Materia de Microbiologia Aplicada

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS – PUC GOIÁS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Disciplina: MICROBIOLOGIA APLICADA
Profa: Ana Maria da Silva Curado Lins, MSc.
Microbiologia
2010
Introdução à Microbiologia
Introdução
Microbiologia: Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= ciência)
A Microbiologia era definida, até recentemente, como a área da ciência que 
dedica-se ao estudo dos microrganismos, um vasto e diverso grupo de organismos 
unicelulares de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como células 
isoladas ou agrupados em diferentes arranjos (cadeias ou massas), sendo que as 
células, mesmo estando associadas, exibiriam um caráter fisiológico 
independente.
Assim, com base neste conceito, a microbiologia envolve o estudo de 
organismos procariotos (bactérias, archaeas), eucariotos inferiores (algas, 
protozoários, fungos) e também os vírus.
Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos de Robert Hooke e 
Antony van Leeuwenhoek, que desenvolveram microscópios que possibilitaram as 
primeiras observações de bactérias e outros microrganismos, além de diversos 
espécimes biológicos. Embora Van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da 
microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a estrutura de um bolor, foram 
publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha
fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois 
pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta ciência.
Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert 
Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia.
Classificação dos seres vivos
De acordo com a definição tradicional da microbiologia, esta é uma ciência 
que até recentemente, era responsável pelo estudo de organismos classificados 
em três reinos distintos: Monera, Protista e Fungi. No entanto, a partir dos 
estudos de Carl Woese, a microbiologia passou a estar relacionada a três domínios 
de seres vivos.
Sistemas de classificação dos seres vivos:
Linnaeus (séc. XVIII): reinos Animal e Vegetal
Haeckel (1866): introdução do reino Protista
Whittaker (1969): 5 reinos, dividos principalmente pelas características 
morfólogicas e fisiológicas:
Monera: Procariotos
Protista: Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e
Algas (com parede celular)
Fungi: Eucariotos aclorofilados
Plantae: Vegetais
Animalia: Animais
No entanto, a partir dos estudos de C. Woese (1977), passamos a dispor de 
um sistema de classificação baseado principalmente em aspectos evolutivos 
(filogenética), a partir da comparação das sequências de rRNA de diferentes 
organismos. Com esta nova proposta de classificação, os organismos são agora 
subdividos em 3 domínios (contendo os 5 reinos), empregando-se dados 
associados ao caráter evolutivo.
Archaea: Procariotos
Bacteria: Procariotos
Eukarya: Eucariotos
A princípio, acredita-se que estes 3 domínios divergiram a partir de um 
ancestral comum. Provavelmente os microrganismos eucarióticos atuaram como 
ancestrais dos organismos multicelulares, enquanto as bactérias e archaeas 
correspondem a ramos que não evoluíram além do estágio microbiano.
Archaea: são organismos procariotos que, freqüentemente são encontrados em 
ambientes cujas condições são bastante extremas (semelhantes às condições 
ambientais primordiais na Terra), sendo por isso, muitas vezes considerados como 
sendo “ancestrais” das bactérias. No entanto, hoje em dia considera-se as 
archaeas como um grupo “intermediário” entre procariotos e eucariotos. Muitos 
destes organismos são anaeróbios, vivendo em locais "inabitáveis" para os 
padrões humanos - fontes termais (com temperaturas acima de 100°C), águas 
com elevadíssimos teores de sal (até 5M de NaCl - limite de dissolução do NaCl), 
em solos e águas extremamente ácidos ou alcalinos (espécies que vivem em pH 0, 
outras em pH 10) e muitas são metanogênicas.
Genericamente, podemos dizer que as Archaeas definem os limites da 
tolerância biológica às condições ambientais.
Bacteria: Corresponde a um enorme grupo de procariotos, anteriormente 
classificados como eubactérias, representadas pelos organismos patogênicos ao 
homem, e bactérias encontradas nas águas, solos, ambientes em geral.
Dentre estas, temos as bactérias fotossintetizantes (cianobactérias) e outras 
quimiossintetizantes (E. coli), enquanto outras utilizam apenas substratos 
inorgânicos para seu desenvolvimento.
Eukarya: No âmbito microbiológico, compreende as algas, protozoários e 
fungos (além das plantas e animais). 
As algas caracterizam-se por apresentarem clorofila (além de outros pigmentos), 
sendo encontradas basicamente nos solos e águas.
Os protozoários correspondem a células eucarióticas, apigmentados, geralmente 
móveis e sem parede celular, nutrindo-se por ingestão e podendo ser saprófitas 
ou parasitas.
Os fungos são também células sem clorofila, apresentando parede celular, 
realizando metabolismo heterotrófico, nutrindo-se por absorção.
Como mencionado anteriormente, os vírus são também assunto abordado 
em microbiologia, embora, formalmente, não exibam as características celulares, 
no sentido de não apresentarem metabolismo próprio, de conterem apenas um 
tipo de ácido nucleico, etc.
A Microbiologia na atualidade
A definição clássica de "microbiologia" mostra-se bastante imprecisa, e até 
mesmo inadequada, frente aos dados da literatura publicados nesta última 
década. Como exemplo pode-se citar duas premissas que já não podem mais ser 
consideradas como verdade absoluta na conceituação desta área de 
conhecimento: as dimensões dos microrganismos e a natureza independente 
destes seres.
Em 1985 foi descoberto um organismo, denominado Epulopiscium fischelsoni que, 
a partir de 1991, foi definido como sendo o maior procarioto já descrito, exibindo 
cerca de 500 Pm de comprimento. Esta bactéria foi isolada do intestino de um 
peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro ou cirurgião), encontrado nas águas 
da Austrália e do Mar Vermelho. Além de apresentar dimensões nunca vistas, tal 
bactéria mostra-se totalmente diferente das demais quanto ao processo de divisão 
celular, que ao invés de ser por fissão binária, envolve um provável tipo de 
reprodução vivíparo, levando à formação de pequenos “glóbulos”, que 
correspondem às células filhas.
Mais recentemente, em 1999, outro relato descreve o isolamento de uma 
bactéria ainda maior, isolada na costa da Namíbia. Esta, denominada 
Thiomargarita namibiensis, pode ser visualizada a olho nú, atingindo até cerca de 
0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura.
Como analisar a questão do tamanho dos
microrganismos?
Durante muito tempo se acreditava que o tamanho das bactérias era 
imposto pelo seu próprio metabolismo, ou seja, se a bactéria aumentasse muito 
em tamanho, ela seria incapaz de se manter viável e morreria. Tal fato decorre da 
seguinte dedução: A área superficial da membrana citoplasmática seria o fator 
limitante para a eficiência das trocas com o meio externo.
Sabendo-se que a área de uma esfera é calculada pela fórmula e que o 
volume de uma esfera é obtido pela fórmula , a medida que a área aumenta, seu 
volume aumenta muito mais rapidamente. Assim, se uma bactéria começasse a 
crescer, aumentando sua área, a proporção área/volume diminuiria. Isto faria com 
que a célula passasse a apresentar um volume muito grande, sendo que sua área 
superficial seria insuficiente, em termos de trocas através da membrana, para 
manter sua viabilidade. 
A partir dos isolados de bactérias “gigantes”, o conceito da limitação de 
tamanho bacteriano vem sendo abandonado, pois não há mais como questionar a 
existência e viabilidade destas bactérias e, possivelmente, novos relatos serão 
incorporados, deixando de ser merascuriosidades.
Uma das explicações mais prováveis para tal fato reside na existência de 
grandes mesossomos nestes tipos bacterianos, refutando assim a hipótese de que 
tais estruturas seriam meros artefatos de microscopia.
Novos estudos vêm sendo realizados, os quais estão trazendo informações 
sobre outras estratégias desenvolvidas pelos microrganismos para que 
sobrevivam, quando apresentam dimensões extremamente maiores que os 
microrganismos "convencionais".
Microrganismos atuando como seres multicelulares
Outro aspecto que vem sendo demonstrado refere-se ao caráter 
“multicelular” das bactérias. Embora estas exibam a capacidade de sobreviver 
como uma célula única, realizando os processos metabólicos necessários à sua 
perpetuação, quando as bactérias encontram-se associadas, formando colônias, 
ou biofilmes (estruturas rígidas, adesivas, de natureza geralmente polissacarídica, 
que encontram-se fortemente ancoradas às superfícies, criando um ambiente 
protegido que possibilita o crescimento microbiano), estas passam a se comportar 
de forma social, exibindo divisão de tarefas e alterando seu perfil fisiológico de 
forma a apresentar uma cooperação que reflete-se em diferentes níveis 
metabólicos.
Sabe-se que muitos genes de virulência são expressos somente quando a 
densidade populacional atinge um determinado ponto. Da mesma forma, a 
capacidade de captar DNA do meio externo, a bioluminescência, etc, envolvem a 
percepção da densidade populacional por parte das bactérias.
Este tipo de mecanismo de comunicação é denominado “sensor de quorum” 
(quorum sensing) e vem sendo amplamente estudado nas mais diferentes áreas 
da Microbiologia, uma vez que foi descrito tanto para bactérias como para fungos.
Estudos com bactérias primitivas
Ainda em relação às novas pesquisas desenvolvidas na área de Microbiologia, 
temos o cultivo de bactérias pré-históricas, visando a busca de compostos com 
atividade antimicrobiana ou de interesse comercial. Neste sentido, empresas 
foram criadas (“Ambergene”), especializadas na reativação de formas bacterianas 
latentes, isoladas de insetos preservados em âmbar. Os resultados obtidos 
revelam a reativação de mais de 1200 espécies bacterianas, apresentando de 2 a 
até 135 milhões de anos. 
Em 2000, foi publicado um relato descrevendo o isolamento e cultivo de uma 
espécie bacteriana a partir do líquido contido em um cristal de sal de 250 milhões 
de anos. Os estudos de sequenciamento do DNA que codifica o RNA ribossomal 
16S indicam que o organismo pertence ao gênero Bacillus, uma bactéria em forma 
de bastonete, Gram positiva, com a capacidade de formar endósporos. Até o 
momento, esta corresponde à espécie bacteriana mais antiga.
A questão da vida em marte
Em 1997, foram publicados relatos de expedições da NASA a Marte, 
sugerindo a presença de possíveis microrganismos (“nanobactérias”) em 
espécimes minerais, sendo que achados semelhantes foram também detectados 
em partículas de meteoritos de Marte, que atingiram a Terra. A favor desta 
hipótese há o achado de microrganismos que decompõem minerais, 
frequentemente isolados das profundezas marinhas (A cerca de 1,5 km abaixo do 
solo).
Os meteoritos apresentam carbono, fósforo, nitrogênio, além da presença 
de água. Já em relação às condições ambientais de Marte (muito frio), temos 
como contra-argumento o isolamento de Archaea a partir de ambientes 
absolutamente inóspitos, inicialmente comsiderados como inadequados à vida.
De acordo com alguns pesquisadores, não é absurdo considerar que a vida 
surgiu em Marte, pois estudos com o meteorito Nakhla, que caiu em 1911 no 
Egito, com aparentemente de 1,3 bilhões de anos, revelam a presença de 
elementos cocóides, potenciais fósseis bacterianos, variando de 0,25 a 2,0 Pm de 
tamanho, o que seria correspondente ao tamanho médio atual das bactérias. 
Curiosamente, estas formas ovais apresentam um teor maior de carbono no 
seu interior que nas áreas ao seu redor. Além disso, exibem também um elevado 
teor de óxido de ferro, um composto comum em células fossilizadas.
Recentemente, a NASA enviou outra sonda para Marte e os dados recebidos 
reforçam cada vez mais a idéia da existência anterior de vida em Marte, devido 
aos achados da possível ocorrência de água naquele planeta.
Assim, com base nestes novos achados e principalmente com estudos 
envolvendo as Archaea, a microbiologia vem levantando uma série de questões 
quanto à fisiologia e o metabolismo celular, além de questionar permanentemente 
os limites das condições de vida.
Ubiqüidade dos microrganismos
Os microrganismos são os menores seres vivos existentes, encontrando-se 
em uma vasta diversidade de ambientes e desempenhando importantes papéis na 
natureza. Este grupo caracteriza-se por ser completamente heterogêneo, tendo 
com única característica comum o pequeno tamanho dos organismos.
Acredita-se que cerca de metade da biomassa do planeta seja constituída 
pelos microrganismos, sendo os 50% restantes distribuídos entre plantas (35%) e 
animais (15%).
Em termos de habitat, os microrganismos são encontrados em quase todos 
os ambientes, tanto na superfície, como no mar e subsolo. Desta forma, podemos 
isolar microrganismos de fontes termais, com temperaturas atingindo até 130°C ; 
de regiões polares, com temperaturas inferiores a -10°C; de ambientes 
extremamente ácidos (pH=1) ou básicos (pH=13). Alguns sobrevivem em 
ambientes extremamente pobres em nutrientes, assemelhando-se à água 
destilada. Há ainda aqueles encontrados no interior de rochas na Antártida.
Em termos metabólicos, temos também os mais variados tipos, desde 
aqueles com vias metabólicas semelhantes a de eucariotos superiores, até outros 
que são capazes de produzir ácido sulfúrico, ou aqueles capazes de degradar 
compostos pouco usuais como cânfora, herbicidas, petróleo, etc.
Uma vez que os microrganismos precederam o homem em bilhões de anos, 
pode-se dizer que nós evoluímos em seu mundo e eles em nosso.
Desta forma, não é de se estranhar que a associação homem-
microrganismo mostra-se com grande complexidade, com os microrganismos 
habitando nosso organismo, em locais tais como a pele, intestinos, cavidade oral,
nariz, ouvidos e trato genitourinário. Embora a grande maioria destes 
microrganismos não causem qualquer dano, compondo a denominada “microbiota 
normal”, algumas vezes estes podem originar uma série de doenças, com maior 
ou menor gravidade. Nesta classe de organismos estão aqueles denominados 
patogênicos e potencialmente patogênicos.
Sabe-se que em cerca de 1013 células de um ser humano podem ser 
encontradas, em média, cerca de 1014 células bacterianas. No homem, estas se 
encontram em várias superfícies, especialmente na cavidade oral e trato 
intestinal.
Principais funções dos microrganismos na natureza
Além de seu importante papel como componentes da microbiota residente 
de animais e plantas, em nosso dia a dia convivemos com os mais diversos 
produtos microbiológicos “naturais” tais como: vinho, cerveja, queijo, picles, 
vinagre, antibióticos, pães, etc. Paralelamente, não pode ser deixada de lado a 
importância dos processos biotecnológicos, envolvendo engenharia genética, que 
permitem a “criação” de novos microrganismos, com as mais diversas capacidades 
metabólicas.
Os microrganismos desempenham também um importante papel nos 
processos geoquímicos, tais como o ciclo do carbono e do nitrogênio, sendo 
genericamente importantes nos processos de decomposição de substratos e sua 
reciclagem. Dentre os compostos utilizados como substrato temos, alguns de 
grande importância atualmente: DDT, outros pesticidas, cânfora, etc.
O carbono encontra-se na atmosfera primariamente como CO2, sendoutilizado pelos organismos fotossintetizantes, para sua nutrição.
Virtualmente, a energia para o desenvolvimento da vida na Terra é derivada, em 
última análise, a partir da luz solar. Esta é captada pelas plantas e 
microrganismos fotossintetizantes (algas e bactérias), que convertem o CO2 em 
compostos orgânicos, através da reação:
CO2 + H2O => (CH2O)n + O2
Os herbívoros alimentam-se de plantas e os carnívoros alimentam-se dos 
herbívoros.
O CO2 atmosférico torna-se disponível para a utilização na fotossíntese 
origina-se de duas fontes biológicas principais: 1) 5 a 10% a partir de processos 
de respiração e 2) 90 a 95% oriundos da degradação (decomposição ou 
mineralização) microbiana de compostos orgânicos.
Em termos de ciclo global, há um balanço entre o consumo de CO2 na 
fotossíntese e sua produção através da mineralização e respiração. Este balanço, 
no entanto, vem sendo fortemente alterado por atividades humanas, tais como a 
queima de combustíveis fósseis, promovendo um aumento da qualntidade de CO2 
atmosférico, resultando no conhecido “efeito estufa”.
A celulose existente nas plantas, embora seja um substrato extremamente 
abundante na Terra, não é utilizável pela vasta maioria dos animais. Por outro 
lado, vários microrganismos, incluindo fungos, bactérias e protozoários a utilizam, 
como fonte de carbono e energia. Destes microrganismos, muitos encontram-se 
no trato intestinal de vários herbívoros e nos cupins.
Muitos compostos tóxicos podem ser degradados por microrganismos, 
dentre eles, policlorados, DDT, pesticidas.
Outra abordagem que tem se mostrado de grande valia para o homem 
refere-se à introdução de genes bacterianos em outros organismos (ditos 
transgênicos), tais como plantas. Assim, está em franco desenvolvimento a 
obtenção de plantas transgênicas resistentes a pesticidas ou ao ataque de insetos.
Microrganismos como agentes de doenças
Os microrganismos, eventualmente provocam doenças no homem, outros 
animais e plantas. Apesar dos enormes avanços em relação ao tratamento de 
doenças infecciosas, estas vêm se tornando novamente um tema preocupante, em 
virtude do crescente surgimento de linhagens bacterianas cada vez mais 
resistentes às drogas. Atualmente, a Organização Mundial da Saúde vem 
demonstrando crescente interesse nas doenças emergentes e reemergentes, de 
origem infecciosa.
Abaixo apresentamos um quadro cronológico que deixa clara tais 
preocupações, em relação ao número de mortes provocadas por doenças 
infecciosas.
Importância da Microbiologia
É uma área da Biologia que tem grande importância seja como ciência 
básica ou aplicada.
Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo
para seres superiores). => Microbiologia Molecular Aplicada: processos industriais, 
controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc.
Áreas de estudo:
Odontologia: Estudo de microrganismos associados à placa dental, cárie dental e 
doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva.
Medicina e Enfermagem: - Doenças infecciosas e infecções hospitalares.
Nutrição: - Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de 
alimentos, Produção de alimentos (queijos, bebidas).
Biologia: - Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de
antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos 
(ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo), Bio-filme 
(Acinetobacter), etc.
BIOTECNOLOGIA - Uso de microrganismos com finalidades industriais, como 
agentes de biodegradação, de limpeza ambiental, etc.
Um breve histórico da importância da microbiologia
Efeitos das doenças nas civilizações
Talvez um dos aspectos mais negligenciados quando se estuda a microbiologia 
refere-se às profundas mudanças que ocorreram no curso das civilizações, 
decorrentes das doenças infecciosas.
De forma geral, as doenças provocavam um abatimento físico e moral da 
população e das tropas, muitas vezes influenciando no desenrolar e no resultado 
de um conflito.
A própria mobilização de tropas, resultando em uma aglomeração, muitas 
vezes longa, de soldados, em ambientes onde as condições de higiene e de 
alimentação eram geralmente inadequadas, também colaborava na disseminação 
de doenças infecciosas, para as quais não existiam recursos terapêuticos.
Paralelamente, em áreas urbanas em franca expansão, os problemas 
mencionados acima eram também de grande importância, pois rapidamente as 
cidades cresciam, sendo que as instalações sanitárias geralmente eram 
completamente precárias.
Com a prática do comércio entre as diferentes nações emergentes, passou a 
haver a disseminação dos organismos para outras populações, muitas vezes 
susceptíveis a aqueles agentes infecciosos.
Abaixo listaremos, brevemente, um pequeno histórico com alguns exemplos dos 
efeitos das doenças microbianas no desenvolvimento de diferentes civilizações.
O declínio do Império Romano, com Justiniano (565 AC), foi acelerado por 
epidemias de peste bubônica e varíola. Muitos habitantes de Roma foram mortos, 
deixando a cidade com menos poder para suportar os ataques dos bárbaros, que 
terminaram por destruir o Império.
Durante a Idade Média varias novas epidemias se sucederam, sendo 
algumas amplamente disseminadas pelos diferentes continentes e outras mais 
localizadas. Dentre as principais moléstias pode-se citar: Tifo, varíola, sífilis, 
cólera e peste.
Em 1346, a população da Europa, Norte da África e Oriente Médio era de 
cerca de 100 milhões de habitantes. Nesta época houve uma grande epidemia da 
peste, que disseminou-se através da “rota da seda” (a principal rota mercante 
para a China), provocando um grande número de mortes na Ásia e posteriormente 
espalhando-se pela Europa, onde resultou em um total de cerca de 25 milhões de 
pessoas, em poucos anos.
Novas epidemias da peste ocorreram nos séculos XVI e XVII, sendo que no 
século XVIII (entre 1720 e 1722), uma última grande epidemia ocorreu na França, 
matando cerca de 60% da população de Marselha, de Toulon,. 44% em Arles, 
30% em Aix e Avignon.
A epidemia mais recente de peste originou-se na China, em 1892, 
disseminando-se pela Índia, atingindo Bombaim em 1896, sendo responsável pela 
morte de cerca de 6 milhões de indivíduos, somente na Índia.
Antes da II Guerra Mundial, o resultado das guerras era definido pelas 
armas, estratégias e “pestilência”, sendo esta última decisiva. Em 1566, 
Maximiliano II da Alemanha reuniu um exército de 80.000 homens para enfrentar 
o Sultão Soliman da Hungria. Devido a uma epidemia de tifo, o exército alemão foi 
profundamente dizimado, sendo necessária a dispersão dos sobrevivente, 
impedindo assim a expulsão das hordes de tribos orientais da Europa nesta época.
Na guerra dos 30 anos (1618-1648), onde protestantes se revoltaram 
contra a opressão dos católicos, além do desgaste decorrente da longa duração do 
confronto, as doenças foram determinantes no resultado final. 
Na época de Napoleão, em 1812, seu exército foi quase que completamente 
dizimado por tifo, disenteria e pneumonia, durante campanha de retirada de 
Moscou. No ano seguinte, Napolãeo havia recrutado um exército de 500.000 
jovens soldados, que foram reduzidos a 170.000, sendo cerca de 105.000 mortes 
decorrentes das batalhas e 220.000 decorrentes de doenças infecciosas.
Em 1892, outra epidemia de peste bubônica, na China e Índia, foi 
responsável pela morte de 6 milhões de pessoas.
Até a década de 30, este era quadro, quando Alexander Fleming, 
incidentalmente, descobriu um composto produzido por um fungo do gênero 
Penicillium, que eliminava bactérias do gênero Staphylococcus, um organismo que 
pode produzir uma vasta gama dedoenças no homem. Este composto - 
denominado penicilina - teve um papel fundamental na desfecho da II Guerra 
Mundial, uma vez que passou a ser administrado às tropas aliadas, enquanto o 
exército alemão continuava a sofrer pesadas baixas no campo de batalha.
Além destas epidemias, vale ressaltar a importância das diferentes 
epidemias de gripe que assolaram o mundo e que continuam a manifestar-se de 
forma bastante intensa até hoje. Temos ainda o problema mundial envolvendo a 
AIDS, o retorno da tuberculose (17 milhões de casos no Brasil) e do aumento 
progressivo dos níveis de resistência aos agentes antimicrobianos que vários 
grupos de bactérias vêm apresentando atualmente.
Morfologia e ultraestrutura bacterianas (Parte 1)
Morfologia: Tamanho, forma e arranjos bacterianos
As bactérias são extremamente variáveis quanto ao tamanho e formas que 
apresentam. Até recentemente acreditava-se que as menores bactérias 
apresentavam cerca de 0,3 Pm (ex: Mycoplasma), entretanto, já existem relatos 
de células menores, denominadas nanobactérias ou ultramicrobactérias, com 
tamanhos variando de 0,2 a 0,05 Pm de diâmetro, sendo algumas inclusive já 
cultivadas em laboratório. Há ainda controvérsias quanto a este grupo, pois vários 
autores acreditam ser meros artefatos.
Muitas bactérias medem de 2 a 6 Pm de comprimento, por 1 a 2 Pm de largura, 
mas certamente estes valores não podem ser definidos como absolutos, pois 
eventualmente encontramos bactérias de até 500 ou 800 Pm, como no caso de 
Epulopiscium ou Thiomargarita. 
Em relação às formas, a maioria das bactérias estudadas seguem um padrão 
menos variável, embora existam vários tipos morfológicos distintos. De maneira 
geral, as bactérias podem ser agrupadas em três tipos morfológicos gerais: cocos, 
bacilos e espiralados.
Os cocos correspondem a células arredondadas, podem se dividir sem um plano 
de orientação definido, o que leva a um grande número de arranjos diferentes. 
Assim temos os cocos isolados, diplococos (Neisseria, pneumococos), tetracocos, 
sarcinas (cubos contendo 8 células), estreptococos (cocos em cadeia) e 
estafilococos (cocos formando massas irregulares).
Os bacilos têm forma de bastonetes, podendo apresentar extremidades 
retas (Bacillus anthracis), arredondadas (Salmonella, E. Coli), ou ainda afiladas 
(Fusobacterium). Como seu plano de divisão é fixo, ocorrendo sempre no menor 
eixo, os bacilos exibem uma menor variedade de arranjos, sendo via de regra 
encontrados isolados, como diplobacilos ou ainda como estreptobacilos. Há ainda 
um arranjo, denominado “em paliçada”, também denominado letras chinesas, que 
é típico do gênero Corynebacterium. Tal tipo de arranjo ocorre porque a parede 
celular desses organismos é dupla e no momento da divisão celular ocorre a 
ruptura de apenas uma das camadas, deixando as células unidas pela camada de 
parede que não se rompeu. Os bacilos podem ainda apresentar-se como pequenas 
vírgulas (Vibrio cholerae) ou em forma de meia lua (Selenomonas).
Espiralados: Sua nomenclatura é bastante controvertida ainda. Um tipo de 
classificação divide os espiralados em dois grupos, osespiroquetas, que 
apresentam uma forma de espiral flexível, possuindo flagelos periplasmáticos. O 
outro grupo são os espirilos, que exibem geralmente morfologia de espiral 
incompleta e rígidos. Geralmente os espiralados são microrganismos bastante 
afilados, de difícil observação por microscopia de campo claro, sendo muitas vezes 
analisados por meio da microscopia de campo escuro, ou de técnicas de coloração
empregando a impregnação por sais de prata.
Há ainda formas intermediárias como os cocobacilos; formas pleomórficas 
(quando o microrganismo não tem uma morfologia padrão), tal como 
Mycoplasma; ou ainda formas de involução, originadas quando o meio encontra-se 
desfavorável ao desenvolvimento. Nesses casos, como o organismo deixa de 
realizar os processos metabólicos (nutrição e divisão celular) adequadamente, 
este sofre alterações morfológicas.
Há também bactérias apresentando apêndices, tais como extensões 
celulares na forma de longos tubos ou hastes (prostecas) (Rhodomicrobium 
vannielii). Além destas bactérias, estudos vêm revelando a ocorrência de bactérias 
com formas bastante peculiares, tais como células estreladas ou retangulares.
Ultraestrutra Bacteriana
A ultraestrutura bacteriana começou a ser estudada em maiores detalhes 
nas décadas de 50 e 60, a partir do melhoramento das técnicas de microscopia 
eletrônica. Os procedimentos adotados incluíam a lise celular, seguida de 
centrifugação para promover a separação dos vários componentes subcelulares, 
que podiam agora ser purificados e analisados bioquimicamente.
Parede Celular - Estrutura presente na maioria das bactérias conhecidas, exceto 
em micoplasmas e algumas Archaea, que não a possuem.
Corresponde a uma das estruturas mais importantes nas células bacterianas, 
estando localizada na porção mais externa, acima da membrana citoplasmática. 
Devido à sua grande rigidez, a parede celular é responsável pela manutenção da 
forma do microrganismo. Como o ambiente intracelular é bastante concentrado 
em relação ao meio externo, (variando de 2 a até 10 atm), a parede atua como 
uma barreira física rígida, que mantém a forma celular, impedindo que a célula 
estoure em decorrência do grande turgor.
Além disso, a parede celular atua como uma barreira de proteção contra 
determinados agentes físicos e químicos externos, tais como o choque osmótico. A 
parede pode ainda desempenhar importante papel em microrganismos 
patogênicos, em decorrência de presença de componentes que favorecem sua 
patogenicidade, tais como antígenos ou moléculas envolvidas no reconhecimento 
celular. 
Em 1884, Christian Gram desenvolveu um método de coloração de bactérias 
que permitia sua separação em dois grupos distintos, as Gram positivas (que 
coravam-se em roxo) e as Gram negativas (que coravam-se em vermelho). A 
partir do advento da microscopia eletrônica e do aperfeiçoamento das técnicas de 
análise bioquímica dos diferentes componentes celulares, foi verificado que esta 
diferença entre as bactérias Gram positivas e Gram negativas era, provavelmente, 
devida às diferenças de composição e estrutura das paredes celulares.
Assim, quando observadas sob microscopia eletrônica de transmissão, as 
bactérias Gram positivas apresentam uma parede celular espessa (de 20 a 80 
nm), de aspecto homogêneo, enquanto as células Gram negativas exibem uma 
parede mais delgada (de 9 a 20 nm) e de aspecto bastante complexo, 
aparentemente apresentando mais de uma camada. A microscopia eletrônica de 
varredura revelou outras diferenças entre estes dois grupos de organismos. As 
Gram positivas exibiam a superfície mais lisa e homogênea, enquanto as Gram 
negativas apresentavam-se com maior complexidade superficial.
Composição da parede celular
Peptideoglicano (mureína ou mucopeptídeo): Compostoexclusivamente 
encontrado no domínio Bacteria, sendo o responsável pela rigidez da parede 
celular. O peptideoglicano corresponde a um enorme polímero complexo que, em 
bactérias Gram positivas pode formar até 20 camadas, enquanto em células Gram 
negativas está presente, formando apenas uma ou duas camadas.
O peptideoglicano corresponde a um esqueleto, formado por dois derivados 
de açúcares, a N-acetilglicosamina (NAG) e o ácido Nacetilmurâmico (NAM), 
unidos alternadamente, através de ligações do tipo ß-1,4. O grupo carboxil de 
cada molécula de NAM liga-se a um tetrapeptídeo, composto por aminoácidos que 
alternam-se nas configurações L e D. Destes aminoácidos, o D-glutamato, D-
alanina e o ácido mesodiaminopimélico não são encontrados em qualquer outra 
proteína conhecida.
Acredita-se que sua presença confira maior resistência da parede contra amaioria das peptidases.
Assim, em cada resíduo de NAM há um tetrapeptídeo associado. A enorme 
rigidez da da parede celular é resultante das ligações entre os tetrapeptídeos de 
cadeias adjacentes. Neste aspecto, há uma grande diferença entre as bactérias 
Gram positivas e negativas. Nas bactérias Gram negativas (Ala-Glu-DAP-Ala), a 
ligação entre os tetrapepídeos é direta, ocorrendo entre o grupamento amino do 
DAP subterminal (posição 3) e o grupamento carboxi da D-Ala terminal (posição 
4). Já nas Gram positivas (Ala-Glu-Lys-Ala), a ligação é indireta, sendo mediada 
por uma ponte interpeptídica de natureza variável (cinco glicinas em S. aureus). A 
análise das figuras abaixo deixa clara a grande estruturação do peptídeoglicano, 
em virtude das inúmeras ligações cruzadas existentes ao longo da molécula. 
Assim, devido a esta complexa estruturação física, o peptideoglicano confere 
rigidez à parede, embora exiba certo grau de elasticidade e também porosidade.
Nas bactérias Gram positivas, cerca de 90% da parede celular é composta 
pelo peptídeoglicano, que geralmente forma cerca de 20 camadas.
O restante da parede é composto essencialmente por ácido teicóico. Nas 
bactérias Gram negativas, apenas cerca de 10% da parede corresponde ao 
peptideoglicano, existindo geralmente como uma camada única ou dupla. Os 
demais componentes da parede celular de bactérias Gram negativas serão 
analisados posteriormente.
Esquema ilustrando o espesso peptideoglicano de bactérias Gram positivas
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Ácidos Teicóicos: Juntamente com peptideoglicano, os ácidos teicóicos 
compõem a parede celular das bactérias Gram positivas. Estes compostos, 
presentes em grandes quantidades, correspondem a polímeros de glicerol ou 
ribitol ligados a açúcares ou aminoácidos e conectados entre si por meio de 
grupamentos fosfato.
Os ácidos teicóicos associam-se ao peptideoglicano pela ligação do 
grupamento 6 hidroxil do ácido N-acetilmurâmico, podendo alternativamente 
associar-se aos lipídeos da membrana citoplasmática, quando passam a ser 
denominados de ácidos lipoteicóicos. Devido à sua carga negativa, os ácidos 
teicóicos contribuem com o caráter negativo da superfície celular de Gram 
positivas. Seu papel fisiológico é ainda desconhecido, mas especula-se que estes 
possam participar nos processos de passagem de íons pela parede, ou ligar-se a 
prótons, mantendo um pH celular relativamente baixo.
Em casos de escassez de fosfato, os ácidos teicóicos podem ser substituídos 
por ácidos teicurônicos, deixando assim os fosfatos livres para comporem ATP ou 
DNA, por exemplo.
Fórmula de um ácido teicóico, contendo ribitol
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
O componente adicional da Parede Celular de Gram negativos
Membrana Externa: Esta, embora denominada "membrana"externa é um 
componente da parede celular, presente apenas nas bactérias Gram negativas. A 
membrana externa corresponde a uma segunda bicamada lipídica (semelhante à 
membrana plasmática), localizada acima do peptideoglicano, contendo 
fosfolipídeos, lipoproteínas, proteínas e também lipopolissacarídeos. Quando 
comparada à membrana citoplasmática, a membrana externa exibe maior 
permeabilidade a pequenas moléculas, tais como glicose ou outros 
monossacarídeos.
Sua face interna geralmente é rica em pequenas lipoproteínas (7,2 kDa), 
denominadas lipoproteínas de Braun, que ligam-se covalentemente ao 
peptideoglicano, ancorando firmemente a membrana externa à camada de 
peptideoglicano.
Estudos indicam que a membrana externa e a membrana citoplasmática 
mantém contato em algumas discretas regiões celulares, denominadas sítios de 
adesão. Acredita-se que estas regiões de junção podem conferir maior rigidez à 
parede celular das bactéria Gram negativas, além de fixar melhor a membrana 
externa, não deixando-a frouxa, associada somente ao peptideoglicano. Os sítio 
de adesão foram também denominados junções de Bayer e acredita-se que 
possam ser importantes locais de passagem de compostos citoplasmáticos, seja 
componentes envolvidos na síntese da membrana externa ou diferentes 
nutrientes.
Esquema da parede celular de organismos Gram negativos
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
A face externa da membrana externa é rica em lipopolissacarídeos (LPS), 
inexistentes na membrana citoplasmática. Estes componentes são também 
denominados de endotoxina, uma vez que provocam febre, choque e 
eventualmente morte, quando injetados em animais. O LPS é uma molécula 
complexa, composta por 3 regiões distintas: lipídeo A, polissacarídeo central e 
cadeia polissacarídica lateral O, ou Antígeno O. 
Esquema do lipopolissacarídeo, encontrado na face externa da membrana 
externa
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
O lipídeo A corresponde à porção mais interna da molécula, ancorando o 
LPS à porção hidrofóbica da membrana externa. Este componente corresponde à 
porção tóxica do LPS e geralmente é composto por ácido esteárico, palmítico, 
mirístico, láurico ou capróico. Estes ácidos graxos estão ligados a um dissacarídeo 
de NAcGlicosamina-P. A porção polissacarídica localiza-se acima do lipídeo A, em 
direção ao exterior, sendo composta por duas regiões, o polissacarídeo central e 
polissacarídeo O, que é mais externo, de natureza repetitiva. Em Salmonella, o 
cerne é composto por 10 açúcares pouco usuais. Conectado ao cerne, há o Ag O, 
que geralmente é composto por 3 a 5 açúcares bastante peculiares e variáveis. A 
natureza destes açúcares pode ser modificada pelos microrganismos, resultando 
em um mecanismo de evasão do sistema imune. O LPS também confere carga 
nagativa à superfície celular.
O LPS se associa a proteínas, formando a face externa da unidade de 
membrana.
A membrana externa apresenta um grupo especializado de proteínas, 
denominadas genericamente de porinas, que atuam como canais para a 
passagem de pequenas moléculas hidrofílicas, participando assim do processo de 
nutrição. As porinas podem ser específicas, contendo sítios de ligação para 1 ou 
mais substratos, ou inespecíficas, compondo canais aquosos.
A maioria das porinas correspondem a proteínas transmembrânicas, com 3 
subunidades idênticas, que formam orifícios de cerca de 1 nm, sendo que, 
aparentemente, possuem mecanismos para a abertura e fechamento. Para 
algumas substâncias, a membrana externa é mais restritiva.
Compostos que afetam a Integridade da Parede Celular
Ação da Lisozima na PC: Esta enzima, sintetizada por alguns organismos 
e por glândulas endócrinas do homem, age clivando as ligações do tipo β-1,4, 
presentes no peptideoglicano. Nas células Gram positivas, o tratamento com 
lisozima origina protoplastos (células sem parede celular), enquanto nas Gram 
negativas, a lisozima origina esferoplastos (células com resquícios de parede 
celular).
Ação da penicilina na PC: Este antibiótico impede a ligação dos 
tetrapeptídeos. A droga se liga irreversivelmente às PBPs, que são proteínas 
envolvidas no processo de biossíntese do peptideoglicano. Paralelamente, as 
autolisinas, que atuam em conjunto com a maquinaria de biossíntese, passam a 
degradar porções do peptideoglicano. Como a síntese está bloqueada, o resultado 
líquido é a formação de uma parede defeituosa.
A Camada S
Algumas bactérias e várias Archaea apresentam uma camada de natureza 
protéica ou glicoprotéica estruturada (como um piso de tacos), denominada 
camada S. Esta camada, as bactérias, encontra-se acima da parede celular e até o 
momento, suas funções não se encontram totalmente esclarecidas.
Acredita-se que esta camada proteja a célula contraflutuações osmóticas, 
de pH e íons, além de auxiliar na manutenção da rigidez da parede. Alguns 
autores especulam que a camada S pode mediar a ligação dos organismos a 
superfícies.
Microscopia eletrônica de uma célula contendo a camada S.
(Adaptado de Prescott et al., 2002)
Morfologia e ultraestrutura bacterianas (Parte 2)
Cápsula, Glicocálix e camada limosa - A cápsula pode ser definida 
como uma camada externa à parede celular, geralmente apresentando-se como 
um material viscoso, fortemente associado à superfície celular, geralmente de 
natureza polissacarídica e raramente protéica. Por outro lado, o termo camada 
limosa é algumas vezes definido como uma uma zona difusa, contendo material 
pouco organizado, sendo facilmente removida.
A presença da cápsula normalmente confere vantagens às bactérias, pois 
suas principais funções incluem: ligação às células do hospedeiro, fator de 
virulência por dificultar a fagocitose e também a proteção, seja aumentando a 
resistência ao dessecamento, uma vez que armazena grandes quantidades de 
água, fonte de nutrientes e proteção contra a infecção por bacteriófagos, ou 
interação com anticorpos.
Em odontologia, a presença da cápsula pode ser considerada como um 
importante fator de virulência para o principal agente cariogênico - S.mutans, que 
sintetiza um cápsula composta por um homopolissacarídeo denominado glucano 
(produto da degradação da sacarose em glicose e frutose). Tal polímero adere-se 
firmemente à parede celular do microrganismo e permite sua aderência ao 
esmalte, favorecendo sua colonização.
Outros microrganismos apresentam cápsula de natureza heteropolimérica - 
S. pneumoniae. Eventualmente, a cápsula pode ser de natureza polipeptídica, 
como em B. anthracis (ácido glutâmico, na forma D).
Micrografia óptica, empregando a
tácnica de coloração negativa,
revelando células capsuladas.
(Adaptado de Tortora et al., Microbiologia, 1998)
Micrografia eletrônica de
transmissão, revelando a delgada
cápsula circudando a célula
(Adaptado de "An eletctronic companion to microbiology")
Fímbrias e Pili - Muitas bactérias Gram negativas apresentam apêndices 
finos (3 a 10 nm), retos e curtos, denominados fímbrias. Geralmente estas são 
bastante numerosas, podendo atingir números de 1000 ou mais por célula. Como 
são muito pequenas e delgadas, somente podem ser visualizadas pela microscopia 
eletrônica. As fímbrias são de natureza protéica, compostas por subunidades 
repetitivas de uma proteína denominada genericamente de pilina. As fímbrias 
possuem, geralmente em sua extremidade, e algumas vezes ao longo da 
estrutura, proteínas distintas, denominadas adesinas, as quais mediam a adesão 
específica da célula bacteriana a diferentes substratos.
Micrografia eletrônica de
varredura de bacilos apresentando
fímbrias
Esquema ilustrando a organização
estrutural de uma fímbria, assinalando a
presença de moléculas do tipo adesina,
situadas na extremidade da estrutura
(Adaptado de An Electronic Companion to Microbiology)
Muitas bactérias podem ainda apresentar outro tipo de apêndice, 
denominado pilus F ou fímbria sexual, o qual exibe semlhanças estruturais com as 
fímbrias. No entanto, este tipo de fímbra é normalmente encontrado em um 
menor número nas células, variando de 1 a 10. O pilus F corresponde a uma 
estrutura bastante longa e menos rígida que as fímbrias convencionais, estando 
envolvido no reconhecimento de outras bactérias, em um processo de 
transferência de genes denominado conjugação.
Micrografia eletrônica colorizada, revelando a longa fímbria sexual (pilus F).
Observar também a presença de fímbrias.
Atualmente, diferentes tipos diferentes de fímbrias vêm sendo descritos, 
sendo vários destes associados à adesão, ou à virulência.
Bactérias Gram positivas podem, muitas vezes, apresentar estruturas 
fibrilares (diferentes de fímbrias) em sua superfície, provavelmente também 
envolvidas nos processos de adesão a substratos.
Flagelos - Estruturas longas, delgadas e relativamente rígidas, 
apresentando cerca de 20 nm de espessura e 15 a 20 Pm de comprimento, 
responsáveis pela locomoção das bactérias. Devido à sua pequena espessura, os 
flagelos somente podem ser visualizados por meio de colorações específicas, 
microscopia de campo escuro, ou por microscopia eletrônica.
De acordo com o número e distribuição dos flagelos, as bactérias podem ser
classificadas como: atríquias (sem flagelos), monotríquias (um único flagelo), 
anfitríquias (um flagelo em cada extremidade) , lofotríquias (um tufo de flagelos 
em uma, ou ambas as extremidades) e peritríquias (apresentando flagelos ao 
longo de todo o corpo bacteriano).
Bactéria monotríquia
(Adaptado de Atlas, 1997 - Principles of
Microbiology)
Bactéria anfitríquia
(Adaptado de Tortora et al., 1998 - Microbiology)
Bactéria lofotríquia
(Adaptado de Tortora et al., 1998 -
Microbiology)
Bactéria lofotríquia
(Adaptado de Atlas, 1997 - Principles of
Microbiology)
Bactéria peritríquia
(Adaptado de Tortora et al., 1998 -
Microbiology)
Bactéria peritríquia
(Adaptado de Tortora et al., 1998 - Microbiology)
Estrutura - Estruturalmente, o flagelo pode ser subdivido em 3 regiões: 
filamento, corpo basal e gancho, sendo estas duas últimas importantes para a 
inserção e movimentão do filamento. O filamento dos flagelos apresenta estrutura 
helicoidal, com comprimento de onda constante para cada espécie.
Este corresponde a um cilindro longo e oco, composto por unidades 
repetitivas de uma proteína denominada genericamente de flagelina, que pode 
variar de 30 a 60 kDa, dependendo do microrganismo. Sua extremidade distal é 
revestida por uma proteína seladora. Algumas bactérias apresentam bainhas de 
diferentes naturezas revestindo o filamento, tal como em Vibrio cholerae, ou 
Bdellovibrio. O gancho apresenta maior espessura que o filamento, sendo 
composto por diferentes subunidades protéicas. O corpo basal corresponde à 
porção mais complexa do flagelo, apresentando 4 anéis ligados a um bastão 
central em bactérias Gram negativas, enquanto em Gram positivas são 
observados apenas 2 anéis. Os anéis externos L e P associam-se ao LPS e 
peptidioglicano, respectivamente, enquanto os anéis S e M estão associados à 
membrana citoplasmática.
Esquema da estrutura dos flagelos bacterianos, em células
Gram negativas (à esquerda) e Gram positivas (à direita)
(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 2000)
Detalhe ampliado da estrutura de um flagelo de células Gram negativas
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Síntese flagelar - Muitos genes estão envolvidos na síntese do flagelo e na
mobilidade celular. Em E. coli e Salmonella foram identificados mais de 40 genes 
(fla), que codificam proteínas estruturais, de exportação de componentes para o 
exterior e de regulação de muitos eventos bioquímicos envolvidos na síntese de 
novos flagelos. A síntese de flagelos é fortemente regulada, tanto por fatores 
metabólicos como por sinais emitidos durante a divisão celular. Acredita-se que as 
subunidades de flagelina sejam transportadas ao longo do filamento e se 
autoarranjam espontaneamente, quando atingem a ponta.
Movimentação - A movimentação dos flagelos ocorre através de um 
mecanismo de rotação do filamento, em velocidades que podem atingir até 270 ou 
1100 rps, o que permite uma locomoção de até 100 Pm/segundo, correspondendo 
a 100 vezes o seu comprimento/minuto. Os flagelos atuariam de maneira análoga 
a propulsores de um barco, sendo o sentido da rotação importante para o tipo de 
movimentação resultante. Em muitas células monotríquias, a rotação no sentido 
anti-horário promove a movimentação para frente, enquanto a rotação no sentido 
horário faz com que a célula se locomova no sentidooposto.
Em outras monotríquias, quando o flagelo gira no sentido horário promove a
locomoção.
Tipos de movimentação de células monotríquias
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
No caso de bactérias peritríquias, quando os flagelos giram no sentido 
antihorário as células se movem para frente. Estes dobram seus ganchos e seus 
filamentos se agrupam, formando um feixe, que gira e propele a célula.
Quando a rotação ocorre no sentido horário, os flagelos se separam e a bactéria 
passa a vibrar somente, até que os flagelos voltem a girar no sentido anti-horário, 
impulsionando novamente a célula para frente.
Para que haja a movimentação, o bastão localizado entre o gancho e o anel M tem 
a capacidade de rodar livremente na membrana citoplasmática.
Acredita-se que o anel S esteja fixo na parede celular, sem a possibilidade de 
rodar. Os anéis P e L sustentariam o bastão. Há evidências que o corpo basal 
atuaria como uma estrutura passiva que giraria no interior de um complexo 
proteíco inserido na membrana, semelhante a um rotor de um motor elétrico, que 
gira no centro de um anel de eletromagnetos (estator). A energia necessária para 
a rotação é provida pela força próton motiva. A dissipação do gradiente de prótons 
cria uma força que gira o flagelo no sentido anti-horário, impelindo o 
microrganismo. O rotor seria composto pelo bastão central, pelo anel M e por um 
anel C, ligado ao M através da membrana citoplasmática. Estes anéis são 
formados por várias proteínas, sendo a FliG bastante importante. No estator, 
temos as proteínas MotA e MotB, que formam um canal de prótons, sendo que 
MotB também ancora o complexo ao peptideoglicano.
Esquema ilustrando a movimentação de bactérias peritríquias
(Adaptado de Tortora et al., 1998 - Microbiology)
Flagelos periplasmáticos - Estes flagelos são encontrados apenas nos 
espiroquetas (sendo muitas vezes denominados de filamentos axiais). Como o 
prórpio nome indica, estes flagelos situam-se no periplasma, localizandose abaixo 
da membrana externa destas bactérias. Os flagelos periplasmáticos originam-se a 
partir dos polos celulares, voltando-se em direção ao centro da célula, envolvendo 
a membrana citoplasmática do corpo bacteriano.
Micrografia
eletrônica colorizada, revelando os
flagelos periplasmáticos (amarelo)
(Adaptado de Tortora et al., 1998 -
Microbiology)
Micrografia eletrônica revelando o flagelo
periplasmático, situado abaixo da membrana
externa
(Adaptado de An Electronic Companion to
Microbiology)
Movimentação por meio de deslizamento
Muitos procariotos são móveis, apesar de não possuírem flagelos. Estas 
bactérias são capazes de se movimentar sobre superfícies sólidas, por um 
processo denominado deslizamento. A motilidade por deslizamento é apresentada 
por vários membros de Bacteria, sendo, no entanto, estudada somente em alguns 
poucos grupos. O movimento deslizante é consideravelmente mais lento – 10 
Pm/seg para algumas bactérias, quando comparado às velocidades atingidas pelo 
movimento flagelar mas, da mesma forma, permite a locomoção das bactérias em 
seus habitats.
Mecanismos da Motilidade Por Deslizamento
Embora até o momento nenhum mecanismo de deslizamento tenha sido 
comprovado, existem alguns modelos definindo o processo, além de evidências 
sugerindo a existência de mais de um tipo de mecanismo. Em cianobactérias, à 
medida que as células deslizam, secretam um polissacarídeo limoso em sua 
superfície externa. Aparentemente, este polissacarídeo estabelece o contato entre 
a superfície celular e a superfície sólida, contra a qual a célula desliza. À medida 
que o polissacarídeo limoso excretado se adere à superfície, a célula é 
gradativamente puxada. Esta hipótese é sustentada pela observação de poros 
excretores de compostos limosos na superfície de várias cianobactérias 
filamentosas.
Em Flavobacterium johnsoniae, provavelmente o mecanismo de 
deslizamento envolve a movimentação de proteínas na superfície celular. De 
acordo com este modelo, proteínas específicas de motilidade, ancoradas nas 
membranas citoplasmática e externa, parecem propelir a célula para frente por 
um mecanismo de cremalheira contínua. Ao que parece, o movimento das 
proteínas da membrana citoplasmática é promovido pela liberação de energia 
oriunda da força próton motiva que, de alguma maneira, transmite esta energia às 
proteínas da membrana externa, localizadas ao longo de uma “pista de corrida” na 
superfície celular. Acredita-se que o movimento das proteínas da pista de corrida 
contra uma superfície sólida, literalmente empurre a célula para frente.
Assim como as outras formas de motilidade, o deslizamento apresenta 
grande relevância ecológica. Este movimento permite que a célula explore novos 
recursos, ou interaja com outras células, de maneira benéfica.
Esquema proposto para a movimentação deslizante de Flavobacterium
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Morfologia e ultraestrutura bacterianas (Parte 3)
Periplasma (gel periplasmático) - Corresponde a um espaco situado entre a membrana externa e 
membrana citoplasmatica, encontrado em celulas Gram negativas.
Embora questionaveis, relatos esporadicos descrevem a existencia de um espaco observado entre o 
peptideoglicano e a membrana citoplasmatica de organismos Gram positivos. O periplasma apresenta 
consistencia de gel, provavelmente devido ao grande numero de proteinas presentes nesta regiao. Em 
virtude disto, este "espaco" passou a ser denominado gel periplasmatico. O periplasma pode atingir de 
1 a cerca de 70 nm de espessura, correspondendo a ate 40% do volume total da celula. 
Em Gram negativas, tem grande importancia, pois varias enzimas e outras proteínas estao 
localizadas, incluindo hidrolases, proteinas de ligacao envolvidas no transporte e quimiorreceptores. 
Bacterias quimiolitotroficas e denitrifcantes apresentam muitas vezes proteínas transportadoras de 
eletrons no periplasma, outras apresentam enzimas envolvidas na síntese de peptideoglicano. A 
presenca do periplasma bacterias Gram positivas e ainda motivo de controvérsias, devido ao enorme 
potencial secretor que este grupo apresenta.
Membrana Citoplasmática - Estrutura delgada, com cerca de 8 nm, composta por uma 
bicamada fosfolipidica (podendo apresentar 7 tipos de fosfolipideos diferentes), entremeada de 
proteinas (cerca de 200 tipos distintos), atuando como importante barreira osmotica, altamente 
seletiva. Normalmente, as membranas de organismos procariotos apresentam maiores concentracoes 
de proteinas que as membranas eucarioticas, tendo em vista a ausencia de organelas citoplasmaticas 
nas bacterias.
A bicamada fosfolipidica e composta por glicerol ligado a duas cadeias de acidos graxos, atraves de 
ligacoes do tipo ester, com proteinas entremeadas. Tanto as proteinas como os fosfolipideos podem 
mover-se lateralmente ao longo da membrana. Esta e estabilizada principalmente por interacoes 
hidrofobicas e por pontes de H.
Paralelamente, os ions Ca+2 e Mg+2 tambem participam, interagindo ionicamente com as cargas 
negativas dos fosfolipideos.
Via de regra, os fosfolipideos bacterianos contem acidos graxos com cadeias nao ramificadas de 16 a 
18 atomos de carbono. Esta composicao pode ser variavel, de acordo com as condicoes ambientais. 
Assim, quando cultivadas em temperaturas baixas, ha um aumento da proporcao de acidos graxos 
insaturados, aumentando consequentemente a fluidez da membrana. Por outro lado, aumetando o 
grau de saturacao, as cadeias tornam-se mais rigidas, pois as moleculas tem maior capacidade de 
associacao.
Esquema da membrana citoplasmatica bacteriana
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Via de regra, exceto no caso dos micoplasma (bacteriasdesprovidas de parede celular), micoplasmas, 
as membranas procarioticas nao apresentam esterois, como observado em eucariotos. Entretanto, 
muitas bacterias apresentam moleculas pentaciclicas, semelhantes a esterois, denominadas 
hopanoides, talvez conferindo maior rigidez a membrana. A presenca de esterois na membrana 
citplasmatica de micoplasmas pode ser justificada pela ausencia da parece celular, neste grupo de 
organismos.
Similaridade estrutural entre os esterois (a), colesterol (b) e hopanoides (c)
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Mesossomos - correpondem a extensas invaginacoes da membrana citoplasmatica, em forma de 
vesiculas, lamelas ou tubulos. Geralmente sao encontrados com maior abundancia em Gram positivos, 
mas tambem presentes em Gram negativos. Ate hoje, sua existencia e funcoes sao ainda debatidas 
pelos pesquisadores. Diversas funcoes tem sido atribuidas aos mesossomos, tais como a participacao 
na segregacao dos cromossomos durante a divisao, papel respiratorio, papel na esporulacao, ou ate 
mesmo como sendo um mero artefato decorrente dos procedimentos utilizados para a preparacao 
microscopica dos especimes. A partir do acahado de extensos mesossomos em bacterias de grandes
dimensoes, acredita-se que sua principal funcao seja de aumentar a superficie da membrana, 
aumentando assim o conteudo enzimatico das celulas.
Matriz Citoplasmática - E composta por cerca de 70% de agua, alem dos demais compostos 
celulares, tais como o DNA, inclusoes e plasmideos. Caracteristicamente, o citoplasma celular 
apresenta um grande concentracao de ribossomos e proteinas, tais como proteinas atuando como um 
sistema de citoesqueleto. 
Nucleóide e plasmídeos- Os procariotos sao organismoshaploides, geralmente apresentando apenas 
1 unico cromossomo nao envolto por carioteca. Eventualmente, algumas bacterias podem apresentar 2 
ou 3 cromossomos. O cromossomo bacteriano e normalmente cirucular e encontra-se bastante 
enovelado, em uma regiao celular denominada nucleoide. Em bacterias, o cromossomo nao 
apresenta-se associado a histonas, sendo estabilizado por outras proteinas de natureza basica. 
Geralmente o DNA cromossomal corresponde a uma molecula bastante grande, podendo ser 1000 
vezes maior que a propria celula. Em E. coli, o DNA possui cerca de 4,7 Mb, exibindo 
aproximadamente 1 mm de comprimento, quando linearizado.(Adaptado de An Electronic Companion to
Microbiology)
Varias bacterias apresentam tambem moleculas de DNA extracromossomal, denominadas plasmideos, 
as quais sao geralmente circulares, contendo muitas vezes genes que conferem caracteristicas 
adaptativas vantajosas ao microrganismo. Seu numero e dimensoes sao bastante variaveis.
Corpúsculos de inclusão - Sao granulos de armazenagem, de diferentes naturezas, sendo 
geralmente utilizados como fonte de material de reserva ou energia, muitas vezes insoluveis. Estes 
podem apresentar-se sem qualquer envoltorio ou envoltos por uma unica camada lipidica delgada 
(diferente de uma membrana), ou por proteinas.Dentre os compostos organicos armazenados temos o 
glicogenio, o amido e poliidroxibutirato. Ja dentre os inorganicos temos polifosfatos (volutina ou 
metacromaticos) e enxofre.
Granulos de poliidroxibutirato
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
Os magnetossomos sao particulas intracelulares de magnetita (Fe3O4), que originam um dipolo 
magnetico na celula, que pode responder aos campos geomagneticos. Estes foram descritos em 
algumas bacterias aquaticas e algas. Outras bacterias aquaticas apresentam vesiculas de gas, que 
conferem mobilidade nas diferentes camadas de agua. Sao estrutura sem forma de fuso, ocas, 
compostas por proteinas, tendo tamanhos variaveis (30 - 300 nm de diametro e ate 1000 nm de 
comprimento). Consistem de um orificio oco envolto por uma membrana (armacao) proteica 
extremamente delgada (2 nm). Nesta membrana encontram-se por 2 tipos de proteinas que originam 
uma estrutura rigida, impermeavel a agua e permeavel a gases. A proteina predominante tem cerca de 
7.5 kDa, contendo A 50% de residuos de aminoacidos hidrofobicos (Ala, Val, Leu, Ile), provavelmente 
voltados para o interior da particula, evitando a entrada de agua. Células apresentando 
magnetossomos em seu interior (corpúsculos negros enfileirados)
(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 2000)
Preparação de magnetossomos
(Adaptado de Prescott et al., Microbiology,
2000)
Bactérias se movendo em direção a 
um campo magnético
(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 2000)
Esquema de uma vesícula de ar,
indicando como as proteínas que a
formam se associam
(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of
Microorganisms, 2003)
Domínio Archaea
Considerações Gerais
Por volta da decada de 70, varios organismos procarioticos foram isolados a partir de uma 
serie de ambientes considerados extremamente inospitos, quase que incompativeis com a presenca 
de seres vivos. Estes ambientes naturais caracterizavam-se por apresentar temperaturas bastante 
elevadas (proximas a 100oC), extrema acidez (pH proximo a 2), altas salinidades (cerca de 10 a 15%) 
e, muitas vezes, ausencia completa de oxigenio. Como varias destas caracteristicas correspondiam as 
possiveis condicoes encontradas na Terra primitiva, os pesquisadores acreditavam que os organismos 
procarioticos presentes nestes ambientes deveriam corresponder a celulas primitivas, talvez "fosseis 
vivos", representando as formas de vida ancestrais das bacterias modernas. Por esta razao, estes 
organismos foram denominados "arqueobacterias".
No entanto, a partir dos trabalhos de Carl Woese e colaboradores (ha cerca de 25 anos), 
realizando estudos comparativos de sequencias de DNA que codificavam rRNA (16S e 23S) de 
diferentes organismos, foram definidos 3 grandes dominios compreendendo todos os seres vivos. 
Assim, de acordo com a proposta de Woese, os seres vivos poderiam ser agrupados em tres grandes 
dominios: Bacteria (anteriormente denominadas eubacterias), Archaea (as "arqueobacterias") e 
Eucarya (Eucariotos). Estes tres dominios teriam derivado de um hipotetico ancestral comum de todas 
as celulas.
A analise da arvore filogenetica apresentada abaixo, revela como a denominacao 
"arqueobacterias" e inadequada e quao obsoleta e a ideia de que as "arqueobacterias" seriam os 
ancestrais das bacterias atuais, pois estes organismos nao correspondem aos ancestrais da bacterias 
atualmente conhecidas.
Árvore filogenética universal, apresentando os três domínios da vida
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
Esta arvore revela claramente que as "arqueobacterias" nao correspondem aos ancestrais das 
bacterias atuais, visto que sua possivel origem ocorre quase que concomitantemente a origem das 
bacterias mais primitivas.
Outro aspecto que a arvore permite deduzir e o fato das "arqueobacterias" ocuparem uma 
posicao intermediaria entre os dominios Bacteria e Eucarya, sugerindo que estas correspondem a um 
grupo de organismos diferentes de bacterias e de celulas eucarioticas. De fato, estudos geneticos e 
fisiologicos posteriormente revelaram que tais organismos apresentam caracteristicas de bacterias, de 
eucariotos, alem de caracteristicas exclusivas, não encontradas em qualquer outro dominio. Por esta 
razao, deixaram de ser denominadas "arqueobacterias", recebendo a denominacao archaea. 
Uma questao ainda nao elucidada refere-se ao porque de encontrar-se um grande variedade 
de archaea extremofilas, habitanto ambientes de altas temperaturas, salinidade, ou extremos de pH. 
Por outro lado, o acumulo de conhecimentos sobre este grupo vem mostrando que as archaea podem 
ser encontradas nos mais diversos ecossistemas, desde ambientes aquaticosfrios, sistema digestorio 
do homem e outros animais, em tecidos vegetais. 
Certamente nao e absurdo cogitar que no futuro sejam descobertas archaea patogenicas ao homem 
ou outros seres vivos.
As caracteristicas apresentadas por alguns dos membros deste dominio parecem refletir as condicoes 
primitivas da Terra, quando tal dominio comecou a evoluir como um ramo filogeneticio distinto. Ao que 
parece, varias archaea conservaram mais do que as eubacterias estas caracteristicas fisiologicas 
primitivas, o que seria responsavel pela distribuicao atual no planeta.
Assim, as archaea compreendem um grupo heterogeneo de microrganismos que podem ser 
caracterizados, em sua maioria, como habitantes de ambientes inospitos, geralmente crescendo em 
condicoes consideradas ate entao como extremas e limitrofes para a vida.
Classificação das Archaea
Atualmente, considera-se que este dominio apresente tres filos: Crenarchaeota, Euryarchaeota e 
Korarchaeota.
Árvore filogenética do domínio Archaea
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
O filo Crenarchaeota, separa-se muito proximo da raiz da arvore universal, sendo composto 
por organismos hipertermofilos (Thermoproteus, Pyrolobus e Pyrodictium), compreendendo os 
organismos capazes de crescer nas maiores temperaturas conhecidas. 
Estes hipertermofilos sao, em sua maioria, quimiolitotroficos autotroficos, sendo entao 
classificados como produtores primarios. Neste grupo ha tambem organismos isolados (mas ainda nao 
cultivados em laboratorio) de ambientes frios, tais como aguas oceanicas. 
Lagoa quente, rica em enxofre, que e convertido a acido sulfurico, por especies de archaea. 
Sulfolobus, exemplo de uma archaea do filo Crenarchaeota, habitante da lagoa ilustrada acima.
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
O filo Euryarchaeota e um grupo fisiologicamente diverso, sendo composto por dois grupos: 1)
as archaea metanogenicas, que sao anaerobias, (Methanococcus, Methanobacterium e 
Methanosarcina), encontradas em ambientes de condicoes extremas, e 2) as halofilicas extremas, que 
sao aerobias (Halobacterium, Halococcus). As metanogenicas compreendem os organismos mais 
anaerobios conhecidos, ou seja, o oxigenio mesmo em concentracoes baixissimas, exerce um efeito 
extremamente letal sobre estes organismos. Neste filo ha ainda o genero Thermoplasma, composto 
por bacterias acidofilas, termofilicas, que nao apresentam parede celular. As halofilicas geralmente 
coram-se como Gram negativas, nao apresentam esporos e, em sua maioria, sao imoveis, geralmente 
apresentando grandes plasmideos, contendo cerca de 25 a 30% do DNA da celula. Dentre as 
metanogenicas, encontra-se o genero Methanopyrus, que cresce em temperaturas de ate 110°C.
Lago hipersalino no Egito,
rico em carbonato de sodio. O pH
destas aguas encontra-se na faixa de
10, sendo habitado por archaea
halofilas extremas, tais como
Halobacterium salinarum. A coloracao
vermelha e decorrente da presenca
de pigmentos carotenoides, presentes
nestes organismos.
Thermoplasma, uma archaea desprovida de parede celular.
Pilha de refugo da mineracao de
carvao, que muitas vezes sofre autocombustao.
Habitat da archaea
Thermoplasma.
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
O filo Korarchaeota e composto quase que somente por isolados identificados apenas a partir do 
sequenciamento de 16S rRNA, sendo considerado um grupo de hipertermofilos. Ate o momento, 
poucos especimes de Korarchaeota foram cultivados em laboratorio. Pesquisas realizadas em uma 
fenda termal localizada no fundo do mar da Islandia, em 2002, levaram a identificacao de uma nova 
especie de archaea apresentando caracteristicas bastante distintas, quando comparada aos demais 
membros desse dominio. A especie Nanoarchaeum equitans diferencia-se das demais archaea por ser 
aparentemente muito primitiva (ou modificada), sendo encontrada em associacao com outra archaea 
(Igniococcus sp.). Este organismo de morfologia arredondada e bastante diminuto, apresentando cerca 
de 400 nm de diametro e um pequeno genoma, de 0,5 Megabases. De acordo com seus 
descobridores, as grandes diferencas apresentadas por Nanorachaeum em relacao a sequencia de 
RNA ribossomal, sugerem que tal organismo seja classificado em um novo filo, proposto como 
Nanoarchaeota.
Micrografia de fluorescencia,
empregando um corante especifico
para DNA, revelando as celulas de
Igniococcus (maiores) e de
Nanoarchaeum equitans (menores).
No quadro a direita, micrografia
eletronica evidenciando a estreita
associacao das duas archaea.
Boucher & Doolittle (2002) Nature, 417:27-28
(clique no autor, caso deseje ver o artigo original)
Micrografia de fluorescencia
empregando corantes especificos para os rRNAs
de Igniococcus (verde) e Nanoarchaeum
(vermelho)
Huber et al. (2002) Nature, 417:63-67.
(clique no autor, caso deseje ver o artigo original)
Estrutura celular das Archaea
Quanto a morfologia, podem ser esfericas, bacilares, espiraladas, achatadas, quadradas, 
discoides e muitas vezes de morfologia irregular ou pleomorficas. Suas dimensoes são extremamente 
variaveis, de 0,1 a 15 Um, com alguns filamentosos atingindo 200 Um. 
As archaea apresentam varias caracteristicas especiais, que permitem seu desenvolvimento em uma 
vasta gama de ambientes. Estas incluem alteracoes de composicao de membrana, composicao 
variada de paredes celulares, presenca de proteinas tipo histonas, introns, mecanismos de splicing, 
entre outros.
Parede celular: Apresenta composicao e estruturacao extremamente variaveis neste grupo de 
microrganismos. Esta variabilidade sugere que o ancestral comum seria desprovido de parede, sendo 
as diversas paredes resultantes de evolucao independente, de acordo com os diferentes ambientes e 
grupos de archaea.
Diferentes composições de parede celular presentes em archaea.
(Adaptado de Atlas, R.M. (1997) - Principles of microbiology)
Quando coradas pelo metodo de Gram, algumas archaea comportam-se como Gram positivas 
e outras como Gram negativas, embora suas paredes sejam completamente distintas daquelas de 
eubacterias. Como observado na figura acima, suas paredes celulares apresentam uma grande 
diversidade quanto a composicao quimica e, diferentemente das eubacterias, nao apresentam 
peptideoglicano. Alem disso, existem tambem outras archaea que nao exibem parede celular 
(Thermoplasma). 
O genero Thermoplasma cresce bem em temperaturas de 55°C e pH 2, em meios complexos. 
Estes organismos apresentam a membrana citoplasmatica bastante diferente, contendo compostos 
semelhantes a lipopolissacarideos, contendo ligacoes tetraeter. Um outro genero, filogeneticamente 
relacionado a Thermoplasma, e Picrophilus, que cresce em pHs de 0,06 a 0,7.
Varias archaea exibem uma parede espessa, rigida, semelhante a parede Gram positiva 
(Methanobacterium, Methanopyrus, Halococcus), entretanto, os polimeros que compoem a estrutura 
podem ser: pseudopeptideoglicano ou metanocondroitina. O pseudopeptideoglicano diferencia-se do 
peptideoglicano pela ocorrencia de acido talosaminuronico em substituicao ao muramico, pela ligacao 
do tipo b-1,3 ao inves de b-1,4 entre os acucares e pela ausencia de D-aminoacidos nas porcoes 
peptidicas da molecula. 
Nestas bacterias, a lisozima nao exibe qualquer atividade de degradacao da parede, uma vez 
que seu sitio de acao sao as ligacoes b-1,4. Da mesma forma, a penicilina e ineficaz contra estes 
organismos porque o mecanismo de sintese de parede e distinto nas archaea. 
A metanocondroitina e um polimero de 4 acucares (galactosamina, acido glucoronico, N-acetil-
galactosamina e glicose), muito semelhante ao tecido conectivo animal, composto por sulfato de 
condroitina.
Aquelas archaea que coram-se como Gram negativas podem ter paredes compostaspor 
proteinas, polissacarideos ou glicoproteinas. As paredes proteicas podem variar entre si, podendo ser 
do tipo monocamada de natureza cristalina, ou policamadas, de proteinas tubulares. As glicoproteinas 
sao tambem comuns, muitas vezes contendo grandes quantidades de aminoacidos carregados 
negativamente. As halobacterias sao um exemplo do modelo descrito acima, onde as cargas negativas 
da parede interagem com os ions Na+ do ambiente, estabilizando a parede.
O genero Halococcus apresenta a parede celular composta por um heteropolissacarideo 
altamente sulfatado, nunca observado em qualquer outro ser vivo. 
Eventualmente, algumas archaea exibem uma camada proteica adicional ao redor da parede 
celular, ou compondo a propria parede, denominada “camada S”, em um estado cristalizado.
Membrana Citoplasmática: corresponde a uma estrutura unica, apresentando composicao quimica e 
arranjo totalmente diferentes das membranas citoplasmaticas de quase todas as bacterias e de todos 
eucariotos.
Membrana Bacteria Archaea Eucarya
Conteúdo protéico alto alto baixo
Composição lipídica fosfolipideos
Sulfolipideos,
glicolipideos,
hidrocarbonetos
ramificados, isoprenoides,
fosfolipideos
Fosfolipideos
Estrutura dos
lipídeos
cadeia linear cadeia ramificada cadeia linear
Ligação dos lipídeos ester eter (di e tetraeter) ester
As membranas de archaea geralmente apresentam um alto conteudo proteico e varios lipideos: 
glicolipideos, sulfolipideos, fosfolipideos (raros) e lipideos apolares do tipo isopreno. A presenca de 
hidrocarbonetos ramificados aumenta a fluidez da membrana, uma vez que dificultam a formacao de 
estruturas cristalinas. Dentre os principais lipideos estao aqueles do tipo glicerol-eter-isopreno 
(hidrocarbonetos de 20, 25 ou 40 Carbonos).
Uma caracteristica da porcao lipidica da membrana e o fato desta nao ser composta por acidos 
graxos convencionais. Em seu lugar encontram-se longas cadeias de hidrocarboneto ramificadas. Os 
hidrocarbonetos ligam-se ao glicerol por ligacoes do tipo eter (ao inves de ester) e podem apresentar-
se como bicamadas (como em todas as membranas) ou como monocamadas. Quando formam 
bicamadas, denominam-se glicerol dieter e quando originam monocamadas, diglicerol tetraeter. 
Quando ha a monocamada, esta modula sua fluidez atraves da ciclizacao de alguns elementos
da cadeia de hidrocarboneto, formando aneis pentaciclicos.
As proteinas de membrana podem ser tambem bastante diferentes daquelas observadas em
outros tipos celulares.
Estrutura e composição da membrana presente em várias archaea.
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
Cromossomo: E bastante semelhante ao cromossomo das eubacterias, uma vez que e unico 
e, na maioria dos casos, circular. Por outro lado, sua organizacao e semelhante aos eucariotos, uma 
vez que observam-se proteinas (do tipo histona) associando-se ao DNA, atuando na manutencao da 
estrutura do DNA, afetando tambem a expressao genica. Foi observado que em muitos hipertermofilos 
a associacao das proteinas ao DNA promove um enovelamente do tipo positivo no DNA, enquanto em 
eucariotos, este e negativo. 
Foi tambem relatada a presenca de introns no cromossomo de Archaea, em genes de RNA de 
hipertermofilos e halofilos, sendo processado atraves de endonucleases.
Transcrição: Em relacao aos promotores, aparentemente sua estrutura tem maior semelhanca 
com promotores de eucariotos que de procariotos. A RNA polimerase e mais complexa que a de 
bacterias, podendo ser composta por 8 polipeptideos em metanogenicas e halofilicas (enquanto em 
Bacteria sao 4). Nas hipertermofilas, podem existir 10 polipeptideos distintos (assemelhando-se a RNA 
polimerase de eucariotos).
Ribossomos: Sao do tipo 70S, semelhantes aos de bacterias, entretanto, sua composicao 
proteica e bastante distinta, tornando-os resistentes aos antibioticos que afetam a sintese proteica 
bacteriana. A traducao tambem e diferentes das Bacteria, assemelhando-se mais aos Eucarya, sem a 
participacao da formil-metionina no inicio do processo. A toxina difterica, que inibe a traducao de 
celulas eucarioticas tambem inibe o processo em Archaea. 
Flagelos: Muitas archaea, inclusive aquelas sem parede celular, podem apresentar flagelos. 
Estes diferem totalmente dos flagelos bacterianos, uma vez que nao apresentam a estruturacao em 
corpo basal, gancho e filamento. Nas Archaea, o flagelo nao apresenta os aneis observados nas 
bacterias e, geralmente, e composto por varios tipos de “flagelina”, que exibe composicao similar a 
varias fimbrias. Ao que parece, o flagelo e composto por flagelina, que se organiza a partir da 
membrana citoplasmatica, projetando-se para o exterior da celula. 
Metabolismo
As archaea apresentam uma enorme diversidade metabolica. Muitas são quimiorganotroficas, 
com metabolismo semelhante as demais celulas, outras são quimiolitotroficas, utilizando o H2 como 
doador de eletrons nas reacoes de oxi-reducao. Varias archaea sao anaerobias e geralmente 
termofilas e suas vias para obtencao de energia geralmente envolvem
1) Reducao do CO2 a metano ou conversao do acetato a CO2 e entao metano; sendo incorporado pela 
via do Acetil-Coa CO2 + 4H2 k CH4 + 2H2O nas metanogenicas
2) Reducao de SO4 a H2S; SO4 2- + H+ + 4H2 k HS- + 4H2O
3) Reducao de Enxofre elementar a H2S. S + H2 k HS- + H+
Assim, pode-se notar que muitas archaea exibem metabolismo quimioautotrofico.
Ecologia de archaea
Embora inicialmente fossem consideradas organismos restritos a ambientes extremos, muitas 
archaea vem sendo isoladas de ambientes favoraveis aos demais organismos procarioticos e 
eucarioticos. No entanto, dentre as varias archaea descritas ate o momento, a maioria e encontrada 
em poucos ambientes especializados terrestres e aquaticos, tais como lagos extremamente salinos, 
ambientes estritamente anaerobios e/ou ambientes extremamente quentes. Ate pouco tempo, a menor 
temperatura onde foi possivel se fazer o cultivo “in vitro” de archaea era de 30°C.
Dados recentes indicam, por outro lado, que este grupo de microrganismos pode tambem ser 
isolado de ambientes frios. Atualmente sabemos que estes organismos são importantes membros da 
microbiota aquatica de regioes frias do planeta. Ao que parece, as archaea podem corresponder a ate 
34% da biomassa procariotica das aguas costeiras superficiais da Antartida.
De maneira geral, e pelo fato da maioria das archaea conhecidas serem isoladas de ambientes 
quentes, salinos e/ou anaerobios, este dominio e didaticamente dividido em tres grandes grupos: 
termofílicos, halófilos e metanogênicos. 
No entanto, vale ressaltar mais uma vez que dados mais recentes comprvam a ampla distribuicao 
geografica e ecologica desse grupo de organismos.
Termofilia: Sabe-se que varias archaea tem temperatura otima superior a 80°C e temperatura 
maxima de crescimento acima de 100°C (Pyrodictium brockii tem otimo de 105°C e Pyrolobus fumarii 
de 106°C, embora cresca em ate 113°C). Ainda nao se sabe ate onde pode ir esta faixa de 
temperatura.
Pyrolobus fumarii foi isolado de uma fenda no Oceano Atlantico, a uma profundidade de 3.650 
metros, crescendo em uma faixa de temperatura de 90 a 113°C, pH de 4 a 6.5 e concentracoes de 
NaCl variando de 1 a 4%. Experimentos realizados em laboratorio mostram que culturas na fase 
exponencial de crescimento sobrevivem ao tratamento em autoclave (121°C) por 1 hora.
A termofilia requer adaptacoes fisiologicas especializadas, pois as proteinas e acidos nucleicos nao 
podem ser desnaturados e a membrana deve manter-se funcional nestas temperaturas.
Curiosamente, a estrutura primaria (sequencia de aminoacidos) de varias proteinas de 
Archaea nao exibem diferencas significativas quando comparada a outros organismos. 
Provavelmente, o principal fator para esta caracteristica seja o dobramento destas proteinas. 
Uma caracteristica das