Noções básicas de Bacteriologia

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Bacteriologia 
 
Bactérias 
Apresentam uma estrutura relativamente simples. São organismos simples 
unicelulares, que não apresentam membrana nuclear, mitocôndria, complexo de Golgi, 
ou retículo endoplasmático – que se reproduzem por divisão assexuada. A parede 
bacteriana é complexa, consistindo em 
uma entre duas formas básicas: uma 
parede celular com uma camada fina de 
peptidioglicano e uma membrana externa 
sobreposta, em bactérias gram-negativas. 
Algumas bactérias não apresentam essa 
estrutura de parede celular e compensam 
sua falta sobrevivendo somente no interior 
da célula hospedeira ou em um ambiente 
hipertônico. 
 
 
 
 
Classificação, estrutura e replicação bacterianas 
As bactérias, as menores células, são visíveis apenas com auxílio de um microscópio. 
As menores (Chlamydia e Rickettsia) têm apenas 0,1 a 0,2 micrômetro de diâmetro. 
Células de animais, plantas e fungos são eucariotas, enquanto as bactérias, 
arqueobactérias e algas azuis-esverdeadas são procariotas. As arqueobactérias 
assemelham-se às bactérias em muitos aspectos, mas representam um domínio 
exclusivo de bactérias e eucariotas. Além da falta de um núcleo e outras organelas, o 
cromossomo bacteriano difere do cromossomo humano em vários aspectos. O 
cromossomo de uma bactéria típica, como Escherichia coli, é uma molécula circular 
única, de dupla fita, de ácido desoxirribonucleico (DNA), que contém cerca de cinco 
milhões de pares de bases, um comprimento aproximado de 1,3 mm, cerca de 1000 
vezes o diâmetro da célula. 
 
 
 
 
Classificação Bacteriana 
As bactérias podem ser classificadas pelos seus aspectos macro e microscópico, pelas 
características de crescimento e propriedades metabólicas, pela sua antigenicidade e, 
finalmente, pelo seu genótipo. 
 
Distinção macroscópica e microscópica 
 
A distinção inicial entre as bactérias pode ser feita pelas características de crescimento 
em diferentes meios nutrientes e seletivos. As bactérias crescem em colônias; cada 
colônia é como uma cidade. O somatório das características individuais dos organismos 
determina as características coloniais, tais como cor, tamanho, forma e cheiro. A 
capacidade de resistir a certos antibióticos, fermentar açúcares específicos, lisar os 
eritrócitos (propriedades hemolíticas), ou hidrolisar lipídios também pode ser 
determinada utilizando-se o meio adequado para o crescimento. 
A aparência microscópica, incluindo o tamanho, a forma e a morfologia dos organismos 
(cocos, bacilos, curvos ou em espiral), e sua capacidade de reter a coloração de Gram 
são as características primárias para diferenciar as bactérias. Uma bactéria esférica, 
como Staphylococcus, é um coco; uma bactéria em forma de bastonete, como E. coli, 
é um bacilo; e o treponema, semelhante a uma cobra, é um espirilo. Além disso, as 
espécies de Nocardia e Actinomyces têm ramificações filamentosas semelhantes às 
dos fungos. Algumas bactérias formam agregados, tais como os aglomerados em forma 
de cacho de uva de Staphylococcus aureus ou os diplococos (duas células juntas), que 
são observados nas espécies de Streptococcus ou Neisseria. 
 
 
A coloração de Gram é um teste rápido, eficaz e fácil, que permite aos clínicos 
diferenciar as duas principais classes de bactérias, desenvolver um diagnóstico inicial, 
e iniciar a terapêutica com base nas diferenças inerentes às bactérias. As bactérias são 
fixadas a quente ou deixadas secar sobre uma lâmina, corada com cristal violeta, um 
corante que é precipitado como iodo (lugol), e em seguida o corante não ligado ou em 
excesso é removido por lavagem com descorante, à base de acetona, e água. Um 
contracorante vermelho a safrarina, é adicionado para corar as células descoradas. 
Este processo leva menos de 10 minutos. 
Para as Gram-positivas, que se tornam roxas, o corante fica preso em uma estrutura 
grossa e emaranhada, a camada de peptidioglicano, que circunda a célula. As bactérias 
Gram-negativas possuem uma fina camada de peptidioglicano que não retém o corante 
cristal violeta, e então as células são coradas com Safranina e tornam-se vermelhas. 
Uma estratégia mnemônica que pode ajudar é o “P-PÚRPURA-POSITIVO”. 
Devido à degradação do peptidioglicano, a coloração de Gram não é um teste confiável 
para as bactérias que estejam em privado ou tratadas com antibióticos. As bactérias 
que não podem ser classificados pela coloração de Gram incluem as micobactérias, 
que possuem um revestimento externo lipídico e são diferenciadas pelas colorações 
álcool-acidorresistentes, e os micoplasmas, que não possuem peptidioglicano. 
 
 
Diferenciação metabólica, antigênica e genética 
 
O próximo nível de classificação baseia-se nas propriedades metabólicas das bactérias, 
que incluem necessidade de ambientes anaeróbicos ou aeróbicos, necessidade de 
nutrientes específicos, e produção de produtos metabólicos característicos (ácidos, 
álcoois) e de enzimas específicas. Foram desenvolvidos procedimentos automatizados 
para diferenciação de bactérias enterais e outras bactérias, sendo que esses métodos 
analisam o crescimento em diferentes meios e os seus produtos microbianos e assim 
proporcionam um biotipo numérico para cada bactéria. 
Uma determinada cepa bacteriana pode ser diferenciada a partir da utilização de 
anticorpos para detectar antígenos característicos da bactéria. Esses testes sorológicos 
também podem ser utilizados para identificar organismos que são difíceis (Treponema 
pallidum, o organismo responsável pela sífilis) ou muito perigosos (p. ex., Francisella, 
responsável pela tularemia) para crescer em laboratório, que estão associados a 
síndromes de doenças específicas. 
O método mais preciso para a classificação das bactérias é pela análise do material 
genético. 
 
 
Estrutura Bacteriana 
 
Estruturas citoplasmáticas 
O citoplasma da célula bacteriana contém o DNA cromossômico, o RNAm, ribossomos, 
proteínas e metabólitos. Ao contrário dos eucariotas, o cromossomo bacteriano é uma 
fita única circular de cadeia dupla, que não está contido em um núcleo, mas em uma 
área definida conhecida como nucleoide. As histonas são estão presentes para manter 
a conformação do DNA, e o DNA não forma nucleossomos. Os plasmídeos, que são 
fragmentos extracromossômicos menores de DNS circular, também podem estar 
presentes. Os plasmídeos, que são fragmentos extracromossômicos menores de DNA 
circular, também podem estar presentes. Os plasmídeos, embora geralmente não 
sejam essenciais para a sobrevivência celular, frequentemente conferem uma 
vantagem seletiva: muitos conferem resistência a um ou mais antibióticos. A falta de 
uma membrana nuclear simplifica as necessidades e os mecanismos de controle para 
a síntese de proteínas. Sem uma membrana nuclear, a transcrição e a tradução são 
acopladas; em outras palavras, os ribossomos podem ligar0se ao RNAm, e a proteína 
pode ser produzida ao mesmo tempo que o RNAm está sendo sintetizado e ainda ligado 
ao DNA. 
O ribossomo bacteriano consiste nas subunidades 30S + 50S, formando um ribossomo 
70S, que é diferente do ribossomo eucariótico 80S (40S+ 60S). 
A membrana citoplasmática tem uma estrutura de bicamada lipídica semelhante à 
estrutura das membranas eucarióticas, mas não contém esteroides (p.ex., colesterol); 
os micoplasmas são exceção a esta regra. A membrana citoplasmática é responsável 
por muitas funções atribuídas às organelas nos eucariotas. 
 
Parede Celular 
 
A estrutura, os componentes e as funções da parede celular distinguem as bactérias 
Gram-positivas das bactérias Gram-negativas. Componentes da parede celular também 
são únicos para as bactérias, e as suas estruturas repetitivas se ligam a receptores Toll-
like de células humanas para induzir respostas da imunidade inata. 
 
Gram-positivas 
Apresentam parede celular espessa, de múltiplas camadas, que consiste 
principalmente em peptidioglicano em torno da membrana citoplasmática. O 
peptidioglicano é uma malha do exoesqueleto com função semelhanteà do 
exoesqueleto de um inseto. Porém diferentemente do exoesqueleto dos insetos, o 
peptidioglicano da célula é suficientemente poroso para permitir a difusão de 
metabólitos até a membrana plasmática como cerdas que são reticuladas com cadeias 
curtas de peptídeos. O peptidioglicano é essencial para a estrutura, replicação e 
sobrevivência em condições normalmente hostis nas quais as bactérias crescem. 
 
 O peptidioglicano pode ser degradado por tratamento com lisozima. A lisozima é uma 
enzima presente nas lágrimas e no muco dos seres humanos, mas também é produzida 
pelas bactérias e outros organismos. A lisozima cliva o esqueleto central de glicano do 
peptidioglicano. Sem o peptidioglicano, as bactérias não resistiriam às grandes 
diferenças de pressão osmótica ao longo da membrana citoplasmática e lisariam. A 
remoção da parede celular produz um protoplasto que lisa, a menos que seja 
estabilizado osmoticamente. 
 
 
Bactérias Gram-negativas 
A parede celular das bactérias Gram-negativas é mais complexa do que a parede das 
células Gram-negativas, tanto estrutural quanto quimicamente. Estruturalmente, a 
parede celular Gram-negativa contém duas camadas externas à membrana 
citoplasmática. Imediatamente externa à membrana citoplasmática existe uma fina 
camada de peptidioglicano, que é responsável por apenas 5% a 10% do peso da parede 
celular das bactérias Gram-negativas. Ácidos teicoicos ou lipoproteicos não estão 
presentes na parede celular de Gram-negativos. Externamente à camada de 
peptidioglicano existe uma membrana externa, que é única para as bactérias Gram-
negativas. A área entre a superfície externa de uma membrana citoplasmática e a 
superfície interna da membrana exterior é denominada de espaço periplasmático. É, na 
verdade, um compartimento que contém componentes do sistema de transporte de 
ferro, proteínas, açúcares e outros metabólitos, e uma variedade de enzimas hidrolíticas 
que são importantes na clivagem de macromoléculas para o metabolismo. Essas 
enzimas hidrolíticas que são importantes na clivagem de macromoléculas para o 
metabolismo. Essas enzimas tipicamente incluem proteases, lipases, fosfatases, 
nucleases, e enzimas de degradação carboidratos. No caso das espécies Gram-
negativas patogênicas, muitos dos fatores líticos de virulência, como colagenases, 
hialuronidases, proteases, e B-lactamases, localizam-se no espaço periplásmático. 
 
A membrana externa apresenta uma estrutura em bicamada assimétrica que difere de 
qualquer outra membrana biológica na estrutura da monocamada exterior da 
membrana. A monocamada externa é composta principalmente por lipopolissacarídeos 
(LPS). Exceto para moléculas de LPS em processo de síntese, a monocamada exterior 
da membrana externa é o único local em que as moléculas de LPS são encontradas. 
LPS é também chamado de endotoxina, um potente estimulador das respostas imune 
e inata. O LPS é liberado pelas bactérias nos meios do hospedeiro. O LPS ativa as 
células B e induz macrófagos, células dendríticas e outras células a liberar interleucina-
1, interleucina-6, fator de necrose tumoral e outros fatores. O LPS induz febre e pode 
causar choque. A reação de Schwartzman (coagulação intravascular disseminada) 
ocorre após intensa liberação de endotoxina na circulação sanguínea. 
 
Estruturas externas 
Algumas bactérias (Gram-positivas ou Gram-negativas) são envolvidas por 
polissacarídeos soltos ou por camadas de proteína denominadas de cápsulas. 
Os flagelos são estruturas propulsoras tipo hélices, compostas de subunidades de 
proteína helicoidal enrolada (flagelina), que estão ancoradas nas membranas 
bacterianas através de um gancho e estruturas do corpo basal e são orientadas por 
potenciais de membrana. As espécies bacterianas podem ter um ou vários flagelos nas 
suas superfícies, e eles podem estar ancorados em várias partes da célula. Os flagelos 
são compostos de um motor proteico dependente de trifosfato de adenosina, conectado 
a uma hélice tipo chicote formada de múltiplas subunidades de flagelina. 
 
 
Divisão celular 
 
A replicação do cromossomo bacteriano também desencadeia a iniciação da divisão 
celular. A produção de duas bactérias-filhas requer crescimento e extensão dos 
componentes da parede celular, seguidos da produção de um septo (parede transversa) 
para dividir as bactérias-filhas em duas células. O septo consiste em duas membranas 
separadas por duas camadas de peptidioglicano. A formação do septo é iniciada no 
meio da célula, em um sítio definido por complexos proteicos fixados a um anel de 
filamento proteico que reveste o interior da membrana citoplasmática. O septo cresce a 
partir de lados opostos em direção ao centro da célula, levando à clivagem das células-
filhas. A clivagem incompleta do septo pode fazer com que as bactérias permaneçam 
liadas, formando cadeias (p.ex., estreptococos) ou agregados (p. ex., estafilococos).