Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Tipos de Microrganismos Bactérias→ são organismos relativamente simples e de uma única célula (unicelulares). Devido ao fato de seu material genético não ser envolto por uma membrana nuclear especial, as células bacterianas são chamadas de procariotos, de palavras gregas que significam pré- núcleo. Os procariotos incluem as bactérias e as arqueias.As células bacterianas apresentam uma entre várias formas possíveis. Bacilos (semelhantes a bastões), , cocos (esféricos ou ovoides) e espirais (espiralados ou curvados) estão entre as formas mais comuns, porém algumas bactérias possuem forma de estrela ou quadrado. As bactérias individuais podem formar pares, cadeias, grupos ou outros agrupamentos; essas formações geralmente são características de um gênero particular ou de uma espécie de bactéria. As bactérias são envoltas por uma parede celular que é praticamente composta por um complexo de carboidrato e proteína, chamado de peptideoglicano. (Em comparação, a celulose é a principal substância das paredes celulares de plantas e algas.) As bactérias geralmente se reproduzem por divisão em duas células iguais; esse processo é chamado de fissão binária. Para a sua nutrição, a maioria das bactérias usa compostos orgânicos encontrados na natureza, derivados de organismos vivos ou mortos. Algumas bactérias podem fabricar o seu próprio alimento por fotossíntese, e algumas obtêm seu alimento a partir de compostos inorgânicos. Muitas bactérias podem “nadar” usando apêndices de movimento, chamados de flagelos. Fungos → Os fungos são eucariotos, organismos cujas células possuem um núcleo distinto contendo o material genético celular (DNA), circundado por um envelope especial, denominado membrana nuclear. Os organismos do Reino Fungi podem ser unicelulares ou multicelulares . Grandes fungos multicelulares , como os cogumelos, podem assemelhar-se a plantas, mas diferentemente da maioria destas últimas, os fungos não conseguem realizar fotossíntese. Fungos verdadeiros têm paredes celulares compostas principalmente de uma substância denominada quitina. A forma unicelular dos fungos, as leveduras, são microrganismos ovais maiores do que as bactérias. Os fungos mais comuns são os bolores.Os bolores formam massas visíveis, denominadas micélios, compostas de longos filamentos (hifas) que se ramificam e se entrelaçam. Os crescimentos cotonosos (semelhantes ao algodão), que algumas vezes são vistos sobre o pão e as frutas, são micélios de fungos. Os fungos podem se reproduzir sexuada e assexuadamente. Eles obtêm nutrientes através da absorção de soluções de materiais orgânicos do ambiente – seja do solo, da água do mar, da água doce ou de um hospedeiro animal ou vegetal. Arqueias → as arqueias consistem em células procarióticas, porém, quando apresentam paredes celulares, elas carecem de peptideoglicano. As arqueias são encontradas, muitas vezes, em ambientes extremos e se dividem em três grupos principais. As metanogênicas produzem metano como produto residual da respiração. As halófilas extremas (halo, sal; fila, gosta) vivem em ambientes extremamente salgados, como o Grande Lago Salgado e o Mar Morto. As termófilas extremas (term, calor) vivem em águas quentes sulfurosas PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DIFERENCIAIS ENTRE PROCARIOTOS E EUCARIOTOS Características Procarióticas Eucariótica Tamanho da célula Tipicamente 0,2-2,0 micrômeros de diâmetro Tipicamente 10-100 micrômeros de diâmetro Núcleo Sem membrana nuclear ou nucléolos. Núcleo verdadeiro,constituído de membrana nuclear e nucléolos Organelas revestidas por membranas Ausentes Presentes, exemplo lisosomos,golgi,RE Ribossomos Tamanho menor (70s) Tamanho maior (80s) Glicocálice Presente como cápsula ou camada viscosa Presente em algumas células que não tem parede celular Flagelos Consistem em dois blocos construtivos de proteína Complexos ,consistem de múltiplos microtúbulos Parede Celular Usualmente presente, quimicamente complexa (peptidioglicana) Quando presente é quimicamente simples Membrana Plasmática Sem carboidratos e geralmente não tem esterois Esterói e carboidratos que servem como receptores Citoplasma Sem citoesqueleto ou corrente citoplasmatica Com citoesqueleto Distribuição dos cromossomos (DNA) Cromossomo circular único, não possui histonas Múltiplos cromossomos lineares e com histonas Divisão Celular Fissão binária Mitose Reprodução Sexuada Sem meiose, somente transferência de fragmentos de DNA Envolve meiose Nomenclatura dos organismos: • Em um sistema de nomenclatura descrito por Carolus Linnaeus(1735), cada organismo vivo é identificado por dois nomes. • Os dois nomes consistem em um gênero e um epíteto específico, sendo ambos escritos em itálico ou sublinhados. Ex: A bactéria Escherichia (nome do gênero) Coli ( restritivo, epíteto) Coloração de Gram → Ela é um dos procedimentos de coloração mais úteis, pois classifica as bactérias em dois grandes grupos: gram-positivas e gram-negativas. Neste procedento: 1) Um esfregaço fixado em calor é coberto com um corante básico púrpura, geralmente cristal violeta. Uma vez que a coloração púrpura colore todas as células, ela é denominada coloração primária. 2 )Após um curto período de tempo, o corante púrpura é lavado, e o esfregaço é recoberto com iodo, um mordente. Quando o iodo é lavado, ambas as bactérias gram-positivas e gram- negativas aparecem em cor violeta-escura ou púrpura. 3 )A seguir, a lâmina é lavada com álcool ou com uma solução de álcool-acetona. Essa solução é um agente descorante, que remove a coloração púrpura das células de algumas espécies, mas não de outras. 4) O álcool é lavado, e a lâmina é então corada com safranina, um corante básico vermelho. O esfregaço é lavado novamente, seco com papel e examinado microscopicamente. O corante púrpura e o iodo se combinam no citoplasma de cada bactéria, corando-a de violeta-escuro ou púrpura. As bactérias que retêm esta cor após a tentativa de descoloração com o álcool são classificadas como gram-positivas; as bactérias que perdem a coloração púrpura ou violeta-escura após a descoloração são classificadas como gram-negativas . Como as bactérias gram-negativas se tornam incolores após a lavagem com álcool, elas não são mais visíveis. É por isso que o corante básico safranina é aplicado; ele cora a bactérias gram- negativas de cor-de-rosa. Os corantes como a safranina, que possuem uma cor contrastante com a coloração primária, são denominados contra-corantes. Como as bactérias gram- positivas retêm a cor púrpura original, elas não são afetadas pelo contracorante safranina. O TAMANHO A FORMA E O ARRANJO DAS CÉLULAS BACTERIANAS • A maioria das bactérias varia de 0,2 a 2m de diâmetro e de 2 a 8m de comprimento. Elas podem ter formato de esfera (cocos,que significa frutificação), de bastão (bacilos, que significa bastonete ou bengala) e de espiral. Arranjos em Cocos→ Os cocos geralmente são redondos, mas podem ser ovais, alongados ou achatados em uma das extremidades. Quando os cocos se dividem para se reproduzir, as células podem permanecer ligadas umas às outras. Os principais arranjos são: Cocos isolados: onde um coco se dividiu, uma célula mãe foi para um lado e a célula filha para outro lado. Ex: Micrococcus luteus Diplococos: mesmo após a fissão binária os cocos permanecem juntos, em dupla,isto é, os cocos que permanecem em pares após a divisão. Ex: Neisseria gonorrhoeae. Estreptococos: aqueles que se dividem e permanecem ligados uns aos outros em forma de cadeia. Ex: Streptococcus pyogenes Tétrade: Aqueles que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de quatro; duplas de diplocicos. Ex: Gaffxya tetrogena Sarcinas: Os que se dividem em três planos e permanecem ligados uns aos outros em grupos de oito, em forma de cubo. Ex: Sarcina sp. Estafilococos: Aqueles que se dividemem múltiplos planos e formam agrupamentos em formato de cacho de uva ou lâminas amplas. Ex: Straphylococcus aureus Arranjos em bacilos→ Os bacilos se dividem somente ao longo de seu eixo curto; portanto, existe um menor número de agrupamentos de bacilos que de cocos. Os principais arranjos são: Bacilos isolado: são aqueles onde as células bacilar se divide por fissão binária e cada um vai para um lado . Ex: Escheria coli Diplobacilos: se apresentam em pares após a divisão.Ex: Lisceria monocytogenes Estreptobacilos: quando as células bacilar se dividem e continuam juntas,arranjo em cadeia. Ex: Bacillus cereus Cocobacilos: quando os bacilos sofrem imaginações, reentrâncias na sua parede celular que pode remeter a cocos; forma bacilos pequenos,curtos, semelhantes a cocos. Ex: Gardnerella vaginalis. Paliçada: é quando a divisão binária vai acontecendo, os bacilos se arranjam em forma de letras como X, V ou Y. Ex: bacilo da tuberculose. Formas espiraladas → As bactérias espirais têm uma ou mais curvaturas; elas nunca são retas. Principais arranjos: Vibrões: forma de bastonetes recurvados e com mobilidade dada por flagelos. Ex: Vibrio cholerase Espirilos: possuem um corpo rígido e se locomovem às custas de flagelos. Ex: Spirulum sp. Espiroquetas: possuem o corpo com vários curvaturas, sua parede celular é deformavel, se movem a custas de filamentoslos axial. Ex: Treponema pallidum . Ultraestruturas das bactérias→ as estruturas como citoplasma, ribossomos, membrana plasmática, nucleoíde contendo DNA são comuns em todos os tipos de bactérias verdadeira (eubacterias). Algumas bactérias possuem flagelo, algumas produzem pílus outras não, algumas tem parede celular especial outras não. Esta célula procariótica apresenta as estruturas típicas que podem ser encontradas nas bactérias. As células procarióticas geralmente não possuem organelas envoltas por membranas. Todas as bactérias possuem citoplasma, ribossomos, uma membrana plasmática e um nucleoide. Quase todas as bactérias possuem parede celular. • Algumas estruturas desempenham papéis específicos, por exemplo: na virulência bacteriana (cápsula), na identificação bacteriana (parede celular ou flagelos), e como alvos de alguns agentes antimicrobianos (parede celular). • Os plasmídeos codificam informações como genes de resistência a antibióticos ou para a produção de toxinas. Pode haver troca de plasmídeos entre as 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. 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 (grosseiramente esférica), distribuída em várias cadeias, as quais que se entrelaçam e formam uma hélice em torno de um centro oco. Na maioria das bactérias, os filamentos não são cobertos por uma membrana ou bainha, como nas células eucarióticas. 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. Como você verá posteriormente, os flagelos (e cílios) das células eucarióticas são mais complexos que os das células procarióticas. Cada flagelo procariótico é uma estrutura helicoidal semirrígida que move a célula pela rotação do corpo basal. A rotação de um flagelo pode ter sentido horário ou anti-horário em torno de seu eixo longo. (Os flagelos eucarióticos, ao contrário, realizam um movimento ondulante.) O movimento de um flagelo procariótico resulta da rotação de seu corpo basal e é similar ao movimento da haste de um motor elétrico. 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. Quando uma bactéria se move em uma direção por um período de tempo, o movimento é denominado “corrida”, ou “nado”. As corridas são interrompidas por alterações periódicas, abruptas e aleatórias na direção, denominadas “desvios”. Então, a corrida recomeça. Os “desvios” são causados por uma inversão da rotação flagelar. 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. Filamentos axiais→ 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 tipo de movimento é semelhante ao modo como um saca-rolhas se move através da rolha. • 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. 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. 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. PÍLUS→ 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 demotilidade, chamada de motilidade pulsante,* um pilus é estendido pela adição de subunidades de pilina, faz contato com uma superfícieou com outra célula e, então, se retrai (força de deslocamento) à medida que as subunidades de pilina vão sendo desmontadas. outro tipo de motilidade associada aos pili é a motilidade por deslizamento, o movimento suave de deslizamento das mixobactérias. Embora o mecanismo exato seja desconhecido para a maioria das mixobactérias, algumas utilizam a retração do pilus. A motilidade por deslizamento fornece uma maneira para os micróbios viajarem nos ambientes com baixo conteúdo de água, como os biofilmes e o solo. Pili sexual: 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 célular receptora, como a resistência a um antibiótico ou a habilidade de degradar o seu meio com mais eficiência. 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, polipeptídeo ou ambos. Sua composição química varia amplamente entre as espécies. 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. 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.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. Peptideoglicano: A parede celular bacteriana é composta de uma rede macromolecular, denominada peptideoglicano (também conhecida como mureína), que está presente isoladamente ou em combinação com outras substâncias. O peptideoglicano 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 de 10 a 65 açúcares para formar um “esqueleto” de carboidratos (a porção glicano do peptideoglicano). As filas adjacentes são ligadas por polipeptídeos. Parede celular das gram-positivas: Na maioria das bactérias gram-positivas, a parede celular consiste em muitas camadas de peptideoglicano, formando uma estrutura rígida e espessa. 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. Parede celular das gram-negativas: As paredes celulares das bactérias gram-negativas consistem em uma ou poucas camadas de peptideoglicano e uma membrana externa. Possuem somente uma camada fina de peptideoglicano. 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 l.A 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: (1) lipídeo A, (2) um cerne polissacarídeo e (3) um polissacarídeo. MEMBRANA CITOPLASMÁTICA→ é uma estrutura fina, situada no interior da parede celular, revestindo o citoplasma da célula. A membrana plasmática dos procariotos consiste principalmente em fosfolipídios, que são as substâncias químicas mais abundantes na membrana, e proteínas. 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 principalmentede 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. Processos passivos: Os processos passivos incluem a difusão simples, a difusão facilitada e a osmose. A difusão simples é o movimento líquido (global) de moléculas ou íons de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração . O movimento continua até que as moléculas ou os íons sejam distribuídos uniformemente. O ponto de distribuição uniforme é denominado equilíbrio. As células utilizam a difusão simples para transportar certas moléculas pequenas, como o oxigênio e o dióxido de carbono, através de suas membranas celulares. Na difusão facilitada, as proteínas integrais de membrana funcionam como canais ou carreadores que facilitam o movimento de íons ou grandes moléculas através da membrana plasmática. Essas proteínas integrais são chamadas de transportadores ou permeases. A difusão facilitada é similar à difusão simples no sentido de que a célula não gasta energia, uma vez que a substância se move de uma concentração alta para uma concentração baixa. Esse processo se difere da difusão simples pela utilização de proteínas transportadoras. Alguns transportadores permitem a passagem da maioria dos pequenos íons inorgânicos que são muito hidrofílicos para penetrarem no interior apolar da bicamada lipídica. Esses transportadores, comuns em procariotos, são inespecíficos e permitem a passagem de uma variedade de íons ou moléculas pequenas através dos canais das proteínas integrais de membrana. Osmose é o movimento líquido de moléculas de água através de uma membrana seletivamente permeável, de uma área de alta concentração de moléculas de água (baixa concentração de moléculas de soluto) para uma área de baixa concentração de moléculas de água (alta concentração de moléculas de soluto). As moléculas de água podem passar pelas membranas plasmáticas, movendo-se através da bicamada lipídica por difusão simples ou através de proteínas integrais, chamadas de aquaporinas, que atuam como canais de água. Citoplasma→ Para uma célula procariótica, o termo citoplasma refere-se à substância celular localizada no interior da membrana plasmática (ver Figura 4.6). 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. Nucleóide→ nor,malmente 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. Ao contrário dos cromossomos das células eucarióticas, 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. Em bactérias em crescimento ativo, cerca de 20% do volume celular é preenchido pelo DNA, uma vez que essas células pré-sintetizam o DNA para as células futuras. 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. Plasmídeos: são pequenas moléculas de DNA de dupla-fita, essas moléculas são elementos genéticos extracromossômicos; isto é, elas não estão conectadas ao cromossomo bacteriano principal e se replicam independentemente do DNA cromossômico. As pesquisas indicam que 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. Os 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. Ribossomos → fazem a síntese protéica, o citoplasma de uma célula procariótica contém dezenas de milhares de ribossomos, o que confere ao citoplasma uma aparência granular .Os ribossomos 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. Por isso, os ribossomos procarióticos são denominados ribossomos 70. Endósporos → são formados quando os nutrientes essenciais se esgotam,nas determinadas bactérias gram-positivas. 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 sobreviver a temperaturas extremas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação. Esporulação: O processo de formação do endósporo no interior de uma célula vegetativa leva várias horas. 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. Dependendo da espécie, o endósporo pode estar localizado de maneira terminal (em uma extremidade), subterminal (próximo a uma extremidade; ou central no interior 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. O endósporo contém uma grande quantidade de um ácido orgânico, chamado de ácido dipicolínico (ADP), o qual é acompanhado por um grande número de íons cálcio. Evidências indicam que o ADP protege o DNA do endósporo contra danos. O cerne altamente desidratado do endósporo contém somente DNA, pequenas quantidades de RNA, ribossomos, enzimas e algumas moléculaspequenas importantes. Esses componentes celulares são essenciais para retomar posteriormente o metabolismo.Os endósporos podem permanecer dormentes por milhares de anos. Um endósporo retorna ao seu estado vegetativo por um processo chamado de germinação. A germinação é desencadeada pelo calor alto, como aquele utilizado na produção de conservas, ou por pequenas moléculas, chamadas de germinantes. Os germinantes identificados até o presente momento são a alanina e a inosina (nucleotídeos). Então, as enzimas do endósporo rompem as camadas extras que o circundam, a água entra e o metabolismo recomeça. CRESCIMENTO MICROBIANO → crescimento microbiano, refere-se ao número de células. Os fatores necessários para o crescimento microbiano podem ser divididos em duas categorias principais: físicos e químicos. Os fatores físicos incluem temperatura, pH e pressão osmótica. Os fatores químicos incluem fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo, oxigênio, elementos-traço e fatores orgânicos de crescimento. Fases de crescimento: 1° fase→ é a fase lag, representa a fase em que há uma intensa atividade de preparação celular para o crescimento. Este é o momento que a célula está dividindo o seu DNA. 2° fase→ é a fase log, é a aquela que definitivamente ocorre a divisão celular,isto é, de uma célula origina outra. Nesse momento, tem grande concentração de alimentos, oxigênio. 3° fase → conhecida como fase estacionária, é a fase que existe um período de equilíbrio de crescimento,multiplicação da população, isto é, o mesmo n° de células que estão ativamente dividido se iguala ao n° das células que estão morrendo. 4° fase → é quando tem deprivaçao,diminuição dos componentes de meio de cultura, o ambiente não está mais favorável, ocorre o declínio da população. Fase de morte celular, isto é, a população microbiana cai drasticamente devido não haver mais nutrientes para o crescimento. Temperatura→ A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos. Contudo, certas bactérias são capazes de crescer em extremos de temperatura que certamente impediriam a sobrevivência de quase todos os organismos eucarióticos.Os microrganismos são classificados em três grupos principais, com base na faixa de temperatura que eles preferem: psicrófilos (micróbios que gostam de frio), mesófilos (micróbios que gostam de temperaturas moderadas) e termófilos (micróbios que gostam de calor). Cada espécie bacteriana cresce a temperaturas mínima, ótima e máxima específicas. A temperatura mínima de crescimento é a menor temperatura na qual a espécie pode crescer. A temperatura ótima de crescimento é a temperatura na qual a espécie cresce melhor. A temperatura de máxima de crescimento é a maior temperatura na qual o crescimento é possível. Alguns microrganismos membros das arqueiastêm uma temperatura ótima de crescimento de 80°C ou mais. Esses organismos são chamados de hipertermófilos. PH→ A maioria das bactérias cresce melhor em uma faixa estreita de pH próxima da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias crescem em pH ácido abaixo de 4. Por essa razão, muitos alimentos, como o chucrute, os picles e muitos queijos, são protegidos da deterioração pelos ácidos produzidos pela fermentação bacteriana. Todavia, algumas bactérias, chamadas de acidófilas, são extraordinariamente tolerantes à acidez. Um tipo de bactéria quimioautotrófica, encontrada na água de drenagem das minas de carvão e que oxida enxofre para formar ácido sulfúrico, pode sobreviver em pH 1. Os fungos e as leveduras crescem em uma faixa maior de pH que as bactérias, mas o pH ótimo dos fungos e das leveduras geralmente é menor que o bacteriano, entre pH 5 e 6. A alcalinidade também inibe o crescimento microbiano, mas raramente é utilizada para preservar os alimentos. Pressão osmótica→ Os microrganismos obtêm a maioria dos seus nutrientes em solução da água presente no seu meio ambiente. Portanto, eles requerem água para seu crescimento, sendo que sua composição é de 80 a 90% de água. Pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para a célula. Quando uma célula microbiana está em uma solução cuja concentração de solutos é mais elevada que dentro da célula (ambiente hipertônico), a água atravessa a membrana celular para o meio com a concentração mais elevada de soluto. Essa perda osmótica de água causa plasmólise, ou o encolhimento do citoplasma da célula.O crescimento da célula é inibido à medida que a membrana plasmática se afasta da parede celular. Portanto, a adiçãode sais (ou outros solutos) em uma solução e o aumento resultante na pressão osmótica podem ser utilizados para preservar alimentos. Peixe salgado, mel e leite condensado são preservados por esse mecanismo; as concentrações elevadas de sal ou açúcar removem a água de qualquer célula microbiana presente e, consequentemente, impedem seu crescimento. Esses efeitos da pressão osmótica estão aproximadamente relacionados ao número de moléculas dissolvidas e íons em um volume de solução.Alguns organismos, chamados de halófilos extremos, se adaptaram tão bem às altas concentrações de sais, que eles, de fato, necessitam dos sais para o seu crescimento. Nesse caso, eles podem ser chamados de halófilos obrigatórios. Os organismos de águas salinas, como o Mar Morto, requerem frequentemente cerca de 30% de sal, e a alça de inoculação (equipamento usado no laboratório para manipulação de bactérias) utilizada para transferência deve primeiramente ser mergulhada em uma solução saturada de sal. Os halófilos facultativos são mais comuns e não requerem altas concentrações de sais, mas são capazes de crescerem em concentrações salinas de até 2%, uma concentração que inibe o crescimento de muitos outros organismos. Algumas espécies de halófilos facultativos podem tolerar até mesmo 15% de sal. Aeróbios obrigatórios→ são os microrganismos que utilizam o oxigênio molecular (aeróbios) produzem mais energia a partir dos nutrientes que os microrganismos que não utilizam o oxigênio (anaeróbios), isto é, organismos que precisam do oxigênio para viver. Anaeróbios facultativos → podem utilizar o oxigênio quando ele está presente, mas são capazes de continuar a crescer utilizando a fermentação ou a respiração anaeróbia quando o oxigênio não está disponível. Contudo, a sua eficácia em produzir energia é reduzida na ausência do oxigênio. Um exemplo de anaeróbio facultativo é a familiar Escherichia coli. Anaeróbios obrigatórios → são bactérias incapazes de utilizar o oxigênio molecular nas reações de produção de energia. Ex: gênero Clostridium. Anaeróbios aerotolerantes → não podem utilizar o oxigênio para o seu crescimento, porém toleram bem a sua presença. Na superfície de um meio sólido, eles crescerão sem a utilização das técnicas especiais (discutidas posteriormente) requeridas pelos anaeróbios obrigatórios. Muitas das bactérias aerotolerantes fermentam de modo característico os carboidratos em ácido láctico. À medida que o ácido láctico se acumula, ele inibe o crescimento dos competidores aeróbios e estabelece um nicho ecológico favorável aos produtores de ácido láctico.
Compartilhar