4.5A: Endosporos

Um endosporo é uma estrutura dormente, resistente e não reprodutiva produzida por certas bactérias do filo Firmicute. A formação de endosporos é normalmente desencadeada pela falta de nutrientes, e ocorre normalmente em bactérias Gram-positivas. Na formação do endosporo, a bactéria divide-se dentro da sua parede celular. Um lado envolve depois o outro. Os endosporos permitem que as bactérias permaneçam adormecidas durante longos períodos, mesmo séculos. Quando o ambiente se torna mais favorável, o endosporo pode reactivar-se ao estado vegetativo. Exemplos de bactérias que podem formar endosporos incluem Bacillus e Clostridium. O endosporo consiste no ADN da bactéria e parte do seu citoplasma, rodeado por um revestimento exterior muito resistente. Os endosporos podem sobreviver sem nutrientes. São resistentes à radiação ultravioleta, dessecação, alta temperatura, congelação extrema e desinfectantes químicos. Encontram-se normalmente no solo e na água, onde podem sobreviver durante longos períodos de tempo. As bactérias produzem um único endosporo internamente.

Visualização dos endosporos sob o microscópio luminoso pode ser difícil devido à impermeabilidade da parede do endosporo a corantes e manchas. Enquanto o resto de uma célula bacteriana pode manchar, o endosporo é deixado incolor. Para combater esta situação, é utilizada uma técnica especial de coloração chamada coloração Moeller. Isto permite que o endosporo apareça como vermelho, enquanto que o resto das manchas celulares fica azul. Outra técnica de coloração para endosporos é a coloração Schaeffer-Fulton, que mancha os endosporos como verde e os corpos bacterianos como vermelho. Há variações na morfologia do endosporo. Exemplos de bactérias com endosporos terminais incluem o Clostridium tetani, o patogénico que causa a doença tétano. As bactérias com um endosporo central incluem Bacillus cereus, e as que têm um endosporo subterminal incluem Bacillus subtilis. Por vezes, o endosporo pode ser tão grande que a célula pode ser distendida em torno do endosporo. Isto é típico do Clostridium tetani.

Quando uma bactéria detecta condições ambientais está a tornar-se desfavorável, pode iniciar o processo de endosporulação, que demora cerca de oito horas. O ADN é replicado e uma parede de membrana conhecida como septo de esporos começa a formar-se entre ele e o resto da célula. A membrana de plasma da célula envolve esta parede e belisca para deixar uma membrana dupla à volta do ADN, e a estrutura em desenvolvimento é agora conhecida como um prepúcio. O dipicolinato de cálcio é incorporado no prepúcio durante este período. Em seguida, o córtex peptidoglicano forma-se entre as duas camadas e a bactéria adiciona uma camada de esporos ao exterior do prepúcio. A esporulação está agora completa, e o endosporo maduro será libertado quando a célula vegetativa circundante for degradada.

p>Embora resistente ao calor e radiação extremos, os endosporos podem ser destruídos por queima ou por autoclavagem. Os endosporos são capazes de sobreviver à ebulição a 100°C durante horas, embora quanto mais longo for o número de horas, menos sobreviverá. Uma forma indirecta de os destruir é colocá-los num ambiente que os reactive ao seu estado vegetativo. Irão germinar dentro de um ou dois dias com as condições ambientais adequadas, e então as células vegetativas podem ser directamente destruídas. Este método indirecto é chamado Tyndallization. Foi o método habitual durante algum tempo no final do século XIX antes do advento dos autoclaves baratos. A exposição prolongada à radiação ionizante, tais como raios X e raios gama, matará também a maioria dos endosporos.

Reactivação do endosporo ocorre quando as condições são mais favoráveis e envolve activação, germinação, e crescimento excessivo. Mesmo que um endosporo esteja localizado em nutrientes abundantes, pode não germinar, a menos que a activação tenha tido lugar. Isto pode ser desencadeado pelo aquecimento do endosporo. A germinação envolve o endosporo adormecido que inicia a actividade metabólica e assim quebra a hibernação. Caracteriza-se geralmente pela ruptura ou absorção da camada do esporo, inchaço do endosporo, aumento da actividade metabólica, e perda de resistência ao stress ambiental.

Como modelo simplificado de diferenciação celular, os detalhes moleculares da formação do endosporo foram amplamente estudados, especificamente no modelo do organismo Bacillus subtilis. Estes estudos contribuíram muito para a nossa compreensão da regulação da expressão genética, dos factores de transcrição, e das subunidades do factor sigma da RNA polimerase.

Endosporos da bactéria Bacillus anthracis foram utilizados nos ataques do antrax de 2001. O pó encontrado nas cartas postais contaminadas era composto por endosporos extracelulares de antrax. A inalação, ingestão ou contaminação cutânea destes endosporos levou a uma série de mortes.

Geobacillus stearothermophilus endospores são utilizados como indicadores biológicos quando um autoclave é utilizado em procedimentos de esterilização. Os esporos Bacillus subtilis são úteis para a expressão de proteínas recombinantes e em particular para a exposição superficial de peptídeos e proteínas como instrumento de investigação fundamental e aplicada nos campos da microbiologia, biotecnologia e vacinação.