Citologia e Fisiologia dos patógenos bacterianos - Microbiologia

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Citologia e Fisiologia dos Patógenos Bacterianos	 30/08/2016 – Fernanda R.
→ Introdução
	As bactérias são consideradas os seres mais antigos e são adaptados a diversos tipos de ambiente. Conforme a modernização, espalham-se cada vez mais.
· No nosso organismo, o número de células bacterianas é estimado em torno de 5 x 10 elevado a 30. 
· No corpo humano temos cerca de 10x mais bactérias que células.
· O local com o maior acúmulo de bactérias é o intestino. Lá existem cerca de 100 trilhões de bactérias comprometidas com a formação do bolo fecal, produção de vitaminas do complexo B, vitamina K. São bactérias que fazem parte da nossa microbiota.
Ao observamos uma célula bacteriana, podemos concluir que a mesma apresenta dimensões muito menores em relação a uma célula normal.
✓ Mede em torno de 0,2 micrômetros.
✓ São seres unicelulares, simples.
✓ A célula que a compõe é procariota.
	Podemos observar que na célula bacteriana, na estrutura procariota, há a ausência de muitos elementos/ estruturas celulares encontradas no eucarioto. A membrana nuclear é uma das primeiras marcas de uma célula procariótica e não é encontrada em células procariotas. Logo, o material genético encontra-se livre/ solto/ disperso no citoplasma sendo denominado nucleóide. As bactérias também não apresentam mitocôndrias, cloroplastos, entre outros. A respiração celular é realizada a partir de de uma invaginação na membrana plasmática que recebe o nome de mesossomos. Não apresentam microtúbulos, nem retículo endoplasmático, complexo de Golgi. É uma célula muito simples.
	O ribossomo se apresenta em 2 subunidades: uma denominada 40 S e outra maior 60 S. O ribossomo inteiro será 80 S enquanto o ribossomo bacteriano é 70 S. Esse S representa a velocidade de sedimentação. Existe uma aplicação para que esses ribossomos bacterianos sejam menores em relação a um célula procarionte e essa característica está relacionada com a função de alvo para antibióticos. 
	Em termos de material genético as bactérias apresentam uma particularidade que deve ser chamada atenção: elas têm um material genético normal (DNA do cromossomo), porém também apresentam um DNA plasmidial ou plasmídeo. Esse DNA plasmidial é extra cromossômico, não se replica junto com o cromossomo – replicação independente. 
	Na bactéria, o DNA cromossômico apresenta os genes que serão responsáveis pela formação da estrutura celular, do metabolismo e fisiologia da bactéria. São genes responsáveis pela manutenção da vida da mesma.
	No plasmídeo, estão concentrados genes relacionados a sua capacidade de virulência. São genes que aumentam a capacidade de adesão ao corpo, que façam que ela produza determinada toxina, resista a um antibiótico. Conclui-se então que não são genes essenciais. São genes de fatores de agressão. 
	Os plasmídeos são facilmente transferidos de uma bactéria para a outra, por uma estrutura da célula bacteriana chamada de Pili F ou Pili Sexual – serve para a transferência desse material genético. Para uma bactéria patogênica, é interessante que ela aumente o repertório de “irmãs” patogênicas para geração de um quadro sintomático importante. Pequenas quantidades da mesma não realizam tal quadro com êxito.
→ Formas e Arranjos das Bactérias
	As bactérias apresentam formas diferenciadas. Podemos classifica-las de acordo com as suas formas em 4 grandes grupos:
		✓ Cocos
✓ Diplococo
✓ Estafilococo
	✓ Estreptococo
A outra forma que podemos encontrar as bactérias é na forma de bacilos. Apresentam forma de bastão e no intestino a maioria das bactérias apresentam essa forma. 
Existem também as bactérias que apresentam formato helicoidal, que são os espirilos ou espiroquetas. Apresentam forma de hélice.
Por último, existe uma forma da bactéria que é como um bastonete curvo – formato de vírgula. Essa estrutura é denominada vibrião.
→ Estrutura Celular
Embora a célula bacteriana seja mais simples, a mesma apresenta algumas particularidades. Quando comparamos a estrutura celular bacteriana com a estrutura celular eucariota, existem estruturas que não observamos normalmente em células eucariontes. A cápsula, a parede celular, o pili – estrutura de adesão, corpos de inclusão – onde elas fazem reservas de nutrientes, flagelo – responsável pela movimentação. 
	A parede celular das bactérias tem como função recobrir a célula bacteriana. TODAS AS BACTÉRIAS POSSUEM e tem como função manter a forma da bactéria – é ela quem dita qual formato a mesma terá; Protege a bactéria contra a pressão osmótica, principalmente contra a lise celular ao entrar em contato com um meio aquoso. 
Através da membrana e da parede celular a bactéria se divide, sendo essa divisão por fissão binária. A divisão é dada pela membrana citoplasmática e finalizada na parede celular. Como ela encerra a célula, é um dos principais meios de comunicação da bactéria com o ambiente – inclusive na parede celular algumas bactérias terão compostos que auxiliam na aderência para fixação no epitélio, entre outros.
A estrutura da parede celular é baseada de acordo com algumas espécies de bactérias. Temos inclusive algumas bactérias que dizemos que não apresentam parede celular, como os micoplasmas. A parede celular de um micoplasma é defeituosa.
Temos as bactérias que fazem parte do grande grupo de bactérias que apresentam esse principal componente na parede celular que é o peptídeoglicano, que serve para classificarmos as bactérias em gram positivas e gram negativas. 
Uma outra exceção são as bactérias da tuberculose e da hanseníase que são micobactérias, ao invés de ter peptideoglicano como principal componente da parede celular apresenta uma parede rica em gordura, lipídeos que dificulta a troca com o meio ambiente.
	→ Parede Celular
	 Mureína = peptídeoglicano
	O peptídeoglicano é um composto da parede celular da maioria das bactérias formado por um dissacarídeo (ácido n-acetilglicosamina e ácido n-acetilmurâmico). Eles irão se unir e ainda vão ser trançados por uma cadeia polipeptídica formando uma estrutura como a representada abaixo:
	Existem antibióticos que atuam justamente impedindo essas ligações cruzadas e tornam a parede celular fraca. Sem parede celular, a célula sofre lise. A penicilina faz parte do grupo de antibióticos que impede a formação dessa parede celular. 
A quantidade de peptídeoglicano é que vai ser determinante para dividir as bactérias nesses dois grandes grupos: gram positivas e gram negativas. 
Principais diferenças entre elas:
✓ As bactérias gram positivas terão várias camadas de peptídeoglicanos, podendo chegar a mais de 20 camadas. 
✓ Apresenta alguns ácidos teicóicos que ajudam na fixação da bactéria ao epitélio.
✓ As camadas de peptídeoglicanos encerram as células
- As bactérias gram negativas apresentam de uma a duas camadas de peptídeoglicanos, têm uma parede mais fina.
- As camadas de peptídeoglicanos não encerram a célula, ela é encerrada por uma membrana externa.
- O peptídeoglicano se encontra num espaço chamado de espaço periplasmático.
A importância clínica desse grupo de bactérias: nessa membrana externa as gram negativas apresentam os LPS (lipopolissacarídeos). É chamado de endotoxina e é extremamente toxico para o organismo. Ele induz o aumento da temperatura corporal, induz a coagulação intravascular disseminada e pode matar por choque. 
Na técnica de coloração de gram, as positivas se coram de roxo e as negativas se coram de vermelho. 
	OBS: nessa técnica as gram negativas sofrem a descoloração por ter um menor número de camadas de peptídeoglicanos. Além disso a membrana externa é fosfolipídica, o álcool e a cetona a desfazem facilmente e tiram o descorante, ficando descorada. O próximo passo é o uso de um corante vermelho para se ter um contraste, a gram positiva permanece corada com o roxo e as negativas absorvem o novo corante. 
	Existe um grupo de bactérias, ainda, que não entra nesse grupo de classificação. Elas são as bactérias álcool-ácido resistentes, sua camada de peptíeoglicano é insignificante e o que chama atenção nesse grupoé a presença de ácido micólico na parede celular encerrando a célula. Esse ácido é uma cera, gorduroso, dificulta esse grupo de bactérias a realizar as trocas com o meio externo. São bactérias de metabolismo muito lento, em função dessa cera. As micobactérias estão inclusas nesse grupo.
	→ Membrana Citoplasmática 
	A membrana citoplasmática da bactéria é muito semelhante à membrana citoplasmática de uma célula eucarionte. 
	Funções:
		✓ Permeabilidade seletiva
- Permite entrar na célula o que a mesma precisa/ necessita, trajeto para transportes de solutos, de elétrons.
		✓ Presença de mesossomos
- São formados a partir de uma invaginação da membrana, faz fosforilação nessa região e serve para excreção de exoenzimas hidrolíticas.
	→ Estruturas da célula bacteriana
		✓ Flagelo: estrutura de locomoção, tem um estímulo quimiotático.
- As células podem ser classificadas de acordo com o número de flagelos:
		› Monotríquios: apresentam um único flagelo;
		› Lofotríquios: flagelos em tufos;
		› Anfitríquios: ambos os lados das células;
		› Peritríquio: espalhado por todo o corpo da bactéria.
	O flagelo encerra a célula mas é ligado na membrana plasmática. Composto por uma proteína chamada flagelina. 
	As bactérias que têm uma virulência maior, que são patogênicas, precisam ter um componente que a “mascare” do sistema imunológico. Esse componente é a cápsula. A cápsula é uma camada externa, substancia gelatinosa composta de polissacarídeos envolvendo a célula bacteriana. A cápsula faz parte daquelas variantes patogênicas de uma espécie. Como ela é polissacarídea, ela recobre os antígenos verdadeiros da bactéria que estão na parede celular – o que é exclusivo da bactéria e seria reconhecido pelo sistema imune. Por isso funciona como
uma “máscara”, um disfarce. Isso gera um escape da fagocitose, então é uma atividade antifagocitária. Por ser gelatinosa, a cápsula também ajuda na aderência da bactéria aos tecidos e acaba inibindo essa resposta imune inespecífica. 
	Toda bactéria que tem capsula apresenta uma facilidade em causar infecções que são mais invasivas, transitam mais facilmente pelo organimos. Um exemplo disso é a meningite. 
	→ Fímbria ou Pili 
	A fímbria ou pili é uma outra estrutura que confere vantagens a bactéria e a capacidade de ela ser mais agressiva ao organismo. É um filamento curto composto de proteínas ou glicoproteínas. Pili = pelo que recobre a célula da bactéria. Essa fímbria (pili de aderência) tem como principal função fazer a aderência da bactéria ao nosso epitélio. É uma estrutura da célula bacteriana que nem todas as bactérias apresentam e quem apresenta essa estrutura tem uma maior aderência.
	Existe uma fímbria ou pili especial, que se chama Pili Sexual. Na imagem estão representadas as fímbrias ou pili simples.
	Algumas bactérias apresentam esse outro pili, chamado de pili F ou pili sexual que servirá para troca de material genético. Por ele a bactéria passará seu plasmídeo de uma célula para outra. Essa é a principal maneira de selecionar bactérias resistentes a antibióticos. 
	→ Metabolismo Bacteriano
	Para a bactéria, quando falamos em crescimento bacteriano, estamos nos referindo ao aumento do número de células, que ocorre por divisão binária. Chega um ponto em que é possível visualiza-las na forma de colônias.
› Fatores que são necessários e determinantes para esse crescimento:
	✓ Físicos: 
		- Temperatura
		- pH
		- Pressão osmótica
		- Atmosfera gasosa
	✓ Químicos:
		- Carbono
		- Nitrogênio
		- Enxofre
		- Fósforo
De acordo com a oxigenação, as bactérias podem também se dividir em alguns grupos:
	Aeróbia obrigatória: aqueles microrganismos que só vão crescer na presença de oxigênio. Utiliza o oxigênio como receptor final de elétrons na sua cadeia respiratória.
	Ex: Bacillus
	Anaeróbia obrigatória: aqueles microrganismos que só crescem na ausência total de oxigênio.
	Ex: Clostridium tetani
	Microaerófilos: crescem em uma concentração de oxigênio menor que a do ar atmosférico. Tolera o oxigênio.
	Anaeróbio facultativo: cresce normalmente em ambos os ambientes. Em ambientes sem oxigênio faz a fermentação e podem ser obtidos diferentes produtos. 
	→ Esporos bacterianos ou Endosporos 
	Algumas bactérias ganham o meio externo através da formação de esporos. Esses esporos são estruturas de resistência formadas por cálcio e resistem a calor excessivo, radiação, alterações no pH. Dentro do nosso organismo, a bactéria encontra um ambiente favorável, rompe o seu esporo num processo de germinação e volta para sua forma vegetativa. 
Ex: Bacillus
 Clostridium
 - Na forma de esporos, o metabolismo da bactéria encontra-se parado.
Para a bactéria crescer, ela cumpre algumas fases quando a tiramos de um organismo e a coloca em um meio de cultura. Então, em uma primeira fase, ela precisa se adaptar a esse novo meio. Essa fase de adaptação é denominada fase lag. Nessa fase ela inicia a produção de substâncias que irão faze-la se adaptar melhor àquele ambiente. 
A fase log está relacionada ao crescimento, proliferação bacteriana, aumento de sua população.
Na fase estacionária, os nutrientes estão chegando ao fim e o ambiente passa a conter produtos tóxicos. O número de bactérias permanece o mesmo, se estabiliza.
→ Mecanismos de transferência do material genético
	✓ Conjugação
Pode acontecer também com o material genético mas com o plasmídeo normalmente integrado. A conjugação clássica é feita com o plasmídeo através do pili sexual. 
	✓ Transformação	
Nas células que sofrem lise, em um meio de cultura, o material genético acaba se fragmentando e pode entrar em uma célula viva ainda. A esse processo é dado o nome de transformação.
✓ Transdução
	Temos também a transferência genética com o auxílio de vírus que infectam bactérias, os chamados bacteriófagos. Quando o vírus infecta uma célula, muitas vezes ele conjuga o material genético dele com o da célula para que o mesmo conduza a replicação das partículas virais. Quando ele se recompõe, podem conter pedaços de material genético provenientes da bactéria. Ao infectar uma outra célula, pedaços daquela bactéria serão levados juntos com o material genético viral.
 
	✓ Transposição
	Através de transposons, elementos móveis – existe a enzima integrase que consegue tirar pedaços do DNA, são genes saltadores que saltam e migram para outros trechos do mesmo DNA. Porém ele carrega genes para lugares diferentes.