Estrutura e Funcionamento das Bactérias

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Bactérias são organismos unicelulares
procariontes , menores e menos complexos
do que células eucarióticas.
→ não possuem núcleo definido nem
organelas membranosas.
TAMANHO
→ Uma célula bacteriana tem
dimensões microscópicas que variam
de 0,2 a 1,5 micras de diâmetros e de 1
a 6 micras de comprimento em
média.
MORFOLOGIA
→ COCOS: esférica: grupo homogêneo
em relação ao tamanho, sendo
células menores (0,2 a 1,5μm).
- São as formas em que as bactérias
se agrupam, os cocos são as células
bacterianas com maior tendência ao
agrupamento.
→ BACILOS: cilíndricas: forma de bastão,
podendo ser longos ou delgados,
pequenos ou grossos, extremidade reta,
ou arredondada.
- Os bacilos, ao contrário dos cocos,
possuem poucos agrupamentos.
→ ESPIROQUETAS: são flexíveis e
locomovem-se provavelmente às
custas de contração do citoplasma
→ ESPIRILOS: possuem corpo rígido e se
movem às custas de flagelos
externos.
→ VIBRIÕES: espirilos muito curtos,
assumindo formas de vírgula.
- As bactérias espiraladas nunca se
agrupam, mas possuem
características diferentes.
ESTRUTURA
CÁP�U��
→ Polímero viscoso e gelatinoso situado
externamente à parede celular,
composto de polissacarídeo e/ou
polipeptídeo. forma muco-(biofilme).
→ Protege a bactéria contra o sistema
imune.
FU�ÇÃO da cápsula
→ Proteção da célula bacteriana contra
desidratação.
→ Aderência - auxiliam na ligação da
bactéria à superfícies bióticas ou
abióticas.
→ Proteção - resistência à fagocitose
pelas células de defesa do corpo
(fator virulência).
→ =>bactérias encapsuladas são mais
VIRULENTAS do que são as não
encapsuladas.
PA���� CE����R
→ confere rigidez estrutural à célula.
→ proteção contra lise osmótica.
→ sítio receptor para proteínas e outras
moléculas.
→ constituída de peptidoglicano.
Parede celular Gram positiva
→ várias camadas de peptideoglicano
(cerca de 90% da parede)
→ Ácido teicoico (polissacarídeo ácido
com resíduo de glicerol fosfato)
→ coram de azul
Parede celular gram negativa
→ poucas camadas de peptidoglicano
(cerca de 10%)
→ membrana externa: uma bicamada
lipídica assimétrica contendo
proteína. A estrutura da superfície
interna da membrana assemelha-se
à membrana celular (camada de
fosfolipídeos e lipoproteínas,
ancorada ao peptideoglicano),
enquanto a superfície externa é
composta de moléculas de
lipopolissacarídeo (LPS).
→ Substâncias de baixo peso
molecular, como açúcares e
aminoácidos, entram através de
canais proteicos especializados da
membrana externa, conhecidos
como porinas.
→ O LPS da membrana externa, a
endotoxina de bactérias
Gram-negativas, é liberado somente
durante a lise celular. Os principais
componentes da molécula LPS são o
núcleo polissacarídeo ligado ao
lipídeo A e à longa cadeia lateral
externa polissacarídica.
→ As cadeias polissacarídicas laterais
das moléculas LPS estimulam a
produção de anticorpos e
correspondem aos antígenos
somáticos (O) usados para
sorotipagem de células
Gram-negativas.
→ O lipídeo A é o componente
molecular no qual reside a atividade
endotóxica (Diarreia, vómitos, febre e
choque potencialmente fatal). Por
conta de sua composição, a
membrana externa exclui moléculas
hidrofóbicas e confere a bactérias
Gram-negativas resistências a alguns
detergentes que são letais para
bactérias Gram-positivas
→ coram de vermelho
ME��R��� �EL����
→ São estruturas flexíveis, compostas
de fosfolipídios e de proteínas.
Observadas somente ao microscópio
eletrônico e são estruturalmente
semelhantes à membrana de células
eucarióticas
FU�ÇÃO
→ Tem como principais funções o
transporte de nutrientes para dentro
da célula e eliminação dos
catabólitos.
→ Barreira de permeabilidade da célula
que separa o citoplasma do
ambiente, faz transporte passivo de
pequenas moléculas: água, O2 e CO2.
→ Processos de obtenção de energia
(para transporte de nutriente)
→ Respiração celular por transporte de
elétrons.
CO���N���ES ����P�A�MÁTI���
→ CI���L���A : circundado pela
membrana celular, é essencialmente
um fluido aquoso contendo material
nuclear, ribossomos, nutrientes,
enzimas e outras moléculas
envolvidas em síntese, manutenção
celular e metabolismo.
→ NU���ÓID� O� GE���� BA���R�A��:
(codificam funções vitais da célula)
cromossomo bacteriano, DNA
circular, dupla hélice, contém
informações necessárias à
sobrevivência da célula capacidade
de replicação. Durante a replicação,
a hélice de DNA se desenrola, e as
duas células-filhas, produzidas por
fissão binária, recebem uma cópia do
genoma original.
→ P�A�MÍDE� : pequenas moléculas com
fragmentos de DNA, circular menores
que cromossomo, também podem se
replicar. Genes não essenciais mas
podem conferir vantagens seletivas
(Ex: proporcionar resistência a
antibióticos ou produção de toxinas).
- Cópias de plasmídeos podem ser
transferidas de célula para célula
durante a fissão binária ou a
conjugação. Vários plasmídeos
diferentes podem estar presentes em
células bacterianas individuais.
→ G�ÂNU��� DE RE���V� : podem estar
presentes sob certas condições
ambientais, geralmente aquelas
desfavoráveis para o crescimento
bacteriano. Esses grânulos, que
podem ser compostos de amido,
glicogênio, polifosfatos ou outros
compostos, são frequentemente
identificáveis pelo uso de corantes
especiais.
→ RI���S��O� : toda a síntese protéica é
realizada nos ribossomos. O ácido
ribonucléico ribossomal (RNAr) está
complexado com várias proteínas
diferentes e compreende cerca de
80% do RNA da célula. Pequenas
quantidades de RNA-transportador
(RNAt) e de RNA-mensageiro (RNAm)
compreendem o restante do RNA
celular. Os ribossomos podem estar
presentes no citoplasma ou
associados à superfície interna da
membrana celular. Durante o
crescimento bacteriano ativo e a
rápida síntese proteica, os
ribossomos individuais estão unidos
ao RNAm, formando longas cadeias
chamadas de polissomos
F�A��L��
→ Os flagelos são geralmente mais
longos do que a própria célula
bacteriana e são compostos de uma
proteína chamada flagelina.
→ Consistem de filamento, gancho e
corpo basal. O gancho funciona
como uma ligação entre o filamento
e o corpo basal, este está ancorado
na parede e na membrana celulares.
→ A posição na qual o flagelos estão
inseridos na célula bacteriana varia
e pode ser características de um
gênero ou família. Bactérias móveis
podem deslocar-se dentro de
microambientes adequados em
resposta a estímulos físicos ou
químicos.
→ Função: locomoção através de
movimentos rotatórios
FÍM��I�S/PI��
→ Apêndices finos e retos, semelhantes
a fios de cabelo, chamados de pili ou
fímbrias e constituídos de proteína
pilina estão presos na parede celular
de várias bactérias.
→ O número de pili em cada célula
bacteriana varia muito.
→ São mais comuns em bactérias
Gram-negativas e podem ter
diferentes funções.
→ Pili F - transferência de material
genético durante a conjugação
EN�ÓS�O��S
→ Corpos dormentes altamente
resistentes, são formados por
algumas bactérias para garantir a
sobrevivência durante condições
ambientais adversas. Servem para
garantir a sobrevivência da bactéria
e não de reprodução.
→ Os únicos gêneros de bactérias
patogênicas que formam
endósporos são Bacillus e
Clostridium.
→ São produzidos dentro das células
bacterianas, mostram variações na
forma, no tamanho e na posição no
interior da célula-mãe.
→ São resistentes ao calor,
desidratação, valores extremos de
pH, radiação.
→ Quando os endósporos são
reativados, ocorre germinação em
três estágios: ativação, iniciação e
crescimento. A ativação pode ocorrer
em resposta a certos fatores, como:
breve exposição ao calor, abrasão da
capa do endósporo ou ambiente
ácidos. Se outras condições
ambientais são favoráveis, incluindo
a presença de nutrientes adequados,
pode ocorrer o início da germinação.
O córtex e as capas do endósporo
são degradados, a água é absorvida,
o dipicolinato de cálcio é liberado, e
o crescimento começa. O
crescimento é um período de
biossíntese ativa e termina com a
divisão da nova célula vegetativa.
→ Os esporos produzidos por alguns
actinomicetos filamentosos são
diferentes de endósporos,sendo sua
principal função está mais
relacionada à reprodução do que à
sobrevivência.
CRESCIMENTO BACTERIANO
→ Aumento do número de indivíduos
presentes na população bacteriana,
depende da disponibilidade de
nutrientes básicos para a divisão da
célula bacteriana - COLÔNIA
BACTERIANA.
QU���� FA��� P���CI����
→ FA�� LA�: a primeira corresponde a
fase lag, durante a qual ocorre
intensa atividade metabólica;
contudo, as células não se dividem.
Essa fase pode durar de alguns
minutos a muitas horas.
→ FA�� LO� (ou exponencial): nesta fase
se observa rápida divisão celular das
células bacterianas sobreviventes e
bem adaptadas, irão se reproduzir
em grande escala, até colonizar todo
o meio.
→ FA�� ES����ONÁRI�: ocorre quando a
depleção de nutrientes ou os
produtos tóxicos provocam uma
diminuição no crescimento até que o
número de células novas produzidas
equilibra-se com o número de células
que morrem resultado em um steady
state (estado de equilíbrio). Essa fase
pode permanecer em algumas horas,
dias ou anos, dependendo das
condições ambientais, havendo
pouca competição não há motivos
para crescer ou morte celular,
podendo entrar em declínio a
qualquer momento por algum fator
desfavorável.
→ FA�� DE MO��� o� DE��ÍNI�:
corresponde à fase final,
caracterizando-se por um declínio no
número de células bacterianas
viáveis.
REPRODUÇÃO BACTERIANA
→ As bactérias apresentam reprodução
assexuada por fissão ou divisão
binária. Ocorre a duplicação do DNA
bacteriano e uma posterior divisão
em duas células. As bactérias
multiplicam-se por este processo
muito rapidamente quando dispõem
de condições favoráveis (duplica em
20 minutos)
→ Outras formas de transferência de
material genético entre as bactérias,
classificadas como:
- transformação - transferência
de fragmentos livres de DNA
de uma bactéria para outra do
mesmo gênero
- transdução - fragmentos de
DNA carreados por
bacteriófagos
- conjugação - transferência de
plasmídeo (DNA) através do pili
NECESSIDADES NUTRICIONAIS
→ os nutrientes essenciais para o
crescimento bacteriano devem estar
presentes em um meio de cultivo e
podem ser divididos em:
- fonte de ENERGIA: compostos
orgânicos, luz, composto
inorgânicos.
- fonte de CARBONO: bactérias
autotróficas -> os autotróficos
utilizam o CO2 como sua
principal ou única fonte de
carbono.
bactérias heterotróficas - os
heterotróficos utilizam
compostos orgânicos como
sua principal fonte de
carbono, obtendo tais
moléculas a partir do meio, ou
ingerindo organismos
autotróficos ou mesmo
heterotróficos
- fonte de NITROGÊNIO: é a
parte essencial dos
aminoácidos, que formam as
proteínas.
- Outros compostos:
-Enxofre - é necessário para a
biossíntese dos aminoácidos
cisteína, cistina e metionina.
- Fósforo - é essencial para a
síntese de ácidos nucléicos e
ATP
- Magnésio
- Ureia…
CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS
QUANTO A ATMOSFERA AMBIENTAL
(necessidade de O2)
→ Anaeróbios estritos: Ex: Clostridium
→ Aeróbios obrigatórios:
Mycobacterium
→ Aeróbios facultativos: a maioria das
bactérias
→ Micro aerófilo: baixa concentração
de O2.
→ Anaeróbio aerotolerantes: toleram
O2 assim como sua ausência
CLASSIFICAÇÃO CONFORME A
EXIGÊNCIA DE TEMPERATURA
→ Psicrófilas: se reproduzem em baixas
temperaturas, de no máximo 20 °C, e
possuem uma temperatura ótima de
crescimento de até 15 °C. Muitas
espécies vivem em regiões com frio
abaixo de zero.
→ Psicrotróficas: são capazes de
multiplicar a temperatura de
refrigeração e podem causar
alterações sensoriais em produtos
lácteos devido à produção de lipases
e/ou proteases.
→ Mesófilas: predominam em situações
de higiene deficiente na ordenha e
ausência de resfriamento do leite.
Correspondem à grande maioria
daqueles de importância em
alimentos, inclusive a maior parte
dos patógenos de interesse.
→ Termófilas: conseguem sobreviver e
se multiplicar em altas temperaturas,
geralmente em uma faixa entre 40 a
70 °C. Grande parte dos membros
desse grupo vivem em águas quentes
associadas a atividades vulcânicas
ou fontes hidrotermais.
GRUPO MÍNIMO ÓTIMA MÁXIMA
Termófilos 40 - 45 55 - 75 60 - 90
Mesófilos 5 - 15 30 - 45 35 - 47
Psicrófilos -5 - +5 12 - 15 15 - 20
Psicrotróficos -5 - +5 25 - 30 30 - 35
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À
PRESENÇA DE ÁGUA
→ Os microrganismos precisam de
água disponível para realizar suas
reações químicas;
→ A água é adicionada aos meios de
cultura sendo portanto um elemento
indispensável para o crescimento
bacteriano.
→ As espécies podem variar muito sua
suscetibilidade à dessecação. A
capacidade de tolerar a dessecação
é determinada pela composição da
parede celular e pelo microambiente.
EFEITO DO pH NO CRESCIMENTO
BACTERIANO
→ A maioria das bactérias possui
crescimento ótimo em pH neutro; os
meios de cultura são tamponados
com pH ao redor de 7.
DIAGNOSTICO LABORATORIAIS DE
IDENTIFICAÇÃO
→ Exames de esfregaços corados:
- Esfregaços de tecidos ou
exsudatos corados pela
técnica de Gram são
procedimentos rápidos e úteis
para demonstrar bactérias
presentes em grande número.
- O contraste entre bactérias
Gram-positivas e restos
teciduais em esfregaços é mais
fácil de ser detectado do que
no caso das bactérias
Gram-negativas. Coloração de
Gram baseia-se na diferença
química e espessura das
paredes bacterianas de que
depende a permeabilidade ao
álcool e a acetona e, em
consequencia, a dissolução
mais ou menos rápida de
complexos corados no
citoplasma.
- A coloração de Ziehl-Neelsen
é usada para detectar
micobactérias patogênicas.
- Os métodos de coloração com
anticorpos fluorescentes
fornecem identificação rápida
e específica de patógenos
bacterianos em esfregaços e
em cortes de tecidos
congelados.
→ Culturas bacterianas:
- A seleção de meios de cultura,
de condições atmosféricas e
de outros fatores essenciais
para isolamento são
determinados pela suspeita de
um patógeno bacteriano. O
isolamento de rotina de muitos
patógenos envove inovulação
em pacas de ágar-sangue e
ágar MacConkey, seguidas de
incubação por 24 a 48 hrs.
→ Técnicas bioquímicas:
- A catalase, enzima produzida
por muitas bactérias
anaeróbias facultativas e
aeróbias, faz a quebra do
peróxido de hidrogênio em
oxigênio e água. Um teste
positivo para oxidase indica a
presença de citocromo oxidase
C na célula bacterina. As
reações no meio de
oxidação-fermentação (OF)
podem ser usadas para
identificar requerimentos
atmosféricos de certos
patógenos.
→ Técnicas imunológicas:
- Coloração com anticorpos
fluorescentes, podem ser
usadas para identificar
bactérias patogênicas. A
captura de antígenos e o
ELISA direto têm sido
desenvolvidos para algumas
bactérias patogênicas e
requerem a imobilização, em
uma fase sólida, de anticorpos
específicos.
→ Técnicas moleculares:
- Podem ser usadas para
detectar e enumerar bactérias
patogênicas. Essas técnicas,
junto com fagotipagem e
sorotipagem, também podem
ser empregadas em
investigações epidemiológicas.
Além disso, técnicas
moleculares auxiliam na
determinação da virulência de
um isolado pela identificação
de genes associados a
propriedades patogênicas.
→ Sorologia:
- Muitas bactérias
potencialmente patogênicas
estão presentes como parte da
microbiota normal de um
hospedeiro ou são casuais no
ambiente. Como os animais
estão frequentemente
expostos a essas bactérias,
podem produzir anticorpos
contra tais microrganismos.
- Anticorpos demonstráveis em
uma amostra de soro
evidenciam exposição a um
agente infeccioso, mas não
confirmam necessariamente
um papel etiológico para esse
agente. Apesar dessas
limitações, testes sorológicos
são muito usados para
confirmar infecções com
patógenos específicos em
animais suscetíveis.