Bactérias- estrutura, fatores de virulência e crescimento

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Bactérias: estrutura, fatores de virulência e crescimento bacteriano. 
As bactérias costumam ser monomórficas, ou seja, assumem uma única forma para 
sempre. Entretanto,condições ambientais podem ser capazes de alterar a morfologia 
de algumas bactérias. Outras já são geneticamente pleomórficas como Rhizobium e 
Corynebacterium. 
As bactérias são classificadas em três grupos básicos, de acordo com a forma: cocos, 
bacilos e espiroquetas. Os cocos são esféricos, os bacilos exibem forma de 
bastonete, e os espiroquetas são espiralados. Algumas bactérias variam quanto à 
forma, sendo referidas como pleomórficas (com muitas formas). A forma de uma 
bactéria é determinada por sua parede celular rígida. O aspecto microscópico de uma 
bactéria corresponde a um dos critérios mais importantes utilizados em sua 
identificação. Além de suas formas características, o arranjo das bactérias é 
importante. Por exemplo, alguns cocos organizam-se em pares (diplococos), alguns 
em cadeias (estreptococos), e outros, em agrupamentos semelhantes a um cacho de 
uvas (estafilococos). Esses arranjos são determinados pela orientação e pelo grau de 
ligação das bactérias quando da divisão celular. O arranjo dos bacilos e das 
espiroquetas exibe menor importância médica e não será descrito neste capítulo 
introdutório. 
 
 
 
 
Se diferem pela quantidade de voltas, ambas se movem as custas de flagelos 
externos, as espiroquetas são flexíveis e essa movimentação se dá pelo seu 
citoesqueleto. 
CÉLULA BACTERIANA 
 
 
 
 
 
PAREDE CELULAR 
A parede celular é o componente mais externo, sendo comum a todas as bactérias 
(exceto espécies de Mycoplasma, envoltas por uma membrana celular e não por uma 
parede celular). 
A parede celular é uma estrutura em multicamadas situada externamente à membrana 
citoplasmática. É composta por uma camada interna de peptideoglicano e uma 
membrana externa que varia quanto à espessura e à composição química, 
dependendo do tipo de bactéria. O peptideoglicano confere sustentação estrutural 
(rigidez) e mantém a forma característica da célula. Função: Impede que a célula 
estoure em decorrência do grande turgor; barreira de proteção contra agentes 
químicos e físicos externos e suporte de antígenos somáticos bacterianos. 
É o ponto de ancoragem para os flagelos e contribui para a capacidade de algumas 
espécies causarem doenças (sendo, portanto, um fator patogênico). Por conta disso, é 
o local de ação de alguns antibióticos. 
As bactérias podem ser divididas em dois grandes grupos, com base na capacidade 
de suas paredes celulares fixarem o corante violeta cristal: as Gram-positivas (que 
coram em roxo) e as Gram-negativas (que coram em vermelho). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A parede celular de bactérias Gram- 
positivas é composta basicamente por 
peptideoglicano, que constitui uma espessa 
e rígida camada ao redor da célula e outros 
polímeros, como ácidos lipoteicóicos e 
polissacarídeos
 
Gram-negativas 
- Uma ou poucas camadas de peptideoglicano. 
Uma membrana externa, em que o peptídeoglicano está ligado a ela por 
meio de lipoproteínas. Está localizada no periplasma, região entre a 
membrana externa e a membrana plasmática. Elas são mais suscetíveis ao 
rompimento mecânico. A membrana externa é composta de 
lipopolissacarídeos, lipoproteínas e fosfolipídeos. Ela protege a célula da 
fagocitose e do sistema complemento do hospedeiro, além de servir como 
barreira contra detergentes, metais pesados, sais biliares, determinados 
corantes e antibióticos.A parte permeável da membrana externa se dá 
pela presente de porinas, proteínas de membrana que formam canais. 
Passam por elas nucleotídeos, dissacarídeos, peptídeos, aminoácidos, 
vitamina B12 e ferro. 
Quando bactérias gram-negativas morrem, o lipídio A funciona como 
endotoxina, causando sintomas como febre, dilatação dos vasos 
sanguíneos, choque e formação de coágulos sanguíneos. Se de difere 
devido a presença de ácidos teicoicos nas células gram-positivas.
 
Curiosidade: 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 pel a perda de citoplasma. 
 
 
 
FLAGELOS 
Algumas células procarióticas possuem flagelos, que são longos apêndices 
filamentosos que realizam a propulsão da bactéria.Dão às bactérias a capacidade 
de se moverem por si próprias, característica essa denominada de motilidade. 
Estímulos químicos(quimiotaxia) e luminosos (fototaxia) levam à rotação dos 
flagelos e consequente movimentação das bactérias. 
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 dividido em filamento, sua parte mais externa, gancho e corpo basal, que 
é uma haste rodeada por anéis – nas bactérias gram-negativas, os flagelos possuem 
anéis externos e internos, já nas gram-positivas, possuem somente anéis internos. 
 
Fímbrias e pili (Pêlos) 
 
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, distribuída de modo helicoidal em torno de um eixo 
central, 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, de algumas unidades a muitas centenas por célula. As fímbrias têm uma 
tendência a se aderirem umas às outras e às superfícies. 
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. As fímbrias 
de E. coli permitem a adesão dessa bactéria ao revestimento do intestino delgado, 
onde causa uma diarreia aquosa severa. 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. Alguns pilis são utilizados 
para agregar as bactérias e facilitar a transferência de DNA entre elas, um processo 
chamado de conjugação.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. 
 
 
GLICOCÁLICE 
- Substância produzida dentro da célula e secretada para a superfície celular. 
- Polímero viscoso e gelatinoso, constituído por polissacarídeos ou polipeptídios ou 
ainda ambos. 
- Glicocálice organizado e acoplado firmemente à parede celular, recebe o nome de 
cápsula 
- Desorganizado e frouxamente acoplado à parede celular, recebe o nome de camada 
limosa. 
- As funções do glicocálice são: proteção contra fagocitose pelas células do 
hospedeiro. Proteção contra desidratação.Proteção contra perda de nutrientes devido 
à viscosidade.Serve como fonte de energia para algumas bactérias. Pode ser 
denominada substância polimérica extracelular (SPE) quando auxilia a bactéria a se 
fixar no ambiente alvo e umas às outras. 
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. 
Streptococcus mutans, causa importante de cáries dentárias, adere-se à 
superfície dos dentes através do glicocálice. 
O S. mutans pode usar sua cápsula como fonte de nutrição, degradando-a e 
utilizando os açúcares quando os estoques de energia estiverem baixos. Vibrio 
cholerae, que causa o cólera, produz um glicocálice que auxilia na sua 
adesão às células do intestino delgado. Um glico cálice também pode 
proteger uma célula contra a desidratação, e sua viscosidade pode inibir o 
movimento dos nutrientes para fora da célula. 
 
 
 
Membrana plasmática – modelo mosaico fluido 
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).Composição: bicamada fosfolipídica (20 a 
30%) e proteínas (50 a 70%); 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
 Estruturas internas da célula bacteriana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uma vez que a membrana plasmática é vital para a célula bacteriana, não é 
surpreendente que muitos agentes antimicrobianos exerçam seus efeitos neste 
sítio. Além das substâncias químicas que danificam a parede celular e, assim, 
expõem indiretamente a membrana à lesão, muitos compostos danificam 
especificamente as membranas plasmáticas. Esses compostos incluem certos 
alcoóis e compostos de amônio quaternário, usados como desinfetantes. Através 
da degradação dos fosfolipídeos de membrana, um grupo de antibióticos, 
conhecido como polimixinas , produz o vazamento do conteúdo intracelular e a 
posterior morte celular. 
 
Citoplasma: 
- Substância celular localizada no 
interior da membrana plasmática. 
- É espesso, aquoso, 
semitransparente e elástico. 
- Contém o nucleoide, ribossomos e 
as inclusões. 
- Possui um citoesqueleto similar ao 
dos eucariotos, que atua na divisão 
celular, mantendo a forma da célula, 
ajudando,também, no crescimento, 
movimentação do DNA e 
direcionamento de proteínas. 
Nucleóide e plasmídeos: 
- Uma única molécula longa e contínua de 
DNA de dupla-fita – cromossomo bacteriano. 
- Não possui envelope nuclear (membrana) e 
nem histonas.O cromossomo está fixado à 
membrana plasmática. 
Plasmídeos: pequenas moléculas de DNA de 
dupla-fita, circulares. São elementos genéticos 
extracromssômicos, que se replicam 
independentemente do DNA cromossômico, 
importantes no transporte de genes entre 
bactérias para atividades como resistência aos 
antibióticos, tolerância a metais tóxicos, 
produção de toxinas e de enzimas. 
Ribossomos: É onde ocorre a síntese de proteínas. Confere ao citoplasma uma aparência granular. 
Vários antibióticos atuam inibindo a síntese proteica nos ribossomos procarióticos. Antibióticos, 
como a estreptomicina e a gentamicina, fixam-se à subunidade 30S e interferem com a síntese 
proteica. Outros antibióticos, como a eritromicina e o cloranfenicol, interferem na síntese proteica 
pela fixação à subunidade 50S. Devido às diferenças nos ribossomos procarióticos e eucarióticos, a 
célula microbiana pode ser destruída p elo antibiótico, ao passo que a célula do hospedeiro 
eucariótico permanece intacta. 
 
Inclusões: 
- Formações não vivas 
existentes no 
citoplasma, como grãos 
de amido, gotas de óleo, 
chamadas de grânulos 
(fonte de reserva ou 
energia). 
Macromoléculas 
concentradas nas 
inclusões evitam um 
aumento da pressão 
osmótica na célula, o 
que aconteceria se elas 
estivessem dispersas no 
citoplasma. 
 
 
Reprodução Bacteriana 
As bactérias reproduzem-se por fissão binária, processo em que uma célula parental 
divide-se, originando duas células-filhas. Pelo fato de uma célula originar duas células-
filhas, é referido que as bactérias realizam crescimento exponencial (crescimento 
logarítmico). 
O conceito de crescimento exponencial pode ser ilustrado pela seguinte relação: 
Número de células 1 2 4 8 16 
Exponencial 20 21 22 23 24 
Assim, 1 bactéria produzirá 16 bactérias após 4 gerações. 
 
 
 
 
 
 
 
Recombinação Genética: 
 Conjugação 
 Transdução 
 Transformação 
 
 
 
 
Conjugação: 
Mecanismo de transferência de material genético em que ocorre contato direto entre as bactérias. A conjugação corresponde ao 
acasalamento de duas células bacterianas, durante a qual o DNA é transferido da célula doadora à receptora . Esse processo de 
acasalamento é controlado por um plasmídeo F (fertilidade) (fator F), que carreia os genes das proteínas necessárias à 
conjugação. Geralmente as células são de tipos opostos, em que a célula doadora transporta o plasmídeo e a célula receptora 
não. 
 
Transdução: 
A transdução consiste na transferência de DNA celular por meio de um vírus bacteriano (bacteriófago, fago). Durante o 
crescimento do vírus no interior da célula, uma porção do DNA bacteriano é incorporada na partícula viral, sendo transferido 
para a célula receptora durante a infecção. No interior da célula receptora, o DNA do fago pode integrar-se ao DNA celular e a 
célula pode adquirir uma nova característica, processo denominado conversão lisogênica. Esse processo pode transformar um 
organismo não patogênico em patogênico. As toxinas diftérica, botulínica, colérica e eritrogênica são codificadas por 
bacteriófagos e podem ser transferidas por transdução. 
Transdução generalizada: DNA bacteriano, DNA plasmidial ou até mesmo o DNA de outro vírus podem ser empacotados dentro 
de um capsídeo proteico fágico. Transdução especializada: apenas determinados genes bacterianos são transferidos. 
 
Transformação: 
A transformação consiste na transferência do próprio DNA de uma célula a outra. Isso ocorre por um dos dois métodos 
seguintes. Na natureza, bactérias em processo de morte podem liberar seu DNA, o qual pode ser captado por células receptoras. 
Existem poucas evidências indicando que esse processo natural desempenhe papel significativo na doença. 
 
 
 
Endósporos (esporos): 
Quando os nutrientes essenciais se esgotam, determinadas bactérias gram-positivas, 
como aquelas dos gêneros Clostridium e Bacillus, formam células “dormentes” 
especializadas, chamadas de endósporos. Exclusivos das bactérias, os 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 s obreviver a temperaturas extremas, falta de água e 
exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação.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 nutrienteessencial, como 
uma fonte de carbono ou nitrogênio, torna-se escassa ou indisponível. 
 
Nutrição das bactérias 
 Foto-autotróficos: utilizam a luz como fonte de energia e o dióxido de 
carbono como fonte principal de carbono. Exemplos: bactérias fotossintéticas 
(verdes e púrpuras e cianobactérias). 
 Foto-heterotróficos: utilizam a luz como fonte de energia, mas não podem 
converter dióxido de carbono em açúcar, portanto, utilizam compostos 
orgânicos como álcoois, ácidos graxos, outros ácidos orgânicos e carboidratos 
como fontes de carbono. 
 Quimio-autotróficos: utilizam elétrons provenientes dos compostos 
inorgânicos reduzidos como fonte de energia e utilizam o CO2 como principal 
fonte de carbono. As fontes inorgânicas de energia desses organismos 
incluem o sulfeto de hidrogênio,enxofre elementar, amônia, íons nitrito, gás 
hidrogênio, ferro ferroso e monóxido de carbono. 
 Quimio-heterotróficos: utilizam especificamente os elétrons dos átomos de 
hidrogênio dos compostos orgânicos como fonte de energia. 
 
 
 
 
 
 
Crescimento das bactérias 
Somatório dos processos metabólicos progressivos, que normalmente conduz à 
divisão (reprodução – divisão binária ou brotamento) com produção de duas células-
filhas a partir de uma bactéria. Assim, o crescimento é exponencial (crescimento 
logarítmico) 
 
Os fatores limitantes do crescimento bacteriano, são: temperatura, pH, pressão 
osmótica e oxigênio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMPERATURA - A temperatura ótima de 
crescimento é aquela em que o microrganismo 
cresce mais rapidamente. 
 
PH 
O pH ótimo é bem definido para cada espécie e a maioria 
das bactérias não cresce em valores de pH acima ou abaixo 
de seu pH ótimo. 
 
PRESSÃO OSMÓTICA 
A capacidade dos 
microorganismos de se adaptar 
a pressões osmóticas chama-
se osmoadaptação. 
OXIGÊNIO 
Quanto ao oxigênio, as bactérias podem ser aeróbicas 
obrigatórias (crescimento somente aeróbico), anaeróbicas 
facultativas (crescimento aeróbico e anaeróbico, sendo que 
o crescimento maior ocorre na presença de oxigênio), 
anaeróbicas obrigatórias(crescimento somente anaeróbico, 
nãohavendo crescimento na presença de oxigênio), 
anaeróbicas aerotolerantes(crescimento somente 
anaeróbico,continuando, porém, na presença de oxigênio)e 
microaerófilos (crescimento somente aeróbico, porém com 
oxigênio requerido em baixa concentração). 
 
 
Fatores de virulência 
São estruturas, produtos ou estratégias que as bactérias utilizam para “driblar” o 
sistema de defesa do hospedeiro e causar uma infecção, estes fatores incluem: 
capsula, enzimas, toxinas e outros. 
As cápsulas são fatores de virulência, isto é, interferem com a fagocitose, 
favorecendo a invasividade. Anticorpos específicos contra a cápsula opsonizam o 
organismo, facilitam a fagocitose e promovem a resistência. 
- Impedem a fagocitose. 
-Anticorpos do hospedeiro, porém, conseguem se ligar à cápsula, auxiliando a 
fagocitose. 
-Streptococcus pneumoniae, causadora da pneumonia pneumocócica, Klebsiella 
pneumoniae, o agente causador da pneumonia bacteriana, Haemophilus influenzae, 
que causa pneumonia e meningite em crianças, Bacillus anthracis, a causa do antraz e 
Yersinia pestis, o agente causador da peste. 
 
Enzimas: 
Exoenzimas: enzimas extracelulares – digerem o material entre as células e induzem 
a formação ou a degradação de coágulos sanguíneos. 
Coagulases: converte fibrinogênio em fibrina, gerando a malha que forma o coágulo 
sanguíneo, que protege a bactéria da fagocitose, além de isolá-la de outras defesas do 
hospedeiro. 
Cinases: degradam a fibrina e digerem coágulos formados pelo organismo para isolar 
uma infecção. Fibrinolisina e estafilocinase são exemplos. 
Hialuronidase: hidrolisa o ácido hialurônico, polissacarídeo que une certas células do 
corpo, particularmente em tecidos conectivos. Leva à necrose de ferimentos 
infectados. 
Colagenase: facilita a disseminação da gangrena gasosa, pois quebra a proteína do 
colágeno, que forma os tecidos conectivos de músculos e de outros órgãos e tecidos. 
Proteases IgA: destroem esses anticorpos. 
Fosfolipase C: degrada a bicamada fosfolipídica das células hospedeiras, causando 
lise celular e degradando a membrana dos fagossomos para permitir o escape para o 
citoplasma. 
DNAse: degrada o DNA liberado por células mortas (bactérias e células hospedeiras) 
que podem prender bactérias, promovendo, assim, a propagação. 
 
 
 
 
 
TOXINAS: Microrganismos podem liberar toxinas (denominadas exotoxinas), que são 
proteínas moleculares capazes de causar doença (p. ex., difteria, cólera, tétano, 
botulismo) ou aumentar sua gravidade. A maioria das toxinas liga-se a receptores 
específicos de células-alvo. 
Outros fatores: 
Alguns microrganismos são mais virulentos porque eles fazem o seguinte: 
•Prejudicam a produção de anticorpos 
•Resistem aos efeitos líticos do complemento sérico 
•Resistem às etapas oxidativas na fagocitose 
•Produzem superantígenos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exotoxinas 
Substâncias proteicas, sendo que muitas são enzimas, que catalisam apenas certas 
reações bioquímicas.Elas são produzidas no interior de algumas bactérias como 
produto do crescimento e metabolismo. São secretadas ou liberadas em caso de lise 
celular. Mais comuns em bactérias gram-positivas, mas também podem ser 
produzidas por bactérias gram-negativas. Os genes que codificam a maioria das 
 
 
exotoxinas encontram-se nos plasmídeos bacterianos ou fagos. As exotoxinas são 
doença-específicas, ou seja, produzem sinais e sintomas específicos da doença. Ou 
seja, a doença não é causada pelo crescimento bacteriano ou pela célula bacteriana e 
sim pela toxina, caracterizando uma intoxicação e não uma infecção. 
 
Endotoxinas 
Estão localizadas no interior das células bacterianas, como parte da porção externa da 
parede celular de bactérias gram-negativas. A membrana 
externa é composta por lipoproteínas, fosfolipídios e lipopolissacarídeos (LPS), sendo 
que a porção lipídica do LPS, chamada de lipídio A, é a endotoxina. Logo, as 
endotoxinas são lipopolissacarídicas, enquanto as exotoxinas são proteicas. 
São liberadas durante a multiplicação bacteriana ou quando as bactérias gram-
negativas morrem e suas paredes sofrem lise. 
Estimulam macrófagos, que liberam citocinas em excesso, o que é tóxico, causando 
sintomas como calafrios, febre, fraqueza, dores generalizadas e, em alguns casos, 
choque e até mesmo a morte. Podem induzir o aborto também. 
Obs: As endotoxinas não promovem a formação de antitoxinas. 
 
Existem 3 tipos principais de exotoxinas. 
- Toxina A-B: consiste em duas partes, A e B, ambas 
polipeptídios, em que a porção A é o componente ativo 
(enzima) e a porção B o componente de ligação. 
- Toxinas danificadoras de membrana: lisa a célula 
hospedeira pela degradação da membrana plasmática. 
Pode ocorrer de duas formas: degradação dos fosfolipídios 
ou formação de canais proteicos. Exemplos: leucocidinase hemolisinas. 
- Superantígenos: toxinas que geram uma intensa resposta 
imunológica,estimulando, de forma não específica, as 
células T. Ocorre que as células T acabam liberando uma 
grande quantidade de citocinas, que em excesso são 
tóxicas ao organismo, podendo causar febre,náusea, 
vômito, diarreia e, às vezes,choque ou até mesmo a 
morte.Exemplos: intoxicação alimentar ou choque tóxico. 
 
 
TORTORA, Gerard J; FUNKE, Berdell R; CASE, Christine L. (2016)