PAREDE CELULAR

As bactérias possuem uma espessa (rígida) parede celular que mantém a integridade da célula e determina sua forma característica. Como o citoplasma das bactérias contém uma alta concentração de substâncias dissolvidas, elas (as bactérias) geralmente se encontram em um estado hipotônico em relação ao meio em que se encontram. Por esse motivo existe uma tendência natural de a água fluir para o interior da célula, e sem a parede celular a célula bacteriana seria invadida pela água e sofreria lise (literalmente estouraria – lise osmótica). É possível demonstrar isso usando enzimas que degradam a parede celular restando apenas um protoplasto (célula cuja parede celular foi removida).

O componente principal da parede celular, que também é responsável pela sua rigidez, é o peptidoglicano (ou mureína). Esse composto possui uma grande massa molecular e seus monômeros são os que seguem: N-acetilglucosamina, ácido N-acetilmurâmico e uma pequena cadeia peptídica. Esta última possui em sua estrutura os aminoácidos L-alanina, D-alanina, ácido D-glutâmico podendo também conter L-lisina ou então ácido diaminopimélico. Este último é um raro aminoácido que só é encontrado na parede celular de seres procariontes.

As moléculas formadoras do peptidoglicano são sintetizadas no interior da célula e são transportadas pela membrana plasmática através do fosfolipídio bactoprenol-fosfato antes de se tornarem membros da estrutura da parede celular. Enzimas chamadas transpeptidases então ligam covalentemente as cadeias peptídicas umas às outras formando uma cadeia complexa. É a forma cruzada da ligação entre os compostos que formam a parede celular que dá à mesma sua força e resistência mecânica. Alguns antibióticos inibem a síntese da parede celular da célula; antibióticos baseados no anel β-lactâmico como a penicilina inibem as transpeptidases, enfraquecendo a parede celular, enquanto a bacitracina atinge o transporte dos precursores do peptidoglicano (que “caminham” em direção ao exterior da célula). Apesar de todas as bactérias (salvo algumas exceções) possuírem uma parede celular formada por peptidoglicano, existem dois grupos distintos quanto a sua forma de estrutura. Esses grupos são conhecidos por: bactérias Gram-positivas e bactérias Gram-negativas. O nome Gram provém do cientista Christian Gram, que no século XIX desenvolveu uma técnica de coloração rápida que poderia diferenciar bactérias pertencentes a um dos dois tipos básicos.

MÉTODO DE GRAM

Esquema da parede celular de uma célula Gram-positiva. É possível observar a camada espessa de peptidoglicano e as ligações feitas pelos ácidos teicóicos na parede ou na membrana plasmática (HOGG, Stuart, ESSENTIAL MICROBIOLOGY, 2005).

O método consiste em uma sequência do uso de corantes biológicos. Esses corantes são formados (em sua constituição molecular) por dois grupos: O que dá a coloração e o que é ionizado e reage com as estruturas do ser a ser estudado.

A princípio é adicionado um corante chamado cristal violeta e então se adiciona Iodo (que exerce função de mordente – funciona como um fixador). É adicionado então álcool (para dissolver a tintura e os lipídios dos compostos bacterianos) ao sistema e um número de células sobrevive ao tratamento, sendo que algumas delas ficam descoloridas. Para tingir as células que não foram afetadas em sua coloração pelo corante violeta é então inserido um contra-corante (safranina – ou vermelho básico 2) que é mais fraco que o corante principal e tingirá apenas as células que foram descoloridas durante a adição de álcool ao sistema. Aquelas que são tingidas de violeta são denominadas bactérias Gram-positivas e aquelas que não são tingidas pelo corante violeta são denominadas Gram-negativas.

Mesmo que o sistema de coloração de Gram fosse útil durante todos esses anos, o princípio pelo qual ele agia só foi descoberto após o desenvolvimento da microscopia eletrônica, que pôde explicar no nível de estruturas celulares moleculares como o processo ocorria.

BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS

Células Gram-positivas possuem uma parede relativamente simples em estrutura, composta por várias camadas de peptidoglicano ligado uns aos outros por ligações cruzadas formando uma rede rígida e forte. Além disso, eles possuem ligações químicas com ácidos teicóicos. Esses ácidos contêm um grupo fosfato, o que torna a superfície da célula carregada negativamente.

BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS

Células Gram-negativas possuem uma quantidade muito menor de peptidoglicano do que as Gram-positivas. Isso faz com que sua parede celular não seja tão espessa e forte quanto a das outras supracitadas, mas sua estrutura é mais complexa devido ao fato da existência de uma membrana de lipoproteínas, polissacarídeos e fosfolipídios, que envolve sua parede celular. A essa membrana dá-se o nome de membrana externa.

Esquema da parede celular de uma célula Gram-negativa. É possível observar a camada fina (em comparação com as Gram-positivas) de peptidoglicano e a camada externa que forma uma membrana de lipopolissacarídeos. Existem as proteínas que permitem a comunicação (transporte de substâncias) do meio externo com o periplasma. (HOGG, Stuart, ESSENTIAL MICROBIOLOGY, 2005)

Ao invés de possuir uma camada dupla de fosfolipídios, como a membrana plasmática, ela (a membrana externa) possui apenas uma camada. A outra camada é formada por lipopolissacarídeos. Essa última camada é composta por três partes: lipídio A, um polissacarídeo central e uma cadeia lateral O específica. O lipídio A age como uma endotoxina, que se liberada na corrente sanguínea pode levar a sérias condições como febre e choque. Os antígenos O específicos são polissacarídeos cuja composição varia entre cepas de uma mesma espécie. Métodos sorológicos conseguem distinguir as cepas específicas, uma importante ferramenta para a descoberta de agentes etiológicos de certos surtos de uma determinada doença.

Proteínas incorporadas na membrana externa formam canais que permitem a passagem de água e pequenas moléculas para o “interior” da célula (lembrando que após passar pela membrana externa ainda existe a passagem pela membrana interna e a parede celular, não sendo assim uma passagem direta para o citoplasma). Na verdade, antes de atingir a membrana plasmática, o composto passa pelo periplasma (Essa região entre as duas membranas, onde se encontra também a parede celular).

Ao contrário da membrana plasmática, a membrana externa não exerce funções na respiração celular bacteriana.

AFINIDADE MOLECULAR

A afinidade entre os compostos (polar e apolar, hidrofílico e hidrofóbico) é o que caracteriza a interação desses mesmos compostos. A tintura violeta fica confinada na célula de bactérias Gram-positivas, pois ocorre a desidratação das proteínas e do peptidoglicano e isso causa o fechamento dos poros existentes na parede celular não permitindo que o corante saia da célula (A parede é muito mais espessa nas Gram-positivas, o que faz com que o número de poros fechados seja muito grande). O ácido teicóico ligado ao peptidoglicano e a membrana plasmática da bactéria Gram-positiva torna a parte externa da célula negativa, e isso caracteriza uma espécie de dipolo que pode induzir a fixação do corante com mais facilidade e por mais tempo. As forças intermoleculares atuam em moléculas polares com mais intensidade do que em moléculas apolares.

A membrana externa das bactérias Gram-negativas é removida pelo álcool e os poros da parede celular dessas células não são suficientes quando fechados para não permitir a saída do corante de seu interior. Assim o corante não encontra muita dificuldade para sair do seu citoplasma.

IMAGENS

COCOS

DIPLOCOCOS

ESTAFILOCOCOS
ESTREPTOCOCOS
BACILOS GRAM POSITIVOS Bacillus subtilis
BACILOS GRAM NEGATIVOS Escherichia coli
DIPLOBACILOS
ESTREPTOBACILOS
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