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Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 1 de 43 Bactérias https://youtu.be/E63GL69BOxs (4m) - Manipulação de alimentos https://youtu.be/E63GL69BOxs https://www.youtube.com/embed/E63GL69BOxs?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 2 de 43 As bactérias são microrganismos unicelulares procariontes, ou seja, não possuem uma carioteca protegendo seu material genético. A maioria das bactérias é heterótrofa, ou seja, necessitam se alimentar de outros seres vivos. Mas dessas, muitas são saprófitas, obtendo nutrientes do meio ambiente e de matéria orgânica em decomposição. Outras são simbióticas, vivendo com seus hospedeiros, sem causar doenças. Existem até mesmo bactérias autótrofas, que obtém energia por meio da oxidação de compostos inorgânicos, como nitritos, amônio e sulfatos, ou por fotossíntese. Porém, entre as bactérias heterótrofas, algumas são parasitas extracelulares, que causam doenças quando infectam tecidos de seus hospedeiros (bactérias patogênicas), e outras, como as Clamídias e as Rickettsias, exercem parasitismo intracelular obrigatório. https://youtu.be/6fL3uF4pNxc (1m) - Assoprando na coxinha https://youtu.be/6fL3uF4pNxc https://www.youtube.com/embed/6fL3uF4pNxc?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 3 de 43 A maioria das bactérias é invisível ao olho nu, medindo de 0,2 micrometros, como o Mycoplasma pneumoniae a dois micras, como a Escherichia coli, entretanto, há bactérias maiores que podem medir até 800 micrometros, como a Thiomargarita namibiensis e há recentes relatos de bactérias que poderiam medir cerca de 0,05 micra (nanobactérias ou ultramicrobactérias). Um micrometro (micra) é um milésimo de milímetro (10-3mm) ou um milionésimo do metro (10-6m). As bactérias se reproduzem assexuadamente, por fissão binária simples (bipartição ou cissiparidade), processo pelo qual uma célula se divide por mitose, gerando duas células filhas idênticas à original. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 4 de 43 https://youtu.be/503yZzhbdNY (1m) (Mycobacterium avium) https://youtu.be/ZtBtM4Ns-9s (1m) (Peptostreptococcus anaerobius) https://youtu.be/503yZzhbdNY https://youtu.be/ZtBtM4Ns-9s https://www.youtube.com/embed/503yZzhbdNY?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/ZtBtM4Ns-9s?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 5 de 43 https://youtu.be/1_RNOyuPvlw (1m) (MRSA) https://youtu.be/J2fV7ux4Bqc (1m) (Fusobacterium nucleatum) https://youtu.be/1_RNOyuPvlw https://youtu.be/J2fV7ux4Bqc https://www.youtube.com/embed/1_RNOyuPvlw?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/J2fV7ux4Bqc?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 6 de 43 https://youtu.be/WSvgbusQCdY (1m) - Clostridium perfringens https://youtu.be/WSvgbusQCdY https://www.youtube.com/embed/WSvgbusQCdY?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 7 de 43 Morfologia e arranjos bacterianos: As bactérias são classificadas de acordo com suas formas: tipicamente podem ser esféricas, cilíndricas ou espiraladas (Ao lado) Diversidade das bactérias: A, Pseudomonas aeruginosa,(bastonete flagelado); B, Streptococcus aureos (esferas em cadeias); C, Spirillum volutans, (espiral flagelado); D, Chondromyces crocatus, (bastonete esporulado); E, Chroococcus, (cianobactérias encapsuladas). Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 8 de 43 As bactérias esféricas se chamam cocos (coccus), e podem apresentar-se isoladas ou em grupos: diplococos (b), estreptococos (a), estafilococos (e), tétrades (c) e “sarcinas” (d), dependendo do plano de divisão que utilizam quando se reproduzem. Diplococos estreptococos estafilococos Tétrades Sarcinas Neisseria gonorrhoeae - gonorreia Enterococcus faecalis – infecção hospitalar Streptococcus pneumoniae - pneumonias Streptococcus pyogenes – faringites Staphylococcus aureos - Síndrome de choque tóxico Staphylococcus epidemidis - endocardites Planococcus citri – doença em vegetais Micrococcus luetus – infecção hospitalar Sarcina ventriculi – úlcera gástrica Sarcina lutea – mau odor Alguns cocos podem ser ovalados, como os Enterococcus, ou formar arranjos riniformes, como a Neisseria gonorrhoeae (gonococo) e a Neisseria meningitidis (meningococo). Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 9 de 43 As bactérias cilíndricas, ou em forma de bastonetes, são os bacilos (bacillus), que podem se apresentar isolados ou em grupos: diplobacilos e estreptobacilos. Há também uma formação rara, tipicamente da espécie Corynebacterium, como o bacilo da difteria, em que as bactérias se agrupam em “forma de paliçada”. Bacilos isolados Escherichia coli – infecção urinária Diplobacilos Klebsiella rhinoscleromatis – rinoscleroma (doença que afeta nariz, faringe e outras partes das vias respiratórias, causando deformidades). Estreptobacilos Bacillus Anthracis – antraz e carbúnculo “Paliçada” Corynebacterium diphtheriae - difteria As extremidades dos bacilos podem variar de retas (Bacillus anthracis), arredondadas (Salmonella sp., Escherichia coli), ou afiladas (Fusobacterium sp.), e existem bacilos arredondados, os cocobacilos, como a Francisella sp. e a Brucella melitensis). Fusobacterium nucleatum – placa dentária Escherichia coli – infecção urinária Bacillus anthracis – antraz (carbúnculo) Francisella tularensis – tularemia (doença que causa lesões na pele, olhos, mucosas e pulmões) Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 10 de 43 As bactérias espiraladas se dividem em três grupos: vibriões, que são bactérias com forma de vírgula, espiroquetas, que são bactérias longas, finas, flexíveis e apresentam diversas espirais completas, como o Treponema pallidum, que causa a sífilis, e espirilos, que são mais curtos, largos, rígidos e geralmente apresentam poucas espirais ou uma espiral incompleta. • Obs. Alguns autores consideram os vibriões como bacilos, enquanto outros consideram como espiralados. Vibriões Espiroquetas Espirilos Vibrio cholerae- cólera Leptospira interrogans - leptospirose Treponema pallidum -sífilis Spirillus minus – febre da mordida do rato Há ainda formas intermediárias como os cocobacilos, formas pleomórficas, quando o microrganismo não tem uma morfologia padrão, como o Mycoplasma, e formas peculiares, como bactérias filamentosas, estreladas e retangulares. Estrela Stella humosa retângulo Haloarcula vallismortis filamentos Candidatus Savagella pleomórfica Mycoplasma pneumoniae - pneumonia Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 11 de 43 Citologia bacteriana – ultraestrutra, componentes externos, componentes internos e apêndices. Parede Celular – Está presente em todas as bactérias conhecidas, exceto nos micoplasmas. Por causa da sua rigidez é responsável pela manutenção da forma e pela resistência da bactéria contra a bacteriólise osmótica, permitindo que a pressão interna da bactéria possa variar de 2 a 10 atmosferas. A parede celular bacteriana é composta principalmente por uma substância chamada peptídeoglicano, peptoglicano, mucopeptídeo ou mureína, que nada mais é do que um polímero complexo formado por dois derivados de açúcares, a N-acetilglicosamina (NAG) e o ácido N-acetilmurâmico (NAM), unidos alternadamente e por peptídeos que se ligam ao NAM, produzindo uma extensa rede que envolve toda a bactéria. Teste de gram Em 1884, o microbiologista Christian Gram desenvolveu um método decoloração que permitiu melhor visualizar as bactérias, e fazer sua separação em dois grupos distintos, as Gram positivas (roxas/azuis) e as Gram negativas (vermelhas/rosas). O esquema abaixo resume o método de Gram: Substância Tempo Gram + Gram - 1- Violeta genciana 1 min Roxa Roxa 2- Lugol 30 Seg Roxa Roxa 3- Álcool 15 Seg (máximo) Roxa Incolor 4- Fucsina 30 Seg Roxa Vermelha Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 12 de 43 Essa diferença na coloração das bactérias após o uso do método de GRAM está diretamente relacionada à estrutura e à espessura da parede celular delas. Nas bactérias Gram positivas o peptídeoglicano pode formar até 20 camadas sobrepostas, enquanto em células Gram negativas a mureína forma apenas uma ou duas camadas. Além do peptídeoglicano, as paredes das bactérias Gram positivas apresentam ácido teicóico e ácido lipoteicóico, substâncias envolvidas no transporte de substâncias pela espessa parede e na adesão às superfícies, e que podem ser reconhecidos como antígenos pelo organismo infectado (PAMPs) Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 13 de 43 Esquema ilustrando o espesso peptideoglicano de Gram+ Esquema da parede celular de organismos Gram- (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 14 de 43 Membrana externa - Nas bactérias gram negativas, a fina parede celular é recoberta por uma camada de composição lipoprotéica, semelhante à membrana celular, chamada membrana externa. Sua face interna é rica em pequenas lipoproteínas, denominadas lipoproteínas de Braun, que se ligam covalentemente ao peptideoglicano, ancorando a parede celular firmemente à membrana externa. A face externa da membrana externa é rica em lipopolissacarídeos (LPS), moléculas que agem como endotoxinas no organismo do hospedeiro, provocando febre, choque e eventualmente morte, mas que também servem como potentes antígenos, permitindo o reconhecimento desses microrganismos pelo sistema imunológico do organismo infectado (PAMPs). O LPS é uma molécula composta por 3 regiões distintas: um lipídeo A (endotoxina), um polissacarídeo central e uma cadeia polissacarídica lateral (antígeno O). Cápsula – É uma camada externa à parede celular, de material viscoso, de natureza principalmente polissacarídica e pouco proteica (polipeptídica), aderida à parede celular. Confere vantagens às bactérias que a possui: permite adesão às células do hospedeiro, dificulta a fagocitose, aumenta a resistência ao dessecamento, é fonte de nutrientes, fornece proteção contra a ancoragem de bacteriófagos e anticorpos. Quando a cápsula bacteriana é frouxa, fracamente aderida à parede celular, ela pode ser chamada de camada limosa. Células capsuladas. Cápsula circundando a célula Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 15 de 43 Cepas de Streptococcus pneumoniae encapsuladas frequentemente causam pneumonia, mas as cepas que não possuem cápsula não causam a doença. Isso se dá principalmente porque as bactérias sem cápsula são fagocitadas mais facilmente. O Streptococcus mutans, bactéria muito comum na cavidade oral, e considerada uma das maiores responsáveis pela conversão de açúcares em ácidos orgânicos que produzem a desmineralização dos dentes característicos das cáries dentais, possui cápsula, e por meio dela, fixa-se às superfícies dos dentes. A composição química da cápsula pode variar de espécie para espécie, e é uma estrutura mais frequente em bactérias gram negativas, como algumas cepas de Escherichia coli, Neisseria meningitidis, Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae, Pseudomonas aeruginosa e Salmonella, porém, também podem aparecer em algumas bactérias gram positivas, como algumas cepas de Bacillus megaterium, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae e Staphylococcus epidermidis. Fímbrias - Muitas bactérias, principalmente as gram negativas, mas algumas gram positivas também, apresentam apêndices finos (3 a 10 nm), retos e curtos, denominados fímbrias. Geralmente estas são bastante numerosas, podendo atingir números de 1000 ou mais por célula. Como são muito pequenas e delgadas, somente podem ser visualizadas pela microscopia eletrônica. As fímbrias são de natureza protéica, compostas por subunidades de uma proteína denominada pilina. A função das fímbrias é permitir a adesão das bactérias às superfícies e às células do hospedeiro. Micrografia eletrônica de varredura de bacilos apresentando fímbrias Esquema ilustrando a organização estrutural de uma fímbria, assinalando a presença de moléculas do tipo adesina, situadas na extremidade da estrutura Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 16 de 43 Matriz Citoplasmática (citoplasma) - É uma estrutura com consistência de gel, que compõe a parte interna da célula. O citoplasma bacteriano é composto por aproximadamente 70% de água, eletrólitos, DNA cromossômico, inclusões (grânulos de armazenagem de nutrientes, por exemplo), ribossomos (única organela presente no citoplasma), proteínas e plasmídeos. Flagelos - Estruturas longas, delgadas e relativamente rígidas, compostos por uma proteína chamada flagelina, são responsáveis pela locomoção das bactérias em resposta a estímulos químicos (quimiotaxia), que pode ser a favor ou contra a origem do estímulo químico. Os flagelos somente podem ser visualizados por meio de colorações específicas, microscopia de campo escuro, ou por microscopia eletrônica. A flagelina pode ser reconhecida por monócitos/macrófagos, células dendríticas e células epiteliais do intestino, configurando assim, PAMPs. De acordo com o número e distribuição dos flagelos, as bactérias podem ser classificadas como: atríquias (sem flagelos), monotríquias (um único flagelo), anfitríquias (um flagelo em cada extremidade), lofotríquias (um tufo de flagelos em uma, ou ambas as extremidades) e peritríquias (apresentando flagelos ao longo de todo o corpo bacteriano). https://youtu.be/5-Aqfmq8ubM (1,5m) - Helicobacter pylori https://youtu.be/5-Aqfmq8ubM https://www.youtube.com/embed/5-Aqfmq8ubM?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 17 de 43 https://youtu.be/HrtQFW5_aOw (1m) - Helicobacter heilmannii Bactéria monotríquia Bactéria anfitríquia Bactéria lofotríquia Bactéria lofotríquia Bactéria peritríquia Bactéria peritríquia https://youtu.be/HrtQFW5_aOw https://www.youtube.com/embed/HrtQFW5_aOw?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 18 de 43 Membrana Citoplasmática ou Plasmática – É uma estrutura delgada, composta por uma bicamada fosfolipídica, entremeada de proteínas, que atua como barreira osmótica com permeabilidade seletiva, impedindo a passagem de algumas moléculas hidrossolúveis, mas permitindo a passagem de outras. A membrana das bactérias não apresenta esteroides; é sede de enzimas do metabolismo respiratório; controla a divisão bacteriana por meio dos mesossomos. Esquema da membrana citoplasmática bacteriana (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) Zona nuclear ou Nucleoide - Os procariotos são organismos haploides, e geralmente apresentam um único cromossomo circular, não envolto por carioteca, que geralmente encontra-se enovelado, em uma região celular denominada nucleoide Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 19 de 43 Plasmídeos - Várias bactérias apresentam outras moléculas circulares de DNA, além do cromossomo principal, denominadas plasmídeos. Os plasmídeos geralmente contêm genes com características adaptativas, por exemplo, genes que conferem resistênciaà antibióticos. Tais plasmídeos podem ser compartilhados por meio de conjugação, através do pili sexual. Alguns plasmídeos codificam fatores de virulência, como na cepa O157:H7 de Escherichia coli, que permite ao bacilo causar hemólise e falência múltipla de órgãos no hospedeiro. O próprio plasmídeo que codifica o pili sexual (descrito mais à frente nesse texto) pode ser transferido por conjugação, permitindo à bactéria receptora que passe a fazer conjugação com outras. Fragmentos do DNA principal de uma bactéria doadora também pode ser incorporado por uma bactéria receptora por meio de um processo chamado transformação ou por um processo chamado transdução (por meio de fagos), o que favorece mutações genéticas e transferência de fatores de virulência entre bactérias. Frederick Griffith, em 1928, publicou um experimento que fez com cepas muito virulentas de Streptococcus pneumoniae, e constatou que essa virulência exacerbada, potencialmente fatal em ratos, se dava pela presença de cápsula na bactéria. Inoculando cepas da mesma bactéria, mas sem cápsula, notou que os ratos sobreviviam, já que a bactéria era pouco virulenta. Quando inoculava a cepa virulenta, capsulada, os ratos morriam. Ao inocular cepas virulentas, capsuladas, mas previamente mortas por calor, os ratos sobreviviam, demonstrando que não era a cápsula em si que causava a doença, mas sim, a presença de bactérias capsuladas vivas. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 20 de 43 Ao inocular bactérias vivas pouco virulentas, ou seja, sem cápsula, junto com bactérias capsuladas mortas, o pesquisador constatou que os ratos também adoeciam e morriam. Para sua surpresa, a necropsia do rato demonstrava que havia bactérias capsuladas, muito virulentas, vivas no sangue dos ratos mortos. Isso demonstrava que esse fator de virulência da bactéria morta, a cápsula, estava sendo incorporado nas bactérias vivas, que eram originalmente eram pouco virulentas, mas depois de incorporar o plasmídeo das bactérias capsuladas que estavam mortas, havia se transformado em uma cepa capsulada, com a mesma virulência que as bactérias capsuladas do experimento anterior. A esse processo de transmissão de plasmídeos, de bactérias vivas incorporando matéria genético do ambiente, proveniente de bactérias mortas, Griffith chamou de transformação. Na transdução o DNA bacteriano fragmentado ou plasmídeos da bactéria infectada, podem ser incorporados a vírus (bacteriófagos) que ao infectar outras bactérias, transfere esse material genético, que passa a ser utilizado por elas. Pilus F - Muitas bactérias podem ainda apresentar outro tipo de apêndice, denominado pili, pilus F, pilus sexual ou fímbria sexual, que exibe semelhanças estruturais com as fímbrias, mas com comprimento maior e menos rigidez que as fímbrias convencionais. Essa estrutura está relacionada com o processo de transferência de genes entre bactérias, denominado conjugação. O pili é mais comum em bactérias gram negativas, mas também pode ocorrer em gram positivas. Micrografia eletrônica colorizada, revelando a longa fímbria sexual (pilus F). Observar também a presença de fímbrias. Mesossomos – São extensões da membrana da bactéria, que se projetam para o interior do citoplasma, geralmente próximos da membrana (periféricos), mas em certos casos pode chegar até o centro do citoplasma (mesossomos centrais). Essa estrutura em forma de túbulo/saco acumula enzimas e parece ter função de produzir energia para a bactéria, ou seja, função respiratória. Os mesossomos centrais estão relacionados à replicação do DNA e divisão da bactéria, além de poder atuar na secreção de substâncias para o meio externo, como as exoenzimas. Alguns autores afirmam que essa estrutura, o mesossomo, na realidade não existe, e que seriam apenas artefatos produzidos durante o preparo de lâminas para observação em microscópio. Ribossomos – Os ribossomos bacterianos, apesar de ter a mesma função que os ribossomos de qualquer outro ser vivo, ou seja, traduzir as fitas de RNA mensageiro e com isso produzir as proteínas, tem uma estrutura diferente do ribossomo de uma célula eucariótica, e isso torna essa estrutura muito útil como alvo de vários antibióticos, que atuam na bactéria, impedindo a síntese de proteínas bacterianas, mas não prejudicam a atividade dos ribossomos humanos, conferindo mais segurança ao medicamento. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 21 de 43 Endosporos ou esporos bacterianos – São estruturas arredondadas, frequentemente ovais, parede espessa, com função de “latência”, e que possuem altíssima resistência ao calor, radiações, desinfetantes e desidratação. Esporos bacterianos são produzidos quando bactérias dos gêneros Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Desulfomatuculum ou Thermoactinomyces se encontram em condições inadequadas ou desfavoráveis, como ambiente com pouca umidade e nutrientes, garantindo com isso a manutenção de seu material genético e de sua sobrevivência. A esporulação geralmente inicia-se em decorrência de alguma carência nutricional, sendo um evento complexo e demorado, envolvendo mais de 200 genes, sete estágios e cerca de 10 horas para acontecer em algumas espécies. A enorme resistência dos esporos parece estar relacionada com a presença de um composto denominado ácido dipicolínico, que se associa a íons cálcio originando o dipicolinato de cálcio, que estabiliza os ácidos nucléicos. O cerne do esporo também contém enzimas, RNA e minerais, como cálcio, potássio, magnésio, manganês e fósforo. Envolvendo o protoplasto, há um córtex composto por uma substância similar ao peptideoglicano das paredes das células vegetativas e uma capa que corresponde a aproximadamente 50 por cento do volume do esporo, composta principalmente por proteínas, carboidratos, lipídeos e fósforo. Quando o esporo está em condições favoráveis de temperatura, pH, umidade e nutrientes, ocorrerá o processo de germinação, em que o endósporo originará novamente a célula vegetativa. Este processo pode ser subdividido em 3 estágios: Ativação, Germinação e Crescimento. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 22 de 43 Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 23 de 43 https://www.youtube.com/watch?v=Oe_AO1kQ8y8 (0.30m) https://www.youtube.com/watch?v=NAcowliknPs (1.30m) https://www.youtube.com/watch?v=Oe_AO1kQ8y8 https://www.youtube.com/watch?v=NAcowliknPs https://www.youtube.com/embed/Oe_AO1kQ8y8?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/NAcowliknPs?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 24 de 43 https://www.youtube.com/watch?v=NdQAW0c8j8g (6m) https://www.youtube.com/watch?v=V5Qap7U7UZQ (0.30m) https://www.youtube.com/watch?v=NdQAW0c8j8g https://www.youtube.com/watch?v=V5Qap7U7UZQ https://www.youtube.com/embed/NdQAW0c8j8g?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/V5Qap7U7UZQ?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 25 de 43 https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter-matado-100-hipopotamos- na-namibia https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter-matado-100-hipopotamos-na-namibia https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter-matado-100-hipopotamos-na-namibia Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 26 de 43 http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo-congelado-expoe-ameaca- de-virus-e-bacterias.html http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo-congelado-expoe-ameaca-de-virus-e-bacterias.html http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo-congelado-expoe-ameaca-de-virus-e-bacterias.htmlBactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 27 de 43 Fatores de virulência Fatores de virulência são moléculas sintetizadas por certas cepas ou espécies bactérias, que aumentam sua capacidade de infectar ou produzir doença. Esses componentes podem fornecer alguma vantagem da bactéria sobre outras bactérias ou sobre os hospedeiros, e em certos casos, pode ampliar os danos causados aos tecidos do hospedeiro. Algumas dessas características são próprias de suas espécies, enquanto outras, podem aparecer apenas em determinadas cepas, mas não necessariamente nas outras bactérias da mesma espécie. Além disso, alguns fatores de virulência podem ser transmitidos para outras bactérias (mesmo de outras espécies) por meio de plasmídeos. Existem bactérias que desenvolveram moléculas como fímbrias, ácido teicóico, ácido lipoteicóico e adesinas que favorecem sua adesão ao tecido do hospedeiro, facilitando sua colonização. Há bactérias que produzem cápsula, que também fornecem à bactéria capacidade de fixação à outras células e superfícies, diminuem a resposta do sistema imune do hospedeiro, dificulta a fixação de proteínas do sistema complemento e de anticorpos, além de dificultar a fagocitose. O flagelo é outra estrutura presente em algumas espécies, que dá vantagens a elas, já que por meio deles, ela pode se afastar ou se aproximar de substâncias ou de outros microrganismos, de acordo com suas necessidades. O flagelo também permite que a bactéria se espalhe mais facilmente pelo ambiente e mesmo por estruturas da anatomia do hospedeiro, como bactérias que infectam o trato urinário, e que podem a partir da abertura uretral ascender até a bexiga e de lá para o ureter e rins. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 28 de 43 Algumas bactérias produzem exotoxinas que podem causar danos ao hospedeiro, como as toxinas tetânica, eritrogênica, botulínica, estreptoquinase e estreptolisina, entre outras descritas na tabela abaixo: Tem bactérias que produzem endotoxinas como o lipopolissacarídeo (LPS) das bactérias Gram negativas, que tem a capacidade de causar uma resposta inflamatória severa com intensa ativação do sistema complemento, degranulação de mastócitos (inflamação), ativação plaquetária, secreção de citocinas como IL-1, IL-6 e TNF, causando coagulação intravascular disseminada, característicos do choque séptico. Além disso, algumas bactérias expressam proteínas que podem ser “confundidas” com autoantígenos, causando reações autoimunes como na febre reumática pós-estreptocócica (S. pyogenes) e no diabetes mellitus tipo I. As bactérias que produzem endósporo podem continuar viáveis por muito tempo, ainda que permaneça em ambientes inóspitos a ela. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 29 de 43 PAMPs, do inglês Pathogen-associated molecular pattern, são moléculas de microrganismos, que podem ser reconhecidas pelas células do sistema imune inato, denunciando ao organismo que está havendo uma invasão por esses microrganismos. Exemplos de PAMPs: • Lipopolissacarídeos (LPS) de bactérias gram-negativas que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas, células epiteliais do intestino, linfócitos B e mastócitos. • Ácido teicóico e lipoteicóico, glicopeptídeos, lipopeptídeos e lipoproteínas de bactérias que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas e mastócitos. • RNA de vírus e DNA de bactérias que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas, linfócitos B e mastócitos. • Flagelina de bactérias que se movimentam pode ser reconhecida por monócitos/macrófagos, células dendríticas e células epiteliais do intestino. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 30 de 43 Exemplos de bactérias que causam doenças Cocos: • Streptococcus: podem causar cárie, doenças respiratórias (pneumonias), infecções purulentas, placa bacteriana na gengiva, dor de garganta (amigdalite e faringite purulentas – 90%), Fascite necrosante e febre pueperal. • Staphylococcus: Presentes em cerca de 30% dos adultos (nariz e pele): Causam amidalites, sinusites, abscessos dentários, furúnculos, septicemia, bacteremia, otites, pneumonia, conjuntivites, síndrome do choque tóxico, diarreia e vômitos, infecção hospitalar e antraz, um conjunto de furúnculos (não confundir com o antraz causado pelo bacilo anthracis que pode ser fatal). • Diplococos: Placa dental e gengival, gonorreia e meningites. • Cocos isolados: otitis • Tétrades: infecções hospitalares, úlcera gástrica. • Sarcinas: infecção respiratória, urinária, gastrintestinal e septicemia, infecções hospitalares. Bacilos: • Lactobacilos: podem causar cárie dental. • Bacillus anthracis: causa o carbúnculo ou antraz, uma doença grave que pode matar em poucos dias, não confundir com o antraz que pode ser causado por estafilococos, que é apenas um conjunto de furúnculos, e que apesar do nome igual, normalmente não é fatal. • Fusobacterium: produzem mal hálito (ácido butírico, mercaptana, sulfito de hidrogênio e amônia). • E. coli – 90% das infecções urinárias, diarreia em lactentes, algumas cepas são fatais. • Shiguella: diarreia • Salmonella: diarreia • Psudomonas: infecção hospitalar • Mycobacterium: lepra e tuberculose • Clostridium: tétano, botulismo e gangrena • Propionibacteria: acne. Espiroquetas: leptospirose, sífilis e lyme (borrelias) Espirilos: podem causar diarreia e “doença da mordida do rato” (febre, dor, diarreia, náusea e vômito). Vibriões: cólera Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 31 de 43 https://youtu.be/nT7SW4_S2s0 (45m) - Shiguelose https://youtu.be/RlM5mEDJpA8 (47m) - E.coli na Escócia https://youtu.be/nT7SW4_S2s0 https://youtu.be/RlM5mEDJpA8 https://www.youtube.com/embed/nT7SW4_S2s0?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/RlM5mEDJpA8?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 32 de 43 https://youtu.be/t06dBH-eVm0 (45m) - E.coli na água Algumas das principais doenças causadas por bactérias. Tuberculose: causada pelo bacilo gram positivo aeróbio Mycobacterium tuberculosis, que frequentemente ataca os pulmões causando tosse persistente, emagrecimento, febre, fadiga e hemoptise (escarro com sangue). O tratamento é feito com antibióticos e medidas preventivas incluem vacinação e saneamento ambiental. É também chamado de Bacilo de Koch, em homenagem a Robert Koch, que foi quem primeiro descreveu a bactéria. Hanseníase (lepra): transmitida pelo bacilo de Hansen (Mycobacterium leprae), aeróbio gram positivo, que causa lesões e insensibilidade na pele e mucosas. O tratamento é feito com antibioticoterapia. Difteria (crupe): é causada pelo Corynebacterium diphteriae, um bacilo aeróbio gram positivo, cuja infecção pela via respiratória, permite que as bactérias se alojem na garganta e nas tonsilas (amígdalas). A lesão resultante forma pseudomembranas, por causa da ação da toxina diftérica sobre as células do hospedeiro. A doença dificulta a passagem de ar, podendo causar asfixia, dor, febre, dificuldade de falar e engolir. O tratamento envolve antibioticoterapia e a prevenção com vacina. https://youtu.be/t06dBH-eVm0 https://www.youtube.com/embed/t06dBH-eVm0?feature=oembed Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 33 de 43 Coqueluche: doença que causa tosse persistente (tosse comprida), causada pelo cocobacilo gram negativo Bordeje-la pertussis. O tratamento consiste em antibioticoterapia e antitussígenos para aliviar a tosse. A prevenção pode ser feita com vacina. Pneumonia por pneumococo: frequentemente provocada pelo anaeróbio facultativo gram positivo Streptococcus pneumoniae, que ataca o pulmão, produzindo febre alta, dorno peito e nas costas, e tosse com expectoração (catarro). Tratamento é feito com antibióticos e a prevenção com vacina. Apesar do nome streptococcus (coco em fita), o pneumococo frequentemente apresenta-se em arranjos duplos (diplococo) e às vezes em cadeias bem curtas, (normalmente até vinte bactérias). Pneumonia pode ser causada por uma série de outras bactérias, vírus e fungos. Leptospirose: causada pela espiroqueta gram-negativa, aeróbica obrigatória, Leptospira interrogans. É transmitida pela urina de ratos, cães e outros animais, quando contaminam a água, alimentos ou objetos que o hospedeiro entra em contato. A doença gera febre alta, calafrios, dores de cabeça e dores musculares e articulares. Tratamento com antibióticos. Escarlatina: provocada pelo anaeróbio facultativo Streptococcus pyogenes ou estreptococo A beta hemolítico. Causa faringite, amidalite, dor de garganta, produção de pus, saliências na língua, febre, dores musculares, náuseas e vômitos. Posteriormente surgem erupções na pele e manchas vermelho-escarlates, o que deu o nome à escarlatina. Tratamento é feito com antibióticos. Alguns pacientes não desenvolvem o quadro clínico completo, restringindo-se à faringite ou amidalite. A bactéria pode também produzir fasciite necrosante, impetigo, erisipela e otite. Tétano: produzido pelo bacilo anaeróbio obrigatório, gram-positivo, formador de endósporos Clostridium tetani, que ao penetrar no organismo por lesões na pele, seus esporos germinam e podem colonizar o hospedeiro produzindo a toxina tetânica, que causa dor de cabeça, febre e paralisia espástica com contrações musculares intensas (tetania), rigidez na nuca e mandíbula e sorriso sardônico (contratura da musculatura da face, principalmente boca, dando a aparência de um sorriso “demoníaco”, também chamado trismo). Alguns casos evoluem para a morte do paciente, principalmente por asfixia. A vacinação é usada na sua prevenção e o uso de soro antitetânico no tratamento da doença. Tracoma: inflamação da conjuntiva e da córnea que pode levar à cegueira, causada pelo cocobacilo gram negativo, aeróbio estrito, Chlamydia trachomatis. Tratamento com antibióticos. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 34 de 43 Diarreias e disenterias: Podem ser causadas por diversas bactérias, como Shigella, Salmonella, Escherichia coli e outros coliformes, Clostridium difficile., Yersinia enterocolitica, entre outros. Transmitidas pela ingestão de alimentos ou água contaminados. A prevenção é feita por meio de saneamento básico, higiene pessoal e no preparo de alimentos. O tratamento pode envolver o uso de antibióticos. Gonorreia (blenorragia): causada pelo gonococo (Neisseria gonorrhoeae), um diplococo riniforme, aeróbio estrito ou facultativo, gram negativo, transmitido por contato sexual. Causa dor, ardência e pus, principalmente ao urinar. O tratamento é a base de antibióticos. Febre tifoide: causada pelo bacilo gram negativo, anaeróbio facultativo, Salmonella typhi, que pode provocar úlceras intestinais, diarreia, cólica e febre. O tratamento é a base de antibióticos e a prevenção pode ser feita com vacinas, porém, a principal medida preventiva é a melhoria das condições sanitárias. Meningite meningocócica: causada pelo meningococo, a Neisseria meningitidis, um diplococo Gram negativo, aeróbio, transmitido por fontes de secreções (muco, saliva) como espirro, tosse ou mesmo pela fala, e pelo contato com alimentos ou objetos contendo tais secreções. Os sintomas principais são febre alta, náuseas, vômitos e rigidez dos músculos da nuca. Se não for tratado prontamente com antibióticos, o paciente pode morrer ou desenvolver sequelas permanentes, como falta de equilíbrio, dificuldade motora, cegueira, surdez, incapacidade intelectual e de memória, além de alterações de comportamento e doenças psiquiátricas. Sífilis: provocada pela espiroqueta gram negativa, anaeróbia facultativa, Treponema pallidum. Sua transmissão é geralmente por contato sexual (ou horizontal da mãe para o feto, pela placenta). A infecção primária produz uma ferida de bordas endurecidas e tipicamente indolor (o "cancro duro"), nos órgãos sexuais ou nas suas proximidades, que usualmente regride sem tratamento. Posteriormente, se não tratada com antibióticos, a infecção secundária compromete diversos órgãos, geralmente produzindo úlceras (erupções cutâneas) nos troncos e membros, otites, problemas renais, oftalmológicos e cardiovasculares, além de dores de coluna e na cabeça. A evolução da doença, a sífilis terciária, pode ocorrer tipicamente entre um e dez anos após a infecção original, mas existem casos descritos em que essa fase levou 50 anos para se manifestar. Nesse estágio costuma ocorrer a formação de tumores amolecidos na pele e mucosas, em diversas partes do corpo, deformidade Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 35 de 43 articular e complicações neurológicas, que incluem "paralisia geral progressiva", mudanças na personalidade e humor, alterações na contração pupilar durante teste com foco de luz, alterações de movimento, que resulta em marcha característica. Além disso, complicações cardiovasculares podem ocorrer, incluindo aortite, aneurisma de aorta, aneurisma do seio de valsava, e regurgitação aórtica, que podem levar à morte. O tratamento em todas as fases envolve o uso de antibióticos. Cólera: doença causada pelo vibrião anaeróbio facultativo, gram negativo, Vibrio cholerae (vibrião colérico), transmitido pela ingestão de água ou alimentos contaminados. A maioria dos pacientes apresenta apenas diarreia leve, mas as enterotoxinas da bactéria podem provocar em alguns pacientes sintomas gastrintestinais intensos como forte diarreia com fezes aquosas e esbranquiçadas como “água de arroz”, normalmente sem muco ou sangue, além de cólicas abdominais, náuseas e vômitos, e outros sintomas, como dores no corpo. O tratamento envolve reposição hidroeletrolítica e antibióticos. Peste bubônica (peste negra): causada pela Yersinia pestis, bacilo Gram negativo, aeróbio facultativo. A transmissão ocorre por meio da picada da pulga do rato. A bactéria se instala nos linfonodos, que inchados se transformam em bubões. A infecção pode produzir hemorragias, pneumonia com tosse e expectoração intensa de escarro com sangue. No homem, o aerossol gerado pelos sintomas respiratórios pode ser outra importante fonte de infecção pelas vias aéreas. O tratamento evolve o uso de antibióticos e a prevenção no controle dos animais reservatórios (rato) e do vetor (pulga). Botulismo: causado pelo Clostridium botulinum, um bacilo, anaeróbio, gram positivo, formador de endósporo, que habita o solo e a água. Quando os endósporos do bacilo caem em ambiente adequado, com umidade e nutrientes, temperatura adequada e na ausência de oxigênio, a bactéria germina e inicia a produção da toxina botulínica, uma neurotoxina que provoca paralisia flácida frequentemente fatal. Pela característica da anaerobiose, as fontes de toxinfecção mais comum são os alimentos enlatados, como leguminosas, palmito e oleaginosas, peixes frescos ou defumados embalados a vácuo e embutidos, como salames, mortadelas e salsichas. O tratamento dependendo da intensidade de sintomas pode envolver o uso de soro anti-botulínico. A prevenção se dá pelo cozimento de alimentos por pelo menos 20 minutos para inativar a toxina e destruir as formas germinadas da bactéria. Tifo: causado pela Rickettsia prowazekii, um bacilo aeróbio, gram negativo, parasita intracelular obrigatório. O tifo não deve ser confundido com febre tifoide, causada por uma salmonela. O tifo é Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 36 de 43 transmitido pelas fezes dos piolhos, que contém a bactéria que penetra pela lesão causada pela picada. Os humanos são os únicos hospedeiros da bactéria. A doença produz sintomascomo cefaleia, febre, fraqueza e erupções cutâneas. O tratamento é a base de antibióticos. Febre maculosa: causada pela Rickettsia rickettsii, um cocobacilo intracelular, aeróbio gram negativo. A doença é transmitida pelo carrapato e o reservatório são mamíferos diversos, como a capivara, veados, anta, entre outros. Os sintomas mais importantes são febres, cefaleia intensa, erupções cutâneas, distúrbios gastrointestinais, diarreia e vômito. O tratamento é a base de antibióticos e a prevenção é a utilização de roupas adequadas para evitar o contato com o carrapato, evitar áreas onde haja infestação por carrapatos e o uso de acaricidas, além da remoção de folhas e mato alto para reduzir a densidade populacional do carrapato. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 37 de 43 Nutrição e crescimento bacteriano Nos procariotos contendo parede celular os processos de nutrição ocorrem através da absorção dos nutrientes do ambiente externo. Entretanto, devido às diferenças estruturais da parede celular dos organismos Gram positivos e Gram negativos, este processo apresenta pequenas diferenças nestes dois grupos: Gram positivos: Estas bactérias sintetizam exoenzimas, que são liberadas no microambiente onde a bactéria se encontra, com intenção de clivar (quebrar) moléculas grandes de nutrientes, que são então, internalizados por difusão simples ou por meio de proteínas transportadoras que permitem ocorrer transporte ativo ou difusão facilitada. Gram negativos: Essas bactérias apresentam porinas associadas à membrana externa, que produzem um canal de cerca de 1 nm de diâmetro, as quais permitem a passagem de moléculas hidrofílicas pequenas (baixo peso molecular). Depois que essas moléculas atravessam a membrana externa, elas também são internalizadas ou por meio de difusão simples ou por meio de proteínas transportadoras (transporte ativo ou difusão facilitada), igual as bactérias gram positivas. Tanto nas Gram positivas quanto nas gram negativas, ao chegar à face externa da membrana celular, que apresenta permeabilidade seletiva e é lipídica, a maioria das moléculas hidrossolúveis é incapaz de atravessar a membrana, necessitando de mecanismos de transporte ativo ou de difusão facilitada para fazê-lo. A glicose, por exemplo, com ajuda de proteínas específicas consegue difundir-se pela membrana com velocidade 50 mil vezes maior do que pelo processo de simples difusão. A água tem a capacidade de passar livremente pela membrana pelo processo de osmose. Muitas moléculas lipossolúveis (ácidos graxos, álcoois, benzeno etc.), são capazes de passar naturalmente pela membrana e entrar na célula por difusão passiva (difusão simples). Cultura de microrganismos: Cada microrganismo tem necessidades diferentes de determinados nutrientes para o máximo crescimento de suas colônias e a partir do conhecimento dos requerimentos nutricionais de cada espécie bacteriana, é possível criar meios de cultura adequados que permitem o crescimento microbiano in vitro. Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares, ou seja, se relaciona com o crescimento populacional. A taxa de crescimento bacteriano é a variação no número de células por unidade de tempo. O tempo de geração é o intervalo de tempo necessário para que uma determinada célula se duplique. Esse valor muda para os diferentes organismos, podendo variar de 20 minutos para bactérias como a Escherichia coli e a Salmonella em condições ideais, para alguns dias, como o Bacilo de Koch, causador da tuberculose, e depende de fatores genéticos, nutricionais, temperatura, pH, pressão, presença ou ausência de substâncias e nutrientes, entre outros tantos fatores. Os meios de cultura líquidos consistem em caldos, que são meios aquosos adicionados de nutrientes. Os meios sólidos são obtidos com a adição de 1 a 2% de Agar, uma gelatina extraída de algas, ao caldo aquecido. A solução resultante normalmente é colocada numa Placa de Petri, onde solidifica depois de resfriada. Existem ainda os meios semissólidos, obtidos com quantidades baixas de Agar (até 0,5%), que proporciona ao meio uma consistência de gel. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 38 de 43 Quando inoculadas em meio sólido, as bactérias formam aglomerados de células que são chamados de colônias. Ao isolar os indivíduos de uma colônia com o auxílio de uma alça de platina, (uma varinha com um arame curvo na ponta), é possível replicar os indivíduos da colônia e estudar características próprias daquela cepa (linhagem) específica. Cada indivíduo da amostra original, que formou uma colônia na placa de Petri, é chamado de Unidade Formadora de Colônia (UFC). Meios de cultura, sólidos ou líquidos, podem ser simples (ou básicos), enriquecidos, seletivos, diferenciais ou ao mesmo tempo seletivos e diferenciais. • Meios simples ou básicos são aqueles que permitem o crescimento de uma ampla variedade de microrganismos, sem satisfazer, contudo, qualquer exigência específica. (Ex. Agar nutriente e caldo BHI – Brain Heart Infusion). • Meios enriquecidos são aqueles que proporcionam nutrientes adequados ao crescimento de microrganismos exigentes e/ou de crescimento lento. (Ex. Caldo com Tioglicolato para o crescimento de Clostridium perfringens). • Meios seletivos contêm substâncias que inibem o desenvolvimento de determinados grupos de microrganismos, permitindo, entretanto, o crescimento de outros. Por exemplo, caldos nutritivos com antibióticos podem selecionar cepas bacterianas que contenham genes de resistência contra a substância empregada, matando todas as outras cepas, ou ainda, um meio em que algum nutriente está ausente, como um determinado aminoácido essencial, por exemplo, que só permitiria o crescimento de microrganismos que sintetizassem o mesmo. • Meios diferenciais são os que permitem evidenciar características das cepas que estão se desenvolvendo, por exemplo, um meio de cultura contendo hemácias permite diferencias as colônias que causam hemólise das que não tem essa capacidade. Na parte esquerda da placa temos Agar eosina azul de metileno, um meio seletivo e diferencial, que inibe o crescimento de bactérias gram positivas e que deixa bactérias como a Escherichia coli com uma cor verde metálica. Na parte direita vemos o Ágar Macconkey, um meio diferencial, que contém lactose, um açúcar que algumas bactérias fermentam produzindo ácido lático, que torna as colônias rosas. Obs. Muitas bactérias presentes no organismo humano, por exemplo, na cavidade oral, são extremamente difíceis de se fazer crescer em meios de cultura convencionais, seja porque essas espécies necessitam de substâncias especiais para seu desenvolvimento, seja porque necessitam de uma atmosfera especial para sobreviver, como quantidades muito específicas de oxigênio e gás carbônico. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 39 de 43 Medidas do crescimento microbiano O crescimento bacteriano pode ser medido por meio de técnicas como: • Contagem direta de células com um microscópio • Contagem de viáveis (contagem em placa), por meio da contagem de colônias que se formam a partir de uma amostra. • Massa de células: determina o número de células a partir da estimativa do peso seco ou úmido de uma cultura. • Turbidimetria: técnica que utiliza a turbidez do meio de cultura para estimar o número de células. • Número Mais Provável (NMP): Técnica que estima de forma estatística o número de células a partir de uma série de diluições e incubações dos meios de cultura inoculados. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 40 de 43 Curva de crescimento bacteriano Analisando um sistema fechado, é possível confeccionar uma curva de crescimento bacteriano, ao acompanhar o número de células vivas ao longo do tempo. Esta curva,representada abaixo, apresenta 4 segmentos distintos, que correspondem a 4 etapas da vida da colônia: fase LAG (do inglês: demorar, retardar, atrasar, andar lentamente...), fase LOG ou exponencial, fase estacionária e fase de declínio ou de morte. • Na fase Lag não se reconhece um aumento significativo da população celular, pois as mesmas ainda estão se preparando para replicar, produzindo DNA, proteínas, enzimas e as organelas necessárias ao processo. Durante este período não se observa crescimento populacional, mas se percebe aumento na quantidade de proteínas, no peso seco e no tamanho das células. É a fase de taxa de crescimento zero por adaptação ao meio. • Na fase Log ou exponencial as células estão plenamente adaptadas, absorvendo nutrientes, sintetizando seus constituintes, crescendo e se reproduzindo de forma geométrica. A taxa de crescimento é positiva porque o número de células novas excede o de células mortas. • Na fase estacionária os nutrientes estão se tornando escassos e os produtos tóxicos provenientes do metabolismo celular se acumulam no meio de cultura. Nesta etapa não há crescimento da população, a taxa de crescimento é zero, pois o número de células novas é equivalente ao número de células que morrem. • Na fase de declínio ou de morte da colônia mais células estão em processo de morte do que em processo de replicação porque o microambiente se torna impróprio. Alguns nutrientes são escassos, enquanto metabólitos e produtos tóxicos são abundantes no meio de cultura, por isso, a taxa de crescimento é negativa. Obs. Na formação do biofilme oral (placa dental bacteriana), ocorre uma colonização inicial de bactérias que se aderem à película adquirida, e uma fase de adaptação, em que há quase nenhuma replicação celular, para que apenas 8 a 12 horas depois, ocorra a multiplicação das bactérias ali presentes. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 41 de 43 Efeito dos fatores ambientais no crescimento bacteriano O crescimento dos microrganismos é muito influenciado pelas condições físicas e químicas do ambiente onde se encontram as UFC. Temperatura: É um dos principais fatores de influência ao crescimento bacteriano. Em temperaturas muito baixas a maioria dos organismos se torna inerte e a taxa de crescimento é zero. Com o aumento da temperatura, reações químicas e processos enzimáticos são favorecidos, permitindo que a taxa de crescimento seja positiva. Porém, quando a temperatura ultrapassa certos limites, ocorre desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos, causando a morte celular. Tais limites determinam as temperaturas mínima e máxima para a sobrevivência de cada organismo. Após um descongelamento, algumas bactérias crescem de forma exponencial, como se estivessem despertando de um período de latência e quisessem garantir a sobrevivência da colônia, antes que a temperatura eventualmente volte a baixar. Em geral, os microrganismos suportam uma faixa bem ampla de temperatura, mas existe uma estreita faixa onde a taxa de crescimento é máxima, ou seja, onde a temperatura é ótima para o organismo. As temperaturas máxima, ótima e mínima constituem as “temperaturas cardeais” dos microrganismos. Deste modo, os microrganismos podem ser classificados em 4 grupos, de acordo com a temperatura ótima de crescimento: psicrófilos (0 a 20°C, ótimo de aproximadamente 15°C, Ex. Flavobacterium), mesófilos (12 a 45°C, ótimo de 37°C, Ex. E. coli), termófilos (42 a 68°C, ótimo de 62°C, Ex. Thermococcus), e hipertermófilos (80 a 113°C, ótimo de 105°C, Ex. Pyrodictium brockii). Obs. Há microrganismos mesófilos considerados psicrotolerantes, cujo ótimo encontra-se entre 20 e 40°C, mas que sobrevivem muito bem a temperaturas tão baixas quanto 0°C. A refrigeração abaixo de 4°C diminui a deterioração de alimentos pela maioria das bactérias, mas em casos de armazenamento por longos períodos, essa temperatura não é suficientemente baixa para inviabilizar algumas colônias. Na realidade, nem mesmo o congelamento em refrigerador caseiro consegue conservar alimentos indefinidamente. Se o material suportar congelamento a temperatura de armazenamento ideal fica abaixo de 30°C negativos. Altas temperaturas são utilizadas para esterilização de materiais, mas muitas bactérias suportam altas temperaturas por um curto período. Por isso, o processo deve ser prolongado por vários minutos, inversamente proporcional à temperatura utilizada. Alimentos mantidos em temperaturas próximas a 40 graus, como em buffets de restaurantes, não só não inviabilizam a proliferação da maioria das bactérias, como também favorecem a replicação da maioria dos patógenos humanos. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 42 de 43 pH: Nos mesmos moldes da temperatura, há microrganismos que suportam uma extensa faixa de pH, mas em geral, existem limites rígidos de tolerância, que se excedidos, inviabilizam o crescimento bacteriano e até causam a morte celular por desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos. Em geral, a faixa de tolerância de pH da maioria das bactérias fica entre 5,4 e 8,5 e o pH ótimo, no qual a taxa de crescimento é máxima, fica em torno de 7 (bactérias neutrófilas), mas existem bactérias acidófilas que preferem pH de 0,1 a 5,4, como o Helicobacter pylori e bactérias alcalífilicas ou alcalinófilas, que preferem pH de 8,5 a 11,5, como o vibrião da cólera que possui taxa de crescimento ótima em pH 9. Obs. A aciduricidade é a capacidade de alguns microrganismos resistirem a ambientes mais ácidos. Por exemplo, o Streptococcus mutans é um importante agente etiológico na formação das cáries justamente porque tolera um ambiente mais ácido que muitas das demais bactérias com que compartilha a cavidade oral, e isso faz com que ele continue metabolizando açúcar mesmo quando o pH já está bem baixo, o que contribui para a produção de mais ácidos desmineralizantes. Essa aciduricidade do S. mutans está relacionado com a presença de uma proteína de membrana (F- ATPase) que é responsável por bombear os íons H+ para fora da célula bacteriana, mantendo o pH interno menos ácido que o pH externo. Tensão de O2: As bactérias podem ser classificadas de acordo com o tipo de atmosfera que preferem ou que toleram. • Aeróbios estritos (ou aeróbios obrigatórios) são aqueles que necessitam de oxigênio para sobreviver, como as Pseudomonas. (Necessitam de 18 a 21% de oxigênio) • Anaeróbios estritos (ou anaeróbios obrigatórios) são aqueles que não suportam oxigênio, como o Clostridium, o Nitrobacter e a Nitrosomona. (Suportam no máximo 0,5% de oxigênio) • Anaeróbios facultativos (ou aeróbios facultativos) são aqueles que utilizam oxigênio em seus processos metabólicos, mas também suportam condições em que a taxa de oxigênio é zero, como a Escherichia coli e o Staphylococcus spp. (Suportam de 0 a 21% de oxigênio) • Microaerófilos são bactérias que requerem concentrações baixas de O2 para sobreviver, mas quando a tensão de oxigênio é muito alta ou inexistente elas não sobrevivem, como a Campylobacter. (Necessitam no mínimo de 1%, mas sobrevivem apenas em concentrações menores que 5% de oxigênio) • Anaeróbios aerotolerantes são aquelas que toleram a presença de oxigênio, mas não o utilizam para seu metabolismo, como os Lactobacillus acidophillus. (Suportam até 21% de oxigênio) Obs. No corpo humano há regiões com maior ou menor presença de oxigênio, o que favorece ou desfavorece diferentes espécies bacterianas. Por exemplo, na cavidade oral ocorrem espécies que necessitam, que toleram pouco ou muito oxigênio e há também aquelas que não toleram quase nenhum oxigênio, mas nos intestinos a ausência de oxigênio favorece os anaeróbios. Bactérias - Prof. Américo Focesi Pelicioni - 21/2/2022 Página 43 de 43 Obs2. Algumas espécies bacterianas, como algumas campilobacter e flavobacterium, necessitam ou toleramconcentrações elevadas de gás carbônico para se desenvolverem, sendo chamadas capnofílicas. Umidade/atividade da água: Todas as células metabolicamente ativas necessitam de água. A maioria das bactérias sobrevive poucas horas sem qualquer umidade, mas algumas espécies podem produzir endósporos, que permanecem viáveis por muitos anos nessa condição, até que encontre as condições ideais de atividade de água para “reviver”. Pressão osmótica: Grande parte dos microrganismos não suporta ambientes muito concentrados (com baixa atividade de água), porque perdem parte de sua água para o meio, por osmose, e se desidratam. Por esse motivo, desde a antiguidade o homem utiliza o efeito osmótico de substâncias como açúcar e sal para conservar alimentos, como compotas de frutas, geleias, uvas passas e frutas secas, bacalhau salgado e carne seca, e mais recentemente utilizamos técnicas de liofilização e desidratação de alimentos e medicamentos para a conservação deles. Por outro lado, ambientes com baixa concentração de solutos, como a água destilada, podem promover a entrada de grandes quantidades de água, podendo causar a ruptura da célula (lise osmótica).