Como são as células Bacterianas

Centenas de milhares de espécies bacterianas existem na Terra. Eles podem ser encontrados em ambientes muito diversos, variando de frio a quente e alcalino a ácido. Eles vivem no solo, na água e nas rochas. Eles existem no fundo da terra, no alto das montanhas e nas aberturas no fundo do mar. Eles crescem em e em outras bactérias, vermes, insetos, plantas, animais e pessoas.

Bactérias são procariontes . As células procarióticas possuem estruturas mais simples do que as células eucarióticas , uma vez que não possuem um núcleo , outras organelas ligadas à membrana ou um citoesqueleto . As células bacterianas têm dois compartimentos principais, o citoplasma e o envelope celular, e também podem ter anexos externos , como flagelos ou pili. Existem dois tipos principais de procariontes: bactérias e archaea. Archaea (também chamadas de arqueobactérias) são freqüentemente encontradas em ambientes extremos e, embora sejam claramente procarióticas, elas evoluíram separadamente das bactérias. As mitocôndrias e os cloroplastos são duas organelas ligadas a membranas transportadas em células eucarióticas que se acredita terem sido derivadas de organismos procariotos de vida livre que se tornaram irreversivelmente englobados por eucariotos ancestrais.

Uma micrografia eletrônica de transmissão colorida da bactéria Streptococcus anexada a uma célula amígdala humana.

Crescimento e Reprodução

As células bacterianas crescem por um processo chamado fissão binária: uma célula dobra de tamanho e se divide ao meio para produzir duas células filhas idênticas. Essas células-filhas podem então dobrar de tamanho novamente para produzir quatro células irmãs e estas para produzir oito, e assim por diante. O tempo que leva para uma célula bacteriana crescer e se dividir em duas é chamado de tempo de duplicação. Quando os nutrientes são abundantes, o tempo de duplicação de algumas espécies bacterianas pode ser tão curto quanto vinte minutos. No entanto, a maioria das espécies bacterianas apresenta um tempo de duplicação entre uma e quatro horas. Uma única célula bacteriana com um tempo de duplicação de uma hora produzirá mais de 1 milhão de descendentes dentro de vinte horas. Se deixada desmarcada, uma única E. coli Uma bactéria replicando uma vez a cada vinte minutos poderia replicar para igualar a massa da Terra em vinte e quatro horas. O enorme aumento no número de células que acompanha este crescimento exponencial fornece a estes organismos unicelulares simples uma incrível vantagem de crescimento sobre outros organismos unicelulares ou multicelulares. Por sorte, sempre há limites para o crescimento bacteriano.

Estrutura e Diversidade

Células bacterianas expressam uma variedade de formas e tamanhos. As bactérias menores são os Mycoplasmas, que variam de cerca de 0,1 a 0,25 micrômetros de diâmetro, enquanto o gigantesco Epulopiscium fishelsoni tem 250 micrômetros de comprimento e é visível a olho nu. Algumas bactérias têm uma forma coccal (esférica). Outros são moldados como bacilos (bastonetes), vibrio (bastonetes curvos) ou espiroquetas (espirais).

As células bacterianas são geralmente classificadas pela estrutura do envelope celular. Todas as bactérias possuem uma membrana de bicamada que envolve o citoplasma. Proteínas de membrana integrais dentro da membrana citoplasmática são necessárias para transportar nutrientes (açúcares e aminoácidos ) para a célula para o crescimento. A maioria das bactérias possui uma parede celular composta de peptidoglicano . As exceções são as espécies de Mycoplasma , que possuem apenas uma membrana citoplasmática que é única no mundo procariótico devido à presença do lipídio. colesterol. A molécula de peptidoglicano é composta de cadeias de açúcares (glicanos) que estão ligados um ao outro por ligações cruzadas de peptídeos (aminoácidos). Este é um polímero que ocorre naturalmente , semelhante aos produtos químicos que compõem plásticos e tecidos sintéticos. Peptidoglicano é encontrado apenas em células bacterianas. Os antibióticos beta-lactâmicos (penicilina, ampicilina, amoxicilina ) atuam para impedir a formação de ligações cruzadas peptídicas, o que os torna ativos na prevenção do crescimento de um número diverso de bactérias.

A maioria das bactérias é classificada pela forma como reagem a uma série definida de corantes coloridos (a coloração de Gram). A coloração de Gram é a base de um importante esquema de classificação para bactérias. Bactérias Gram-positivastêm uma parede celular espessa com muitas ligações cruzadas peptídicas que permitem que uma cor púrpura escura permaneça após o procedimento de coloração de Gram. A parede celular Gram-positiva atua como uma barreira molecular para impedir o acesso à membrana citoplasmática e impedir que moléculas grandes e nocivas danifiquem a célula. Em contraste, as bactérias gram-negativas possuem uma fina camada de peptidoglicano que forma sua parede celular que é circundada por uma segunda membrana de dupla camada chamada membrana externa. O corante púrpura usado na coloração de Gram não penetra na membrana externa e essas células não mancham a cor púrpura. As células Gram-negativas são identificadas por uma cor rosa contribuída por uma mancha química diferente durante o procedimento de coloração de Gram. A membrana externa Gram-negativa funciona para proteger a membrana citoplasmática.

A membrana externa Gram-negativa é composta por uma molécula chamada lipopolissacarídeo (LPS). O LPS tem uma estrutura química única que só é encontrada em bactérias Gram-negativas e é reconhecida pelo sistema imunológico dos mamíferos.

Uma micrografia eletrônica de transmissão colorida de bactérias Streptococcus pyogenes .

sistema como produto microbiano (endotoxina). Como o LPS na corrente sanguínea pode ser fatal para os mamíferos, todos os produtos que são usados ​​clinicamente na corrente sanguínea (como a insulina ) devem ser isentos de endotoxina para prevenir o choque séptico. As bactérias gram-positivas expressam ácidos lipoteicóicos em suas paredes celulares que agem de forma semelhante ao LPS no sistema imune dos mamíferos.A maioria das espécies bacterianas expressa outras moléculas e estruturas fora do envelope celular que são importantes para interações com o ambiente. Cápsulas post-mortem polissacarídicas impedem a dessecação de micróbios ambientais e permitem que os patógenos resistam à fagocitose por células brancas do sangue de mamíferos. A maioria das espécies bacterianas possuem flagelos, que permitem que as células das bactérias para se mover em aquoso ambientes. A maioria das bactérias Gram-negativas expressa apêndices semelhantes a pelos chamados pili ou fímbrias que lhes permitem aderir a outras bactérias, vírus bacterianos, células eucarióticas ou outras superfícies físicas. As bactérias Gram-negativas e Gram-positivas podem expressar adesões afimbriais que também permitem a adesão a uma variedade de moléculas ou superfícies. Esses apêndices externos ajudam as bactérias a chegar onde querem ir e, em seguida, os mantêm lá para facilitar o crescimento.

Bactérias benéficas

A maioria das bactérias não influencia diretamente os seres humanos. No entanto, um pequeno número de espécies bacterianas pode causar doenças humanas ou animais e é um dos principais focos do estudo científico. Outras bactérias podem ser benéficas para os seres humanos, contribuindo para a nutrição humana e protegendo o corpo de patógenos. As bactérias E. coli nos nossos dois pontos são um exemplo. Células bacterianas como E. coli são amplamente utilizadas em laboratórios como fábricas para produzir proteínas comercialmente ou medicamente importantes através do uso de engenharia genética ou tecnologias de DNA recombinante. Outras bactérias são importantes para a agricultura, já que elas usam nitrogêniodo ar e substituí-lo no solo (fixação de nitrogênio). Bactérias são usadas para limpar derramamentos de óleo e produtos químicos tóxicos no meio ambiente. Existem tantas bactérias benéficas quanto germes destrutivos.

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Hank Seifert

Bibliografia

Neidhardt, Frederick C., John L. Ingraham e Moselio Schaechter. Fisiologia da Célula Bacteriana: Uma Abordagem Molecular. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1990.

Tortora, Gerard J., Berdell R.Funke, Christine L. Case. Microbiologia: uma introdução. Redwood City: CA: Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc., 2001.