Características de esporos bacterianos, estrutura, formação

As Esporos bacterianos São estruturas de resistência procarióticas produzidas por bactérias para apoiar e sobreviver em condições ambientais desfavoráveis. Uma vez que as condições ambientais são favoráveis, elas dão origem a um novo indivíduo.

A síntese de esporos bacterianos é dada através de um processo chamado esporulação. A esporulação é estimulada pela escassez de nutrientes (fontes de carbono e nitrogênio) no ambiente em que alguns tipos de bactérias vivem.

Fotografia de uma observação microscópica de eubactérias e seus esporos tingidos verde (fonte: documento. Rnd. Josef Reischig, CSC. /CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0), via Wikimedia Commons)

Em todos os ecossistemas da biosfera, encontramos muitas espécies diferentes de bactérias e a maioria produz esporos. As bactérias são organismos procarióticos, ou seja, são caracterizados por serem unicelulares microscópicos, sem organelas membranosas internas e por ter uma parede celular, entre outras coisas.

Nosso conhecimento geral sobre bactérias é que eles são agentes que causam muitas doenças (agentes etiológicos), pois são capazes de proliferar em outros organismos vivos, causando infecções e desestabilizando o funcionamento de seu sistema fisiológico.

Portanto, muitos dos protocolos de esterilização das indústrias humanas, principalmente da indústria farmacêutica, agrícola e de alimentos, concentram -se em reduzir, controlar e exterminar esses microorganismos e seus esporos das superfícies dos produtos que são comercializados por meio dos diferentes mercados.

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Características de esporos bacterianos

Bacillus anthracis esporos, causando doença do antraz

Resistência

Os esporos de bactérias são estruturas extremamente resistentes, projetadas para suportar diferentes tipos de "estresse" ambiental, como altas temperaturas, desidratação, radiação solar ou presença de diferentes compostos químicos.

Camadas

Normalmente, os esporos bacterianos são embrulhados em 6 camadas diferentes; Embora estes possam variar de acordo com as espécies de bactérias. Essas 6 camadas são:

• Exosporium (em algumas espécies essa camada não está presente)
• Camada externa do esporo
• Camada interna de esporos
• Córtex
• Parede celular germinativa
• Membrana de células germinativas

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Componentes

Dentro de cada esporo bacteriano, existem todos os componentes essenciais para formar um indivíduo semelhante (se não idêntico) ao que deu origem. Esses elementos se destacam:

• RNA de diferentes tipos, essencial para o estabelecimento da nova célula bacteriana. Alguns deles são RNA ribossômico, RNAs de transferência, RNAs mensageiros, entre outros.
• DNA genômico, com informações genéticas para "determinar" todas as estruturas e funções da célula. Os esporos também podem ter DNA plasmático, que é o DNA extracromossômico.
• Cálcio, manganês, fósforo e outros íons e cofatores para o funcionamento adequado das enzimas, bem como para a manutenção da homeostase celular do futuro indivíduo.

Reprodução assexual

Os esporos são considerados uma forma assexual de reprodução, uma vez que muitas vezes as condições se tornam desfavoráveis ​​devido ao crescimento excessivo da população e às bactérias que percebem o estímulo da escassez de recursos começam a esporulação.

É importante entender que todos os esporos bacterianos dão origem a indivíduos geneticamente idênticos àquele que lhes deu origem, para que sejam considerados uma forma de reprodução assexual é perfeitamente válida.

Estrutura

Protoplasto

Na parte mais interna dos esporos bacterianos está o protoplasto, também conhecido como "núcleo do esporo" ou "célula germinativa".

A estrutura externa do esporo é projetada com a função principal de proteger o protoplasto, no qual o citoplasma, as moléculas de DNA e RNA, as proteínas, as enzimas, os cofatores, os íons, os açúcares etc., que são necessários para a manutenção metabólica das bactérias.

Membrana celular

A primeira camada ao redor do protoplasto é a membrana celular, composta por lipídios e proteínas. Possui muitas estruturas especializadas na interação com as capas mais externas, a fim de perceber os estímulos do ambiente recebido por estes.

Esquema representativo de um esporo bacteriano. As diferentes "camadas" são mostradas: o exosporium, as capas (túnica), o córtex, a parede do esporo, a membrana, o citosol e o DNA (fonte: videobiotechno/cc BY-SA (https: // CreativeMonsns.Org/licenças/BY-SA/4.0) via Wikimedia Commons)

Parede celular

A parede celular interna e externa, que são as camadas que precedem a membrana celular, têm a estrutura típica da parede celular das bactérias: elas são compostas principalmente do heteropolissacarídeo chamado peptidoglicano (N-Glicosamina e acetil ácido N-murmica acetil).

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Córtex

Cobrindo as paredes que acabamos de mencionar é o córtex, que é composto por grandes cadeias peptidoglicanas (com uma proporção entre 45 e 60 % dos resíduos de murmúrio).

No córtex estão a camada interna e externa dos esporos bacterianos, compostos de proteínas com funções especializadas para desativar enzimas e agentes químicos tóxicos que podem danificar o esporo. Duas das enzimas mais abundantes nesta camada são dismutase de superxídio e catalase.

Exosporium

O exospor (que não é produzido por todas as espécies) é formado por proteínas e glicoproteínas que bloqueiam o acesso de grandes proteínas, como anticorpos, por exemplo. Acredita -se que essa camada seja encontrada em bactérias que dependem de um caráter patogênico para sobreviver.

Formação de esporos bacterianos

Imagem microscópica de Bacillus subtilis. As estruturas ovais inalteradas são esporos. Fonte: Y também (Uploader original)/CC BY-S (http: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/)

A formação de esporos começa quando as células bacterianas ativam a rota genética que controla as funções de esporulação. Esses genes são ativados por fatores de proteína e transcrição que detectam mudanças ambientais (ou a transição "favorável" para "adversa").

O modelo clássico usado para o estudo da formação de um esporo bacteriano é o observado em Bacillus subtilis, que é subdividido em 7 etapas. No entanto, a formação de esporos em cada espécie bacteriana tem suas peculiaridades e pode envolver mais ou menos etapas.

Os estágios da esporulação podem ser facilmente apreciáveis, com a ajuda de um microscópio e observando células que crescem em ambientes com escassez de nutrientes. Podemos descrever esses estágios mais ou menos da seguinte maneira:

Este 1: crescimento celular

A célula aumenta seu volume citosólico pelo menos três vezes em um período relativamente curto.

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Etapa 2: Duplicação de DNA bacteriano

Concomitante com o aumento do volume citosólico, a bactéria duplicata por mitose. No final da miose, o genoma "materno" se alinha em relação a um dos pólos da célula, enquanto o "filho" ou o genoma resultante está alinhado em relação ao polo oposto.

Estágio 3: divisão de membrana celular

A membrana celular começa a restringir muito perto do pólo, onde o genoma do "filho" produzido durante a mitose está localizado. Essa contração termina isolando o genoma resultante do restante do citosol celular.

Etapa 4: Evaginação de uma segunda membrana celular (formação forempora)

O segmento formado pela membrana celular restrito é reforçado por outra porção da membrana celular, formando uma membrana dupla e dando origem a um esporo imaturo conhecido como "Forempora".

Etapa 5: Formação do Cortex

A célula bacteriana aumenta a produção de resíduos de ácido murmico. Eles são direcionados para a superfície que cobre a Forempora, gerando uma camada adicional de proteção. Uma vez que a formação desta camada é concluída, a Forempora é chamada de Exospore.

Etapa 6: tampas internas e externas do esporo

Os aumentos na produção de ácido murmônio também visam formar duas camadas de uma composição semelhante de peptidoglicano à da parede celular das bactérias. Essas duas camadas formarão a cobertura interna e externa da exospora e a transformarão em uma endospora.

Etapa 7: Lançamento de Endospapora

O último passo da esporulação ou formação do esporo é a libertação. A parede celular, a membrana e todas as capas da célula "Mãe" Lisan e liberam a endospora já amadurecida no meio ambiente.

Referências

1. Madigan, m. T., & Martinko, J. (2005). Biologia de Microorganismos Brock, 11ª edn.
2. Matthews, k. R., Kniel, k. E., & Montville, T. J. (2019). Microbiologia alimentar: uma introdução. John Wiley & Sons.
3. Setlow, p. (2011). Resistência de esporas bacterianas. Em Resposta de estresse bacteriana, segunda edição (pp. 319-332). Sociedade Americana de Microbiologia.
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5. Tortora, g. J., Funke, b. R., Caso, c. eu., & Johnson, T. R. (2004). Microbiologia: uma introdução (Vol. 9). San Francisco, CA: Benjamin Cummings.