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Universidade Estadual do Ceará Faculdade de Veterinária Microbiologia Veterinária I Monitor acadêmico: João Pedro Mazo Soares Cabral (@jpmazzovet) Morfologia Bacteriana As células bacterianas são classificadas como procarióticas, portanto, dentre várias particularidades e diferenças em comparação às células eucarióticas, não apresentam um envoltório nuclear, tendo seu material genético disperso no citoplasma. Quanto à sua morfologia, as bactérias apresentam componentes fundamentais para sua sobrevivência, como parede celular, membrana celular, citoplasma (contendo o material genético, ribossomos e proteínas), assim como estruturas adicionais, que aumentam sua patogenicidade, como flagelos, fímbrias, cápsula, grânulos de reserva, endósporos e plasmídeos. 1. Cápsula: A cápsula é uma estrutura encontrada em algumas bactérias, sendo composta por polissacarídeos, com exceção dos organismos do gênero Bacillus, como o Bacillus anthracis, que possuem esta cápsula com polipeptídeos. Esta estrutura apresenta-se bem aderida à parede celular, conferindo uma maior patogenicidade aos microrganismos que a possuem por funcionar como proteção contra condições ambientais adversas, como a dessecação, facilitam a evasão da resposta imune do hospedeiro (aumentando seu tempo de vida), além de auxiliar no processo de aderência desta célula. 2. Parede celular: A parede celular é uma estrutura rígida e consistente que confere o formato da célula bacteriana, além da proteção contra danos mecânicos e lise osmótica. Ao contrário da membrana celular, a parede não apresenta permeabilidade seletiva e, desta forma, permite a exclusão apenas de grandes moléculas. Esta rigidez apresentada pela parede celular se deve ao fato desta ser composta basicamente por peptideoglicano, molécula exclusiva de organismos procariontes, composta por n-acetil-glicosamina e ácido n-acetil-murâmico. A estrutura da parede celular é altamente variável entre diferentes gêneros e espécies de bactérias, conferindo diferentes graus de patogenicidade, além da coloração característica no método de Gram, que diferencia bactérias Gram positivas e Gram negativas. 2.1.Coloração de Gram: A técnica de coloração pelo Método de Gram se baseia na estrutura da parede celular das células bacterianas, conferindo coloração azulada para bactérias Gram positivas e avermelhada para Gram negativas. Após a fixação e identificação da amostra na lâmina, o cristal violeta é colocado sobre a mesma, sendo o corante responsável pela coloração das bactérias Gram positivas. Após 1 minuto, a amostra deve ser cuidadosamente enxaguada e o lugol é utilizado, funcionando como fixador mordente. Mais 1 minuto se passa e a amostra é novamente enxaguada antes de entrar em contato com o álcool-acetona, que age como um agente contra corante. Após a amostra ser descolorida, esta é novamente enxaguada e corada com fucsina, o corante responsável pela coloração de organismos Gram negativos. Após 30 segundos, a amostra é novamente enxaguada, secada e leva-se a mesma ao microscópio óptico, para visualização das bactérias devidamente coradas. Esquema de coloração das bactérias durante as fases do Método de Gram. Fonte: Arquivo pessoal. A diferença na coloração ocorre pela composição distinta da parede celular destes organismos. Enquanto bactérias Gram positivas possuem uma parede de peptideoglicano espessa e uniforme com a presença do ácido teicóico, as células Gram negativas apresentam a parede com menor quantidade de peptideoglicano, porém com estrutura mais complexa, composta por lipopolissacarídeo (LPS). Características da parede celular de bactérias Gram positivas e Gram negativas. Fonte: Arquivo pessoal. 2.2. Patogenicidade: Além de conferir alterações na coloração, a composição variável da parede celular também confere mudanças na patogenicidade das bactérias. Os microrganismos Gram negativos, apresentam o LPS, que funciona como endotoxina, sendo liberado no momento de lise bacteriana e funcionando como antígeno, e a membrana externa que exclui moléculas hidrofóbicas e, desta forma, protege a célula de detergentes que são fatais para bactérias Gram positivas. 3. Membrana celular: A membrana celular das bactérias apresenta uma estrutura mais flexível, formada por uma bicamada fosfolipídica onde pode-se encontrar também proteínas, sendo estruturalmente semelhante à membrana celular dos eucariontes, apesar de não apresentar moléculas de colesterol, ao contrário destas. Apesar das faces interna e externa serem hidrofílicas, seu interior é hidrofóbico, o que forma uma barreira contra moléculas hidrofílicas. Diferentemente da parede celular, a membrana apresenta permeabilidade seletiva, o que é importante para a respiração celular, o transporte de nutrientes e a excreção de catabólitos, sendo todos estes processos dependentes de energia proveniente da adenosina trifosfato (ATP). Esta estrutura também apresenta enzimas e moléculas carreadoras com funções na síntese de DNA, de polímeros da parede celular e de lipídeos da própria membrana. 4. Citoplasma: O citoplasma consiste em um fluido aquoso envolvido pela membrana celular, no qual estão presentes o material nuclear, os ribossomos, além de enzimas e nutrientes. 4.1.Grânulos de reserva: Em determinadas condições ambientais desfavoráveis, podem haver grânulos de reserva, sendo compostos por amigo, glicogênio, compostos fosfatados, etc. Nem todas as bactérias são capazes de produzir tal estrutura. 4.2. Material genético: O genoma bacteriano se apresenta na forma de um único cromossomo circular haploide, composto por DNA de fita dupla, havendo proteínas e RNA associados. Além disso, esta estrutura encontra-se enrolada devido ao seu tamanho. Sendo organismos procarióticos, não há uma membrana nuclear que envolva este material genético. No cromossomo bacteriano estão presentes os genes que codificam todas as funções vitais da célula bacteriana. 4.3. Plasmídeos: Os plasmídeos são fragmentos de DNA circular separados do genoma bacteriano capazes de realizar replicação autônoma. Estas estruturas podem ser transferidas entre células durante o processo de fissão binária ou na conjugação. Os genes presentes nos plasmídeos codificam características, como a resistência a antibióticos. 4.4. Ribossomos: Os ribossomos são as estruturas responsáveis por realizar o processo da síntese proteica, estando presentes no citoplasma da célula bacteriana ou associados a região interna da membrana celular. São compostos por duas subunidades: 50S e 30S. Quando ocorre o crescimento bacteriano ativo ou a rápida síntese proteica, são formados os polissomos, que consistem em uma união entre os ribossomos e o RNAm. 5. Flagelos: Os flagelos compõem um fator de virulência para as células bacterianas ao conferir motilidade a estas, o que favorece a exploração, colonização e invasão, além da evasão da resposta imune por parte destes organismos. Estas estruturas são compostas por uma proteína chamada flagelina e funcionam como um motor rotativo movido pelo influxo de prótons. As bactérias podem ser classificadas quanto à presença de flagelos em: - Atríquia: bactérias sem flagelos. - Monotríquia: bactérias que possuem apenas um flagelo. - Anfitríquia: bactérias com um flagelo em cada extremidade. - Lofotríquia: bactérias com um agregado de flagelos em uma das extremidades. - Peritríquia: bactérias com flagelos ao redor de toda a célula. 6. Fímbrias: As fímbrias, ou pili, são estruturas finas, compostas por pilina, que também conferem patogenicidade à célula bacteriana por funcionarem como adesinas para os receptores celulares de mamíferos. O pilus F, presente em células-doadoras, age como umavia de transporte para o DNA chegar às células-receptoras. 7. Endósporos: Os endósporos são estruturas dormentes resistentes que garantem a sobrevivência bacteriana quando as condições ambientais são adversas, estando presentes em organismos dos gêneros Bacillus e Clostridium. Esta resistência dos endósporos se deve ao fato de serem estruturas estratificadas e desidratadas, além de possuir um metabolismo muito baixo e altas quantidades de ácido dipicolínico, que se combina ao cálcio. Também são termoestáveis, sendo destruídos apenas com calor úmido a 121°C por cerca de 15 minutos. Os endósporos podem ser reativados em resposta a estímulos ambientais, como traumas mecânicos, ocorrendo a germinação. Esta ocorre através de 3 fases: ativação, iniciação e crescimento. Referências: QUIIN, P. J. et al. Microbiologia veterinária e doenças infecciosas. Porto Alegre: Artmed, 2005. MICROBIOLOGIA GERAL – Estrutura dos flagelos bacterianos. 2019. 1 vídeo (6min). Publicado pelo canal Univerflix. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=foMKRyU5ZPA>. Coloração de Gram. 2016. 1 vídeo (5min). Publicado pelo canal Microbiology Adventure. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=mF3jAU6Dy4I&t=1s>. https://www.youtube.com/watch?v=foMKRyU5ZPA
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