O parede celular bacteriana É uma estrutura complexa e semirrígida, responsável por fornecer proteção e forma às bactérias. Estruturalmente, é composto por uma molécula chamada peptidoglicano. Além de proteção contra mudanças de pressão, a parede bacteriana fornece um local de ancoragem para estruturas como flagelos ou pilis e define várias propriedades relacionadas à virulência e motilidade da célula..
Uma metodologia amplamente utilizada para classificar bactérias de acordo com sua estrutura de parede celular é a coloração de Gram. Consiste na aplicação sistemática de corantes púrpura e rosa, onde as bactérias com parede espessa e rica em peptidoglicano coram de roxo (gram positivo) e aquelas com parede fina circundada por lipopolissacarídeos coram de rosa (gram negativo).
Embora outros seres orgânicos, como arquéias, algas, fungos e plantas tenham paredes celulares, sua estrutura e composição diferem profundamente da parede celular bacteriana..
Índice do artigo
Em biologia, geralmente definimos os limites entre os vivos e os não vivos usando a membrana plasmática. No entanto, existem muitos organismos que são cercados por uma barreira adicional: a parede celular..
Nas bactérias, a parede celular é composta por uma rede intrincada e complexa de uma macromolécula chamada peptidoglicano, também conhecida como mureína..
Além disso, podemos encontrar outros tipos de substâncias na parede que são combinadas com o peptidoglicano, como carboidratos e polipeptídeos de comprimento e estrutura variados..
Quimicamente, o peptidoglicano é um dissacarídeo cujas unidades monoméricas são N-acetilglucosamina e N-acetilmurâmico (da raiz Murus, o que significa parede).
Sempre encontramos uma cadeia formada por tetrapeptídeos, que consiste em quatro resíduos de aminoácidos ligados ao N-acetilmurâmico..
A estrutura da parede celular bacteriana segue dois esquemas ou dois padrões gerais, conhecidos como gram positivos e gram negativos. Na próxima seção, desenvolveremos essa ideia em profundidade.
Normalmente, a parede celular da bactéria é circundada por algumas estruturas externas, como o glicocálice, flagelos, filamentos axiais, fímbrias e pilis..
O glicocálice consiste em uma matriz gelatinosa que envolve a parede e é de composição variável (polissacarídeos, polipeptídeos, etc.). Em algumas cepas bacterianas, a composição desta cápsula contribui para a virulência. É também um componente crucial na formação de biofilmes..
Os flagelos são estruturas filamentosas, cuja forma se assemelha a um chicote e contribui para a mobilidade do organismo. Os demais filamentos citados contribuem para a ancoragem da célula, a motilidade e a troca de material genético..
Embora a estrutura mencionada acima possa ser generalizada para a grande maioria dos organismos bacterianos, há exceções muito específicas que não se enquadram neste esquema de parede celular, uma vez que não o possuem ou possuem muito pouco material..
Membros do gênero Mycoplasma e organismos filogeneticamente relacionados estão entre as menores bactérias já registradas. Devido ao seu pequeno tamanho, não possuem parede celular. Na verdade, a princípio eles foram considerados vírus e não bactérias..
No entanto, deve haver alguma maneira de essas pequenas bactérias obterem proteção. Eles fazem isso graças à presença de lipídios especiais chamados esteróis, que contribuem para a proteção contra a lise celular..
A principal função da parede celular das bactérias é fornecer proteção à célula, funcionando como uma espécie de exoesqueleto (como o dos artrópodes).
As bactérias contêm uma quantidade significativa de solutos dissolvidos em seu interior. Devido ao fenômeno da osmose, a água que os cerca tentará entrar na célula criando uma pressão osmótica que, se não controlada, pode levar à lise da célula..
Se a parede bacteriana não existisse, a única barreira protetora no interior da célula seria a frágil membrana plasmática de natureza lipídica, que cederia rapidamente à pressão causada pelo fenômeno da osmose..
A parede celular bacteriana forma uma barreira protetora contra flutuações de pressão que podem ocorrer, o que evita a lise celular.
Graças às suas propriedades de rigidez, a parede ajuda a moldar as bactérias. É por isso que podemos diferenciar as várias formas de bactérias de acordo com esse elemento, e podemos usar essa característica para estabelecer uma classificação com base nas morfologias mais comuns (cocos ou bacilos, entre outras)..
Por fim, a parede celular serve como local de ancoragem para outras estruturas relacionadas à motilidade e ancoragem, como os flagelos..
Além dessas funções biológicas, a parede bacteriana também tem aplicações clínicas e taxonômicas. Como veremos mais tarde, a parede é usada para discriminar entre vários tipos de bactérias. Além disso, a estrutura permite entender a virulência da bactéria e a que classe de antibiótico ela pode ser suscetível..
Como os componentes químicos da parede celular são exclusivos das bactérias (ausentes no hospedeiro humano), esse elemento é um alvo potencial para o desenvolvimento de antibióticos..
Em microbiologia, as manchas são procedimentos amplamente utilizados. Alguns deles são simples e seu objetivo é mostrar claramente a presença de um organismo. No entanto, outras manchas são do tipo diferencial, onde os corantes usados reagem dependendo do tipo de bactéria..
Uma das colorações diferenciais mais amplamente utilizadas em microbiologia é a coloração de Gram, uma técnica desenvolvida em 1884 pelo bacteriologista Hans Christian Gram. A técnica permite que as bactérias sejam classificadas em grandes grupos: gram positivas e gram negativas.
Hoje em dia é considerada uma técnica de grande utilidade médica, embora algumas bactérias não reajam adequadamente à coloração. Geralmente é aplicado quando a bactéria é jovem e está crescendo.
(eu) Aplicação do corante primário: Uma amostra fixada por calor é coberta com um corante roxo básico, geralmente violeta de cristal é usado para isso. Este corante permeia todas as células encontradas na amostra.
(ii) Aplicação de iodo: Após um curto período de tempo, o corante roxo é removido da amostra e o iodo, um agente mordente, é aplicado. Nesta fase, as bactérias gram positivas e negativas são coradas com um roxo profundo..
(iii) Lavado- A terceira etapa envolve a lavagem do corante com uma solução de álcool ou com uma mistura de álcool-acetona. Essas soluções têm a capacidade de remover a cor, mas apenas de algumas amostras..
(4) Aplicação de safranina: Por fim, elimina-se a solução aplicada na etapa anterior e aplica-se outro corante, a safranina. Esta é uma coloração vermelha básica. Este corante é lavado e a amostra está pronta para ser observada à luz do microscópio óptico..
Na etapa (iii) da coloração, apenas algumas bactérias retêm o corante roxo e são conhecidas como bactérias gram-positivas. A cor safranina não os afeta, e ao final da coloração os que pertencem a este tipo são observados púrpura..
O princípio teórico da coloração é baseado na estrutura da parede celular bacteriana, uma vez que depende do escape ou não do corante roxo, que forma um complexo junto com o iodo..
A diferença básica entre bactérias gram negativas e positivas é a quantidade de peptidoglicano que apresentam. Os Gram positivos possuem uma camada espessa deste composto que lhes permite reter sua coloração roxa, apesar da lavagem subsequente..
O cristal violeta que entra na célula na primeira etapa forma um complexo com o iodo, o que dificulta o escape com a lavagem com álcool, graças à espessa camada de peptidoglicano que os envolve..
O espaço entre a camada de peptidoglicano e a membrana celular é conhecido como espaço plasmático e consiste em uma camada granular composta de ácido lipoteicóico. Além disso, as bactérias gram positivas são caracterizadas por terem uma série de ácidos teicóicos ancorados na parede..
Um exemplo desse tipo de bactéria são as espécies Staphylococcus aureus, que é um patógeno para humanos.
As bactérias que não retêm a coloração da etapa (iii) são, por padrão, gram negativas. Esta é a razão pela qual um segundo corante (safranina) é aplicado para poder visualizar este grupo de procariontes. Assim, as bactérias gram negativas aparecem na cor rosa..
Ao contrário da camada espessa de peptidoglicano encontrada nas bactérias gram-positivas, as bactérias negativas têm uma camada muito mais fina. Além disso, apresentam uma camada de lipopolissacarídeos que faz parte da parede celular..
Podemos usar a analogia de um sanduíche: o pão representa duas membranas lipídicas e o interior ou o recheio seria o peptidoglicano..
A camada de lipopolissacarídeo é composta de três componentes principais: (1) lipídeo A, (2) um núcleo de polissacarídeos e (3) polissacarídeos O, que funcionam como um antígeno..
Quando essa bactéria morre, ela libera o lipídeo A, que funciona como uma endotoxina. O lipídio está relacionado aos sintomas causados por infecções por bactérias gram-negativas, como febre ou dilatação dos vasos sanguíneos, entre outros.
Essa camada fina não retém o corante roxo aplicado na primeira etapa, pois a lavagem com álcool remove a camada de lipopolissacarídeo (e junto com ela o corante). Eles não contêm os ácidos teicóicos mencionados nos gram positivos.
Um exemplo desse padrão de organização da parede celular bacteriana é a famosa bactéria E. coli.
Do ponto de vista médico, é importante conhecer a estrutura da parede bacteriana, uma vez que as bactérias gram-positivas costumam ser facilmente eliminadas com a aplicação de antibióticos como a penicilina e a cefalosporina..
Em contraste, as bactérias gram negativas são geralmente resistentes à aplicação de antibióticos que não conseguem penetrar na barreira dos lipopolissacarídeos.
Embora a coloração de Gram seja amplamente conhecida e aplicada em laboratório, também existem outras metodologias que permitem diferenciar as bactérias de acordo com aspectos estruturais da parede celular. Um deles é a coloração ácida que se liga fortemente às bactérias que possuem materiais semelhantes à cera presos à parede..
Isso é usado especificamente para diferenciar as espécies de Mycobacterium de outras espécies de bactérias.
A síntese da parede celular bacteriana pode ocorrer no citoplasma da célula ou na membrana interna. Uma vez que as unidades estruturais foram sintetizadas, a montagem da parede prossegue fora da bactéria.
A síntese do peptidoglicano ocorre no citoplasma, onde se formam os nucleotídeos que servirão de precursores dessa macromolécula que compõe a parede..
A síntese prossegue para a membrana plasmática, onde ocorre a geração dos compostos lipídicos da membrana. Dentro da membrana plasmática ocorre a polimerização das unidades que compõem o peptidoglicano. Todo o processo é assistido por diferentes enzimas bacterianas.
A parede celular pode ser degradada graças à ação enzimática da lisozima, uma enzima encontrada naturalmente em fluidos como lágrimas, muco e saliva.
Esta enzima atua com mais eficiência nas paredes das bactérias gram positivas, sendo estas últimas mais vulneráveis à lise..
O mecanismo dessa enzima consiste na hidrólise das ligações que unem os blocos monoméricos do peptidoglicano..
A vida é dividida em três domínios principais: bactérias, eucariotos e arqueas. Embora as últimas sejam superficialmente uma reminiscência de bactérias, a natureza de sua parede celular é diferente.
Em archaea pode ou não haver uma parede celular. Caso a composição química exista, ela varia, incluindo uma série de polissacarídeos e proteínas, mas até o momento nenhuma espécie com parede composta de peptidoglicano foi relatada..
No entanto, eles podem conter uma substância conhecida como pseudomureína. Se a coloração de Gram for aplicada, todos serão Gram negativos. Portanto, a coloração não é útil em arquéias..
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