea (procariontes, porém próximos aos eucariotos) e os 
Eucarióticos​. O grau de 
agregação, especialização e 
diferenciação foi responsável por 
promover diferenças entre os 
seres posteriores à divisão entre 
procariontes e eucariontes 
(depois dessa “cisão” não houve 
mudanças tão significativas no 
“design” celular). 
 
→ Os procariotos constituem um 
grupo evolucionário ​estabilizado 
em uma fase primitiva (porém 
eficiente) da evolução celular. 
 
→ As Archaea eram consideradas bactérias, mas suas paredes celulares não possuem 
peptidoglicano e as sequências dos fatores de tradução e ATPases de membrana são mais 
próximas às dos eucariotos. Podem viver em ambientes extremos: ​halófilos (ambientes 
com alta de NaCl); ​termófilos​ (crescem até 100º), ​psicrófilos​ (crescem até -10º). 
 
OBS: O SEQUENCIAMENTO DO DNA auxilia a provar diferenças entre distintas espécies 
de bactérias e traçar seu caminho de evolução. 
 
❖ CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS 
A fração mínima é de bactérias patogênicas para humanos, plantas e outros animais. 
 
Famílias >> Gêneros >> Espécies 
Enterobacteriaceae >> Escherichia >> E. coli; E. hermanii 
 
As subespécies ou variedades são: ​biotipos, sorotipos, fagotipos, virotipos​. A 
identificação ocorre por: análise de características metabólicas, atividade biológica, 
aspectos moleculares. 
 
● CITOLOGIA BACTERIANA 
→ A principal estrutura da célula bacteriana é sua ​parede celular, resistente e flexível. 
Através dela a bactéria faz sua interface com o habitat, e determina sua forma. 
→ O cromossomo bacteriano é uma ​fita única circular de cadeia dupla​, não contido em um 
núcleo, mas em uma área definida como nucleoide. As histonas não estão presentes para 
garantir conformação do DNA. Estrutura interna = procarioto típico. 
→ ​Plasmídeos também podem estar presentes → fragmentos extracromossômicos 
menores de DNA circular, geralmente conferindo vantagem seletiva. 
 
OBS: ​sem a membrana celular →​ transcrição e tradução acopladas. 
 
→ Há formas básicas de bactéria: uma forma cilíndrica (​bacilo, bastonetes - existem 
variantes), uma esférica (​cocos​), e uma semelhante a uma cobra (​espirilos​). 
 
→ Elas também apresentam 
arranjos, de acordo com plano 
de divisão celular) → cocos em 
cachos, em fileira. Isso é 
determinado ​geneticamente​, 
mas a expressão ​fenotípica é 
variável pelas condições de 
crescimento​, fase de 
crescimento, etc. 
→ A membrana plasmática das 
bactérias se conecta a 
filamentos de actina → 
determina forma e o local de 
formação do septo para a 
divisão celular. 
 
 
● PAREDE CELULAR BACTERIANA 
→ Existem alguns tipos de bactérias que ​não possuem paredes celulares, em contraste 
com a ampla maioria. Essa ausência faz com que elas vivam em ambientes especiais, em 
que a pressão osmótica não pode variar, para não sofrer lise​. A parede protege a célula 
bacteriana contra a pressão osmótica e a injúria mecânica. 
→ Em certas situações algumas bactérias podem perder sua parede celular. Algumas 
sobrevivem, mostrando a ​ausência de efeito de um antibiótico​. Quando se termina o uso 
do antibiótico, elas deixam de reprimir o gene de síntese de parede celular e voltam a gerar 
infecção do organismo. 
 
→ A ​subcomposição da parede celular e ​organização define as bactérias em 
gram-positivas e outras ​gram-negativas​. O método de coloração de Gram se tornou 
padrão para a classificação de bactérias. Por terem paredes celulares diferentes, elas 
possuem padrões biológicos distintos. 
→ É um teste rápido, eficaz e fácil. Permite diferenciar duas principais classes de bactérias, 
desenvolver um diagnóstico inicial, e direcionar a conduta terapêutica. Só não é eficaz em 
bactérias que estejam sob determinado estresse ou tratadas com antibióticos. 
 
 
→ Nesse processo se usa dois corantes 
contrastantes: um azul (cristal violeta) e 
outro vermelho. Primeiro, usamos o 
corante cristal violeta e depois um fixador 
(lugol). A terceira etapa tem efeito crítico​, 
que é a descoloração por um solvente 
lipídico (álcool, acetona, éter) das 
bactérias que possuem lipídios em sua 
parede celular. Caso ela perca a coloração 
azul (bactéria Gram negativa), pode ser colorida pelo corante vermelho depois (safranina). 
 
❖ PAREDE CELULAR GRAM POSITIVA 
→ É mais espessa e formada de uma ​camada unilaminar​, constituída por um complexo 
glicoproteico → ​peptidoglicano/mureína/mucopeptídeo​, onde se fixa o cristal violeta. 
Esse complexo é formado por um conjunto de aminoácidos e dois amino-açúcares 
(​N-acetilglicosamina e N-acetil 
murâmico​). 
 
→ Mais externamente, na 
parede encontram-se por ​ácidos 
teicóicos​, sendo que alguns 
deles atravessam o complexo e 
ancoram na membrana 
plasmática, já outros se projetam 
para o exterior, formando na 
superfície do mucopeptídeo uma 
estrutura que permite a ​ligação 
de várias moléculas para a 
sobrevivência da bactéria no 
ambiente. Não há lipídios na sua 
composição, sendo por isso que 
o álcool não a solubiliza essa 
parede no tempo determinado pela técnica de Gram. 
→ A ​lisozima é uma enzima que consegue clivar os amino-açúcares. → Acontece diferença 
de pressão osmótica pela degradação do peptidoglicano (e da parede) e a bactéria morre. 
 
OBS: ÁCIDOS TEICÓICOS → principais antígenos de superfície das bactérias 
Gram-positivas. Cadeias de ribitol ou gliceril frequentemente substituídas por açúcares e 
aminoácidos. São importantes ​fatores de virulência​. Os ácidos lipoteicóicos são liberados 
no meio e no hospedeiro, podendoinduzir respostas semelhantes à endotóxica, embora de 
modo mais fraco. 
 
 
→ Ligando uma cadeia a outra de proteoglicanos 
temos uma pentaglicina, intermediada por uma cadeia 
de peptídeos. O ​mucopeptídeo é o principal alvo da 
penicilina​, desorganizando-o e desfazendo a parede 
celular, expondo a membrana celular das bactérias. 
Como as células humanas não possuem parede 
celular, ​esse antibiótico até hoje é o melhor no 
quesito seletividade​. Hoje em dia há enorme 
resistência a ela, mas a molécula da penicilina já foi 
manipulada em laboratório para aprimorar seus 
efeitos. 
 
❖ PAREDE CELULAR GRAM-NEGATIVA 
→ Se trata de uma evolução da primeira, mais complexa. Ela é mais delgada, porém 
apresenta duas lâminas. Uma das lâminas é a ​camada de peptideoglicano​, mas essa 
lâmina é bem mais fina que a da Gram-positiva. ​Não estão presentes os ácidos teicóicos e 
lipoteicóicos. 
→ Mas a segunda camada, a membrana externa​, é rica em lipídios, explicando a reação 
ao solvente de lipídios Gram. Ela tem a ​função de peneira molecular​, permitindo a difusão 
de certas moléculas, regulando sua entrada e saída; moléculas pequenas passam com 
maior facilidade, ao passo que moléculas maiores têm sua passagem impedida, com 
destaque a ​enzimas e antibióticos​. 
→ Além de lipídios encontramos inseridas ​proteínas especializadas chamadas de 
porinas, as quais formam poros e ​justificam a seletividade​. Elas tendem a se agrupar, e ao 
se juntarem formam buracos que permitem a passagem de moléculas, podendo ser 
maiores, menores, ou apresentando carga. 
→ ​O lipopolissacarídeo se projeta para a superfície superior. Ele tem um grande interesse 
clínico, pois sua ​parte lipídica se ancora na membrana externa, ao passo que a parte 
polissacarídica se projeta para fora. ​Anticorpos se ligam à parede celular por esse 
polissacarídeo e destroem a bactéria​, bem como receptores ​toll-like da imunidade inata​. 
 
→ O lipídio de ancoragem, chamado de ​lipídio A​, produz um ​choque endotóxico nas 
infecções causados por bactérias Gram-negativas, contribuindo para sua toxicidade. O 
choque pode levar a colapso de várias funções no nosso organismo. 
 
OBS: Não há choque endotóxico nas infecções por bactérias Gram-positivas. A indução do 
choque endotóxico ​é maior com maior quantidade de bactérias​, também chamado de 
choque séptico. O LPS é liberado pelas bactérias, ativando as células B, macrófagos e 
outras a liberarem IL-1, IL-6, TNF. 
 
→ O Lipopolissacarídeo se divide em ​cerne, com açúcares somente encontrados em 
bactérias (não em células humanas). Ancorado ao cerne temos uma sequência que forma a 
cadeia lateral/principal (​região 
de variabilidade, com 
repetições de uma unidade 
básica - ocorrendo até 25 delas 
encadeadas) do polissacarídeo, 
a cadeia O​. Nela se ligam os 
nossos anticorpos. ​Caso a 
bactéria modifique essa 
última subunidade, ela foge 
ao reconhecimento dos 
anticorpos ​e, 
consequentemente, da nossa 
atividade imunológica. 
 
 
OBS: Não há atividade contra o cerne, pois ​não há tanto acesso disponível (está próximo 
ao lipídio A e, de certa forma, embutido na membrana externa) para a chegada do 
anticorpo, sendo mais fácil chegar na região mais externa e repetida do polissacarídeo. 
 
A membrana externa contribui para impermeabilidade a diversas drogas e enzimas 
hidrolíticas​, como a ​lisozima produzida por nosso corpo. Ela não é eficiente para bactérias 
Gram-negativas, pois não consegue ganhar ao atuar sobre o peptideoglicano, e como essas 
bactérias possuem a membrana externa, não chega ao proteoglicanos por esse bloqueio. 
Primeiro, teria que romper a membrana externa. 
 
● OUTRAS ESTRUTURAS DA CÉLULA BACTERIANA 
→ As células procariontes apresentam diversidade em suas estruturas externas, que não se 
limitam à parede celular, principalmente no quesito de sua virulência (capacidade de 
produzir doenças). 
 
❖ CÁPSULAS E MICROCÁPSULAS 
→ São estruturas produzidas por algumas bactérias, frouxas e fortemente hidratadas que 
recobrem a parede celular das bactérias​. Elas são refratárias a corantes, difíceis de ver 
(coloração específica). Em geral são de ​natureza polissacarídica​. 
→ Elas podem ter uma grande extensão (cápsulas ou camadas limosas) ou podem ser 
discretas (microcápsulas ou envelopes). 
 
→ Para as bactérias ​não patogênicas​, as cápsulas funcionam como uma ​rede para 
capturar moléculas no líquido a sua volta​, conseguindo uma grande concentração de 
nutrientes para sua sobrevivência. 
→ Para as bactérias patogênicas​, elas têm função de ​escapar da fagocitose, impedindo a 
ação do fagócito, sendo um fator de virulência​. As cápsulas possuem uma c​arga elétrica 
similar a da superfície dos nossos fagócitos​, fazendo com que a bactéria seja repelida. 
Nosso organismo supera esse trabalho com a ​produção de anticorpos que recobrem a 
cápsula​, tornando-a rugosa e os fagócitos se tornam capazes de digeri-las. 
→ Além disso, também podem atuar como ​barreira para moléculas hidrofóbicas tóxicas​, 
e pode ​promover adesão a superfícies do tecido do hospedeiro ou a outras bactérias​. 
 
Ex: cáries, pneumonia pneumocócica, uretrite gonocócica. 
 
❖ FLAGELOS BACTERIANOS 
→ Nem todas as espécies bacterianas os 
possuem, e quando sim, se ​locomovem 
através dele. São constituídos de ​proteínas 
que se organizam de forma ​helicoidal e 
flexível​, atravessando a parede celular e 
permitindo o movimento de toda a célula 
quando o flagelo se move (​por quimiotaxia​). 
→ Ele é formado por um filamento e um 
conjunto motor. O ​filamento é a estrutura 
cilíndrica longa, delgada e formada por 
proteínas flagelinas​. O ​corpúsculo basal 
é constituído por ​proteínas de ancoragem​; 
ele tem um movimento de ​rotação​, 
consumindo ​ATP​. 
→ Flagelos podem ser ​peritríquios (saem 
de toda a superfície da célula), ou ​polares​, saem de um local potencial. 
 
→ A função dele na ​virulência é discutível, mas em algumas doenças ele é considerado, 
como por exemplo na ​cólera​. A bactéria com flagelo é mais danosa que a sem o flagelo, 
pois ele daria ​maior velocidade ​a célula para atravessar a camada de muco do nosso 
intestino e causar a doença. 
 
OBS:​Deslocamento de uma célula bacteriana flagelada ocorre em “corridas e cambalhotas”. 
 
❖ FÍMBRIAS OU PILI 
→ Em casos de ​bactérias patogênicas​, são produzidas pela maioria. Elas têm como 
principal função ​a aderência e a colonização de superfícies mucosas​. 
→ Também são estruturas proteicas ​(pilinas)​, cilíndricas e rígidas. Na ponta desse 
filamento há uma segunda proteína com função de ​identificar o receptor na membrana da 
célula eucariótica e se ligar a ele, uma ligação muito forte (como se fosse antígenos e 
anticorpos). Essas últimas são chamadas de​ adesinas​. ​São codificados pelo plasmídeo. 
 
→ Certas vezes não possuem ​função na aderência​, mas se associam em ​transferência 
unidirecional de material genético​. Por isso, há o ​pili sexual/especial​, operando como 
tubo condutor do material entre bactérias (às vezes entre espécies diferentes). 
→ Quando em função de aderência: pili tipo P (Escherichia coli - infecções urinárias) e pili 
tipo IV (patógenos Gram-negativos). 
 
O pili não é expresso continuamente​, sensores permitemque eles sejam expressos para 
que a bactéria possa se ligar → princípio básico da economia. 
 
OBS: Meningite meningocócica → Para desenvolver você tem que ser colonizado primeiro, 
pela orofaringe e nasofaringe. Principalmente da nasofaringe, relacionado à especificidade 
da bactéria e de seu tropismo (por conta dessa especificidade). 
 
❖ ESPOROS 
→ São uma outra estrutura que encontramos em uma minoria das bactérias, sendo uma 
forma de a bactéria ​sobreviver/resistir a um ambiente hostil, como ela se desidrata e se 
encapsula para superar o ambiente adverso. São produzidos apenas por algumas bactérias 
Gram-positivas. 
→ Ele contém uma cópia do DNA bacteriano revestido por uma ​membrana interna, duas 
camadas de peptidoglicano e uma última camada de queratina​. Assim, protegem o primeiro 
do calor, de radiação e de vários agentes químicos. 
→ Muito difícil destruí-lo, sendo necessário expor a temperaturas elevadas em autoclave 
(nem sanitizantes). Esporos ​não são formas vivas, são criptobióticos​, metabolicamente 
inertes, mas revertem rapidamente à forma metabolicamente ativa. Ex: esporos como os de 
clostridium tetani sobrevivem ao calor extremo, revertendo à forma ativa quando encontram 
os tecidos humanos. 
 
OBS:​ Já foram detectados Esporos viáveis com mais de 300 anos. 
 
→ A esporulação é um processo complexo que demora entre 6 e 8 horas, requer 
desidratação acentuada, acúmulo de cálcio, encapsulamento de citoplasma e DNA. Ocorre 
a depleção de nutrientes específicos e uma cascata de eventos genéticos → Os RNAm de 
esporos são codificados e outros inibidos, aumenta a concentração de ácido dipicolínico. 
Após a duplicação do cromossomo, uma cópia do DNA é envolvida pela membrana, 
peptidoglicano e a membrana do septo de divisão. → Depois são envolvidos pelo córtex 
(lâmina de peptidoglicano e queratina). 
 
Já a germinação é um processo rápido, demorando cerca de 90 minutos e depende de 
sinais vindos do exterior, como água, lesões químicas ou mecânicas → moléculas sensoras 
situadas na capa externa impermeável.