Características da parede celular bacteriana, biossíntese, funções

O Parede celular bacteriana É uma estrutura complexa e semi -rígida, responsável por dar proteção e forma a bactérias. Estruturalmente, é composto por uma molécula chamada peptidoglicano. Além da proteção das pressões, a parede bacteriana fornece um local de ancoragem para estruturas como flagelos ou pilis e define várias propriedades relacionadas à virulência e à motilidade celular.

Uma metodologia amplamente usada para classificar bactérias de acordo com a estrutura da parede celular é a coloração de Gram. Consiste em uma aplicação sistemática de corantes roxos e rosa, onde bactérias com parede espessa e rica em peptidoglicano são tingidas roxas (grama positivas) e aquelas que têm uma parede fina cercada por lipopolissacarídeos são tingidas de rosa (grama).

Fonte Pixabay.com

Embora outros seres orgânicos, como arcos, algas, fungos e plantas, tenham parede celular, a estrutura e a composição deles diferem profundamente da parede celular bacteriana.

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Características e estrutura

A parede bacteriana: uma rede peptidoglicana

Na biologia, geralmente definimos os limites entre os vivos e os não vivos usando a membrana plasmática. No entanto, existem muitos organismos cercados por uma barreira adicional: a parede celular.

Nas bactérias, a parede celular é composta por uma rede complexa e complexa de uma macromolécula chamada peptidoglicano, também conhecida como mureina.

Além disso, podemos encontrar outros tipos de substâncias na parede combinadas com peptidoglicano, como carboidratos e polipeptídeos variados em comprimento e estrutura.

Quimicamente, o peptidoglicano é um dissacarídeo cujas unidades monoméricas são n-acetilglucosamina e n-acetilmurâmico (raiz Murus, que significa parede).

Sempre encontramos uma cadeia formada por tetrapéptides, que consiste em quatro resíduos de aminoácidos ligados ao n-acetilmico.

A estrutura a parede celular bacteriana segue dois esquemas ou dois padrões gerais, conhecidos como grama positiva e grama negativa. Na seção a seguir, desenvolveremos minuciosamente esta ideia.

Estruturas externas à parede celular

Normalmente, a parede celular de bactérias é cercada por algumas estruturas externas, como Glycochalix, flagelos, filamentos axiais, Fimbrias e Pilis.

O Glycochalix consiste em uma matriz de consistência gelatinosa que está ao redor da 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.

Flagelos são estruturas filamentosas, cuja forma lembra um chicote e contribui para a mobilidade do organismo. O restante dos filamentos acima mencionados contribui para a âncora da célula, a motilidade e a troca de material genético.

Paredes celulares bacterianas atípicas

Embora a estrutura mencionada acima possa ser generalizada para a grande maioria dos organismos bacterianos, há exceções muito específicas que não se encaixam nesse esquema de parede celular, pois elas não têm ou têm muito pouco material.

Os membros do gênero Mycoplasma e organismos filogeneticamente relacionados a isso são das menores bactérias que foram registradas. Devido ao seu tamanho pequeno, eles não têm uma parede celular. De fato, a princípio eles foram considerados como vírus e não como bactérias.

No entanto, deve haver alguma maneira de essas pequenas bactérias obtêm proteção. Isso é alcançado graças à presença de lipídios especiais chamados esteróis, que contribuem para a proteção contra a lise celular.

Funções

-Funções biológicas da parede celular bacteriana

Proteção

A principal função da parede celular nas bactérias é conceder proteção à célula, funcionando como uma espécie de exoesqueleto (como artrópodes).

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As bactérias contêm uma quantidade significativa de solutos dissolvidos dentro. Devido ao fenômeno da osmose, a água circundante tentará entrar na célula, criando pressão osmótica, que se não for controlada, pode levar à lise da célula.

Se a parede bacteriana não existisse, a única barreira protetora do interior celular seria a membrana plasmática frágil da natureza lipídica, que rapidamente cederia à pressão causada pelo fenômeno da osmose.

A parede celular bacteriana forma uma barricada de abrigo diante de oscilações prementes que podem ocorrer, o que permite impedir a lise celular.

Rigidez e forma

Graças às suas propriedades de rigidez, a parede ajuda a moldar as bactérias. É por isso que podemos diferenciar entre várias formas de bactérias de acordo com esse elemento, e podemos usar essa característica para estabelecer uma classificação baseada nas morfologias mais comuns (cocos ou bacilos, entre outros).

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Finalmente, a parede celular serve como um local de ancoragem para outras estruturas relacionadas à motilidade e ancoragem, como flagelos.

-Aplicações de parede celular

Além dessas funções biológicas, a parede bacteriana também possui aplicações clínicas e taxonômicas. Como veremos mais adiante, a parede é usada para discriminar entre vários tipos de bactérias. Além disso, a estrutura nos permite entender a virulência das bactérias e que tipo de antibiótico pode ser suscetível.

Como os componentes químicos da parede celular são exclusivos das bactérias (faltando no hóspede humano), esse elemento é um branco potencial para o desenvolvimento de antibióticos.

Classificação de acordo com a coloração de Gram

Na microbiologia, a coloração são procedimentos amplamente utilizados. Alguns deles são simples e seu objetivo é demonstrar 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 manchas diferenciais mais usadas na microbiologia é a coloração de Gram, uma técnica desenvolvida em 1884 pelo bacteriologista Hans Christian Gram. A técnica permite classificar bactérias em grandes grupos: grama positiva e grama negativa.

Atualmente, é considerado uma técnica de grande utilidade médica, embora algumas bactérias não reajam adequadamente à cor. Geralmente é aplicado quando as bactérias são jovens e crescem.

Protocolo de coloração de Gram

(Yo) Aplicação de corante primário: Uma amostra fixada com calor é coberta com um corante roxo básico, o vidro violeta geralmente é usado para isso. Este corante permeia todas as células encontradas na amostra.

(Ii) Aplicação Iodo: Após um curto período de tempo, o corante roxo é removido da amostra e aplica iodo, um agente de mordida. Nesta fase, as bactérias positivas e negativas são tingidas de um roxo intenso.

(Iii) Lavado: O terceiro passo implica o corante do corante com uma solução de álcool ou com uma mistura de álcool-acetona. Essas soluções têm a capacidade de eliminar a cor, mas apenas de algumas amostras.

(4) Aplicação de Safranine: Finalmente, a solução aplicada na etapa anterior é eliminada e outro corante é aplicado, a safranina. Este é um corante básico vermelho. Este corante deste corante é lavado e a amostra está pronta para ser observada à luz do microscópio óptico.

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Parede bacteriana de grama positiva

Na passagem (iii) de manchas, apenas algumas bactérias mantêm o corante roxo, e essas são conhecidas como bactérias gram -positivas. A cor da safranina não os afeta e, no final da coloração, aqueles que pertencem a esse tipo são observados roxos.

O princípio teórico da coloração é baseado na estrutura da parede celular bacteriana, pois isso depende da fuga 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 eles apresentam. Os gramas positivos têm uma camada espessa deste composto que lhes permite manter a coloração roxa, apesar da lavagem posterior.

O cristal violeta que entra na célula na primeira etapa forma um complexo com o iodo, o que dificulta a lavagem de álcool, graças à espessa camada peptidoglicana que os rodeia.

O espaço entre o peptidoglicano estava. Além disso, as bactérias gram -positivas são caracterizadas por ter uma série de ácidos teacóicos ancorados na parede.

Exemplo desse tipo de bactéria é a espécie Staphylococcus aureus, que é um patógeno para o ser humano.

Parede celular bacteriana negativa

As bactérias que não mantêm a cor da passagem (iii) são, por descarte, o grama negativo. Esta é a razão pela qual um segundo corante (a safranina) é aplicada para poder visualizar esse grupo de procariontes. Assim, bactérias gram -negativas são observadas de uma cor rosa.

Ao contrário da espessa camada de peptidoglicano que apresenta as bactérias Gram positivas, as negativas têm uma camada muito mais fina. Além disso, eles têm uma camada de lipopolissacarídeos que fazem 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.

O lipopolissacarídeo estava.

Quando essa bactéria morre, liberta o lipídio A, que funcionou como uma endotoxina. O lipídio está relacionado à sintomatologia causada por infecções de bactérias gram -negativas, como febre ou dilatação de vasos sanguíneos, entre outros.

Esta camada fina não retém o corante roxo aplicado na primeira etapa, pois a lavagem do álcool elimina os lipopolissacarídeos (e junto com ele o corante). Eles não contêm os ácidos tecóicos mencionados nos gramas positivos.

Um exemplo desse padrão de organização de parede celular bacteriana é a famosa bactéria E. coli.

Conseqüências médicas do Tincion of Gram

De uma perspectiva médica, é importante conhecer a estrutura da parede bacteriana, uma vez que as bactérias Gram positivas geralmente são facilmente eliminadas pela aplicação de antibióticos como penicilina e cefalosporina.

Por outro lado, as bactérias gram -negativas são geralmente resistentes à aplicação de antibióticos que não conseguem penetrar na barreira dos lipopolissacarídeos.

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Outras cores

Embora a coloração de Gram seja amplamente conhecida e aplicada em laboratório, também existem outras metodologias que permitem a diferenciação de bactérias de acordo com aspectos estruturais da parede celular. Um deles é a coloração ácida que apóia as bactérias que têm o tipo de cera unida na parede.

Isso é usado especificamente para diferenciar espécies de Mycobacterium de outras espécies de bactérias.

Biossíntese

A síntese da parede celular bacteriana pode ocorrer no citoplasma da célula ou na membrana interna. Uma vez que as unidades estruturais são sintetizadas, o conjunto da parede prossegue fora das bactérias.

A síntese do peptidoglicano ocorre no citoplasma, onde são formados nucleotídeos que servirão como precursores para esta macromolécula que compõe a parede.

A síntese segue seu caminho na membrana plasmática, onde ocorre a geração de compostos lipídicos da membrana. Dentro da membrana plasmática, a polimerização das unidades que compõem o peptidoglicano ocorre. Todo o processo é auxiliado por diferentes enzimas bacterianas.

Degradação

A parede celular pode ser degradada graças à ação enzimática da liszima, enzima que é naturalmente encontrada em fluidos como lágrimas, muco e saliva.

Esta enzima age com mais eficiência nas paredes de bactérias gram -positivas, sendo este último mais vulnerável à lise.

O mecanismo dessa enzima consiste na hidrólise dos elos que se mantêm juntos com os blocos monoméricos do peptidoglicano.

Parede celular em arcos

A vida é dividida em três domínios principais: bactérias, eucariotos e arcos. Embora este último lembre superficialmente bactérias, a natureza de sua parede celular é diferente.

Nos arcos, pode haver uma parede celular. Caso haja uma composição química, ela varia incluindo uma série de polissacarídeos e proteínas, mas até agora nenhuma espécie foi relatada com uma parede peptidoglicana.

No entanto, eles podem conter uma substância conhecida como pseudomureína. No caso de a coloração de grama ser aplicada, tudo será negativo. Portanto, a coloração não é útil em arcos.

Referências

1. Albers, s. V., & Meyer, b. H. (2011). A célula archaeal avelope. A natureza revisa a microbiologia, 9(6), 414-426.
2. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2013). Biologia celular essencial. Garland Science.
3. Cooper, g. (2000). A célula: uma abordagem molecular. 2ª edição. Sinauer Associates.
4. Cooper, g. M., & Hausman, r. E. (2007). A célula: uma abordagem molecular. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, d. R. (2010). Atlas prática para identificação bacteriana. CRC Press.
6. Koebnik, r., Locher, k. P., & Van Gelder, P. (2000). Estrutura e função das proteínas da membrana externa bacteriana: barris em poucas palavras. Microbiologia Molecular, 37(2), 239-253.
7. Lodish, h., Berk, a., Zipursky, s. eu., Matsudaira, p., Baltimore, d., & Darnell, J. (2000). Molecular Cell Biology 4th Edition. Centro Nacional de Informações de Biotecnologia, Bookshelf.
8. Scheffers, d. J., & PINHO, M. G. (2005). Síntese da parede celular bacteriana: Novas idéias dos estudos de localização. Revisões de microbiologia e biologia molecular, 69(4), 585-607.
9. Tortora, g. J., Funke, b. R., & Case, c. eu. (2016). Microbiologia. Uma introdução. Pearson.