Morfologia bacteriana

Prévia do material em texto

MICROBIOLOGIA - MORFOLOGIA BACTERIANA
As bactérias de interesse médico podem apresentar formas esféricas, cilíndricas e espiraladas, chamadas de cocos, bacilos e espirilos. Os cocos são redondos, mas podem ser ovais, alongados ou achatados. Quando as bactérias em forma de cocos se dividem, as células podem permanecer unidas umas às outras (arranjos), surgindo em decorrência cocos aos pares (diplococos), cadeias (estreptococos) e cachos (estafilococos). Menos frequentes são aqueles cocos que se dividem em dois ou três planos e permanecem unidos em grupos cúbicos de oito indivíduos (sarcina). Os bacilos, ao contrário dos cocos, só se dividem no plano sobre seu eixo menor de tal forma que são poucos os arranjos ou agrupamentos: os diplobacilos aparecem aos pares e estreptobacilos ocorrem em cadeias.
Bactérias espiraladas podem ter uma ou mais espirais. Quando têm o corpo rígido e são como vírgulas, são chamadas vibriões, e espirilos quando têm a forma de saca-rolhas. Há ainda um grupo de organismos espiralados, mas de corpo flexível — os espiroquetas.
A forma das bactérias é uma característica genética e geralmente as bactérias são monomórficas, isto é, mantêm uma única forma. Entretanto, algumas condições ambientais e de cultivo podem fazer com que os organismos apresentem formas ou arranjos diferentes. Alguns poucos micro-organismos são pleomórfos.
A célula bacteriana apresenta várias estruturas. Algumas delas estão presentes apenas em determinadas espécies, enquanto outras são essenciais. Estas últimas são encontradas em todas as bactérias (citoplasma, membrana plasmática, ribossomos, nucleoide).
Estruturas externas à parede celular
Glicocálice: Muitos procariotos secretam na sua superfície uma substância denominada glicocálice. Glicocálice (que significa revestimento de açúcar) é o termo geral usado para as substâncias que envolvem as células. O glicocálice bacteriano é um polímero viscoso e gelatinoso que está situado externamente à parede celular e é composto por polissacarídeo e polipeptídeo. Em grande parte, ele é produzido dentro da célula e secretado para a superfície celular. Se a substância é organizada e está firmemente aderida à parede celular, o glicocálice é descrito como cápsula. Se a substância não é organizada e está fracamente aderida à parede celular, o glicocálice é descrito como uma camada limosa. Em certas espécies, as cápsulas são importantes para a contribuição da virulência bacteriana (medida do grau em que um patógeno causa doença). As cápsulas frequentemente protegem as bactérias patogênicas contra a fagocitose pelas células do hospedeiro.
O glicocálice é um componente muito importante dos biofilmes. Um glicocálice que auxilia as células em um biofilme a se fixarem ao seu ambiente-alvo e umas
às outras é denominado substância polimérica extracelular (SPE). A SPE protege as células dentro do glicocálice, facilita a comunicação entre as células e permite a sobrevivência celular pela fixação a várias superfícies em seu ambiente natural. Por meio da fixação, as bactérias podem crescer em diversas superfícies, como pedras em rios com correnteza rápida, raízes de plantas, dentes humanos, implantes médicos, tubulações e até mesmo em outras bactérias.
Flagelos: Algumas células procarióticas possuem flagelos, que são longos apêndices filamentosos que realizam a propulsão da bactéria. As bactérias que não possuem flagelos são chamadas de atríquias (sem projeções). Os flagelos podem ser peritríquios (distribuídos ao longo de toda a célula) ou polares (em uma ou ambas as extremidades da célula). No caso de flagelos polares, eles podem ser monotríquios (um único flagelo em um polo da célula), lofotríquios (um tufo de flagelos saindo de um polo da célula) ou anfitríquios (flagelos em ambos os polos da célula).
Um flagelo é constituído de três porções básicas; a longa região mais externa, o filamento, tem diâmetro constante e contém a proteína globular flagelina, distribuída em várias cadeias, as quais que se entrelaçam e formam uma hélice em torno de um centro oco. O filamento está aderido a um gancho ligeiramente mais largo, consistindo em uma proteína diferente. A terceira porção do flagelo é o corpo basal, que ancora o flagelo à parede celular e à membrana plasmática. O corpo basal é composto de uma pequena haste central inserida em uma série de anéis. As bactérias gram-negativas contêm dois pares de anéis; o par externo está ancorado a várias porções da parede celular, e o par interno está ancorado à membrana plasmática. Nas bactérias gram-positivas, somente o par interno está presente. Cada flagelo procariótico é uma estrutura helicoidal semirrígida que move a célula pela rotação do corpo basal. O movimento de um flagelo procariótico resulta da rotação de seu corpo basal. À medida que os flagelos giram, formam um feixe que empurra o líquido circundante e propele a bactéria. A rotação flagelar depende da geração contínua de energia pela célula. As células bacterianas podem alterar a velocidade e a direção de rotação dos flagelos; portanto, são capazes de vários padrões de motilidade, a capacidade de um organismo de se mover por si próprio. Algumas espécies de bactérias dotadas de muitos flagelos podem “deslizar,” ou mostrar um movimento ondulatório rápido em um meio de cultura sólido. Uma vantagem da motilidade é que ela permite a uma bactéria se mover em direção a um ambiente favorável ou para longe de um ambiente adverso. O movimento de uma bactéria para perto ou para longe de um estímulo é chamado de taxia. Esses estímulos incluem os químicos (quimiotaxia) e os luminosos (fototaxia). As bactérias móveis contêm receptores em várias localizações, como dentro ou logo abaixo da parede celular. Esses receptores captam os estímulos químicos, como o oxigênio, a ribose e a galactose. Em resposta aos estímulos, a informação é passada para os flagelos. Se um sinal quimiotático é positivo, denominado atraente, as bactérias movem-se em direção ao estímulo com muitas corridas e poucos
desvios. Se um sinal quimiotático é negativo, denominado repelente, a frequência de desvios aumenta, à medida que a bactéria move- -se para longe do estímulo. A proteína flagelar, chamada de antígeno H, é útil para diferenciar entre as variações dentro de uma espécie, de bactérias gram-negativas .
Filamentos axiais: As espiroquetas são um grupo de bactérias que possuem estrutura e motilidade exclusivas. Uma das espiroquetas mais conhecidas é o Treponema pallidum, o agente causador da sífilis. As espiroquetas se movem através de filamentos axiais, ou endoflagelos, feixes de fibrilas que se originam nas extremidades das células, sob uma bainha externa, e fazem uma espiral em torno da célula. Os filamentos axiais, que estão ancorados em uma extremidade da espiroqueta, possuem uma estrutura similar à dos flagelos. A rotação dos filamentos produz um movimento da bainha externa, que impulsiona as espiroquetas em um movimento espiral. Esse movimento tipo saca-rolhas provavelmente permite que bactérias, como o T. pallidum, movam-se efetivamente pelos fluidos corporais.
Fímbrias e pili: Muitas bactérias gram-negativas contêm apêndices semelhantes a pêlos, que são mais curtos, retos e finos que os flagelos. Essas estruturas, que consistem em uma proteína, denominada pilina, são divididas em dois tipos, fímbrias e pili, possuindo funções muito diferentes. As fímbrias podem ocorrer nos polos da célula bacteriana ou podem estar homogeneamente distribuídas em toda a superfície da célula. Elas podem variar em número, têm uma tendência a se aderirem umas às outras e às superfícies. Por isso, elas estão envolvidas na formação de biofilmes e outros agregados na superfície de líquidos, vidros e pedras. As fímbrias também auxiliam na adesão da bactéria às superfícies epiteliais do corpo. Por exemplo, as fímbrias da bactéria Neisseria gonorrhoeae, o agente causador da gonorreia, auxiliam o micróbio na colonização das membranas mucosas. Uma vez que a colonização ocorre, as bactérias podem causar doença. Quando as fímbrias estão ausentes(devido à mutação genética), a colonização pode não ocorrer, e nenhuma doença aparece. Os pili normalmente são mais longos que as fímbrias, e há apenas um ou dois por célula. Os pili estão envolvidos na motilidade celular e na transferência de DNA. Em um tipo de motilidade, chamada de motilidade pulsante, um pilus é estendido pela adição de subunidades de pilina, faz contato com uma superfície ou com outra célula e, então, se retrai (força de deslocamento) à medida que as subunidades de pilina vão sendo desmontadas. Esse modelo é denominado modelo do gancho atracado da motilidade pulsante e resulta em movimentos curtos, abruptos e intermitentes. O outro tipo de motilidade associada aos pili é a motilidade por deslizamento, o movimento suave de deslizamento das mixobactérias. A motilidade por deslizamento fornece uma maneira para os micróbios viajarem nos ambientes com baixo conteúdo de água, como os biofilmes e o solo. Alguns pili são utilizados para agregar as bactérias e facilitar a transferência de DNA entre elas, um processo chamado de conjugação. Esses pili são chamados de pili de conjugação (sexuais). Nesse processo, o pilus de conjugação de uma bactéria, chamada de célula F , conecta-se ao receptor na
superfície de outra bactéria de sua própria espécie ou de espécies diferentes. As duas células estabelecem contato físico, e o DNA da célula F é transferido para a outra célula. O DNA compartilhado pode adicionar uma nova função à célula receptora, como a resistência a um antibiótico ou a habilidade de degradar o seu meio com mais eficiência.
Parede celular
É uma estrutura complexa e semirrígida responsável pela forma da célula. Quase todos os procariotos possuem uma parede celular que circunda a frágil membrana plasmática (citoplasmática) e a protege, bem como ao interior da célula, de alterações adversas no meio externo.
Função: A principal função da parede celular é prevenir a ruptura das células bacterianas quando a pressão da água dentro da célula é maior que fora dela. Ela também ajuda a manter a forma de uma bactéria e serve como ponto de ancoragem para os flagelos. À medida que o volume de uma célula bacteriana aumenta, sua membrana plasmática e parede celular se estendem, conforme necessário. Clinicamente, a parede celular é importante, pois contribui para a capacidade de algumas espécies causarem doenças e também por ser o local de ação de alguns antibióticos. Além disso, a composição química da parede celular é usada para diferenciar os principais tipos de bactérias. Geralmente, a pressão osmótica do interior das bactérias é muitas vezes superior à do meio externo, de maneira que a tendência da célula a intumescer é grande e, se não fosse a presença da parede celular, as bactérias estourariam. A manutenção da forma bacteriana (bacilo, coco etc.) é devida a esta estrutura. Além disso, a parede desempenha um papel importante na divisão celular como iniciadora da sua própria biossíntese, dando origem ao septo que separa as duas novas células oriundas da divisão celular.
Composição e características: A parede celular bacteriana é composta de uma rede macromolecular, denominada peptideoglicano, que consiste em um dissacarídeo repetitivo ligado por polipeptídeos para formar uma rede que circunda e protege toda a célula. A porção dissacarídica é composta por monossacarídeos, denominados N-acetilglicosamina (NAG), e ácido N-acetilmurâmico (NAM), que estão relacionados à glicose. Os vários componentes do peptideoglicano se organizam, formando a parede celular. Moléculas alternadas de NAM e NAG são ligadas em filas para formar um “esqueleto” de carboidratos (a porção glicano do peptideoglicano). As filas adjacentes são ligadas por polipeptídeos Embora a estrutura da ligação polipeptídica possa variar, ela sempre inclui cadeias laterais de tetrapeptídeos, as quais consistem em quatro aminoácidos ligados ao NAM no esqueleto. As cadeias laterais paralelas de tetrapeptídeos podem ser ligadas diretamente umas às outras ou unidas por uma ponte cruzada peptídica, consistindo em uma cadeia curta de aminoácidos. A penicilina interfere com a interligação final das fileiras de peptideoglicanos através das pontes cruzadas peptídicas. Por isso, a parede celular fica muito enfraquecida e a célula sofre lise, uma destruição causada pela ruptura da membrana plasmática e pela perda de citoplasma.
Paredes celulares de gram-positivas: Na maioria das bactérias gram-positivas, a parede celular consiste em muitas camadas de peptideoglicano, formando uma estrutura rígida e espessa. Em contrapartida, as paredes celulares de gram-negativas contêm somente uma camada fina de peptideoglicano. O espaço entre a parede celular e a membrana plasmática de uma bactéria gram-positiva é o espaço periplasmático. Ele contém a camada granular, a qual é composta de ácido lipoteicoico. Além disso, as paredes celulares das bactérias gram-positivas contêm ácidos teicoicos, que consistem principalmente em um álcool (como o glicerol ou ribitol) e fosfato. Existem duas classes de ácidos teicoicos: o ácido lipoteicoico, que atravessa a camada de peptideoglicano e está ligado à membrana plasmática, e o ácido teicoico da parede, o qual está ligado à camada de peptideoglicano. Devido à sua carga negativa (proveniente dos grupos fosfato), os ácidos teicoicos podem se ligar e regular o movimento de cátions (íons positivos) para dentro e para fora da célula. Eles também podem assumir um papel no crescimento celular, impedindo a ruptura extensa da parede e a possível lise celular. Por fim, os ácidos teicoicos fornecem boa parte da especificidade antigênica da parede e, portanto, tornam possível identificar bactérias gram-positivas utilizando determinados testes laboratoriais. Da mesma forma, a parede celular dos estreptococos gram-positivos é recoberta com vários polissacarídeos, os quais permitem que eles sejam agrupados em tipos clinicamente significativos.
Paredes celulares de gram-negativas: As paredes celulares das bactérias gram-negativas consistem em uma ou poucas camadas de peptideoglicano e uma membrana externa. O peptideoglicano está ligado a lipoproteínas na membrana externa e está localizado no periplasma (fluido semelhante a um gel no espaço periplasmático de bactérias gram-negativas), a região entre a membrana externa e a membrana plasmática. O periplasma contém uma alta concentração de enzimas de degradação e proteínas de transporte. As paredes celulares gram-negativas não contêm ácidos teicoicos. Como as paredes celulares das bactérias gram-negativas contêm somente uma pequena quantidade de peptideoglicano, são mais suscetíveis ao rompimento mecânico. A membrana externa da célula gram-negativa consiste em lipopolissacarídeos (LPS), lipoproteínas e fosfolipídeos.
Membrana externa: tem várias funções especializadas. Sua forte carga negativa é um fator importante na evasão da fagocitose e nas ações do complemento (causa lise de células e promove a fagocitose), dois componentes das defesas do hospedeiro. A membrana externa também fornece uma barreira contra a ação de detergentes, metais pesados, sais biliares, determinados corantes, antibióticos (p. ex., penicilina) e enzimas digestórias como a lisozima. No entanto, a membrana externa não fornece uma barreira para todas as substâncias do ambiente, pois os nutrientes devem atravessá-la para garantir o metabolismo celular. Parte da permeabilidade da membrana externa é devida a proteínas na membrana, denominadas porinas, que formam canais. As porinas permitem a passagem de moléculas, como nucleotídeos, dissacarídeos, peptídeos, aminoácidos, vitamina B12 e ferro. O lipopolissacarídeo (LPS) da membrana externa é uma molécula grande e complexa que contém lipídeos e
carboidratos e que consiste em três componentes: lipídeo A, um cerne polissacarídeo e um polissacarídeo O. O lipídeo A é a porção lipídica do LPS e está embebido na parede superior da membrana externa. Quando bactérias gram-negativas morrem, elas liberam lipídeo A, que funciona como endotoxina. O lipídeo A é responsável pelossintomas associados a infecções por bactérias gram-negativas, como febre, dilatação de vasos sanguíneos, choque e formação de coágulos sanguíneos. O cerne polissacarídico é ligado ao lipídeo A e contém açúcares incomuns. Seu papel é estrutural – fornecer estabilidade. O polissacarídeo O se estende para fora do cerne polissacarídico e é composto por moléculas de açúcar. O polissacarídeo O funciona como antígeno, sendo útil para diferenciar espécies de bactérias gram-negativas...
Protoplastos e esferoplastos: A remoção da parede celular bacteriana pode ser conseguida com a hidrólise pela lisozima que rompe as ligações glicosídicas entre NAG e NAM, ou pelo bloqueio da síntese do glicopeptídio com o auxílio de um antibiótico como a penicilina. Em meios isotônicos, esses tratamentos originam os protoplastos em bactérias Gram-positivas (formas esféricas) e os esferoplastos em bactérias Gram-negativas (formas esféricas que conservam a membrana externa). Os protoplastos e os esferoplastos são interessantes instrumentos para o estudo de função de parede e de engenharia genética em bactérias.
Comportamento geral das bactérias sobre a coloração de Gram:
•Todos os cocos são gram- positivos, exceto os do gênero Neisseria.
•Todos os bacilos são gram- negativos, exceto os do gênero Corynebacterium, Bacillus, Clostridium e Mycobacterium.
CARACTERÍSTICAS GRAM- POSITIVAS GRAM -NEGATIVAS
Coloração de gram ROXA ROSA
peptideoglicano Multi camadas, espesso Poucas camadas, delgado
Ácido teicóico Presente na maioria ausente
Espaço periplasmático ausente Presente (lipoproteínas e peptideoglicano)
Membrana externa ausente presente
Lipopolissacarídeo
(LPS) ausente Presente (lipídeo A, cerne, Ag somático O)
flagelo 1 par de anéis 2 pares de anéis
protoplastos Remoção da parede celular de bactérias gram- positivas (lisozima ou penicilina). Formas esféricas.
esferoplastos Remoção da parede celular de bactérias gram- negativas (penicilina). Formas esféricas que conservam a membrana externa.
Bactérias com paredes de composição química diferente ou sem parede:
Arqueobactérias: não possuem peptideoglicanos típicos com ácido N-acetilmurâmico e D-aminoácidos, característicos das eubactérias. Algumas possuem paredes compostas exclusivamente de N-acetilglicosamina e outras apenas de proteínas.
Mollicutes: não possuem parede celular e seu citoplasma é limitado apenas por uma bicamada fosfolipídica associada a proteínas.
Formas L: células sem parede originadas de bactérias Gram-positivas ou Gram-negativas selecionadas pelo uso de agentes que destroem a parede (lisozima ou penicilina). Uma vez isoladas, podem ser estáveis (permanecem sem parede na ausência do agente) ou instáveis (quando voltam a sintetizar a parede).
Estruturas internas à parede celular
A membrana plasmática (citoplasmática): A membrana plasmática (citoplasmática) (ou membrana interna) é uma estrutura fina, situada no interior da parede celular, revestindo o citoplasma da célula. A membrana plasmática dos procariotos consiste principalmente em fosfolipídeos, que são as substâncias químicas mais abundantes na membrana, e proteínas. As membranas plasmáticas eucarióticas também contêm carboidrato e esteróis, como o colesterol. As membranas plasmáticas procarióticas e eucarióticas (e as membranas externas das bactérias gram-negativas) parecem estruturas de camada dupla; existem duas linhas escuras com um espaço claro entre elas. As moléculas de fosfolípideos estão dispostas em duas fileiras paralelas, denominadas bicamada lipídica. Cada molécula de fosfolipídeo contém uma cabeça polar, composta de um grupo fosfato e glicerol que é hidrofílico (afinidade pela água) e solúvel em água, e caudas apolares, compostas de ácidos graxos que são hidrofóbicos (não possuem afinidade pela água) e insolúveis em água. As cabeças polares estão nas duas superfícies da bicamada lipídica, e as caudas apolares estão no interior da bicamada. As moléculas proteicas na membrana podem estar arranjadas em uma variedade de formas. Algumas, chamadas de proteínas periféricas, são facilmente removíveis da membrana por meio de tratamentos brandos, e estão dispostas na superfície interna ou externa da membrana. Elas podem funcionar como enzimas que catalisam reações químicas, como “andaime” para suporte e como mediadoras das alterações na forma da membrana durante o movimento. Outras proteínas, chamadas de proteínas integrais, só podem ser removidas da membrana após o rompimento da bicamada lipídica (p. ex., pelo uso de detergentes). A maioria das proteínas integrais penetra completamente na membrana e são chamadas de proteínas transmembrana. Algumas proteínas integrais são canais que possuem um poro, ou um buraco, pelo qual as substâncias entram e saem da célula. Muitas das proteínas e alguns dos lipídeos na superfície externa da membrana plasmática possuem carboidratos ligados a eles. Proteínas ligadas a carboidratos são
chamadas de glicoproteínas, e lipídeos ligados a carboidratos são chamados de glicolipídeos. Ambos ajudam a proteger e lubrificar a célula e estão envolvidos nas interações célula a célula. Por exemplo, as glicoproteínas possuem um papel em certas doenças infecciosas. O vírus influenza e as toxinas que causam o cólera e o botulismo penetram em suas células-alvo, inicialmente, através da ligação às glicoproteínas contidas em suas membranas plasmáticas.
Funções: A função mais importante da membrana plasmática é servir como barreira seletiva para a entrada de materiais na célula e a saída de materiais da célula. Nessa função, as membranas plasmáticas possuem permeabilidade seletiva (muitas vezes chamada de semipermeabilidade). Essa expressão indica que determinadas moléculas e íons conseguem atravessar a membrana, mas outros são impedidos. A permeabilidade da membrana depende de vários fatores. As moléculas grandes (como as proteínas) não podem passar através da membrana plasmática, possivelmente por serem maiores que os poros nas proteínas integrais, os quais funcionam como canais. Contudo, as moléculas menores (como a água, o oxigênio, o dióxido de carbono e alguns açúcares simples), em geral, conseguem atravessá-la com facilidade. Os íons penetram na membrana muito devagar. As substâncias que se dissolvem facilmente em lipídeos (como o oxigênio, o dióxido de carbono e as moléculas orgânicas apolares) entram e saem com mais facilidade do que outras substâncias, pois a membrana é composta principalmente de fosfolipídeos. O movimento de materiais através das membranas plasmáticas também depende de moléculas transportadoras, que serão descritas em breve. As membranas plasmáticas também são importantes na digestão de nutrientes e na produção de energia. As membranas plasmáticas das bactérias contêm enzimas capazes de catalisar as reações químicas que degradam os nutrientes e produzem ATP.
Citoplasma: Para uma célula procariótica, o termo citoplasma refere-se à substância celular localizada no interior da membrana plasmática. Cerca de 80% do citoplasma é composto de água, contendo principalmente proteínas (enzimas), carboidratos, lipídeos, íons inorgânicos e muitos compostos de baixo peso molecular. Os íons inorgânicos estão presentes em concentrações muito maiores no citoplasma do que na maioria dos meios. O citoplasma é espesso, aquoso, semitransparente e elástico. As principais estruturas do citoplasma dos procariotos são: um nucleoide (contendo DNA), as partículas, denominadas ribossomos, e os depósitos de reserva, denominados inclusões. O termo citoesqueleto é um nome coletivo para uma série de fibras (pequenas vias e cilindros) no citoplasma, seus componentes incluem MreB e ParM, cresetin e FtsZ. O citoesqueleto procariótico atua na divisão celular, mantendo a forma da célula, no crescimento, na movimentação do DNA, no direcionamento de proteínas e no alinhamento de organelas.
Mesossomos: são invaginações múltiplas da membrana plasmática.
SEPTAL= associado a divisão do DNA, participa da formação das paredes transversais.
LATERAL= concentra enzimas envolvidas no transporte de elétrons,dando à célula maior atividade respiratória e fotossintética.
Nucleoide: O nucleoide de uma célula bacteriana normalmente contém uma única molécula longa e contínua de DNA de dupla-fita, frequentemente arranjada em forma circular, denominada cromossomo bacteriano. Essa é a informação genética da célula, que carrega todas as informações necessárias para as estruturas e as funções celulares. Os cromossomos bacterianos não são circundados por um envelope nuclear (membrana) e não incluem histonas. O nucleoide pode ser esférico, alongado ou em forma de halteres. O cromossomo está fixado à membrana plasmática. Acredita-se que proteínas na membrana plasmática sejam responsáveis pela replicação do DNA e pela segregação dos novos cromossomos para as células-filhas, na divisão celular. Além do cromossomo bacteriano, as bactérias frequentemente contêm pequenas moléculas de DNA de dupla-fita, circulares, denominadas plasmídeos. Essas moléculas são elementos genéticos extracromossômicos; isto é, elas não estão conectadas ao cromossomo bacteriano principal e se replicam independentemente do DNA cromossômico. Os plasmídeos estão associados às proteínas da membrana plasmática. Eles normalmente contêm de 5 a 100 genes que, em geral, não são cruciais para a sobrevivência da bactéria em condições ambientais normais; os plasmídeos podem ser adquiridos ou perdidos sem causar dano à célula. Sob certas condições, entretanto, eles são uma vantagem para as células.
Plasmídeos: podem transportar genes para atividades como resistência aos antibióticos, tolerância a metais tóxicos, produção de toxinas e síntese de enzimas. Eles podem ser transferidos de uma bactéria para outra. De fato, o DNA plasmidial é utilizado para a manipulação genética em biotecnologia.
Ribossomos: Todas as células eucarióticas e procarióticas contêm ribossomos, onde ocorre a síntese de proteínas. São compostos de duas subunidades, cada qual consistindo em proteína e de um tipo de RNA, denominado RNA ribossomal (rRNA). Os ribossomos procarióticos diferem dos ribossomos eucarióticos no número de proteínas e de moléculas de rRNA que eles contêm; eles também são um pouco menores e menos densos que os ribossomos das células eucarióticas. Os antibióticos atuam inibindo a síntese proteica nos ribossomos procarióticos. Devido às diferenças nos ribossomos procarióticos e eucarióticos, a célula microbiana pode ser destruída pelo antibiótico, ao passo que a célula do hospedeiro eucariótico permanece intacta.
Grânulos: Os grânulos e as partículas citoplasmáticas podem ser visualizados utilizando-se colorações especiais e microscopia óptica comum. A natureza química destas estruturas varia de bactéria para bactéria, a sua função, porém, é quase sempre a de substância de reserva e subunidades de macromoléculas para compor outras estruturas celulares. Uma das granulações mais comuns em procariotos é composta de poli-β-hidroxibutirato (PHB), um composto lipídico formado por subunidades de ácido β-hidroxibutírico unidas por ligações do tipo éster. Existe um considerável interesse na exploração comercial de PHB, pois suas propriedades físicas conferem-lhe uma consistência de plástico. A produção industrial deste polímero a partir de culturas de micro-organismos armazenadores pode gerar plásticos biodegradáveis. Outros polímeros são produzidos e armazenados por micro-organismos: glicogênio, amido e polifosfatos (grânulos metacromáticos). O armazenamento de substâncias na forma de polímeros insolúveis permite o acúmulo de reservas sem elevar a pressão osmótica interna da célula. Se o mesmo número de subunidades estivesse presente na forma de monômeros, ocorreria um aumento na pressão osmótica intracelular intolerável pela célula. Mesmo que certa quantidade de energia é gasta para a formação dos polímeros, os benefícios para a célula superam este fato, uma vez que, oportunamente, podem ser oxidados para a produção de ATP, provendo, assim, a viabilidade celular, ainda que sem multiplicação.
Vacúolos gasosos: são encontrados no citoplasma de organismos procarióticos que vivem flutuando em lagos, rios ou mares. A membrana destes vacúolos, em vez de ser constituída por bicamadas lipídicas como as outras membranas, é composta apenas de unidades repetidas de proteína, organizadas de maneira a formar uma estrutura rígida somente permeável a gases e impermeável a água ou solutos. A rigidez da membrana e o tamanho da vesícula variam de organismo para organismo e parecem ser determinadas pela combinação das médias da pressão osmótica e hidrostática à qual o organismo é submetido no seu hábitat.
Endósporos: são células desidratadas altamente duráveis, com paredes espessas e camadas adicionais. Eles são formados internamente à membrana celular bacteriana. Quando liberados no ambiente, podem sobreviver a temperaturas extremas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação. Embora os endósporos verdadeiros sejam encontrados em bactérias gram-positivas, uma espécie de gram-negativa, Coxiella burnetii, o agente causador da febre Q, normalmente uma doença branda com sintomas semelhantes à gripe, forma estruturas similares a endósporos, que resistem ao calor e a substâncias químicas, e podem ser coradas com corantes para endósporos. O processo de formação do endósporo no interior de uma célula vegetativa leva várias horas e é conhecido como esporulação ou esporogênese. Células vegetativas de bactérias que formam endósporos iniciam a esporulação quando um nutriente essencial, como uma fonte de carbono ou nitrogênio, torna-se escassa ou indisponível. No primeiro estágio observável da esporulação, um cromossomo bacteriano recém-replicado e uma pequena porção de citoplasma são isolados por uma invaginação da membrana plasmática, denominada septo do esporo. O septo do esporo se torna uma membrana dupla que circunda o cromossomo e o citoplasma. Essa estrutura, inteiramente fechada dentro da célula original, é denominada pré-esporo. Camadas espessas de peptideoglicano são dispostas entre as duas lâminas da membrana. Então, uma espessa capa de proteína se forma em torno de toda a membrana externa. Esse revestimento é responsável pela resistência dos endósporos a muitas substâncias químicas agressivas. A célula original é degradada, e o endósporo é liberado. O diâmetro do endósporo pode ser o mesmo, menor ou maior que o diâmetro da célula vegetativa. Quando o endósporo amadurece, a parede celular vegetativa se rompe (lise), matando a célula, e o endósporo é liberado. A maior parte da água presente no citoplasma do pré- -esporo é eliminada no momento em que a esporulação está completa, e os endósporos não realizam reações metabólicas.