Bactérias Gram-positivas e Gram negativas

Hans Christian Gram, um bacteriologista dinamarquês, estudou e definiu a técnica para corar bactérias, a coloração Gram, em 1884. Nesta ocasião, experimentalmente, corou lâminas com esfregaços (uma espécie de “raspa”, grosseiramente falando, de um determinado lugar do corpo ou de uma cultura que se queira fazer a pesquisa) com violeta de genciana e percebeu que se as bactérias existentes nestes esfregaços uma vez coradas não desbotavam com álcool, se previamente fossem tratadas com iodo.
Avançando e aprimorando o método, adicionou ainda outros corantes denominados “contra-corantes”, tais como safranina e fucsina básica. As bactérias contidas no esfregaço podem ser classificadas como Gram-positivas (aproximadamente de cor roxa) ou Gram-negativas (aproximadamente de cor vermelha), isto dependerá da parede celular da bactéria. Se for estruturalmente simples a coloração será positiva, se for estruturalmente complexa a coloração será então negativa. Observe melhor na figura abaixo:

Existe um protocolo que se segue para fazer a coração de um esfregaço, com etapas bem definidas e com misturas de substâncias  (solução de cristal violeta; solução de lugol (iodeto de potássio – IK); solução de safranina e solução de álcool) que resultarão na coloração positiva ou negativa, como nas figuras abaixo:

Esta coloração permite distinguir os mais variados tipos de bactérias e que tipo de parede celular elas tem (se mais simples ou mais complexas, com mais ou menos peptideoglicanos – principal componente da parede celular bacteriana). As bactérias que descorarem quando submetidas à um solvente  orgânico são Gram-negativas, e as que permanecerem coradas mesmo quando em contato com o solvente são denominadas Gram-positivas.
Estas bactérias de diferentes colorações tem também graus diferentes de virulência. As Gram-negativas, por exemplo, são constituídas por uma endotoxina denominada LPS (lipopolissacarídeo), que é causadora da patogenicidade. Já as Gram-positivas possuem a exotoxina rica em ácido lipoprotéico que confere aderência à bactéria.

Como as bactérias se locomovem?

As bactérias se locomovem através de estruturas chamadas flagelos

Como as bactérias se reproduzem?

As bactérias se reproduzem por bipartição. Primeiramente a célula cresce, em seguida o DNA contido no núcleo da bactéria duplica-se e por último a própria bactéria divide-se dando origem a outra bactéria, geneticamente idêntica. Esse processo acontece em menos de uma hora!
Existe também a reprodução por esporos. A bactéria-mãe produz um esporo – uma microcélula bacteriana desidratada que pode ficar em estado inativo durante anos. Quando esse esporo encontra o ambiente adequado, ele hidrata-se e transforma-se em uma bactéria ativa.
Quanto ao modificamento genético:
* uma bactéria pode transferir material genético para outra, e vice-versa, através das suas fímbrias. Além disso, as bactérias tem a capacidade de incorporar ao seu DNA minúsculos fragmentos de materiais genéticos dispersos no ar.

Como as bactérias se alimentam?

Autotróficas: são capazes de produzir as substâncias orgânicas que lhes servem de alimento, a partir de substâncias inorgânicas.
Quimioautotróficas: utilizam oxidações inorgânicas como fonte de energia para sintetizar substâncias orgânicas a partir de gás carbônico (CO2) e de átomos de hidrogênio (H) provenientes de substâncias diversas. As substâncias orgânicas produzidas são utilizadas como matéria-prima para a formação dos componentes celulares ou degradadas para liberar energia para o metabolismo.

Fotoautotróficas: Se distingue em dois grupos. Um deles é formado por proclorófitas e cianobactérias; o outro é formado pelas sulfobactérias.As proclorófitas e as cianobactérias realizam um processo de fotossíntese semelhante ao de algas e de plantas, em que moléculas de gás carbônico (CO2) reagem com moléculas de água (H2O) produzindo glicídios e gás oxigênio (O2); a fonte de energia é luz.
As sulfobactérias realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de hidrogênio não é água, mas compostos de enxofre, principalmente o gás sulfídrico (H2S). Por isso, essas bactérias produzem enxofre elementar (S) como subproduto da fotossíntese, e não gás oxigênio, como na fotossíntese que utiliza H2O.

Heterotróficas: a maioria das espécies de bactéria apresenta nutrição heterotrófica, alimentando-se de moléculas orgânicas produzidas por outros seres vivos. De acordo com a fonte de substâncias que lhes servem de alimento, as bactérias heterotróficas são classificadas em saprofágicas e parasitas.
As saprofágicas obtêm alimento a partir de matéria orgânica sem vida. Desempenham a função de decompositoras.
As parasitas são as que obtêm alimento a partir de tecidos corporais de seres vivos, em geral causando doenças.

Respiradoras: realizam a respiração celular, que compreende um conjunto de reações químicas por meio das quais uma molécula orgânica é degradada a compostos inorgânicos, liberando praticamente toda a energia utilizável nela contida; parte dessa energia é armazenada em moléculas de ATP. Costuma-se distinguir dois tipos de respiração celular: aeróbica e anaeróbica.
Aeróbicas: é um processo biológico de obtenção de energia em que a célula degrada moléculas orgânicas com a participação do gás oxigênio (O2). As moléculas orgânicas são degradadas com gás carbônico (CO2) e água (H2O). O gás oxigênio atua como receptor final dos hidrogênios liberados pela oxidação da molécula orgânica e, juntamente com eles, origina moléculas de água.
Anaeróbicas: é um processo biológico de obtenção de energia semelhante à respiração aeróbica, mas que difere desta por não utilizar gás oxigênio e sim substâncias inorgânicas; estes são aceptoras finais dos hidrogênios liberados na oxidação das moléculas orgânicas. Esse processo é utilizado por bactérias que vivem no solo ou em águas estagnadas, onde o suprimento de oxigênio é escasso. Os produtos finais da respiração anaeróbica são o gás carbônico (CO2) e uma substância inorgânica, que varia de acordo com a espécie de bactéria.

Fermentadoras: realizam a fermentação, que é um processo biológico em que moléculas orgânicas ricas em energia são degradadas incompletamente, com a liberação de menos energia do que na respiração. Dependendo do microorganismo que realiza a fermentação, formam-se diferentes produtos a partir das substâncias orgânicas degradadas. A fermentação láctica por bactérias é largamente utilizada na produção de alimentos

Importância das bactérias na ecologia

As bactérias possuem grande importância ecológica, elas fixam o nitrogênio da atmosfera na forma de nitratos, e as bactérias desnitrificantes que devolvem o nitrogênio dos nitratos e da amônia para a atmosfera. As bactérias também são úteis para o homem, como na indústria de laticínios e na indústria farmacêutica que utiliza bactérias para fabricar antibióticos específicos.

De outra maneira as bactérias podem causar grandes prejuízos econômicos, como é o caso do amarelinho (Xylella fastidiosa), que ataca a lavoura da laranja. Mas talvez a maior importância das bactérias seja o fato delas serem parasitas humanos, levando a infecções muito graves. Assim temos o gênero Clostridium que além de esporulado é aneróbio e um potente produtor de toxinas muito prejudiciais ao homem. Seus esporos podem estar presentes em alimentos e resistir a processos de descontaminação podendo causar graves intoxicações como o botulismo (agente Clostridium botulinum), em função da ação neurotóxica de suas toxinas.

Geralmente estão associados a intoxicações por ingestão de palmitos contaminados e podem levar a óbito. É desse grupo também o produtor da toxina tetânica, que provoca o tétano (Clostridium tetani). O esporo contamina o ferimento profundo que ao fechar gera uma atmosfera com baixa tensão de oxigênio, levando a germinação, produção de toxina, e, finalmente a tetania. A Escherichia coli é um importante componente da nossa microbiota intestinal, no entanto, fora do intestino pode causar importantes e graves infecções, principalmente nas vias urinárias.

Importância das bactérias para a humanidade

IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS PARA A HUMANIDADE

As bactérias são seres que não apresentam núcleo, sendo, portanto procariontes, fazem parte do Reino Monera.
Podem ser encontradas no ambiente como decompositores, algumas são patogênicas, outras são utilizadas na industria, existem bactérias que vivem associadas com outros seres vivos.
Apresentam importância na medicina, na ecologia, na industria, para os animais, para as plantas.
Importância médica
Existem bactérias que causam problemas para os seres vivos. Algumas bactérias podem causar no homem tuberculose, pneumonia, cólera, coqueluche, entre outras.
As bactérias patogênicas podem ser transmitidas por gotículas de saliva, água, objetos contaminados.
Importância ecológica
São de fundamental importância para a manutenção da vida, são as bactérias decompositoras ou saprófitas, atuando na decomposição da matéria orgânica morta transformando-a em matéria inorgânica simples, sendo reaproveitada por outros seres.
As bactérias dominaram os ecossistemas e modificaram a biosfera, possibilitando a existência de vida mais complexa.
As bactérias fotossintetizadoras produziram oxigênio como subproduto da assimilação de dióxido de carbono no ecossistema primordial, permitindo a evolução de formas complexas com alta demanda metabólica.
As bactérias são especialistas bioquímicas, capazes de executar transformações tais como assimilação biológica de nitrogênio e o uso de sulfeto de hidrogênio como uma fonte de energia, ambos componentes essenciais para o ecossistema.
Importância para as plantas
Algumas bactérias vivem associadas às raízes de leguminosas, local de onde a bactéria (Rhizobium) fixa o nitrogênio atmosférico transformando em sais nitrogenados, podendo assim ser usado pela planta.
Bactérias patogênicas para plantas causam manchas de varias formas nos caules, folhas, flores frutos.
Queimas- rápido desenvolvimento de necrose.
Podridão mole – ocorre nos órgãos de reserva
Importância na industria
Bactérias do gênero Acetobacter oxidam o álcool transformando em ácido acético, sendo usado para obter o vinagre.
Os lactobacilos são usados para produzir iogurtes e coalhadas. São fonte de um importante número de antibióticos (estreptomicina, aureomicina, neomocina e tetraciclina).
São usadas na produção de substâncias como enzimas e aminoácidos.
A produção de vários queijos ocorre pela fermentação bacteriana da lactose em ácido láctico.
As bactérias anaeróbicas estritas estão presentes nas estações de tratamento de esgoto, nos pântanos, nas profundezas do oceano e no trato digestório de bovinos e outros mamíferos ruminantes, onde elas possibilitam a digestão da celulose. Ocorrem na flora intestinal produzindo vitamina K.
Podem também ser usadas no controle biológico de pragas agrícolas

Importância das bactérias para a manutenção da vida

Rhizobium nas raízes de uma leguminosa.

Quando se fala em bactérias geralmente nos lembramos de doenças, já que alguns desses organismos são capazes de causá-las, sendo a penicilina, inclusive, considerada uma das maiores descobertas da área médica por combater muitas dessas doenças.

Entretanto, esses seres procariontes foram e são essenciais para a manutenção da vida em nosso planeta, a começar pelo próprio fato de terem sido os primeiros organismos a aparecer na superfície terrestre, há cerca de 4,6 bilhões de anos. Disponibilizando oxigênio na atmosfera e reduzindo as concentrações de CO2, permitiram a colonização de novos organismos. Além disso, mitocôndrias e cloroplastos são derivados de bactérias endossimbiontes, ou seja: sem as bactérias, não existiriam células eucariontes e, tampouco, células vegetais.

Bactérias decompositoras e saprófitas, juntamente com os fungos, são responsáveis pela reciclagem da matéria orgânica oriunda de organismos mortos e resíduos, como fezes e urina, transformando-a em moléculas de composição mais simples: papel essencial para que os ciclos do nitrogênio e oxigênio sejam desempenhados.

Quanto ao primeiro ciclo citado, bactérias do gênero Rhizobium, presentes em raízes de leguminosas, transformam o nitrogênio atmosférico em nutrientes, como nitritos e nitratos, para assimilação destes pelas plantas. Animais herbívoros, ao se alimentarem destas; e carnívoros, ao se alimentarem destes ou de outros carnívoros; também incorporarão tais substâncias ao longo da cadeia alimentar.

Outra associação mutualística se refere à presença de determinadas espécies no sistema digestório de animais ruminantes e de seres humanos (Methanobacterium smithii, Escherichia coli, Lactobacillus acidophillus, e as do gênero Pseudomonas, Acinetobacter e Moraxella). Lá, auxiliam na quebra de determinadas substâncias, como a celulose; produção de vitaminas como a D, K e B12; e, ainda, evitam a proliferação de patógenos. Na pele, contribuem na degradação de células mortas e eliminação de resíduos.

Cianobactérias, ainda, podem se associar a fungos, formando liquens. Estes, além de bioindicadores da qualidade ambiental, criam condições para que novas espécies colonizem determinados ambientes, podem fixar nitrogênio e, ainda, serem utilizados na fabricação de corantes.

Bacteriologia

A Bacteriologia é a ciência que estuda a morfologia, ecologia, genética e bioquímica das bactérias bem como outros muitos aspectos relacionados com elas. É uma parte ou ramo da Biologia e é de grande importância para o homem por seus envolvimentos médicos.

Principais doenças causadas por bactérias

Tuberculose: causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis.
Hanseníase (lepra): transmitida pelo bacilo de Hansen (Mycobacterium lepra).
Difteria: provocada pelo bacilo diftérico.
Coqueluche: causada pela bactéria Bordetella pertussis.
Pneumonia bacteriana: provocada pela bactéria Streptococcus pneumoniae.
Escarlatina: provocada pelo Streptococcus pyogenes.
Tétano: causado pelo bacilo do tétano (Clostridium tetani).
Leptospirose: causada pela Leptospira interrogans.
Tracoma: provocada pela Chlamydia trachomatis.
Gonorréia ou blenorragia: causada por uma bactéria, o gonococo (Neisseria gonorrhoeae).
Sífilis: provocada pela bactéria Treponema pallidum.
Meningite meningocócica: causada por uma bactéria chamada de meningococo.
Cólera: doença causada pela bactéria Vibrio cholerae , o vibrião colérico.
Febre tifóide: causada pela Salmonella typhi.

Classificação das bactérias (método de Gram + Morfologia)

Criado pelo médico dinamarquês Hans Christian Joachim Gram (1853-1938) em 1884, o método de Gram é uma técnica de coloração diferencial que permite diferenciar, por meio de miscroscopia óptica, os dois principais grupos de bactérias.

Gram obteve, com a coloração realizada, uma melhor visualização das bactérias em amostras de material infectado. Entretanto, observou que nem todas as bactérias coravam com este método, o que o levou  a sugerir a possibilidade de ser usado um contrastante. O cientista morreu sem que reconhecessem a importância de seu método. Atualmente, esta técnica é fundamental para a taxonomia e identificação das bactérias, sendo utilizada como técnica de rotina em laboratórios de bacteriologia.
O método de Gram consiste em expor as bactérias à seguinte sequência:
Corante primário: violeta de cristal – Cora o citoplasma de púrpura, independente do tipo de bactéria.
Mordente: solução de iodo – Aumenta a afinidade entre o violeta de cristal e a bactéria e forma com o corante um complexo insolúvel dentro da bactéria.
Agente descolorante: álcool, acetona ou ambos – Dissolvem lipídios.
Contrastante: safranina ou fucsina básica – Cora o citoplasma de vermelho.
Se ao fim desta sequência, a bactéria adquirir coloração púrpura, ela é classificada como Gram positiva. Caso adquira coloração vermelha, sua classificação é de Gram negativa.
Estudos de microscopia eletrônica e análises bioquímicas permitiram concluir que a parede celular bacteriana é a estrutura responsável pelo diferente comportamento das bactérias ao método de Gram.
As bactérias Gram positivas apresentam uma parede espessa, homogênea, geralmente não estratificada e predominantemente constituída por peptidoglicano. Esta camada espessa de peptidoglicano retém, no interior da bactéria, o complexo insolúvel que se forma pela ação do mordente. Logo, estas bactérias não são descoradas, permanecendo com a coloração conferida pelo corante primário (púrpura).

Parede celular de uma bactéria Gram positiva

As bactérias Gram negativas apresentam uma parede estratificada constituída por uma membrana externa e por uma camada mais interna que contém peptidoglicano; esta camada é  mais fina do que a camada encontrada nas bactérias Gram positivas.

Parede celular de uma bactéria Gram negativa

Nas bactérias Gram negativas, então, o complexo insolúvel formado pela ação do mordente é removido (a membrana externa é parcial ou totalmente solubilizada pelo agente descolorante e a fina camada de peptidoglicano não retém corante o suficiente para dar a coloração púrpura) e as bactérias ficam descoradas, corando de vermelho pela ação do contrastante.
Vale comentar que embora uma bactéria Gram negativa nunca possa corar positivamente pelo Gram, uma bactéria estruturalmente Gram-positiva pode corar negativamente se a sua parede de peptidoglicano for destruída ou danificada (exemplo: envelhecimento celular ou ação de lisozimas).
Além de serem classificadas em Gram positivas ou Gram negativas, as bactérias também são organizadas observando-se seu formato. Veja alguns tipos de bactérias:
COCOS – bactérias de formato arredondado

COCOS

 DIPLOCOCOS – cocos que formam colônias aos pares

DIPLOCOCOS

ESTAFILOCOCOS – cocos que, formando colônias, dispõe-se de maneira semelhante a cachos de uva

ESTAFILOCOCOS

ESTREPTOCOCOS – cocos que, formando colônias, ficam enfileirados

ESTREPTOCOCOS

BACILOS – bactérias em formato de bastonete

BACILOS GRAM POSITIVOS

BACILOS GRAM NEGATIVOS

 

 

DIPLOBACILOS – bacilos que formam colônias aos pares

DIPLOBACILOS

ESTREPTOBACILOS – bacilos que, formando colônias, dispõem-se em filas

ESTREPTOBACILOS

Onde vivem as bactérias?

As bactérias de vida livre estão em todos os tipos de habitat? Por causa de sua capacidade de adaptação, sobrevivem em muitos ambientes que não sustentam outras formas de vida. São encontradas no corpo humano, principalmente dentro do trato digestivo e na pele, nas mais baixas temperaturas da Antártida, em águas ferventes de fontes naturais quentes, nas profundezas escuras dos oceanos, em meio terrestre úmido, e até mesmo em lugares que não tem oxigênio.Parasitas são organismos que vivem à custa do seu hospedeiro, consumindo partes de seu corpo e consequentemente prejudicando o meio.

O que são bactérias?

Bacteria (do grego βακτηριον, bakterion: bastão) é um domínio de micro-organismos unicelulares, procariontes (desprovidos de envoltório nuclear e organelas membranosas), antes também chamados Schizomycetes.
As bactérias são geralmente microscópicas ou submicroscópicas (detectáveis apenas com uso de um microscópio eletrônico). Suas dimensões geralmente não excedem poucos micrômetros, podendo variar entre cerca de 0,2 µm, nos micoplasmas, até 30 µm, em algumas espiroquetas.^[1] Exceções são as bactérias Epulopiscium fishelsoni isoladas no tubo digestivo de um peixe, com um comprimento compreendido em 0,2 e 0,7 mm e Thiomargarita namibiensis, isolada de sedimentos oceânicos, que atinge até 0,75 mm de comprimento.^{[carece de fontes]}
Segundo o sistema taxonômico proposto por Robert Whittaker em 1969, constituíam o reino Moneras, juntamente com as chamadas "algas azuis" ou "cianofíceas" - hoje mais corretamente chamadas cianobactérias, .
A classificação (2003) proposta por Thomas Cavalier-Smith reconhece dois domínios:

• Prokaryota, compreendendo os reinos Archaea e Bacteria;
• Eukaryota, que inclui todos os demais organismos, tanto unicelulares quanto pluricelulares).

As bactérias podem ser encontradas na forma isolada ou em colônias. Podem viver na presença de ar (aeróbias), na ausência de ar (anaeróbias) ou, ainda, ser anaeróbias facultativas. Estão entre os organismos mais antigos, com evidência encontrada em rochas de 3,8 bilhões de anos.^[2]
Segundo a Teoria da Endossimbiose, dois organelos celulares, as mitocôndrias e os cloroplastos^[3] teriam derivado de uma bactéria endossimbionte, provavelmente autotrófica, antepassada das atuais cianobactérias.
Bactérias são os organismos mais bem sucedidos do planeta em relação ao número de indivíduos. A quantidade de bactérias no intestino de uma pessoa é superior ao número total de células humanas no corpo dela, por exemplo. ^[4]