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FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA APOSTILA DE MICROBIOLOGIA – 3º PERÍODO MED VET UFJF A microbiologia é dividida em 3 áreas: • Bacteriologia: estudo das bactérias • Micologia: estudo dos fungos • Virologia: estudo dos vírus Estão quase onipresentes e nem todas são maléficas e alguns podem até ser benéficos HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Robert Hooke: Teoria celular Antoni Ban Lewenhoek Robert Koch: identifica a bactéria da tuberculose Luís Pasteur DUAS CORRENTES DE PENSAMENTO: • ABIOGENESE: o Needham o Lavoisier • BIOGENESE: o Redi7 o Spallanzani o Virchow o Pasteur Agostinho Bassi x Pasteur Joseph Hister x Técnicas de assepsia Descobriu que quando se separa um animal doente e se por uma amostra de secreção infectada em um meio de cultura, cresce uma cultura pura (1 só espécie de microrganismo) Teoria do gene da doença Postulados de Koch • Edward Jenner: eixo de estudo sobre vacinação (1790) • Pasteur (1880): descobriu o funcionamento da vacinação., Os postulados de Koch são 4 critérios desenhados na década de 80 para estabelecer uma relação casual entre um micróbio causador e uma doença Formulados por Robert Koch e Friedrid Loeffler em 1884, baseados em conceitos anteriores descritos por Jakob Henle, refinados e publicados por Koch em 1890 Os postulados de Koch são os seguintes: • As bactérias devem estar presentes em todos os casos da doença • As bactérias devem ser isoladas do hospedeiro com a doença e cultivadas em cultura pura • A doença especifica deve ser reproduzida quando uma cultura pura da bactéria é inoculada num hospedeiro susceptível saudável • As bactérias devem ser recuperáveis a partir do hospedeiro infectado experimentalmente Exceções aos postulados de Koch: • Muitas pessoas sadias carregam patógenos, mas não exibem sintomas da doença FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Alguns micróbios são muito difíceis em crescer in vitro em meios artificiais • Alguns animais são resistentes as infecções microbianas • Certas doenças se desenvolvem somente quando um patógeno oportunista invade um hospedeiro enfraquecido • Nem todas as doenças são causadas por microrganismos DIVERSIDADE DO MUNDO MICROBIANO DOMINIO: • Archae, Eubactéria: Procariotos • Eucaria: eucariotos • Bactérias • Fungos As células bacterianas são caracterizadas morfologicamente pelo seu tamanho, forma, arranjo e estrutura Em geral variam de 0,2 Mm(microplasma) a 2 Mm de diâmetro e 2 a 8 Mm de comprimento Algumas espécies bacterianas possuem células maiores: 500 Mm de comprimento FORMAS BACTERIANAS: Cocos: células esféricas: • Diplococos • Estreptococos • Estafilococos Bacilos: células em forma de bastonetes • Diplobacilos • Estreptobacilos Espirib: • Espiroquetas Víbrios Os organismos do Reino Fungi podem ser unicelulares ou multicelulares • Os cogumelos são fungos multicelulares, os fungos unicelulares (leveduras) são ovais e maiores • Fungos filamentos: bolor e mofo • Os vírus são muito pequenos: são parasitos obrigatórios ESTRUTURA E CLASSIFICAÇÃO DE MICRORGANIMO: Aspectos gerais da classificação microbiana • Como vivem os microrganismos? Isolamento/Associação Critérios de classificação microbiana • Forma microbiana • Método de coloração • Estruturas especializadas • Produção de enzimas especializadas FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA Amplamente distribuídos, funcionalmente constantes, suficientemente conservados e tamanho adequado. Genes mais utilizados na filogenia nuclear e na classificação microbiana: • Procariotos: RNA 165 • Eucariotos: RNA 185 • RNA 235 ESTUDO COMPARATIVO DE SEQUENCIAS DE NUCLEOTÍDEOS • PCR: Reação em cadeia da polimerase: Aplicação de um gene volátil • SEQUENCIAMENTO: Usa primers universais CARACTERÍSTICAS DISTINTAS E SIMILARES DOS TRÊS DOMÍNIOS • Presença de citoplasma e membrana citoplasmática • Presença de estrutura • Presença de membrana nuclear • Tipo de ribossomo • Presença de plasmídeo • Presença de parede celular MEMBRANA CITOPLASMÁTICA • Bactéria: presença ou ausência de esterol SÃO SEMELHANTES: • Ergosterol: nas células fúngicas • Colesterol: para os animais • Devido a semelhança, o uso do antifúngico pode causar insuficiência hepática PAREDE CELULAR: • Da forma, rigidez, e possui grande importância na técnica de coloração de Gram Como a membrana externa é destruída, o complexo CV+L é eliminado Quando corona com a fucsina fica rosa Utiliza-se um solvente, o lugol: 1– Cristal violeta 2 - Safranina ou fucsina Adiciona-se um álcool para destruir a membrana externa [ FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA PAREDE CELULAR DE ARCHAEA E FUNGOS: Cápsula (glicocálix) bacteriana: • Predação (fagocitose por ex) • Adesão • Mecanismo de patogenicidade • Parede dos fungos: Quitina • Parede das bactérias: Proteoglicanos Os flagelos: • Dão movimento • Podem ser únicos, múltiplos... • Flagelina H de bactéria e Archaea Filamentos axiais: • Fimbria e Pili: Função de aderência o PILI: um único pelo que serve para trocar material genético (ele transfere plasmídeo, que contém material genético que expressam características vantajosas, porem não essenciais. FORMAÇÃO DE ESPORO: • Ele pode permanecer durante 200 anos até achar as condições necessária para se manifestar • A célula vegetativa se autodestrói, e o esporo é liberado para um ambiente desfavorável • O esporo não possui nenhum tipo de atividade pois é uma estrutura totalmente desidratada. SEM METABOLISMO. • O esporo tem por função preservar o material genético quando o ambiente é desfavorável • Passado muito tempo quando o ambiente de apresentar favorável, ou seja, com nutrientes disponíveis e H20 esse esporo começa a absorver a água do ambiente FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Essa água faz com que o esporo se torne metabolicamente ativo e volta então para seu estado vegetativo com capacidade de multiplicar e replicar o seu DNA • ESPORULAÇÃO: morte da célula vegetativa com a liberação do esporo • GERMINATIVA: esporo bacteriano absorve água e se torna novamente uma célula vegetativa • Os fungos também produzem esporos, mas nestes, sua função está relacionada à reprodução desses organismos • Nem todas as bactérias produzem esporos, temos as bactérias esporogênicas (ex: clostridium) e as não esporogênicas (ex: estafilococos) IMPORTÂNCIA DO COMPLEXO CÁLCIO – ACIDO DIPICOLÍNICO • Auxilia no transporte de H2O do meio externo para o meio interno • Esse cálcio presente no complexo promove a resistência térmica desses esporos GRÂNULOS E INCLUSÕES Os domínios bactéria e archaea apresentam grânulos e inclusões. Os fungos domínio Eukaria não apresentam grânulos e inclusões, e os protozoários que não são conteúdo de estudo dessa matéria apresentam poucos grânulos e inclusões. Os grânulos e inclusões são importantes para os microrganismos pois são depósito de reservas de substancias, nutrientes ou compostos (ex: carbono, enxofre, energia) Os organismos que possuem grânulos e inclusões tendem a armazenar esses compostos quando estão em um ambiente em que esses compostos estão em abundancia, para que um posterior momento de escassez ela tenha esse composto ou substancia armazenada. EX: Uma amostra clinica inoculada em um meio de cultura que contem nutrientes necessários ao crescimento dessa bactéria, esta bactéria vai se multiplicando consumindo os nutrientes disponíveis, em determinado momento esses nutrientes acabam, as bactérias que possuem grânulos e inclusões para esses nutrientes usarão esses nutrientes reservados quando oambiente se torna escasso de determinados nutrientes, até que esse reservatório acabe resultando na morte bacteriana. O armazenamento é feito quando há excesso de nutrientes no ambiente e é armazenado na forma insolúvel sendo assim metabolicamente acessível. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • MAGNETOSSOMOS são exemplos de grânulos que armazenam íons, quando essas bactérias estão em um ambiente em que há um campo magnético formado esses magnetossomos conseguem se mover para próximo ou distante daquele campo magnético, não tem aplicação na medicina veterinária clínica, mas se aplica na microbiologia industrial Os magnetossomos de certa forma auxiliam na locomoção da bactéria na presença de um campo magnético CURIOSIDADES SOBRE MAGNETOSSOMOS. • As bactérias que possuem magnetossomos se orientam através do campo magnético da terra • Os magnetossomos funcionam como imas permanentes, ou seja, não se desmagnetizam. • São minúsculos cristais de minério de ferro que ficam embalados em camadas de lipídio • Uma aplicação possível seria aproveitar a capa de gordura do magnetossomos para associa-lo à moléculas especificas, como drogas de quimioterapia, e usar campo magnéticos para conduzir essas moléculas ao local exato do tumor RIBOSSOMOS • Existem dois tipos de ribossomos: procariotos e eucariotos (inclusive os de humanos) • O ribossomo bacteriano também é conhecido como RIBOSSOMO 70S; e o ribossomos fúngico é conhecido como RIBOSSOMO 80S, essa nomenclatura foi dada em decorrência do seu peso. • Todos os ribossomos possuem 2 subunidades, uma maior e outra menor • A subunidade menor do ribossomo procarioto é denominada 30S enquanto que a maior é denominada de 50S 30s (menor) ▪ 70S 50s (maior) • O ribossomo eucarioto também possui 2 subunidades, a menor denominada de 40S e a maior 50S 40S (menor) • 80S 50S (maior) IMPORTÂNCIA • Existem grupos de antibióticos que agem na subunidade 30S da bactéria ou na subunidade 50S, portanto sendo essas subunidades os alvos desses antibióticos, e como as células humanas ou animais não possuem essas subunidades esses antibióticos não agirão de forma direta em nossas células minimizando os efeitos colaterais gerais FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Porém as mitocôndrias das nossas células possuem ribossomos semelhantes ao ribossomo bacteriano, portanto se acontecer alguma reação ao antibiótico pode ser em decorrência da ação nos ribossomos mitocondriais ÁREA NUCLEAR DE PROCARIOTO x NÚCLEO DE EUCARIOTO: • Na célula procariota não há a presença de um núcleo e sim de uma área nuclear, já que não existe membrana nuclear • E a célula eucariota tem o núcleo bem definido devido a presença de membrana nuclear PLASMÍDEOS • É o material genético extracromossômico, de tamanho menor que o cromossomo bacteriano, e contem genes que conferem vantagens aos microrganismos diferentemente dos genes encontrado no cromossomo bacteriano que expressarão características essenciais a esses microrganismos, multiplicação e perpetuação. É no plasmídeo que se encontra o gene responsável pela produção de PLASMÌDEO F que é expresso pela produção de PILI • Envolvidos na mobilidade por translocação e na transferência de DNA • PILUS → singular; PILI → Plural FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA Para que ocorra a transferência de genes de resistência antibióticos, produção de proteínas, etc... Seja transferido de uma bactéria para outra é necessário que haja a formação de um PILI e o mesmo será formado sempre que a bactéria expressar a característica PLASMÍDEO F, portanto se o plasmídeo possui essa característica, essa bactéria consegue transferir essas características à outras bactérias • CARACTERISTICAS QUE A CELULA EUCARIÓTICA POSSUI: o Reticulo endoplasmático (RE) → RE liso e RE rugoso o Complexo de golgi o Mitocôndria: membrana externa e interna o Hidrogenossomos (protistas ciliados): mesma função que a mitocôndria • ESTRUTURA VIRAL: o Apresenta a estrutura mais simples e rudimentar o Existem duas correntes quanto a classificação dele ser ou não um ser vivo. • É SER VIVO: o Capaz de causar doença, mesmo dependendo de outra célula • NÃO É SER VIVO: o Não é uma célula “todo ser vivo é formado por célula” = teoria celular o Estrutura inerte, ou seja, no ambiente não tem valor nenhum o Não é capaz de se multiplicar sozinho A estrutura viral é basicamente formada pelo material genético (DNA ou RNA; fita simples ou fita dupla) nunca terá dois materiais genéticos Presença de capsídeo: envolve o material genético e é de natureza proteica. Conjunto de capsômero → capsídeo Dentre algumas funções importantes do capsídeo está proteger o material genético e promover a aderência do vírus na célula hospedeira Além disso, quando o vírus invade uma célula, a presença dessas proteínas que avisara o sistema imunológico que existe um corpo estranho FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Existe os vírus formados apenas por material genético e capsídeo → Não envelopado • Vírus formado pelo material genético, capsídeo ao redor do capsídeo o envelope→ Vírus envelopado • Existem estruturas aderidas ao envelope denominada ESPÍCULAS, sempre que o vírus tem envelope ele terá as espiculas, a função dessas é promover a aderência do vírus BACTERIÓFAGO: (Tipo de vírus mais estudado) • São vírus que parasitam e invadem células bacterianas e possuem em sua estrutura uma haste e fibras da cauda, são mais estudados pois é mais fácil cultivar bactérias do que células TIPOS DE VIRUS: • Vírus envelopados • Vírus não envelopados • Bacteriófago FISIOLOGIA E MULTIPLICAÇÃO DE MICRO-ORGANISMOS DE INTERESSE DO MEDICO VETERINÁRIO • Conhecer as condições necessárias para o desenvolvimento microbiano • Noções sobre respiração aeróbica e fermentação • Compreender as fases do crescimento microbiano e a curva de crescimento Para que o animal chegue a um processo infeccioso significativo é necessário que haja o contato com o microrganismo, um ambiente propicio ao seu desenvolvimento • Nutrientes, pH adequado, oxigênio. METABOLISMO + MULTIPLICAÇÃO = EFEITO NOCIVO O microrganismo precisa se multiplicar e só irá conseguir se o ambiente for favorável, precisa realizar metabolismo e só então a união de metabolismo e multiplicação levara ao efeito nocivo Existem mais microrganismos benéficos do que maléficos, além disso a chance de infecção é reduzida, uma vez que estamos em constante contato com os microrganismos A infecção é dependente pelo ambiente fornecido pelo tecido. Se o tecido fornece condições adequadas o microrganismo se instala e caso contrário não, e, portanto, não ocorre a infecção; FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA FISIOLOGIA E NUTRIÇÃO → NECESSIDADES FÍSICAS E QUIMICAS DOS MICRORGANIMOS É importante conhecer essas necessidades para poder identificar quais ambientes são mais susceptíveis à determinadas infecções além de se fazer um controle a fim de evita-la Uma outra importância é o veterinário saber identificar qual microrganismo é responsável por determinadas infecções e, caso seja necessário fazer um meio de cultura ele devera saber quais nutrientes fornecer para que essa cultura cresça. Nos produtos de origem animal, muitas vezes é necessário fazer um controlemicrobiológico, portanto é importante conhecer quais os microrganismos que podem estar presentes nesses produtos para determinar qual meio de cultura será utilizado Produção de queijos, vinhos, iogurtes, utiliza-se microrganismos também As necessidades físico-químicas se baseiam nas necessidades nutricionais e condições ambientais favoráveis à multiplicação microbiana NUTRIÇÃO MICROBIANA As bactérias e os fungos dão origem às suas estruturas tais como: flagelos, cílios, esporos, parede celular... À partir dos nutrientes que o microrganismo capta do ambientes. Esses nutrientes são polímeros compostos por monômeros = Nutrientes Portanto, os nutrientes são aqueles compostos, ou seja, monômeros que são requeridos pelo microrganismo para formarem as macromoléculas e essas serão utilizadas na produção de capsula, esporo, flagelo, etc. Os nutrientes podem ser retirados dos ambientes ou sintetizados pelo próprio microrganismo (a quantidade sintetizada é muito pequena, normalmente algumas vitaminas), são elemento essenciais à composição química e esse nutriente deve vir de forma metabolicamente acessível, ou seja, essa bactéria irá retirar esse nutriente do ambiente e entrara no metabolismo suficientemente capaz de ser metabolizada assimilada Além de nutrientes, o microrganismo também necessita de energia, que é utilizada diretamente no metabolismo, principalmente para produção de macromoléculas a partir de moléculas mais simples. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA MICRONUTRIENTES: Quando os microrganismos necessitam de determinados nutrientes em pequenas quantidades: • Boro • Cromo • Cobalto • Manganês • Cobre • Selênio • Níquel • Zinco MACRONUTRIENTES: Quando os microrganismos necessitam de determinados nutrientes em grandes quantidades: • Carbono → CO2 compostos • Hidrogênio → H2O comp. orgânico • Oxigênio → H2O2 compostos • Nitrogênio → NH3, NO3, N2 • Fósforo → Fosfato • Enxofre → H2S, Sulfato e Sulfeto • Potássio → Sais de potássio • Magnésio → Sais de magnésio • Sódio → NaCl e outros sais • Cálcio → Sais de cálcio • Ferro → Ferro férrico e ferroso FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • NECESSIDADES NUTRICIONAIS: o Microrganismos fotossintéticos e autotróficos (nome dado a capacidade do ser vivo produzir seu próprio alimento CO2 por fotossíntese) → não interessante na medicina veterinária o Microrganismos heterotróficos: não são capazes de produzir seu próprio alimento, necessitam ingerir ou absorver moléculas orgânicas pré-formados de outros seres vivos ▪ Eles utilizam fonte orgânica de carbono, isso inclui todos os fungos e a maioria das bactérias e por serem heterotróficos se multiplicam em meios de cultivo de rotina, ou seja, rico em fontes orgânicas de carbono ▪ Utilizam fonte orgânica de carbono, isso inclui todos os fungos e a maioria das bactérias e por serem heterotróficos se multiplicam em meios de cultivo de rotina, ou seja, rico em fontes orgânicas de carbono • CARBONO o Está presente na maioria das substancias que compõe a célula o Autotróficos: utilizam carbono inorgânico, tais como CO2 e carbonato o Heterotróficos: utilizam principalmente carboidratos o Em termos de peso seco, uma célula é composta de cerca de 50% de carbono o Além de carboidratos, tem se AG, compostos aromáticos, ácidos nucleicos, etc... Mas na maioria das vezes os carboidratos são utilizados • NITROGÊNIO o O segundo mais importante elemento para o microrganismo é o nitrogênio o Constituído de proteínas, ácidos nucleicos e aminoácidos o O nitrogênio está presente no organismo tanto na sua forma orgânica quanto inorgânica, sendo que os microrganismos tendem a utilizar as formas inorgânicas de nitrogênio amônio, nitrato e nitrogênio gasoso. o Sendo assim, dessas 3 formas inorgânicas de nitrogênio dizemos que a grande maioria utiliza amônia, alguns utilizam nitrato e apenas as bactérias conhecidas como fixadoras de nitrogênio não utilizam o nitrogênio gasoso o O principal tem-se a retirada de amônia do ambiente para constituir proteínas, ácidos nucleicos, aminoácidos, etc. o No entanto, existem algumas bactérias (de ações/atividades diferentes) ao invés de retirar amônia do ambiente ela consegue sintetizar amônia, ou seja, essa bactéria retira outros constituintes e a partir destes ela consegue produzir amônia para fazer parte de proteínas, ácidos nucleicos, etc o Essas bactérias são conhecidas como bactérias produtoras de amônia e essas vão produzir amônia a partir de aminoácidos em um processo chamado amonificação. Bactérias produtoras de amônia → exceção a regra FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA AMINOÁCIDOS ------------------------→ AMÔNIA AMONIFICAÇÃO Bactérias que realizam redução assimiladora: também produzem amônia só que pelo processo onde captam nitrato ou nitrito reduzindo-os em amônia. Outros macronutrientes (envolvidos na formação de células microbianas): • FÓSFORO: requerido para síntese de ácidos nucleicos, fosfolipídios, ATP, NAD, NADP e flavina o Existente na forma orgânica e inorgânica, os microrganismos preferem a forma fosfato inorgânico • ENXOFRE: papel estrutural na metionina e cisteina o Vitaminas: biotina, tiamina e também de coenzima o A principal forma de assimilação de enxofre pelos microrganismos é na forma de sulfato ou sulfeto (formas inorgânicas presente no ambiente) o Essas formas inorgânicas são descartadas pelos microrganismos são utilizados para fazer parte da metionina e cisteina, na síntese de algumas vitaminas e coenzimas o No geral os microrganismos assimilam o sulfato e o reduz a sulfeto de hidrogênio o Existem algumas bactérias (são poucas) que conseguem assimilar o sulfato diretamente sem reduzi-lo a sulfeto de hidrogênio, inclusive essas bactérias necessitam da presença de sulfeto de hidrogênio no meio de cultura • POTÁSSIO o Regula a pressão osmótica o É requerido em enzimas envolvidas com a síntese de proteínas. • MAGNÉSIO o Atua estabilizando membranas, ribossomos e ácidos nucleicos • CÁLCIO o Atua na estabilidade da parede celular e na termoestabilidade de esporos bacterianos o Complexo cálcio-ác dipicolinico → Auxilia no transporte de H20 do meio extra para o meio intracelular, promove a resistência a elevadas temperaturas desses esporos bacterianos • SÓDIO o Requerido por algumas bactérias, exceto bactérias de água doce • FERRO o Participam da respiração celular o Importante na identificação de alguns microrganismos, ou seja, quando o ferro esta em um ambiente anaeróbico ele se encontra na forma ferrosa (solúvel); e em ambientes aeróbicos ele esta presente na forma férrica (insolúvel), sendo FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA que no segundo (forma insolúvel) a bactéria para assimilar o ferro em sua forma férrica precisara do auxilio de ligamentos de ferro também chamados de sideróforos. Portanto, em consumo de aerobiose os microrganismos necessitam de sideróforos principalmente pertencente ao grupo do ácido hidroxâmico, esse sideróforo como é ligante ao ferro ele transporta o Fe para dentro da célula, esse então de desprende do hidroxamato e permanece no interior da bactéria e o hidroxamato volta para o ambiente para reiniciar o processo • MECANISMO MICROBIANO DE PATOGENICIDADE: o A bactéria capaz de produzir sideróforo torna esse microrganismo mais patogênico, porque é capaz de captar o ferro e realizar sua respiração celular já aquela que não tem o sideróforo se torna incapaz de captar o ferro, ficando assim com uma deficiência em seu metabolismo o Existem algumas bactériasque conseguem se multiplicar na ausência de ferro, mas são exceções a regra. • FATORES DE CRESCIMENTO: o Compostos orgânicos que a célula não sintetiza o São requeridos em pequenas quantidades (assim como os macronutrientes) o Limita o crescimento microbiano → significa que se não tiver a quantidade mínima necessária para determinada bactéria, a mesma não vai crescer • NECESSIDADES NUTRICIONAIS: o Todos microrganismos possui necessidades nutricionais especificas o É importante dominar tal conhecimento quanto a necessidade nutricional de cada microrganismo para determinar em que meio de cultura esse FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA microrganismo irá crescer para identificar por exemplo a causa de uma infecção. • NECESSIDADES FÍSICO E QUÍMICAS (condições que promovem ou não o crescimento) o Além das necessidades nutricionais é importante conhecer as condições ambientais favoráveis a multiplicação microbiana o CONDIÇÕES: ▪ Temperatura ▪ H20 livre ▪ Pressão ▪ pH ▪ Nutrientes ▪ Atmosfera • VALORES DE pH o Microrganismo acidúricos o Condições de multiplicação dos microrganismos o O valor de pH mais favorável ao desenvolvimento microbiano é o próximo de 7, ou seja, neutro. o Entre fungos e bactérias, cada um possui a faixa de pH especificas para o seu desenvolvimento, entretanto sempre próximo do neutro. o Com ressalva de que o fungo consegue se desenvolver melhor em ambientes ácidos do que as bactérias o Existem alguns microrganismos (bactérias) que são conhecidas como acidúricos (são microrganismos que sobrevivem por um período curto de tempo a ambientes ácidos tipo estomago, não conseguem se multiplicar. • ATMOSFERA (relação à necessidade de oxigênio) o Com relação à necessidade de oxigênio temos 4 grupos: o AERÓBICOS: só se multiplicam na presença de oxigênio o ANAERÓBICOS FACULTATIVOS: se multiplicam tanto na presença quanto na ausência de oxigênio, no entanto, se multiplicam melhor na presença de oxigênio o MICROAERÓFILOS: se multiplicam na presença de oxigênio, porém em baixa concentração o ANAERÓBIO ESTRITOS: só se multiplicam na ausência de oxigênio FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA Os microrganismos microacrófilos, aeróbico e anaeróbicos facultativos, que se multiplicam na presença de oxigênio, obrigatoriamente precisam produzir enzimas que neutralizam superóxido livre resultante da respiração celular Os radicais livres resultantes da respiração celular, esses radicais são tóxicos, no ambiente que há respiração na presença de O2 há também a produção de radicais livres que deixam o ambiente toxico, portanto, esses microrganismos precisam produzir enzimas que neutralizam esses radicais livres, essas enzimas são: • SOD: super óxido dismutase • Catalase • Peroxidase Portanto, os microrganismos microaerófilos, aeróbio e anaeróbio facultativo precisam produzir uma dessas enzimas para neutralizar a toxidade dos radicais livres • AERÓBIOS o Todos os fungos filamentosos e algumas bactérias • AERÓBIOS FACULTATIVOS o Todas as leveduras e a grande maioria das bactérias • MICROAERÓFILOS o Dois grupos de interesse para a medicina veterinária são: ▪ Actomyces sp ▪ Compylobacter sp • ANAERÓBICOS ESTRITOS o Vivem em regiões especificas do animal: cavidade oral (entre dentes e gengiva), intestino: ▪ Bacteroides ▪ Fusarium ▪ Clostridium • TEMPERATURA: o Em temperaturas mais baixas os microrganismos se multiplicam de forma mais lenta o Menor temperatura → Menor vel. de multiplicação o Todo microrganismo tem uma faixa ideal de temperatura que promove o seu crescimento, representado por esse gráfico abaixo chamado de curva de crescimento FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA o De acordo com o potencial ótimo de crescimento podemos dividir os microrganismos de interesse para a medicina veterinária em 4 grupos: ▪ PSICRÓFILOS: se multiplicam em temperaturas de congelamento, ou seja, abaixo de 0ºC ▪ PSICROTRÓFICOS: se multiplicam em temperaturas de refrigeração ▪ MESÓFILOS: temperaturas ótimas entre 32 e 35ºC, maioria dos patogênicos ▪ TERMÓFILOS: Temperatura ótima de crescimento em aproximadamente 55ºC ▪ TERMÓFILOS EXTREMOS: Na med vet é importante identificar quais microrganismos se desenvolvem em determinadas temperaturas, para por exemplo na tecnologia e inspeção de leite conseguir avaliar qual tempo ideal o leite deve ser armazenado, e antigamente o leite era ordenhado e deixado em latões na beira da estrada ficando à uma temperatura ambiente de aproximadamente 32 a 35ºC (temperatura ótima para microrganismos mesófilos – maioria patógeno) CRESCIMENTO MICROBIANO = MULTIPLICAÇÃO MICROBIANA • Refere-se ao aumento do numero de células; aumento da população • O crescimento microbiano se deve a: o Processo de divisão celular (material genético duplicado) o Tempo de geração: formação de 2 células a partir de 1 o Crescimento é sempre exponencial (2→4→8→16) FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA CURVA DE CRESCIMENTO MICROBIANO • As bactérias se comportam em acordo com essa curva de crescimento, dividida em fases, nas quais tem-se: o FASE LAG: ocorre a montagem dos componentes celulares, ou seja, a célula absorve os nutrientes {C,S,N,Fe..} para sintetizar suas estruturas para sua multiplicação o FASE LOG: aumento do metabolismo, multiplicação, aumento do número de células bacterianas o FASE ESTACIONÁRIA: quando atinge o seu índice ótimo de crescimento, onde o número de células novas = número de células mortas (EQUILIBRIO) o FASE DE DECLÍNIO (ou morte celular): escassez de nutrientes, o número de células mortas supera ao número de células novas = Diminuição da população; MULTIPLICAÇÃO FÚNGICA • Enquanto que a bactéria se multiplica em fissão binaria (onde uma célula da origem a duas e assim sucessivamente, a multiplicação fúngica ocorre por: o Formação de esporos assexuais o Assexuado brotamento, onde uma célula mãe da origem a uma célula filha • Os fungos filamentosos são formados por uma estrutura denominada HIFA, onde cada filamento é uma célula o A fragmentação de hifas é uma forma de propagação do fungo filamentoso, seja por ação do vento ou ação mecânica. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA o CONCLUSÃO: a reprodução de fungos pode ser de forma assexuada por fragmentação de hifas, brotamento ou produção de esporos assexuais, mas também pode ocorrer de forma sexuada, isto é, produzindo esporos sexuais. MULTIPLICAÇÃO DE VÍRUS • Ocorre obrigatoriamente dentro das células • Para que um vírus possa se multiplicar dentro de uma célula primeiro ele precisa aderir a essa célula, e isso ocorre por meio das espiculas se for um vírus envelopado e por meio de capsídeos se não for envelopado e se for bacteriófago através de garrinhas. • Feita a adesão, o vírus penetra na célula e em seguida ocorre o desenvolvimento, que consiste na remoção do material genético para o meio (para a célula), ou seja, o capsídeo é eliminado e o material genético do vírus é liberado para o citoplasma da célula, em seguida ocorre a expressão gênica que é o reconhecimento do DNA viral pela célula bacteriana, em seguida ocorre a multiplicação do genoma, ou seja, o material genético que foi introduzido foi replicado (originado do vírus), em seguida ocorre a montagem do vírus (precisa sair capsídeo +material genético), o capsídeo recém sintetizado capta o material genético para formar uma nova partícula viral. Montagem (união do capsídeo + material genético) em seguida ocorre a liberação. o ETAPAS DA MULTIPLICAÇÃO VIRAL: ADERÊNCIA → PENETRAÇÃO → DESNUDAMENTO→ EXPRESSÃO GÊNICA → REPLICAÇÃO DO GENOMA → MONTAGEM OU MATURAÇÃO → LIBERAÇÃO METABOLISMO MICROBIANO: Dividido basicamente em duas etapas: • CATABOLISMO: degradação (onde tem-se uma estrutura complexa que será degradada/quebrada em compostos mais simples) e nesse processo ocorre a liberação de energia: BIODEGRADAÇÃO • ANABOLISMO: é a formação de moléculas mais complexas a partir de moléculas mais simples precisando de energia para realizar essa síntese: BIOSSINTESE. o A energia liberada no catabolismo é utilizada para realizar o anabolismo, sendo assim esses dois processos metabólicos são complementares o Essa energia utilizada é em forma de ATP o Além dos nutrientes e da energia liberada no processo de catabolismo, o microrganismo precisa de uma fonte de energia complementar para atender a sua demanda, pois nem toda a energia resultante do catabolismo é aproveitada, já que parte dela é liberada “perdida’ na forma de calor. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA O metabolismo microbiano pode se dar através de dois processos e pode ocorre na presença de oxigênio (aeróbica) ou na ausência de oxigênio (anaeróbica) AERÓBICA: respiração celular ANAERÓBICA: fermentação • Em ambos se produz energia, trata-se de processos catabólicos: RESPIRAÇÃO CELULAR (presença de O2): • A respiração aeróbica é dividida em 3 etapas: o Glicólise: oxidação da glicose em ácido pirúvico e formação de 2 mol de ATP o CICLO DE KREBS: antes de entrar no ciclo de Krebs o ácido pirúvico perde um carbono e se transforma em composto de 2 carbonos, se liga a coenzima A formando acetilcoenzima A e esta entra no ciclo de Krebs produzindo mais atp (2 ATP) o CADEIA TRANSORTADORA DE ELÉTRONS: (encerra a respiração celular): conjunto de transportadores que realizam redução e/ou oxidação finalizando com + 34 moléculas de ATP ▪ Resultando assim em 38 mol ATP que será utilizado no anabolismo. • CATABOLISMO FERMENTATIVO (ausência de O2) o Produção de 2 moléculas de ATP (fungos e bactérias presente no rumem dos animais) o Portanto, em virtude dessa diferença de produção de ATP, os microrganismos aeróbicos se multiplicam mais rápido que os anaeróbicos RESPIRAÇÃO CELULAR → O2 → 38 ATP’s = maior multiplicação CATABOLISMO FERMENTAÇÃO → AUSENCIA DE 02 → 2 ATP’s = menor multiplicação • DROGAS ANTIMICROBIANAS DE USO VETERINÁRIO o Termo sintetizado para drogas totalmente sintetizadas ou semi-sintetizadas em laboratório • ANTIBIÓTICOS: o Substancia naturalmente produzidas por microrganismos → fungos ou bactérias • DROGAS SINTÉTICAS o Totalmente produzida em laboratório ANTIBIÓTICOS NATURAIS OU SINTÉTICOS OU SEMI-SINTÉTICOS • Streptomyces: produz a streptomicina (bactéria) • Bacillus: produz a bacitracina (bactéria) • Penicillium: produz a Penicilina (fungo) • Cephalosporium: produz a cefalosporina → muito utilizada na med vet (fungo) FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO ANUAL DOS MAIS USADOS (antibióticos no mundo) Na med. vet. os antibióticos mais utilizados são: CEFALOSPORINA, TETRACICLINAS, QUINOLONAS E PENICILINAS • A palavra antibiótico já sugere que estes são produtos naturais, ou seja, naturalmente produzidos por microrganismos • Hoje em dia, a maioria das drogas antimicrobianas que temos no mercado são sintéticos ou semissintéticas • 1º antibiótico descoberto foi a penicilina, naturalmente produzida pelo fungo penicillium. CONCEITOS IMPORTANTES: AMPLO ASPECTRO: abrange um grande numero de microrganismos, tem efeito contra bactérias gram. positivas e gram. negativas, microrganismos anaeróbicos, riketsias, clamídias, e também mata inclusive microrganismos benéficos. BAIXO ASPECTRO: é especifico para determinado grupo. Ex: pegam somete gram positivas, ou somente gram negativas, restrito a um grupo pequeno de microrganismos. EFEITO BACTERICIDA: esse antibiótico que mata o microrganismo, ele é mais eficaz porque a principio mata o microrganismo especifico EFEITO BACTERIOSTÁTICO: inibe o crescimento do microrganismo. Neste caso o sistema imune deve estar bem ativo para eliminar o microrganismo. TOXIDADE SELETIVA: garante que irão agir nos microrganismos e não irão afetar as células animais. Ou seja, somente serão atingidos os alvos específicos (nas bactérias ou nos fungos). Os alvos são: • Parede celular • Membrana celular • Ribossomos (síntese proteica) • DNA (Ác. Nucleico) • Inibe uma via metabólica DESINFETANTE X ANTIBIÓTICO Desinfetante não possui toxidade seletiva, ou seja, ele elimina o microrganismo mais causa efeitos tóxicos ao animal Já o antibiótico possui toxidade seletiva, agindo somente sobre os microrganismos. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Costuma-se usar o antibiótico de amplo espectro quando não se identifica o patógeno o O ideal é identificar o patógeno e realizar um teste de sensibilidade a antibiótico (na pratica não funciona – fica financeiramente inviável), por isso usa-se os antibióticos de amplo espectro, uma desvantagem desses antibióticos de amplo espectro é aumentar a chance de criar resistência desses microrganismos a esse antibiótico. PAREDE CELULAR: • A parede celular da bactéria é formada de peptideoglicana • Açucares NAG e NAM (formam pontes cruzadas) • Os antibióticos que agem na parede celular impedem a formação dessa cadeia cruzada, eles completem com a Transpeptidase (enzima responsável em fazer a ponte cruzada), ou seja, a peptideoglicana é formada, mas ela não se liga uma com as outras GRUPO B-LACTÂMICO: • Grupo de antibiótico • Chamado assim porque tem um anel B-talâmico em sua estrutura química, seus principais representantes são a PENICILINA e a CEFALOSPORINA, ambas possuem o anel B-talâmico em sua estrutura, a diferença está nas cadeias laterais que podem ser sintetizadas em laboratório, e são essas cadeias laterais que definirão se será de amplo ou baixo espectro, bactericida ou bacteriostático. o PENICILINA: Existe as penicilinas naturais e as sintéticas. A penicilina natural foi o primeiro antibiótico descoberto o Hoje, a penicilina natural é pouquíssima usada porque a mesma possui um baixo espectro de ação, então ela foi manipulada em laboratório com a intenção de ampliar seu espectro de ação e foi criado então diferentes penicilinas sintéticas ou semissintéticas. o A penicilina natural mais utilizada é a PENICILINA G Ác sensível → se for ingerida, o ác do estomago hidrolisa as c cadeias destruindo o anel B-talâmico (perde a a sua eficiência. Administração intramuscular Agem sobre G+ → especifico para um grupo: Baixo espectro PENICILINA SINTÉTICA: • Criou-se então algumas penicilinas sintéticas, outras semissintéticas, ainda assim não eram eficazes contra determinados grupos de bactérias, tipo: Estafilococos, Streptococus (que são bactérias gram positivas). • Percebeu-se que algumas espécies de Estafilococus e Streptococcus podem produzir uma enzima chamada Penicilinase (ação em penicilina) Penicilina G FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA • Essa enzima (PENICILINASE) destrói o anel B-lactâmico e mesmo essas bactérias sendo gram. positivas (dentro do espectro de ação do antibiótico) este antibióticonão tinha efeito. • Sendo assim, produziu-se penicilinas resistentes à penicilinase, ou seja, eficientes contra Estafilococus e Streptococcus que são produtores da penicilinase. A penicilinase é mediada por plasmídeo* ou codificada por cromossomos. • *: Material genético extracromossômico que confere vantagens. PRINCIPAIS PENICILINAS SINTÉTICAS: Penicilina V, Meticilina, Amoxicilina, Ampicilina. As amoxicilinas e as ampicilinas + clavunato de potássio, quando somados faz com que as mesmas sejam resistentes à penicilinase. A amoxicilina e a ampicilina são bem semelhantes quanto a sua estrutura e alvos (microrganismos que inibem) Penicilina V, amoxicilina e ampicilina são sensíveis à penicilinase, ou seja, contra bactérias produtoras de penicilinase esses antibióticos não tem efeito. Já a meticilina é resistente a penicilinase A amoxilina e ampicilina são as mais usadas, mas isoladamente são sensíveis a penicilina, mas quando associados a Clavulonato de Potássio o que torna esses antibióticos resistentes á penicilinase. → CEFALOSPORINA: Resistente à cefalosporinase (enzima age sobre o anel B-lactâmico da cefalosporina) Amplo espectro de ação Principal antibiótico usado em decorrência do seu amplo espectro de ação (tanto na med. vet. quando na med. humana) Existem 4 gerações de cefalosporinas, parte produzida por fungo e parte sintetizada em laboratório, sendo que a primeira geração o espectro de ação é menor e a 4º geração o espectro é mais amplo. Toxidade seletiva → age na parede celular (alvo) e as células animais não tem parede celular. → MEMBRANA CITOPLASMÁTICA: Abertura/poros na membrana Perda de eletrólitos (células sofrem lise) FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA → Grupo de antibióticos (bactérias) Polimixina B (menos tóxica, espectro de menor ação) Polimixina E (mais toxica, espectro de ação ampla) Pode causar neurotoxidade, nefrotoxidade, paralisia muscular, mas atinge um grupo maior de bactérias. → Grupo antifúngicos: Anfotericina B: agem sobre o ergosterol formando poros e consequente perda de eletrólitos. (lise celular) Azóis: Miconazol, cetoconazol e itraconazol, os 3 impedem a formação de ergosterol a partir do lanosterol (precursor do ergosterol) → MICONAZOL: Uso tópico: aplicado diretamente na região afetada. (tóxico via sistêmica) Mastite em decorrência de cândida Malassiosioose lesões tópicas não sistêmicas Candidiose → CETOCONAZOL: Micose sistêmica Micose superficial →ITACRONAZOL: (mais utilizado devido ao amplo espectro) Amplo espectro Uso oral Afinidade por células fúngicas (menor efeito colateral) Micoses sistêmicas e superficiais. 3- SÍNTESE PROTEICA: Agem nas subunidades dos ribossomos (30s ou 50s) As células eucarióticas não sofrem com esses antibióticos (40s ou 60s) Exceto mitocôndrias (toxidade seletiva), pode sofrer interferência porque o ribossomo é 30 s e 50s → AMINOGLICOSÍDEOS (agem na subunidade 30s) Natural Streptomyces griséus, S. Kanmyceticus, S. fradiae. Estreptomicina Neomicina Gentamicina Atuam bloqueando a iniciação da leitura ou produzindo proteínas defeituosas, inserção de aa alterando a cadeia. Os aminoglicosídeos podem ser associados à penicilina desde que amplie o espectro, e possui efeito sobre as bactérias gram. negativas. AMINOGLICOSÍDEO + PENICILINA NATURAL Gram negativas Gram positivas Essa associação de dois antibióticos pode ocorrer desde que seja benéfica e amplifique o espectro de ação, maior que quando isolados. FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA → ESTREPTOMICINA: produzidos por bactérias streptomyces Gram negativas Micobacterias* → bom antibiótico contra tuberculose Atua contra algumas bactérias gram. positivas. Afinidade por células auditivas → uso prolongado causa perda de audição (animal ou humano) → GENTAMICINA E NEOMICINA: Atua contra gram. negativas. Pseudomonas aeruginosa (causadoras de mastite) Atua contra poucos gram positivas. Resistencia aos aminoglicosídeos: plasmídeo e DNA cromossomal. (existem algumas bactérias que são resistentes aos aminoglicosídeos) → TETRACICLINA: Amplo espectro (mais usada na medicina veterinária) Associado com estreptomicina para tratamento da brucelose Ação bacteriostática (inibe o crescimento do microrganismo) Uso prolongado: diarreia (mata as bactérias intestinais) Age na subunidade (30s): previne a adição de aa e impede a síntese proteica, produção de proteínas inativas. Cuidados com o uso das tetraciclinas: superinfecção*, arritmias, deposito nos ossos e dentes (possui afinidade pelo cálcio) *: superinfecção com cândida, devido a sua afinidade por cálcio deve-se evitar usar esse antibiótico em animais jovens ou em fase de crescimento. → MACROLÍDEOS: Agem na subunidade 50s; inibem a pepitiltransferase (facilitadora do transporte de aa) Clindamicina Azitromicina macrolideos de importância na medicina veterinária. Eritromicina → CLORANFENICOL (Age na subunidade 50s) Amplo espectro Já foi um dos mais importantes na med vet Em 2003 foi proibido em animais de produção e em rações decorrente dos efeitos tóxicos e resíduos no leite e na carne (associada à anemias, leucemia) Pode ser usado em animais de pequeno porte desde que seja usado de forma restritiva (ex: colírio) Inibe a síntese proteica mitocondrial. → INIBEM A SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLEICOS: Nitroimidazol Quinolonas Rifampicina Novobiocina Sulfonamida: age inibindo a produção de metabolitos específicos que resultam na produção de ácidos nucleicos FÉLIX HENRIQUE AMARAL MICROBIOLOGIA VETERINÁRIA → QUINOLONAS: Inibe a DNA girasse (separa a fita de DNA no momento da duplicação) Efeito bactericida (impede o metabolismo e mata a bactéria). Enrofloxacina: de uso exclusivo na med vet → 4 gerações: 1º G: contra enterobactérias, gram. negativas. 2º G: enterobactérias e algumas esp. Streptococcus. 3º G: todas as bactérias da 1º, 2º + bactérias anaeróbicas. 4º G: Todas as anteriores + Streptococcus pneumoniae. → NOVOBIOCINA: Age sobre a DNA girase: impedindo a duplicação do DNA, pois se a DNA girasse não atua, a fita não se separa para que seja possível fazer a duplicação do DNA. Produzido por streptomyces Efeito bacteriostático. Muito usado em infecções intramamárias. → RIFAMPICINA: Bloqueia a formação de RNAm (não acontece a transcrição) Substancia semissintética → extraídos de streptomyes mediterranee Amplo espectro de ação. Muito associado a soluções tópicas. → NITROMIDAZOLE: Usado no tratamento de infecções causadas por microrganismos anaeróbicos: Clostridium Fuso bacterium Trichomonas Giardia Entamoeba Em doença periodontal (bactéria anaeróbias) localizadas na gengiva e sulcos gengivais. → SULFA E TRIMETOPRIM: Agem em conjunto (efeito maior do que quando isolados) Inibem o PABÁ: ácido para aminobenzóico (precursor do ácido fólico) que é importante na produção de acido nucleico A sulfa se liga aos receptores aos quais o PABA deveria se ligar para formar o ácido fólico. Nos ingerimos ácido fólico pela alimentação por isso a ação desse grupo em nosso organismo não atrapalha a produção de acido nucleicos (toxidade seletiva) Agem contra a produção de metabolitos essenciais inclusive de ácidos nucleicos. → ESCOLHA ADEQUADA DE UMA DROGA ANTIMICROBIANA: Resistencia microbiana (isolamento do microrganismo + teste de sensibilidade) Terapia combinada (2 ou mais antibióticos para amplificaro espectro e agir de forma mais rápida) Patógeno envolvido. Amplia o espectro
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