BIOLOGIA Prof. Fred BACTÉRIAS As bactérias (do grego bakteria: 'bastão') são encontrados em todos os ecossistemas da Terra e são de grande importância para a saúde, para o ambiente e a economia. As bactérias são encontradas em qualquer tipo de meio: mar, água doce, solo, ar e, inclusive, no interior de muitos seres vivos. Exemplos da importância das bactérias: na decomposição de matéria orgânica morta. Esse processo é efetuado tanto aeróbia, quanto anaerobiamente; agentes que provocam doença no homem; em processos industriais, como por exemplo, os lactobacilos, utilizados na indústria de transformação do leite em coalhada; no ciclo do nitrogênio, em que atuam em diversas fases, fazendo com que o nitrogênio atmosférico possa ser utilizado pelas plantas; em Engenharia Genética e Biotecnologia para a síntese de várias substâncias, entre elas a insulina e o hormônio de crescimento. Estrutura celular da bactérias Na estrutura das bactérias destaca-se as seguintes partes: Parede celular A parede celular envolve a bactéria. É um envoltório muito íntegro, que protege a bactéria de agressões externas. É a parede celular que define a forma da bactéria. Cápsula É uma camada de consistência viscosa, presente na parede celular externa de algumas bactérias, geralmente as patogênicas. São constituídas de polissacarídeos ou proteínas. Fímbrias As fímbrias, também chamadas de pili, são composições formadas por filamentos, onde estão ligadas à função de aderência, e conjugação, pois transportam material genético. 1
A Diversidade Metabólica das Bactérias Se há um grupo de seres que apresenta grande diversidade metabólica, certamente é o das bactérias. Existem espécies heterótrofas e espécies autótrofas. Dentre as primeiras, destacam-se as parasitas, as decompositoras de matéria orgânica e as que obtêm matéria orgânica de outros seres vivos, com os quais se associam sem prejudicá-los. Dentre as autótrofas, existem espécies que produzem matéria orgânica por fotossíntese e outras que produzem por quimiossíntese. As bactérias podem ser autótrofas (conseguem produzir o próprio alimento) e heterótrofas (não conseguem produzir o próprio alimento). As bactérias Heterótrofas As bactérias parasitas são as que, por meio de inúmeros mecanismos, agridem outros seres vivos para a obtenção de alimento orgânico e causam inúmeras doenças. As decompositoras (frequentemente denominadas sapróvoras, saprofíticas ou saprofágicas) obtêm o alimento orgânico recorrendo à decomposição da matéria orgânica morta e são importântes na reciclagem dos nutrientes minerais na biosfera. As que são associadas as outros seres vivos são denominadas de simbiontes, e não agridem os parceiros. É o caso das bactérias encontradas no estômago dos ruminantes (bois, cabras), que se nutrem da celulose ingerida por esses animais, fornecendo, em troca, aminoácidos essenciais para o metabolismo protéico do mesmo. Muitas bactérias heterótrofas são anaeróbias obrigatórias, como o bacilo do tétano. São bactérias que morrem na presença de oxigênio. Nesse caso a energia dos compostos orgânicos é obtida por meio de fermentação. As anaeróbicas facultativas, por outro lado, vivem tanto na presença como na ausência de oxigênio. Outras espécies só sobrevivem em presença de oxigênio - são as aeróbias obrigatórias. Um curioso grupo de bactérias é o que realiza a respiração aeróbia. Nessa modalidade de metabolismo energético existem todas as etapas típicas da respiração celular. Muda apenas o aceptor final de elétrons na cadeia respiratória. No lugar do oxigênio, essas bactérias utilizam nitrato, nitrito ou sulfato, obtendo no final, praticamente o mesmo rendimento energético verificado na respiração celular aeróbia. É o que ocorre com as bactérias desnitrificantes que participam do ciclo do nitrogênio na natureza. Nelas o aceptor final de elétrons é o nitrato. As bactérias autotróficas Dentre as bactérias autótrofas, há aquelas que realizam quimiossíntese, chamadas de bactérias quimioautotróficas, e as que realizam fotossíntese bacteriana, chamadas de bactérias fotoautotróficas. As bactérias quimioautotróficas utilizam a energia das reações de oxidação de compostos inorgânicos para formar substâncias orgânicas. Essas substâncias orgânicas podem ser utilizadas para seu metabolismo ou para formar estruturas celulares. São exemplos de bactérias quimioautotróficas as bactérias nitrificantes do gênero Nitrosomonas e Nitrobacter, que vivem em relação de mutualismo com plantas leguminosas, entre outras. As bactérias fotoautotróficas se diferem quanto ao tipo de fotossíntese que realizam. As bactérias fotoautotróficas pertencentes ao grupo das proclorófitas possuem clorofila do tipo a e do tipo b, mesma clorofila encontrada em algas e vegetais, e a fotossíntese que realizam se assemelha muito à fotossíntese que as plantas realizam. Dentre as bactérias proclorófitas existem as do gênero Prochloron, as do gênero Prochlorothrix e as do gênero Prochlorococcus. Pesquisadores acreditam que as proclorófitas sejam as maiores responsáveis pela produção de oxigênio dos oceanos. As cianobactérias também são bactérias fotoautotróficas dotadas de clorofila a e ficobilinas, pigmentos que auxiliam a fotossíntese. Elas são consideradas muito importantes por terem a capacidade de colonizar áreas inóspitas, como rochas, solo pobre em nutrientes etc., repovoando-as. Outras bactérias consideradas como bactérias fotoautotróficas são as sulfobactérias. Elas são dotadas de uma clorofila especial chamada de bacterioclorofila e, diferentemente das bactérias fotoautotróficas que citamos anteriormente, essas bactérias não retiram o hidrogênio da água, e sim de compostos que contêm enxofre. Dessa forma, o produto das reações dessas bactérias é o enxofre e não o oxigênio. Reprodução das bactérias A reprodução mais comum nas bactérias é assexuada por bipartição ou cissiparidade. Ocorre a duplicação do DNA bacteriano e uma posterior divisão em duas células. As bactérias multiplicam-se por este processo muito rapidamente quando dispõem de condições favoráveis (duplica em 20 minutos). A separação dos cromossomos irmãos conta com a participação dos mesossomos, pregas internas da membrana plasmática nas quais existem também as enzimas participantes da maior parte da respiração celular. 2
Reprodução por Conjugação das bactérias Neste processo a bactéria faz a transferência de seu material diretamente à outra bactéria, através de uma estrutura proteinada auxiliadora denominada pilus sexual, presente apenas nas bactérias que doam material genético. Veja: Conjugação Reprodução por Transformação nas bactérias Na transformação, a bactéria absorve moléculas de DNA dispersas no meio e são incorporados à cromatina. Esse DNA pode ser proveniente, por exemplo, de bactérias mortas. Esse processo ocorre espontaneamente na natureza. Os cientistas têm utilizado a transformação como uma técnica de Engenharia Genética, para introduzir genes de diferentes espécies em células bacterianas. REPRODUÇÃO POR TRANSDUÇÃO NAS BACTÉRIAS Neste processo a bactéria é acometida por bacteriófagos (vírus) que podem incorporar alguns segmentos de DNA bacteriano e mais tarde transportá-los até outra bactéria, como podemos analisar no esquema abaixo. Se a próxima bactéria a ser infectada por esse mesmo bacteriófago sobreviver à este ataque, certamente ela utilizará os genes transportados pelo vírus. Logo, esta bactéria seria caracterizada como transduzida. 3
Reprodução por Esporulação nas bactérias Na esporulação, o cromossomo bacteriano duplica-se e uma das cópias cromossômicas isola-se do resto da célula, sendo envolvida por uma membrana plasmática. Em seguida, em torno dessa membrana surge uma parece espessa, constituindo o endósporo. O restante do conteúdo celular degenera e a parede da célula original se rompe, libertando o endósporo. Ao encontrar um ambiente adequado, o endósporo hidrata-se, sua parede é rompida e reconstituí-se uma nova bactéria, que passa a se reproduzir por divisão binária. Reprodução sexuada nas bactérias Para as bactérias considera-se reprodução sexuada qualquer processo de transferência de fragmentos de DNA de uma célula para outra. Depois de transferido, o DNA da bactéria doadora se recombina com o da receptora, produzindo cromossomos com novas misturas de genes. Esses cromossomos recombinados serão transmitidos às células-filhas quando a bactéria se dividir. A transferência de DNA de uma bactéria para outra pode ocorrer de três maneiras: por transformação, transdução e por conjugação. O formato das bactérias As bactérias são classificadas de acordo com suas formas, Veja: Cocos estas bactérias têm o formato de uma esfera, e quando estão agrupados formam colônias. DIPLOCOCOS Grupos de dois cocos Grupos de cocos enfileirados ESTREPTOCOCOS ESTAFILOCOCOS Bacilo estas bactérias têm o formato de um bastonete. Grupos de cocos em cachos 4
Espirilos estas bactérias têm um formato espiral. Vibriões são bactérias que têm o formato de uma vírgula. ALGUMAS DOENÇAS BACTERIANAS Citaremos algumas doenças que são causadas por bactérias. Criança com impetigo próximo à boca - Impetigo: causado pela bactéria Staphylococcus pyogenes, é muito comum em crianças. Caracteriza-se pelo aparecimento de feridas na pele que se rompem e originam uma casca. O impetigo é uma doença contagiosa. O botulismo é causado pela ingestão da toxina produzida por uma bactéria presente em alimentos industrializados - Botulismo: a bactéria que causa essa doença se chama Clostridium botulinum e produz uma toxina que pode contaminar alguns alimentos (principalmente alimentos enlatados, em conserva e embutidos, como a salsicha). O botulismo não é uma doença contagiosa, mas pode causar a morte se não for tratada rapidamente. A lepra é uma doença causada por uma bactéria 5
- Lepra ou hanseníase: essa doença é causada pela bactéria Mycobacterium leprae. Causa lesões nos nervos, na pele e nas mucosas. A pessoa que apresenta essa doença perde a sensibilidade na pele. A lepra é uma doença contagiosa, mas há uma vacina para pessoas que tenham contato direto com o doente. A meningite é uma doença que pode ser causada por bactérias ou vírus - Meningite meningocócica: essa doença também é causada por vírus. Nela ocorre uma infecção das membranas que envolvem o cérebro, chamada demeninges. A meningite causa febre alta, náuseas, vômitos e rigidez dos músculos da nuca. Trata-se de uma doença contagiosa que dispõe de vacina para a sua prevenção. O tétano é causado por ferimentos profundos na pele provocados por objetos contaminados - Tétano: é uma doença provocada pela bactéria Clostridium tetani, que pode penetrar em nosso corpo através de ferimentos profundos na pele. A pessoa sente dores de cabeça, febre e contrações musculares. O tétano não é uma doença contagiosa, e existe vacina para a sua prevenção. Os sintomas da coqueluche se parecem com os sintomas de um simples resfriado - Coqueluche: causada pela bactéria Bordetella pertussis, é comum em crianças. Seus sintomas se parecem com os de um resfriado, seguidos de muita tosse. É uma doença contagiosa, mas existe vacina para a sua prevenção. - Pneumonia bacteriana: doença causada pela bactéria Streptococcus pneumoniae. A pessoa doente sente febre, dificuldade para respirar e dor no peito. Essa doença é contagiosa, mas há vacina para a sua prevenção. - Tuberculose: a bactéria responsável por causar essa doença é amycobacterium tuberculosis, que atinge os pulmões. A pessoa doente apresenta tosse, febre, cansaço e emagrecimento. É uma doença contagiosa, mas que possui vacina para a sua prevenção. 6
A cólera é uma doença que causa vômitos e diarreia - Cólera: doença causada pela bactéria Vibrio cholerae, que se multiplica em nosso intestino, fazendo com que ocorra liberação de água e sais minerais. Adquire-se essa doença por meio de água e alimentos contaminados. A pessoa contaminada sofre com vômitos e diarreia. Não é uma doença contagiosa. A leptospirose é transmitida pela urina de animais contaminados, principalmente ratos - Leptospirose: doença comum em animais domésticos, é causada pela bactéria Leptospira interrogans. É transmitida aos seres humanos a partir do contato com água, alimentos ou objetos contaminados pela urina de animais infectados, principalmente ratos. CURIOSIDADE SOBRE AS BACTÉRIAS As maiores bactérias conhecidas podem ser vistas sem telescópio As maiores bactérias conhecidas: uma recém-descoberta, organismo unicelular, que vivem no trato intestinal de peixes em Lizard Island em Queensland. Antes disso, as bactérias foram considerados tão pequenos que não podem ser vistos a olho nu. Dra. Esther Engert, pesquisadora da Universidade de Indiana em Bloomington e uma das que fizeram a descoberta da bactéria gigante, diz: "A bactéria é tão grande que podemos anexar eletrodos para ela." Bactéria chamada Epulopiscium Fishelsoni, e os peixes, no qual ela vive, é chamado Acanthurus Nigrofuscus. Teoricamente, se nós comemos o peixe, ele pode se tornar o lar dessa bactéria de grande porte. No entanto, isto não significa que ele irá ter vida longa. É provável que não irá sobreviver em corpo grande como um humano. 7
QUESTÕES SOBRE BACTÉRIAS 1. (UDESC 2010) Assinale a alternativa incorreta referente às bactérias. a) A conjugação é a maneira pela qual as bactérias podem trocar material genético. b) O cromossomo bacteriano é circular e contém todos os gens essenciais à bactéria. c) Algumas bactérias transformam o nitrogênio atmosférico em compostos químicos assimiláveis pelos demais seres vivos. d) No grupo das arqueobactérias estão as bactérias halófilas, as metanogênicas e as termo-acidófilas. e) As bactérias Staphylococcus apresentam um arranjo linear em forma de colar. 2. (UDESC 2009) Leia e analise as afirmativas abaixo: I. As bactérias possuem apenas um material genético, DNA ou RNA. II. O cromossomo bacteriano está enovelado em torno de uma proteína histona. III. As bactérias possuem apenas um cromossomo, que é circular, e algumas apresentam um material genético denominado plasmídeo, que está disperso no citoplasma. IV. Pelo processo de transdução, muitas bactérias trocam material genético com outras bactérias. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. b) Somente a afirmativa III é verdadeira. c) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 3. (UFMG) Nos itens abaixo estão caracterizadas conjugação, transformação e transdução, em bactérias: I. depende de um vírus para efetuar-se. II. ocorre quando há passagem de material através de ponte citoplasmática. III. ocorre através da absorção de ácido nucléico livre no meio. IV. depende da formação de isogametas. Qual alternativa apresenta a correspondência correta? CONJUGAÇÃO TRANSFORMAÇÃO TRANSDUÇÃO a) I III IV b) III II I c) II III I d) IV II I e) II IV III 4. (UFV/97) O Brasil adota um programa de vacinação obrigatória para ser administrado de acordo com um calendário que abrange crianças de 0 (zero) a 12 (doze) anos de idade. O quadro abaixo inclui algumas vacinas deste programa. Assinale a alternativa em que NÃO HÁ correspondência correta entre vacina, agente etiológico e doença(s): VACINA AGENTE ETIOLÓGICO DOENÇA(S) a) Tríplice Bactéria Tétano, Difteria, Coqueluche b) Antipólio Vírus Poliomielite c) Anti-Rubéola Vírus Rubéola d) BCG Bactéria Tuberculose e) Antivariólica Bactéria Varíola 5. (UFOP/2001) Em relação às bactérias, é incorreto afirmar que: a) são seres vivos unicelulares. b) têm as enzimas da cadeia respiratória localizadas na membrana celular e nas invaginações, denominadas mesossomos. c) possuem núcleo individualizado, já que nele se identifica uma membrana nuclear (carioteca) envolvendo o material genético. d) a maioria é heterotrófica. e) seu citoplasma não apresenta organoides membranosos, não sendo, por essa razão, compartimentado. 8
6. (UFOP-JULHO/95) Em 1928, Griffith fez uma experiência procurando desenvolver um meio de combater a pneumonia. Nesse ensaio, ele injetou pneumococos em quatro grupos de camundongos, da seguinte maneira: no grupo 1, pneumococos capsulados vivos; no grupo 2, pneumococos não capsulados vivos; no grupo 3, pneumococos capsulados mortos pelo calor; no grupo 4, pneumococos capsulados mortos e pneumococos não capsulados vivos. Em pouco tempo, ele observou que os animais dos grupos 2 e 3 permaneceram vivos, enquanto que os dos grupos 1 e 4 morreram. Explique seus resultados. 7. (UESPM-SP - adaptada) A leptospirose é uma doença que se alastra em situações de enchente porque, nesses casos, aumenta a: a) Contaminação do ar pela bactéria que causa a doença. b) Presença de caramujos que transmitem a doença. c) Contaminação da água pela urina de rato que transmite a doença. d) Proliferação de insetos que transmitem a doença. 8. Associe o nome da doença às suas características: 9. (UFLA/2009) As bactérias apresentam os mecanismos de transferência de genes, transformação, transdução e conjugação, que aumentam a diversidade genética. Com relação a esses processos, assinale a afirmativa CORRETA. a) A transdução consiste na transferência de fragmentos de DNA diretamente de uma bactéria doadora para uma receptora. b) A conjugação ocorre pela transferência de fragmentos de DNA de uma bactéria para outra por meio de vírus (bacteriófagos). c) A transformação bacteriana se dá pela absorção de fragmentos de DNA que estão dispersos no ambiente, provenientes de bactérias mortas e decompostas. d) A transdução é um processo em que o material genético é transferido através de um canal que conecta duas bactérias denominado pêlo sexual ou pili. 10. (UFSCar/2002) A Escherichia coli é uma bactéria procarionte. Isto significa que esta bactéria:] a) é parasita obrigatório. d) não apresenta DNA como material genético. b) não apresenta ribossomos. e) nunca apresenta parede celular (esquelética). c) não apresenta núcleo organizado. 11. (UFOP/2005) Bactérias, fungos e vírus são agentes causadores de diversas patologias. Qual das opções abaixo mostra doenças causadas por bactérias? a) tuberculose e tétano b) gastroenterite e malária c) sífilis e sarampo d) varíola e tétano 9
12. (UFC/2002) Em relação às bactérias, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. ( ) As bactérias têm sido usadas pela engenharia genética na síntese de peptídios humanos como a insulina e o hormônio de crescimento. ( ) As bactérias causam muitas doenças sexualmente transmitidas, como o herpes simples, a meningite e a sífilis. ( ) Em geral as bactérias trazem mais benefícios do que prejuízos para os seres humanos e para a biosfera. Assinale a alternativa que contém a sequência correta. a) F V F b) V F V c) F F V d) F V V e) V V V 13. (FUVEST) Um estudante escreveu o seguinte em uma prova: As bactérias não têm núcleo nem DNA. Você concorda com o estudante? Justifique. 14. (UNEBE) Certas infecções hospitalares podem ser de difícil combate por meio de antibióticos comumente utilizados. Este feito deve-se à: a) indução, nas bactérias, de resistência aos antibióticos; b) convivência de portadores de diversos tipos de infecção; c) seleção de linhagens de bactérias resistentes aos antibióticos; d) rejeição de antibióticos pelo organismo humano; e) tendência da bactéria a se habituar aos antibióticos. 15. O que é DTP? 16. (PUC-SP) Considere os seguintes componentes celulares: (1) membrana plasmática; (2) cariotéca; (3) cromossomos; (4) hialoplasma; (5) ribossomos; (6) retículo endoplasmático; (7) mitocôndrias; (8) cloroplastos; Dentre as alternativas seguintes, assinale a que tiver a sequência representativa de estruturas ausentes em bactérias: a) 1-2-7-8 b) 2-6-7-8 c) 2-3-5-6 d) 3-6-7-8 e) 5-6-7-8 17. (MACK-SP)A meningite meningocócica, cuja profilaxia, principalmente entre escolares, se fez com vacinas conhecidas como tipo A e tipo C, é uma infecção causado: a) somente por vírus. d) por vírus e bactérias. b) por bactérias formadas por bastão ou bacilos. e) por vírus e riquétsias c) por bactérias de forma esférica. 18. UFRJ) Numere a Segunda coluna de acordo com a primeira e de pois assinale a alternativa que contenha a sequência correta: coluna I (1) bacilos (2) estreptococos (3) estafilococos (4) tétrades (5) sarcina (6) espirilos coluna II ( ) cocos em grupos densos ( ) cocos em grupos aproximadamente cúbicos ( ) cocos em fileira ( ) filamentos helicoidais ( ) bastonete reto em geral de 1 a 15 micra ( ) cocos em grupo de quatro a) 3-2-5-6-1-4 b) 3-5-2-6-1-4 c) 3-5-2-1-6-4 d) 3-5-2-6-4-1 e) 3-5-1-2-4-6 19. (UFOP-MG) O microrganismo Vibrio cholerae, causador de um quadro de diarréia intensa conhecida como cólera, é um tipo de organismo unicelular. Assinale a alternativa que identifica corretamente o tipo de organismo e o reino ao qual pertence: a) Bacteria-Monera b) Bacteria-Protista c) Protozoário-protista d) Vírus-Monera e) Vírus-Protista 10
20. (FCMS-SP) O principal tipo de reprodução das bactérias é: a) a harmogogia. c) a cissipariedade. b) o brotamento. d) a segmentação. e) a isogamia. GABARITO: 1) E 2) B 3) C 4) E 5) C 6) Provavelmente, a presença de cápsula confere maior patogenicidade às bactérias, pois, camundongos que receberam pneumococos não capsulados vivos e pneumococos capsulados mortos pelo calor sobreviveram; já aqueles que receberam pneumococos capsulados vivos, morreram. No grupo 4, provavelmente, houve morte dos camundongos porque as bactérias não capsuladas vivas (não patogênicas) podem ter englobado o material genético das capsuladas mortas e, então, tornaram-se patogênicas, provocando a morte dos camundongos desse grupo. 7) C 8) A sequência correta é 2 / 4 / 1 / 5 / 3. 9) C 10) C 11) A 12) B 13) Não. A bactéria não apresenta núcleo organizado. Seu material genético (DNA) está disperso no citoplasma. Não há carioteca, nem nucléolos. Além do DNA principal contido no nucleoide, ela possui outros segmentos de DNA circular formando os plasmídeos. 14) C 15) Vacina tríplice, medida profilática relacionada à difteria, ao tétano e à tosse comprida (coqueluche). 16) B 17) C 18) B 19) A 20) C 11