Microbiologia

Microbiologia

Microbiologia

  • Vinicius Nogueira Trajano

Introdução

  • A microbiologia tem por objetivos o estudo dos microrganismos e suas atividades.

    • Bactérias
    • Fungos (bolores e leveduras)
    • Vírus
    • Algas
    • Protozoários
    • Microbiologia divide-se:
    • Básica
    • Aplicada
    • Clínica ou Médica

Introdução

  • Classificação dos seres vivos

    • Monera: Procariotes
    • Protista: Eucariontes unicelulares - Protozoários e Algas
    • Fungi: Eucariontes aclorofilados
    • Plantae: Vegetais
    • Animalia: Animais

Seres procariontes e eucariontes

Importância dos microrganismos

  • Microrganismos podem ser:

    • Patogênicos (Salmonella, Shigella, S. aureus, Pseudomonas)
    • Deteriorantes (Acetobacter; Alcaligenes, Halococcus)
    • Produtores de alimentos (Lactobacillus, Saccharomyces)
    • Probióticos (Lactobacillus case, Saccharomyces)
    • Indicadores (Escherichia coli)

Bactérias

  • São organismos unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera.

  • Bacteriologia é a ciência que estuda a morfologia, ecologia, genética e bioquímica das bactérias, bem como outros aspectos relacionados as mesmas.

Tamanho

  • Tamanho

  • A variação da maioria das bactérias é de:

  • 0,2 a 2,0 µm de diâmetro e

  • 2 a 8 µm de comprimento.

  • .

  • .

  • .

É um polímero viscoso e gelatinoso que está situado externamente a parede celular.

  • É um polímero viscoso e gelatinoso que está situado externamente a parede celular.

  • Composição: Polissacarídeo e Polipeptídeo.

  • Cápsula: Quando encontra-se organizado e firmemente aderido à parede celular.

  • Função:

    • Aumento da virulência
    • Aderência (biofilme e alto poder infectante)
    • Reservatório de água e nutrientes
    • Fonte de nutrição
    • Aumento da resistência microbiana

Parede Celular

  • É uma estrutura complexa, semi-rígida, responsável pela forma da célula.

  • Constituição química: É composta por macromoléculas denominadas peptídeoglicana (N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmuramico unidos por polipeptídeos).

  • Funções:

    • Manutenção da forma bacteriana
    • confere resistência contra a pressão osmótica

Parede Celular

Parede Celular das Bactérias Gram-Positivas

  • Ácidos teicóicos e ácidos lipoteicóicos

  • São polímeros de ribitol ou glicerol unidos por ligações fosfodiéster.

  • Propriedades:

    • Regulam a entrada e a saída de cátions
    • Regulam a atividade das autolisinas
    • Atuam como receptores de fagos
    • Atuam como fortes adesinas
    • Atuam como antígenos de superfície

Espaço periplasmático

  • Espaço entre a parede celular e a membrana plasmática.

  • Específica das bactérias Gram-negativas.

  • Apresenta:

    • Enzimas hidrolíticas
    • Proteínas de transporte

Método de Gram (Christian Gram, 1884)

  • Teste de coloração em microrganismos para identificação dos Gram-positivos e Gram-negativos com auxílio de microscopia de campo claro

Membrana externa

  • Membrana fosfolipídica específica da bactérias Gram-negativas

  • Composição

    • Fosfolipídeos
    • Proteínas
    • Lipopolissacarídeos
    • Lipoproteínas
    • Porinas

Membrana externa

Membrana externa

Membrana Plasmática

Ribossomos

  • Organela com função de realizar a síntese de proteínas.

  • Células procarióticas contém milhares de ribossomos.

  • 70 S (Uma subunidade 50S + Uma 30S)

Inclusões celulares

  • Depósito de reserva

    • Grânulos metacromáticos  reserva de fosfato
    • Grânulos polissacarídeos  Glicogênio e Amido
    • Inclusões lipídicas  Lipídeos
    • Grânulos de enxofre  Enxofre  energia
    • Vacúolo de gás
    • Magnetossomos  óxido de ferro

Nucleóide

  • É a região onde se concentra o cromossomo bacteriano, constituído por uma molécula circular de DNA.

  • Não possui carioteca ou envoltório nuclear.

  • Além do DNA presente no nucleóide, a célula bacteriana pode ainda conter moléculas adicionais de DNA, chamadas Plasmídios.

Nutrição Bacteriana

  • Heterótrofas ou Heterotróficas

  • Nutrem-se do alimento (compostos orgânicos) que obtém parasitando seres vivos.

  • Autótrofas ou Autotróficas

  • Algumas bactérias possuem uma proteína, conhecida como bacterioclorofila, que capta a energia da luz para a síntese (fabricação) de glicose

  • 6 CO2 + 12H2S + energia da luz → C6H12O6 + 6 H2O + 12 S

Respiração Bacteriana

  • Respiração anaeróbia ou fermentação

  • Quando se cataboliza a glicose sem o auxílio do oxigênio

  • C6H12O6 → 2 C3H6O3 + energia

  • Respiração aeróbia

  • Catabolismo da glicose é feito com o auxílio de oxigênio

  • C6H12O6 + 6 O2 → + 6 CO2 + 6H2O + energia

  • Existem bactérias que são exclusivamente anaeróbias ou aeróbias e anaeróbias facultativas.

Reprodução Bacteriana

  • Reprodução assexuada

  • A forma de reprodução mais comum entre as bactérias é a bipartição ou cissiparidade.

Reprodução Bacteriana

  • Reprodução sexuada

  • Pode ocorrer com a transferência ou a incorporação de material genético,

  • Três tipos:

  • Transformação

  • Transdução

  • Conjugação

Formação dos endosporos

  • Os esporos que se formam dentro da célula, chamados endosporos, são exclusivos de algumas bactérias.

  • Os esporos surgem quando a célula bacteriana não se encontra em um meio ideal para o seu desenvolvimento.

  • Baixo conteúdo H2O, alto concentração de Ca2+, presença de ácido dipicolínico, várias camadas de revestimento protéico.

  • Ex: Bacillus, Clostridium

Crescimento microbiano

  • Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares.

  • A taxa de crescimento é a variação no número de célula por unidade de tempo.

  • O tempo de geração é o intervalo de tempo necessário para que uma célula se duplique.

  • N = No x 2n

  • G = T / n

Crescimento microbiano

Crescimento microbiano

Crescimento microbiano

Crescimento microbiano

Fatores necessários para o crescimento microbiano

  • O crescimento dos microrganismos depende de fatores físicos e químicos.

  • Físicos

  • Temperatura

  • Pressão osmótica e concentração de sal

  • Químicos

  • Atividade de água do meio

  • Composição química

  • Composição gasosa

  • Fatores antimicrobianos

  • Interação entre microrganismos

Fatores físicos

  • Temperatura

  • A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos.

  • Todos os microrganismos têm temperatura de crescimento mínima, ótima e máxima.

  • Microrganismos são classificados

    • Psicrófilos: Crescem em baixas temperaturas (-10 a 15 °C)
    • Psicrotróficos: Crescem em temperatura ótima (4 a 37°C)
    • Mesófilos: Crescem em temperaturas moderadas (10 a 50 °C)
    • Termófilos: Crescem em altas temperaturas (40 a 70 °C)
    • Hipertermófilos: Crescem em temperaturas extremas (68 a 110 °C)

Fatores físicos

Fatores físicos

  • Potencial de hidrogênio (pH)

  • Refere-se a acidez ou a alcalinidade de uma solução

  • Todos os microrganismos tem pH de crescimento mínimo, ótimo e máximo.

  • Maioria dos microrganismos crescem melhor perto da neutralidade (pH 6,5 – 7,5).

  • Poucos microrganismos são capazes de crescer em pH muito ácido ou básico.

    • Bactérias acidófilas (Lactobacillus):pH ótimo entre 2 e 3,5.
    • Bactérias alcalifílicas: Bacillus (pH 10 – 11).
    • Fungos tendem a ser mais acidófilos que as bactérias (pH <5).

Fatores físicos

  • Pressão osmótica

  • A pressão osmótica pode causar a turgidez ou plasmólise da célula microbiana.

  • Classificação segundo o crescimento em meio com NaCl.

  • Não Halófilos: Não toleram a presença no meio.

  • Halófilos facultativos: Não necessitam, mas toleram sal.

  • Halófilos: necessitam de sal em uma concentração moderada.

  • Halófilos extremos: necessitam de sal em altas concentrações.

Fatores químicos

  • Atividade de água do meio

  • É água disponível para reações químicas e crescimento bacteriano.

  • Cada microrganismo tem uma Aa ótima para seu crescimento

Fatores químicos

  • Composição química

  • Microrganismos necessitam de nutrientes

  • Água

  • Fonte de energia (carbono):

  • Fonte de nitrogênio

  • Sais minerais – Na, K, Ca e Mg; Fe, Cu, Mn, Zn, Co, P, S

  • Vitaminas (fatores de crescimento) - complexo B e biotina

  • Ordem decrescente de exigência:

    • Bactérias Gram positivas
    • Bactérias Gram negativas
    • Leveduras
    • Bolores

Fatores químicos

  • Composição gasosa

  • Classificação em relação a requerimentos de oxigênio:

  • Bactérias aeróbicas obrigatórias

  • Bactérias anaeróbicas obrigatórias

  • Bactérias anaeróbicas facultativas

  • Bactérias microaeróbicas

Fatores bioquímicos

  • Interação entre microrganismos

  • 1. Antagonismo

  • Produtos tóxicos para outros microrganismos - água oxigenada do Streptococcus inibe Pseudomonas, Bacillus e Proteus.

  • Alguns gêneros produtores de bacteriocinas (Shigella; Serratia; Staphylococcus; Streptococcus; Yersinia).

  • 2. Sinergismo

  • Produtos benéficos para outros microrganismos - tiamina e triptofano de Pseudomonas favorecem S. aureus.

Genética bacteriana

  • GENÉTICA: Ciência que define e analisa a hereditariedade

  • GENE : Segmento de DNA que transporta a informação sobre determinada propriedade específica.

  • GENÓTIPO : É a informação que codifica todas as características particulares do organismo.

  • FENÓTIPO : As propriedades estruturais e fisiológicas coletivas de uma célula ou organismo.

Genética bacteriana

  • Alterações genotípicas

  • Mutação: alteração na seqüência de bases de um gene

  • Recombinação: rearranjo de genes para formar novas combinações

  • Mutante - é a célula ou o organismo que carrega o gene mutante

  • Selvagem - é o organismo com o gene normal

  • MUTAÇÃO: 1. prejudicial 2. letal 3. útil 4. silenciosa

Genética bacteriana

  • Tipos de mutações mais comuns :

  • Mutação Pontual - resulta de uma substituição de um nucleotídeo por outro em um gene (num ponto só)

  • Mutação por Deslocamento - ocorre com a adição ou perda de um ou mais nucleotídeos no gene - mutação de inserção ou deleção

  • As mutações podem ser:

  • Espontâneas: ocorrem naturalmente

  • Induzidas: ocorrem pela ação de agentes mutagênicos

Genética bacteriana

  • Os agentes mutagênicos podem ser químicos ou físicos.

  • Químicos

    • Ácido nitroso: Modifica quimicamente a adenina (A)
    • 2-aminopurina e 5-bromouracil : são análogos estruturais de bases nitrogenadas que são incorporporados no DNA celular.
  • Físicos

    • Raios X e raios gama: formação de radicais livres que se combinam com bases do DNA, levando a erros no pareamento.
    • Luz ultravioleta: promove ligações cruzadas entre timina e citosina adjacentes causando sérios danos ao DNA e até mesmo a morte celular.

Genética bacteriana

  • Recombinação

  • Emprocariotos a transferência de genes ocorre principalmente por três mecanismos:

  • Conjugação

  • Transformação

  • Transdução

  • Plasmídio - É uma pequena molécula de DNA circular, auto-replicativa, que não faz parte do cromossomo bacteriano. Carrega genes de resistência a antibióticos, fatores de virulência.

Genética bacteriana

  • Conjugação

  • Transferência de genes através do contato entre células bacterianas. O DNA é transferido diretamente de uma bactéria para outra.

  • Doadora: possui plasmidio F (fertilidade) denominada célula F+

  • Receptora: não possui plasmídio F, denominada célula F-

Genética bacteriana

  • Transformação

  • Processo de incorporação de DNA exógeno na forma livre, geralmente decorrente da lise celular ou extraídos de células doadoras.

  • Para que ocorra transformação a célula deve ser competente.

  • Existem bactérias naturalmente competentes: Bacillus, Streptococcus, Neisseria

Genética bacteriana

  • Transdução

  • Transferência de genes mediada por vírus bacterianos (bacteriófagos ou fagos).

  • A transdução pode ser:

  • Generalizada (qualquer fragmento de DNA)

  • Especializada (determinados genes)

Patogenia da infecção bacteriana mecanismos de virulência

  • Conceito

  • Iniciação do processo infeccioso e os mecanismos que levam ao desenvolvimento dos sinais e sintomas de doença.

  • Transmissão

  • As portas de entrada para os patógenos são as mucosas, a pele e a deposição direta sob a pele ou as membranas.

  • Os locais mais frequentes são:

  • Trato respiratório

  • Trato genital e vias urinárias

  • Trato gastrointestinal

Patogenia da infecção bacteriana mecanismos de virulência

Patogenia da infecção bacteriana mecanismos de virulência

  • Fatores de virulência bacterianos

  • Aderência

  • Adesinas ou ligantes

  • São moléculas de superfície no patógeno que se unem especificamente a receptores de superfície no hospedeiro.

  • A maioria é composta de glicoproteínas ou lipoproteínas

  • Pili

  • Ex: Escherichia coli.

Patogenia da infecção bacteriana mecanismos de virulência

  • Enzimas que degradam tecidos

  • Colagenese

  • Coagulase

  • Hialuronidase

  • Estreptoquinase (fibrinolisina)

  • Citolisina (hemolisina, leucocidinase)

  • Protease

Patogenia da infecção bacteriana mecanismos de virulência

  • Fatores antifagocíticos

  • Algumas espécies de bactérias têm a capacidade de adquirir componentes normais do hospedeiro e inserí-los em sua superfície.

  • Patogenicidade intracelular

  • Algumas bactérias conseguem sobreviver ao ataque do hospedeiro por viver e multiplicar-se no interior de leucócitos polimorfonucleares.

  • Heterogeneidade antigênica (Sorotipo)

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