BACTÉRIAS
Os procariotos são os menores organismos e os mais simples estruturalmente. Em termos evolutivos, eles são também os mais antigos organismos da Terra (foram encontrados fósseis de cerca de 3,5 bilhões de anos). E, consistem de duas linhagens distintas: Bacteria (ou eubactéria) e Archea.
EUBACTÉRIAS | ARQUEOBACTÉRIAS |
- Maior grupo | - Menor grupo |
- Inclue todos os procariotos de importância na medicina | - Até agora não se conhece nenhuma espécie de importância na medicina |
- Habitam o solo, superfície das águas e tecidos de outros organismos (vivos ou em decomposição). Pequeno número de espécies que habitam ambientes de condições extremas. | - Alta proporção habita ambientes em condições extremas: halófilas (Mar Morto), termoacidófilas (60 a 80ºC, sulfobactérias) e metanogênicas (pântanos, interior do tubo digestivo de insetos (cupins) e herbívoros) |
- Algumas espécies são fotossintéticas | - Nenhuma espécie fotossintética |
- Nenhuma espécie produz metano | - Todas as espécies são produtoras de metano por redução do CO2. |
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Os procariotos não possuem núcleo organizado nem organelas celulares envoltas por membranas. A maior parte de seu material genético está incorporada em uma única molécula circular de DNA de fita dupla, freqüentemente, fragmentos adicionas de DNA circular, conhecidos como plasmídeos, também estão presentes.
Figura 01: Estrutura bacteriana.
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No citoplasma, além de sais minerais, aminoácidos, pequenas moléculas, proteínas, açúcares ainda são encontradas partículas de ribossomos, grânulos de material de reserva (amido, glicogênio, lipídeos ou fosfatos).
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Exceto os micoplasmas, todos os procariotos têm paredes celulares rígidas. Nas Bacteria, esta parede celular é composta principalmente de peptidioglicanos. As bactérias Gram-negativas, com parede celular que não fixa o corante cristal-violeta. Possuem uma camada externa de lipopolissacarídeos e proteínas, sobre a camada de peptideoglicano, denominada cápsula, encontrada principalmente nas bactérias patogênicas, protegendo-as contra a fagocitose.
.Figura 02: Paredes celulares bacterianas
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As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido -hidroxibutírico e fosfato.
Figura 03: Grânulos de reserva.
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As células de procariotos podem ter forma de esfera (coco), de bastão (bacilos) ou de espiral (espirila). Todos os procariotos são unicelulares, mas se a célula não se separa completamente após a divisão celular, as células filhas ficam grudadas em grupos finos, filamentos ou massas sólidas.
Figura 04: Morfologias da célula bacteriana.
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As células bacterianas são pequenas e medidas em micrômetros (µm), 1µm equivale 0,001mm. A menor bactéria tem 0,2 µm (Chlamydia), há células de Spirochaeta com 250 µm de comprimento. A maior bactéria conhecida é a Epulopiscium fishelsoni que foi encontrada no Mar Vermelho e na costa da Austrália no intestino de um peixe com mais de 600 µm de comprimento. Na maioria das vezes o tamanho médio de uma bactéria é de 1-10 µm.
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Muitos procariotos possuem um flagelo e, portanto, são móveis; a rotação do flagelo movimenta as células através do meio. As bactérias que apresentam um único flagelo são denominadas monotríquias e bactérias com inúmeros flagelos são denominadas peritríquias.
Figura 05: Flagelos bacterianos
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Procariotos podem ainda possuir fímbrias ou pili. As fímbrias ou pili são estruturas curtas e finas que muitas bactérias gram-negativas apresentam em sua superfície, estão relacionadas com a capacidade de adesão. Há a fímbria sexual, necessária para que bactéria possa transferir material genético no processo denominado conjugação.
Figura 06: Micrografia de fímbrias ou pili.
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Certas espécies de bactérias tem a capacidade de formar endósporos, altamente resistentes ao calor, dessecação e outros agentes físicos e químicos, capaz de permanecer em estado latente por longos períodos e de germinar dando início a nova célula vegetativa. Isso permitem que a célula sobreviva em condições desfavoráveis.
Figura 07: Seqüência de micrografias mostrando a formação de um endosporo.
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Muitos procariotos se reproduzem assexuadamente por simples divisão, também denominada fissão binária, onde uma célula, divide-se ao meio, dando origem a duas células-filhas iguais. -
Porém existem também formas de reprodução sexuada:
1. Na conjugação bacteriana, duas bactérias unem-se temporariamente através de uma ponte citoplasmática. Uma das células, denominada doadora, duplica parte do cromossomo e passa para outra célula, denominada receptora, unindo-se ao cromossomo dessa célula. A célula ficará com constituição genética diferente daquela das duas células iniciais.
2. A transdução acontece através da contaminação de uma bactéria por algum vírus. Este pode incorporar ao seu DNA partes do DNA da bactéria e quando infectar outra bactéria e esta sobreviver a contaminação apresentará novas características.
3. A transformação ocorre quando uma bactéria incorpora moléculas de DNA existentes em seu meio e esta passa a ter novas características.
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Mutações combinadas com o curto tempo de geração dos procariotos são responsáveis por sua extraordinária adaptabilidade. Adaptabilidade adicional é conferida pelas recombinações genéticas que ocorrem como resultado das formas de reprodução sexuada.
Nutrição
Sua estrutura é formada por diferentes macromoléculas. Todos os tipos de células são constituídos de cerca de 70% de água. Devido à presença da parede celular rígida que envolve toda a membrana celular, as bactérias se nutrem apenas de material em solução (TRABULSI, 1999).
Para a construção novos componentes celulares ou para a obtenção de energia são utilizadas substâncias chamadas nutrientes, que são divididos em macronutrientes e micronutrientes. Os macronutrientes são necessários em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e também são utilizados como combustível. São formados por C, O, H, N e S e totalizam cerca de 90% da composição celular. Os outros 10% são os micronutrientes como o K, Ca, Fe, Mn, etc
As bactérias podem ser autótrofas, capazes de produzir seu próprio alimento, ou heterótrofas, quando se alimentam de uma fonte externa.
As bactérias autótrofas podem ser fotossintetizantes (realizam fotossíntese utilizando a energia luminosa) ou quimiossintetizantes (aquelas que utilizam a energia liberada em reações de oxi-redução, para produzir seu alimento).
As bactérias heterótrofas podem se alimentar de matéria orgânica morta (saprófitos) ou de animais e plantas (patogênicas) (TRABULSI, 1999).
Bactérias e doenças
As maiorias das doenças causadas por bactérias são transmitidas através de alimentos ou água contaminadas por bactérias (cólera, febre tifóide), mas podem ocorrer casos de transmissão pelo ar (pneumonia, tuberculose).
O causador da sífilis é uma bactéria espiralada, Treponema pallidum. A umidade contínua é essencial à sobrevivência das bactérias, por isso elas se propagam principalmente pelos fluidos do corpo. Fora do corpo, em lugar úmido e escuro, vivem no máximo duas horas.
A tuberculose é transmitida pelas bactérias Mycobacterium tuberculosis e M. bovis. Sua presença é maior nas cidades, devido à aglomeração humana em más condições de higiene, habitação e saúde. A tuberculose é uma infecção comum na infância. Pode ocorrer transmissão pelo leite de vaca (contaminado por M. bovis) e pelo contato com alguma pessoa infectada.
A coqueluche é uma infecção bacteriana provocada pelo Bordetella pertussis. É transmitida através de gotículas eliminadas pela fala, tosse e espirro dos doentes.
Importância ecológica e econômica das bactérias
As bactérias são decompositores após morrerem, animais, plantas e outros seres estes são decompostos por fungos e bactérias. Não só o corpo sem vida pode ser decomposto, mas também dejetos e secreções como urina, fezes são processados por bactérias. Estes organismos degradam a matéria orgânica sem vida em moléculas simples que são liberadas no ambiente e podem ser novamente utilizadas por outros seres (TRABULSI, 1999).
Bactérias e biotecnologia
A indústria de laticínios utiliza as bactérias Lactobacillus e Streptococcus para a produção de queijos, iogurtes e requeijão. Na fabricação de vinagre são usadas bactérias do gênero Acetobacter que transformam o etanol do vinho em ácido acético. Bactérias do gênero Corynebacterium são utilizadas na produção do ácido glutâmico, substância utilizada em temperos para acentuar o sabor dos alimentos.
As bactérias são utilizadas para a produção de antibióticos e vitaminas. O antibiótico neomicina é produzido por células do gênero Streptomyces. A indústria química utiliza bactérias para produzir substâncias como o metanol, butanol, acetona. A tecnologia do DNA recombinante, também denominada "Engenharia Genética", tem permitido alterar geneticamente certas bactérias produzindo substâncias economicamente interessantes, como insulina humana produzida por estes organismos procariontes geneticamente modificados.
As bactérias podem decompor aeróbia ou anaerobiamente matéria orgânica. Quando em um lago ou rio existe uma grande quantidade de substâncias orgânicas, como esgoto e não há suficiente oxigenação desta massa de água, acontece a decomposição anaeróbia ou putrefação. Pode-se promover a decomposição aeróbia de matéria orgânica em estações de tratamento de esgoto, produzindo aeração do esgoto, aumentando a quantidade de oxigênio dissolvido na água, assim entram em ação as bactérias aeróbias que causam o processo de biodegradação do esgoto, sistema conhecido como "lodo ativado". As bactérias anaeróbias metanogênicas também podem ser utilizadas para a biodigestão de matéria orgânica de esgotos e lixo doméstico em tanques chamados biodigestores.
Bactérias e o ciclo do nitrogênio
Muitas moléculas importantes e indispensáveis aos seres vivos possuem o elemento nitrogênio. A captação do nitrogênio e a sua incorporação à cadeia alimentar é feita pelas bactérias do solo e pelas cianobactérias. Estes organismos são os fixadores de nitrogênio. Tais microorganismos procariontes absorvem o N2 que passa a fazer parte de substâncias orgânicas de suas células. Quando morrem, estas bactérias liberam nitrogênio ao ambiente sob a forma de amônia (NH3). A amônia pode ser utilizada pelas plantas, ou pode ser processada por outras bactérias do solo, as bactérias nitrificantes. Estas liberam ao solo nitratos (NO3-) como produto de sua atividade metabólica.
Os nitratos são a forma de nitrogênio que melhor as plantas podem assimilar. As bactérias do gênero Rhizobium são fixadoras de nitrogênio e se associam a vegetais da família das leguminosas (feijão, soja). Estas bactérias vivem em simbiose com as leguminosas, estas formam nódulos nas suas raízes, onde dentro vivem as bactérias, que absorvem o nitrogênio do ar e com este sintetizam substâncias nitrogenadas, também utilizadas pela planta hospedeira. Em contrapartida, a leguminosa fornece açúcares e outros compostos orgânicos às bactérias de seus nódulos.
Figura 08: Nódulos formados em leguminosas.
Bactérias de interesse industrial
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Pseudomonodaceae aeruginosa: tem um papel importante no ciclo do nitrogênio.
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Pseudomonodaceae putida e P. fluorescens: oxidam uma grande variedade de compostos orgânicos.
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Xanthomonas campestris: secretam polissacarídeos resistentes à ação enzimática.
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Azotobacter: fixa N2 não simbioticamente, cresce numa variedade de carboidratos, álcoois e ácidos orgânicos.
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Nocardia, Micobacterium, Corynebacterium: sintetizam gorduras.
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Propionibacterium freudenreichii: é utilizada na produção de vitamina B12, e ácido propiônico.
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Ralstonia eutropha: é utilizada na sintese de polihidroxialcanoatos.
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Bacillus thuringiensis israelensis: é utilizada na produção de bioinseticida.
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Leuconoctoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum: responsáveis pela fermentação do chucrute, picles e azeitonas.
Referências Bibliográficas
BORZANI, Walter et al. Biotecnologia industrial. São Paulo, Edgard Blücher LTDA, v.1, 2001.
TRABULSI, Luiz Rachid et al. Microbiologia. 3.ed. São Paulo: Atheneu, 1999.
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