Morfologia e Estrutura Bacteriana

Morfologia e Estrutura Bacteriana

• A maioria das pessoas conhece as bactérias pelo seu potencial de causar doenças, mas elas são mais benéficas do que maléficas para pessoas, animais e meio ambiente.
• As bactérias vivem em quase todos os lugares, incluindo ar, água, solo, alimentos, corpos de animais e partes do corpo humano, até mesmo em geleiras e águas vulcânicas.
• Bactérias foram encontradas recentemente em nuvens, influenciando o clima.
• Algumas bactérias vivem no estômago humano, causando úlceras, mesmo em condições ácidas desfavoráveis.
• As bactérias são geralmente milhares de vezes menores que um milímetro, com um tamanho de um micrômetro (µm), necessitando de microscópio para serem vistas.
• Existem diferentes tipos de bactérias que variam de 1 a 10µm, mas em casos extremos, como Chlamidia, podem ser de 0,2µm, e em espiroquetas, até 250µm.
• O limite de resolução do microscópio ótico é de 0,2µm.
• A visão de uma mosca doméstica ao microscópio (aumento de mil vezes) seria como vê-la com 10 metros de altura.
• Em um milímetro cúbico, pode haver nove trilhões de bacilos.
• Um grama de fezes humanas frescas pode conter 10¹¹ bactérias, algumas com alto potencial de contaminação.
• As bactérias são células procarióticas com estrutura simples em comparação às células eucarióticas.
• As células bacterianas possuem um único cromossomo sem envoltório de membranas.
• A reprodução bacteriana é assexuada, sem gametas ou mitose/meiose.
• Bactérias não possuem mitocôndrias e cloroplastos, mas têm parede celular, membrana plasmática e ribossomos no citoplasma.
• Algumas bactérias têm flagelos, outras têm pelos para locomoção.
• Existem cinco formas básicas de células bacterianas: cocos, bacilos, espirilos, espiroquetas e vibriões.

Formas das Bactérias

• Cocos são redondos, ovais ou achatados, com exemplos nos gêneros Streptococcus e Staphylococcus.
• Bacilos são alongados como bastões, como Escherichia coli.
• Espirilos e espiroquetas são alongados, importantes para estudos ambientais, com exemplos como Rhodospirillum rubrum e Spirochaeta stenostrepta.
• Vibrião tem uma forma que lembra um bacilo arredondado. Vibrio cholerae causa cólera em áreas com saneamento precário.

Arranjos Bacterianos

• As bactérias podem existir isoladas ou em arranjos.
• Diplococos são dois cocos juntos, exemplo: Streptococcus pneumoniae.
• Estreptococos formam fileiras ou cadeias de cocos, exemplo: Streptococcus pyogenes.
• Estafilococos têm um arranjo em cacho, exemplo: Staphylococcus aureus.
• Tétrades são arranjos de quatro cocos, e as sarcinas se parecem com cubos de oito células. Diplobacilos são bacilos que ocorrem em pares, enquanto estreptobacilos formam fileiras.
• Células em forma de estrelas existem no gênero Stella, enquanto células quadradas são encontradas no gênero Haloarcula.
• Formas e arranjos bacterianos são hereditários, mas algumas espécies podem variar devido a condições ambientais, como Rhizobium e Corynebacterium que apresentam pleomorfismo.

Estruturas Externas das Células Bacterianas

• Estruturas externas incluem flagelos, pili, fímbrias e cápsula (ou glicocálix).
• Os flagelos são compostos de flagelinas e têm função de locomoção. Eles permitem que as células "nadem" em meios líquidos.
• Fototaxia e quimiotaxia positivas ocorrem quando a bactéria se move em direção à luz ou a substâncias químicas.
• Nem todas as bactérias têm flagelos. Monotríquios têm apenas um flagelo polar, anfitríquios têm dois flagelos polares, lofotríquios têm múltiplos flagelos em um polo, e peritríquios têm flagelos distribuídos por toda a célula.
• Bactérias com flagelos incluem Pseudomonas e Vibrio. Helicobacter pylori causa úlceras no estômago e Escherichia coli são outros exemplos.
• Pili e fímbrias são filamentos proteicos menores que os flagelos.
• Pili são maiores e menos numerosos que as fímbrias, ocorrendo principalmente em bactérias Gram-negativas e associados à reprodução por conjugação e aderência.
• Cápsulas ou glicocálix são camadas aquosas de polissacarídeos que protegem a célula, armazenam alimentos e auxiliam na aderência. Exemplos incluem Bacillus anthracis e Xanthomonas campestris.
• Espessantes naturais, como a goma xantana, são um tipo de carboidrato natural que aumentam a viscosidade das soluções em alimentos.

Estruturas Internas

• A parede celular bacteriana tem de 10 a 100nm de espessura e corresponde a 10-40% do peso bacteriano.
• É composta de peptideoglicano (mureína), oferecendo proteção e sustentação.
• Christian Gram criou um método de coloração celular para separar bactérias em dois grupos: Gram-positivas e Gram-negativas.
• Paredes celulares de bactérias Gram-positivas são mais grossas e uniformes, enquanto as de Gram-negativas são mais finas e possuem uma membrana celular externa adicional.
• Exemplos: Streptococcus e Staphylococcus (Gram-positivas); Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa (Gram-negativas).
• A membrana citoplasmática tem apenas 7-8nm de espessura, é feita de lipídeos e proteínas e controla a permeabilidade da célula.
• Os mesossomas são invaginações da membrana citoplasmática com funções semelhantes.
• O citoplasma é um meio aquoso com ribossomos, cromossomo, íons, nutrientes e compostos metabólicos.
• Algumas bactérias contêm cristais tóxicos para insetos (como Bacillus thuringiensis) ou partículas de magnetita (magnetossomos).
• A célula bacteriana tem um cromossomo único (nucleoide) composto de DNA, sem membrana nuclear.
• Adicionalmente, algumas têm plasmídeos, que são pequenos DNAs circulares com genes de resistência.
• Mar Morto, apesar de inóspito, ainda abriga bactérias que estão quase atingindo seus limites de sobrevivência devido à alta salinidade.

Ácidos nucleicos e síntese de proteínas

• DNA bacteriano circular chamado plasmídeo, ligado à sobrevivência ambiental, importante na reprodução celular, apresenta de 5 a 100 genes.
• Ribossomos arredondados de 0,0025 µm feitos de RNA e proteínas sintetizam as proteínas da célula, de acordo com o material genético no cromossomo, ficam no citoplasma.
• Ribossomos descritos pela sua taxa de sedimentação em centrífugas, unidade Svedberg (S).
• Ribossomos de células procarióticas denominados 70S e os de células eucarióticas 80S.
• Vários antibióticos atuam na inibição na sínteses de proteínas, através da fixação dessas substâncias nas unidades 30S, exemplo a estreptomicina e gentamicina.
• Algumas bactérias dos gêneros Clostridium e Bacillus formam estruturas de repouso chamadas de esporos ou endósporos, elas são bastante resistentes a altas temperaturas, podem germinar e produzir novas células.
• Microrganismos podem resistir e contaminar pessoas que consumiram alguns produtos.

Genética Bacteriana

• A genética estuda as características hereditárias e as mudanças nessas informações, abordando o genótipo (composição genética) e o fenótipo (características observáveis).
• O estudo da genética bacteriana, em termos aplicados, tem se desenvolvido rapidamente e pode ser extrapolado para outros seres vivos, incluindo células humanas
• A célula bacteriana tem um cromossomo enrolado haploide (n), e DNA da bactéria Escherichia coli possui genes de resistência celular.
• Antes da divisão celular, a bactéria replica o material genético contido nos genes (fragmentos do cromossomo), um processo semiconservativo em que uma nova fita vai sendo produzida, a partir de uma mais velha.
• Enzima DNA girase e DNA polimerase (Timina (T) com Adenina (A), e Citosina (C) com Guanina (G))atua para ocorrer a replicação da célula, cada molécula terá uma fita original e outra nova.
• A síntese de proteínas ocorre através da informação do DNA e culmina em dois processos: a transcrição e a tradução.

Transcrição, tradução e síntese de proteínas

• Enzima RNA polimerase de forma semelhante ao DNA sintetiza uma fita de RNA a partir de uma de DNA (Timina (T) se liga com a Uracila (U) na transcrição).
• O gene é copiado para uma molécula de RNA mensageiro (mRNA) que transporta as informações da área nuclear para os ribossomos, no citoplasma.
• Os ribossomos são constituídos de proteínas e RNA ribossômico (rRNA), e o RNA transportador (tRNA) carrega os aminoácidos para o ribossomo.
• O código genético é formado por códons (três letras, correspondentes às bases nitrogenadas, AUG, por exemplo, é um códon que codifica o aminoácido metionina).
• Mais de um códon pode codificar um aminoácido, no total, são 64 códons, (61 codificam aminoácidos e 3 dão sinais de interrupção da tradução).
• Tradução: informação codificada do mRNA orienta a sequências dos aminoácidos e as respectivas proteínas.

Mutação e Recombinação do Material Genético

• A genética estuda as variações ou alterações nas células microbianas, as alterações podem ser fenotípicas (causadas por algum fator do meio ambiente/ rico em sacarose/ colônias grandes e viscosas) e genotípicas (no material genético).
• As mudanças genotípicas ocorrem de duas formas: mutação e recombinação (alterações na sequência de bases nitrogenadas do DNA).
• Agentes químicos podem causar substâncias nitrogenadas, compostos em fumaças de cigarro, antibióticos e radiações UV (ultravioleta) e ionizantes e o Teste de Ames identifica agentes carcinogênicos.

Recombinações genotípicas

• Rearranjos de material genético dão combinação de produtos, através de transformação, conjugação e transdução.
• Transformação: fragmento de material genético de uma célula passa para outra, sendo incorporada no cromossomo da segunda ( Bacillus, Streptococcus, Staphylococus, Acinetobacter e Neisseria), Escherichia coli é bastante usada em processos de engenharia genética.
• A conjugação ocorre quando o material genético de uma célula bacteriana é transferido para outra (pilis sexuais aproximam as células, formam um canal através do qual é transferida a informação genética feita entre células doadoras e receptoras).
• A Escherchia coli é um bom exemplo de organismo onde são realizados experimentos de transferência de genes/ fator F (fator de fertilidade/ capacidade de transferir material de um organismo/ F+ (doador), F- (receptor)/ alta frequência de recombinação.
• A transdução é o processo de transferência de material genético através da ação dos bacteriófagos (material genético dos vírus injetado na célula hospedeira da bactéria/ incorporados pelas células descendentes).
• Desde os tempos remotos, os microrganismos tem sido úteis para a humanidade (fabricação de pães, cerveja, vinho, queijos), termo biotecnologia englobava fermentativos das células microbianas selecionadas, auxílio de mecanismos naturais de alterações genéticas discutidos (mutações e recombinações (transformação, conjugação e transdução).
• A biotecnologia moderna utiliza novas ferramentas DNA recombinante, que artificialmente manipula genes de origens diferentes/ intensificação de plasmídeos / introdução a aplicação de fungicida (soja transgênica).