Características endosporais, estrutura, treinamento, funções

As endosporos São formas de sobrevivência de certas bactérias, constituídas por células para dormir desidratadas e revestidas, que mostram extrema resistência ao estresse físico e químico. Eles são capazes de durar indefinidamente na ausência de nutrientes. Eles são formados dentro de bactérias.

Os endosporos são as estruturas vivas mais resistentes que são conhecidas. Eles podem sobreviver a altas temperaturas, luz ultravioleta, radiação gama, dessecação, osmose, agentes químicos e hidrólise enzimática.

Fonte: Instalação de Microscópio Eletrônico de Dartmouth, Dartmouth College [DOMAIN PÚBLICO]

Quando as condições ambientais determinam, os endosporos germinam, dando origem a bactérias ativas que alimentam e multiplicam.

Os endosporos são um tipo de esporo. Existem fungos, protozoários, algas e plantas que produzem seus próprios tipos. Os endosporos não têm função reprodutiva: cada célula bacteriana produz apenas um. Em outros organismos, pelo contrário, eles podem ter função reprodutiva.

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História

Em meados do quetinho, o comerciante de tecidos holandeses e precursor da microbiologia Antonie van Leeuwenhoek, usando microscópios engenhosos projetados e elaborados por ele mesmo, foi o primeiro a observar microorganismos vivos, incluindo protozéus, algas, estuos, fungi e bacharelado.

Em 1859, a Academia de Ciências da França patrocinou uma competição na qual o químico francês Louis Pasteur participou. O objetivo era lançar luz através de um experimento sobre a "geração espontânea", uma hipótese milenária que propôs que a vida poderia surgir de "forças vitais" ou "substâncias transmissíveis" presentes no sujeito que não viva ou decompando.

Pasteur mostrou que, como no caso de vinho, ar e partículas sólidas são a fonte de micróbios que crescem em caldos de cultivo anteriormente esterilizados com calor. Logo depois, em 1877, o físico inglês John Tyndall corroborou as observações de Pasteur, dando a investida final à hipótese de geração espontânea.

Tyndall também contribuiu com evidências da existência de formas bacterianas extremamente resistentes ao calor. Independentemente, entre 1872 e 1885, o botânico alemão Ferdinand Cohn, considerado o fundador da Microbiologia Moderna, descrita em detalhes os endosporos bacterianos.

Longevidade

A maioria das organizações vive em ambientes variáveis ​​no tempo e no espaço. Uma estratégia frequente para sobreviver às condições ambientais temporariamente inadequadas para crescer e se reproduzir é entrar em um estado de latência reversível, durante a qual os indivíduos se refugiam em estruturas protetoras e minimizarem seu gasto energético.

A transição entre status ativo e latente é metabolicamente caro. Esse investimento é maior quando os indivíduos devem construir suas próprias estruturas de proteção, sejam compostas de materiais exógenos ou biossintetizados no interior. Além disso, os indivíduos devem ser capazes de responder a estímulos ambientais que causam a transição.

A latência gera um reservatório de indivíduos adormecidos que podem ser ativados quando condições favoráveis ​​reaparecem. Esses reservatórios permitem a conservação das populações e sua diversidade genética. Quando se trata de bactérias patogênicas que produzem endosporos, a latência facilita sua transmissão e dificulta seu controle.

Os endosporos bacterianos podem ser mantidos viáveis ​​por muitos anos. Alega -se que os endosporos preservados em substratos antigos, como permafrost, sedimentos aquáticos, depósitos subterrâneos ou de sais de âmbar podem ser mantidos viáveis ​​por milhares e até milhões de anos.

Observação

Visualizar a posição e outras características dos endosporos é muito útil para a identificação de espécies de bactérias.

Os endosporos podem ser observados por um microscópio óptico. Nas bactérias submetidas à coloração de grama ou com azul de metileno, estes são distinguidos como regiões incolores dentro da célula vegetativa bacteriana. Isso ocorre porque as paredes dos endosporos são resistentes à penetração por reagentes de coloração comuns.

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Um método de coloração específico para endosporos foi desenvolvido, conhecido como a coloração diferencial de Schaeffer-Fulton, o que os torna claramente visíveis. Este método permite visualizar aqueles dentro da célula vegetativa bacteriana e aqueles que estão fora da mesma.

O método Schaeffer-Fulton é baseado na capacidade da malaquita verde de tingir a parede dos endosporos. Depois de aplicar esta substância, as células vegetativas são usadas para colorir.

O resultado é uma coloração diferencial de endosporos e células vegetativas. O primeiro adquire uma cor verde e a segunda cor rosa.

Estrutura

Dentro da célula vegetativa, ou esporangio, os endosporos podem ser localizados terminais, subterrâneos ou centralmente. Esta forma bacteriana tem quatro camadas: medula, parede germinativa, córtex e cobertura. Em algumas espécies, há uma quinta camada membranosa externa chamada Exosporium, composta de lipoproteína que contém carboidratos.

A medula ou centro é o protoplasto da endospora. Contém cromossomo, ribossomos e um sistema de energia de geração glicolítica. Pode não ter citocromos, mesmo em espécies aeróbicas.

A energia para a germinação é armazenada no 3-fosfoglicerato (não há ATP). Possui uma grande concentração de ácido da dipicolina (5-15% do peso seco da endospora).

A parede germinativa do esporo circunda a membrana do medidor. Ele contém peptidoglicano típico, que durante a geminação se torna a parede celular da célula vegetativa.

O córtex é a camada mais espessa do endospora. Envolver a parede germinativa. Ele contém peptidoglicano atípico, com menos reticulação do que o típico, o que o torna muito sensível à autólise pela suavidade, necessária para a germinação.

A tampa é composta por uma proteína semelhante à queratina que contém numerosos ligações dissulfeto intramolecular. Envolve o córtex. Sua impermeabilidade confere resistência a ataques químicos.

Fisiologia

O ácido dipicolina parece ter um papel na manutenção da latência, na estabilização do DNA e na resistência ao calor. A presença de pequenas proteínas solúveis nesse ácido satura o DNA e o protege do calor, dessecação, luz ultravioleta e agentes químicos.

A síntese do peptidoglicano atípico começa quando um septo assimétrico que divide a célula vegetativa. Dessa forma, o peptidoglicano. Peptidoglicano protege isso de desequilíbrios osmóticos.

O córtex remove a água do protoplasto, tornando -o mais resistente ao dano de calor e radiação.

Os endosporos contêm enzimas de reparo de DNA, que atuam durante a ativação da medula e subsequente germinação.

Esporulação

O processo de formação de um endosporo a partir de uma célula bacteriana vegetativa é chamada de esporulação ou esporogênese.

Os endosporos ocorrem com mais frequência quando certos nutrientes críticos escassos. Também pode haver produção de endosporos, que representam o seguro de vida contra a extinção, quando abundam nutrientes e outras condições ambientais.

A esporulação consiste em cinco fases:

1) Formação Septo (membrana da medula, parede germinativa de esporos). Uma parte do citoplasma (medula futura) e um cromossomo replicado são isolados.

2) A parede germinativa do esporo se desenvolve.

3) O córtex é sintetizado.

4) A capa é formada.

5) A célula vegetativa degrada e morre, liberando assim o endosporo.

Germinação

O processo pelo qual um endospora é transformado em uma célula vegetativa é chamado de germinação. Isso é desencadeado pela quebra enzimática da endospora.

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A germinação consiste em três fases:

1) Ativação. Ocorre quando abrasão, um agente químico ou danos causados ​​pelo calor no teto.

2) germinação (ou iniciação). Começa se as condições ambientais forem favoráveis. O peptidoglicano é degradado, o ácido dipicicolina é liberado e a célula é hidratada.

3) quebrou. O córtex degrada e a biossíntese e o reinício da divisão celular.

Patologia

As bactérias patogênicas endosporos são um problema sério de saúde devido à sua resistência ao aquecimento, congelamento, desidratação e radiação, que matam células vegetativas.

Por exemplo, alguns endosporos podem sobreviver várias horas em água fervente (100 ° C). Por outro lado, as células vegetativas não resistem às temperaturas acima de 70 ° C.

Certas bactérias produtoras de endosporos dos gêneros Clostridium e Bacilo Eles excretam toxinas proteicas poderosas que causam botulismo, tétano e antraz.

De acordo com o caso, os tratamentos incluem lavagem gástrica, limpeza de feridas, antibióticos ou terapia antitoxina. Entre as medidas preventivas estão higiene, esterilização e vacinação.

Botulismo

É causado pela poluição com esporos de Clostridium botulinum. Seu sintoma mais óbvio é a paralisia muscular, que pode ser seguida pela morte. Sua incidência é baixa.

Existem três tipos de botulismo. A criança é causada por mel ou outros aditivos, contaminados por ar, que foram adicionados ao leite. Por sua vez, a comida é produzida pela ingestão de alimentos contaminados (como enlatados), cru ou com falta de. Finalmente, as feridas são produzidas pelo contato com a terra, que é o habitat natural de C. Botulínico.

Tétano

É causado por Clostridium tetani. Seus sintomas incluem contrações musculares muito dolorosas (em grego, a palavra "tetanos" significa contrair) e tão forte que eles podem causar quebra óssea. Muitas vezes é fatal. Sua incidência é baixa.

Os esporos infectantes de C. Tetani normalmente penetram no corpo através de uma ferida, na qual eles germinam. Durante o crescimento, o que exige que a ferida não seja bem oxigenada, as células vegetativas produzem toxina de tétano.

As bactérias e seus endosporos são comuns no ambiente, incluindo o solo. Eles foram encontrados nas fezes de humanos e animais.

Antraz

É causado por Bacillus anthracis. Seus sintomas variam muito de acordo com o meio e o local da infecção. É uma doença séria e muitas vezes fatal. Sua incidência é moderadamente alta, produzindo epidemias em animais e humanos. No século 18, o antraz dizimou as ovelhas da Europa.

Mamíferos herbívoros são seus anfitriões naturais. Os seres humanos estão infectados com contato (geralmente ocupacional) com animais ou por manipulação ou ingestão de produtos de origem animal.

Existem três tipos de antraz:

1) cutâneo. A entrada é produzida por feridas. Úlceras necróticas e escuras são formadas na pele.

2) por inalação. Entrada durante a respiração. Produz inflamação e sangramento interno e leva ao coma.

3) gastrointestinal. Entrada por ingestão. Produz úlceras orofaríngeas, hemorragias abdominais graves e diarréia.

Em aproximadamente 95% dos casos, o antraz humano é cutâneo. Em menos de 1%, é tipo gastrointestinal.

Ao controle

Os endosporos podem ser destruídos pela esterilização de autoclaves, na qual pressões de 15 psi e temperaturas de 115-125 ° C por 7-70 minutos são combinadas. Eles também podem eliminar mudanças alternadas de temperatura e pressão, para que haja germinação de esporos seguidos pela morte das bactérias vegetativas resultantes.

O ácido perracético é um dos agentes químicos mais eficazes para destruir os endosporos. O iodo, em tintura (dissolvido em álcool) ou iodoforo (combinado com uma molécula orgânica) também é geralmente letal para endosporos.

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A destruição de endosporos em instrumentos cirúrgicos é efetivamente alcançada, introduzindo -os em um recipiente dentro do qual um plasma é induzido (gás livre rico em radicais livres), para a qual certos agentes químicos são submetidos a pressão negativa e um campo eletromagnético.

A destruição de endosporos em objetos grandes, como colchões, é alcançada expondo -os por várias horas ao óxido de etileno combinado com um gás não -inflamável.

As indústrias de processamento de alimentos usam dióxido de cloro em solução aquosa para fumigar áreas potencialmente contaminadas com endosporos de antraz.

Nitrito de sódio adicionado a produtos à base de carne e antibiótico nisin adicionado ao queijo, evite o crescimento de bactérias que produtores de endosporos.

Armas biológicas e bioterrorismo

Bacillus anthracis É fácil crescer. Portanto, durante as duas guerras mundiais, foi incluído como arma biológica nos arsenales da Alemanha, Grã -Bretanha, Estados Unidos, Japão e União Soviética.

Em 1937, o exército japonês usou antraz como arma biológica contra civis chineses na Manchúria. Em 1979, em Sverdlovsk, na Rússia, pelo menos 64 pessoas morreram devido à inalação acidental de esporos de uma tensão de B. Antracis de origem militar. No Japão e nos Estados Unidos, o Anthrax tem sido usado para fins terroristas.

Por outro lado, atualmente tentando usar endosporos como veículo para medicamentos terapêuticos e antígenos criados para fins de imunização preventiva.

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