Morfologia e fisiologia bacteriana
Rogéria Andrade Werneck – aluna da UFMG
E-mail - rogeriawerneck@yahoo.com
1)Introdução
O estudo da morfologia e fisiologia bacteriana é importante por auxiliar a identificação e o tratamento a ser dado a esses microorganismos, seja para serem eliminados (bactérias patogênicas) ou, seja para serem preservados (bactérias indÃgenas).
2)Morfologia bacteriana
Tamanho, forma e arranjo.
As bactérias têm, em geral, um tamanho médio em torno de um mÃcron, algumas delas podem ser um pouco maiores e outras um pouco menores. Podem assumir basicamente três formas: cocos, bacilos e curvos ou espiralados. Estas diferentes formas bacterianas, por sua vez, podem se associar em arranjos. à o que ocorre, por exemplo, na apresentação de células isoladas, em pares, em cadeia, tétrades ou paliçada. As formas e arranjos são caracterÃsticas de cada gênero ou espécie e este conhecimento auxilia na identificação dos grupos bacterianos.
Estrutura celular
As bactérias, como procariontes, não possuem organelas citoplasmáticas. Seu material nuclear (cromossoma bacteriano) é constituÃdo geralmente por um filamento duplo de DNA circular e está mergulhado diretamente no citoplasma. Possuem ribossomos livres menores que os dos eucariotes, além de plasmÃdios (DNA extracromossômico circular) em seu citoplasma. Podem apresentar vacúolos e messossomos. Os vacúolos servem geralmente ao armazenamento de reservas de interesse para a bactéria (fontes energéticas, enzimas).
Como envoltório, encontra-se, mais internamente, a membrana plasmática, semelhante estruturalmente e funcionalmente à encontrada nos eucariotes, mas sem esteróides (exceto micoplasmas) e com ácidos graxos ramificados nos fosfolipÃdios.
Em seguida está a parede celular, presente em quase todas as bactérias, a qual lhes confere forma (bacilos, cocos, espirilos) e rigidez. Existem dois tipos de paredes celulares revelados pela coloração de Gram e que divide as bactérias em dois grandes grupos: Gram positivo e Gram negativo. As bactérias Gram positivo possuem parede espessa de peptidoglicano associada a moléculas de ácido lipoteicóico, os quais conferem rigidez e virulência. As bactérias Gram negativo apresentam uma estrutura mais complexa. Circundando a membrana citoplasmática (membrana mais interna), há uma fina camada de peptidoglicano. Acima dela há uma membrana externa constituÃda de uma bicamada de fosfolipÃdios (folheto interno) e lipopolissacarÃdios–LPS (folheto externo). O LPS é uma endotoxina que estimula respostas imunitárias. Entre a membrana externa e o peptidoglicano há o espaço periplasmático, onde se encontram numerosas enzimas do metabolismo bacteriano. A parede bacteriana permite à s bactérias sobreviver em ambientes hostis. As Gram positivo, por exemplo, como possuem parede mais espessa, resistem mais a estresses diversos (como ambientes com atividade de água baixa) quando comparadas as Gram negativo. A coloração de Gram fundamenta-se na retenção do complexo cristal violeta-lugol na parede espessa das bactérias Gram positivo, resultando numa cor roxa intensa após tentativa de descoloração. Já as bactérias Gram negativo, apresentando uma parede mais fina, não podem reter o complexo e devem ser reveladas por um corante de fundo (safranina).
Envolvendo a parede celular, pode ou não estar presente uma cápsula bacteriana (geralmente constituÃda por polissacarÃdeos), a qual dificulta a atuação do sistema imunitário do hospedeiro (fagocitose e ação do complemento).
O envoltório bacteriano pode ainda conter estruturas filamentosas denominadas pilis. São de natureza protéica (pilina) e podem ser comuns ou sexuais. Os pilis comuns (100 a 200 por célula) são curtos e retos e promovem adesão bacteriana. Já os sexuais são longos e espessos, com média de 1 a 4 por célula e são envolvidos na transferência de material genético durante conjugação, reprodução sexuada de bactéria.
Como estrutura locomotora, as bactérias podem apresentar um ou mais flagelos, cujo número e disposição externa são tÃpicos de cada espécie. São constituÃdos de flagelina, geralmente bastante compridos e se movimentam de maneira coordenada para que a bactéria possa se locomover.
Os esporos são formas de resistência das bactérias geralmente Gram positivo quando se encontram em ambientes adversos à sua sobrevivência. Contém cópia completa do cromossomo bacteriano, concentrações mÃnimas restritas de proteÃnas, além de alta concentração de cálcio. Após cópia do material genético, este é circundado por parede de peptidoglicano, córtex (pseudopeptidoglicano), capa (queratina) e membrana lipoprotéica. Quando as condições ambientais voltam a ser favoráveis, ocorre germinação do esporo.
3) Fisiologia bacteriana
Curva de crescimento
Quando uma bactéria chega num local determinado, ela pode precisar de um certo tempo para se adaptar ao novo ambiente, com condições nutricionais e fÃsico-quÃmicas diferentes (fase lag ou latente) (Fig. 1). Uma vez pronta e adaptada à s condições locais, a bactéria cresce exponencialmente (fase exponencial) e apresenta uma velocidade de duplicação caracterÃstica para cada espécie bacteriana. Esse crescimento chega a um limite máximo (fase estacionária) quando acumula-se algum metabólito tóxico ou ocorre uma falta de substratos ou de espaço. à neste perÃodo em que há produção de esporos para as bactérias que têm essa capacidade. Senão, a última fase corresponde à morte da forma vegetativa bacteriana (fase de autólise).
Necessidades nutricionais e fÃsico-quÃmicas para o crescimento
Para poder seguir a curva de crescimento descrita acima, o ambiente circundante deve oferecer condições nutricionais e fÃsico-quÃmicas adequadas que variam para cada espécie bacteriana. Como fatores nutricionais estão as necessidades de fontes de carbono, energia e nitrogênio; macro- e microminerais e, algumas vezes vitaminas. Em relação à s condições fÃsico-quÃmicas como temperatura e pH, as bactérias apresentam comportamento extremamente variado (psicrofÃlicas, mesofÃlicas, termofÃlicas para temperatura; alcalofÃlicas, neutras, acidofÃlicas para pH) Quanto à respiração, as bactérias podem ser classificadas em: aeróbias estritas (necessitam de O2 para crescer), anaeróbias estritas (só crescem na ausência de O2), anaeróbias facultativas (crescem na presença ou ausência de O2) e microaerofÃlicas (precisam de O2, mas em pressão inferior à atmosférica). Quanto à fonte predominante de carbono, as bactérias podem ser classificadas como autótrofas, as quais utilizam uma fonte de CO2 e substâncias inorgânicas para obter energia, ou heterótrofas, as quais necessitam de fontes orgânicas de carbono.
A obtenção de energia pelas bactérias pode ser feita por três vias: fermentação, respiração ou fotossÃntese. Bactérias patogênicas humanas só usam as duas primeiras. A fermentação é feita pela via glicolÃtica ou vias parecidas (Entner-Doudoroff, Warburg-Dickens) com ela, onde a glicose é convertida por uma seqüência de reações em piruvato que pode produzir vários produtos finais como etanol, butirato, lactato e formato. Nas fermentações, os balanços energéticos são muito baixos, com produção de 1 a 2 ATP para cada glicose processada.
Na respiração, o piruvato entra no ciclo de Krebs seguido da cadeia respiratória para oxidação completa. Caso a respiração seja aeróbia, o O2 é o receptor final de elétrons com um rendimento final de 38 ATP e formando H2O e CO2. Já na respiração anaeróbia, compostos como (SO4)-2, CO2 e (NO3)- são os receptores finais de elétrons. Contudo nas respirações sulfato, carbonato e nitrato as cadeias respiratórias não são tão eficientes e produzem quantidades menores de energia (14 a 26 ATP/glicose) do que a respiração aeróbia. Bactérias possuindo simultaneamente as capacidades de fermentação, respiração anaeróbia e respiração aeróbia (Escherichia coli, por exemplo) têm sistema de controle metabólico que permite escolher sempre a opção mais vantajosa.
2006-11-20 08:49:18
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answer #2
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answered by wendell a 7
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