3. Microbiologia, bactérias

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Microbiologia BACTERIOLOGIA
BACTÉRIAS
Células procariontes, constituindo os menores seres vivos e os mais
simples estruturalmente, embora complexos e diversificados do
ponto de vista bioquímico e metabólico.
Características básicas:
 - ausência de compartimentos (organelas) dentro da célula;
 - ausência de membrana nuclear (carioteca).
MORFOLOGIA BACTERIANA
▪ Cocos: geralmente são redondos, mas podem ser ovais, alongados ou
achatados em uma das extremidades. Quando permanecem unidos após
a divisão, podem ser:
� Diplococos: permanecem aos pares;
� Estreptococos: permanecem ligados uns aos outros em forma de
cadeia;
� Tétrades: permanecem em grupos de quatro bactérias;
� Sarcinas: permanecem unidos em forma de cubo, com oito bactérias;
� Estafilococos: formam grupamentos tipo cacho de uva.
Diplococos Estreptococo
s
Tétrades Sarcina Estafilococos
MORFOLOGIA BACTERIANA
▪ Bacilos: têm a forma de bastão. A maioria se apresenta como bastonetes
simples. Quando permanecem unidos após a divisão, podem ser:
� Diplobacilos: se apresentam em pares;
� Estreptobacilos: ocorrem em cadeias;
� Cocobacilos: são ovais e parecidos com os cocos.
Bacilos Diplobacilos Estreptobacil
os
Cocobacilos
MORFOLOGIA BACTERIANA
▪ Espirais: bactérias que possuem uma ou mais curvaturas, nunca são
retas.
� Vibriões: se assemelham a bastões curvos;
� Espirilos: possuem forma helicoidal, como um saca-rolha, e um corpo
bastante rígido;
� Espiroqueta: tem forma helicoidal e flexível.
Vibriões Espirilos Espiroqueta
ESTRUTURA BACTERIANA
ESTRUTURA BACTERIANA
Estruturas Externas à Parede Celular
▪ Glicocálice: polímero viscoso e gelatinoso que está situado
externamente à parede celular e é composto de polissacarídeo,
polipepitídeo ou ambos. Tem a função de proteção e aderência das
bactérias.
- Produzido dentro da célula e secretado para superfície celular;
- Se a substância é organizada e está firmemente aderida à
parede celular, chama-se cápsula;
- Se a substância não é organizada e está fracamente aderida à
parede celular, chama-se camada viscosa.
ESTRUTURA BACTERIANA
Estruturas Externas à Parede Celular
▪ Flagelos: presentes em algumas bactérias, são longos filamentos
com a função de locomoção do microrganismo. São constituídos
pela proteína flagelina.
ESTRUTURA BACTERIANA
Estruturas Externas à Parede Celular
▪ Filamentos axiais: presentes nas espiroquetas, são feixes de
fibrilas que se originam nas extremidades das células e fazem uma
espiral em torno da célula. Têm a função de locomoção.
ESTRUTURA BACTERIANA
Estruturas Externas à Parede Celular
▪ Fímbrias e pili: apêndices semelhantes a pelos que são mais curtos, retos e
finos que os flagelos. Constituídos pela proteína pilina.
- Fímbrias: possibilita a aderência das bactérias umas às outras e também
às superfícies. Podem variar de algumas unidades a muitas centenas por
células.
- Pili: são mais longos que as fímbrias e há apenas 1 ou 2 por célula. Estão
relacionados à mobilidade celular e na transferência de DNA.
ESTRUTURA BACTERIANA
Parede Celular
Estrutura complexa, semirrígida, que dá forma à célula, circunda a membrana
plasmática externamente, protegendo-a, além de manter a pressão osmótica
dentro da célula.Clinicamente, a parede celular e importante, pois contribui para a
capacidade de algumas espécies causarem doenças e também por ser o local
de ação de alguns antibióticos.É composta por peptidioglicano, que consiste em um dissacarídeo repetitivo
ligado por polipeptídios para formar uma rede.
ESTRUTURA BACTERIANA
Parede CelularBactérias gram-positivas:
possuem maior quantidade de
peptidioglicano, o que torna a
parede dessas bactérias mais
espessa e rígida.
Bactérias gram-negativas: a
quantidade de peptidioglicano
é menor e a célula possui uma
membrana externa envolvendo
a fina camada de
peptidioglicano. A membrana
externa serve como uma
barreira seletiva para certos
antibióticos, enzimas digestivas,
detergentes e alguns corantes.
COLORAÇÃO DE GRAM
Cristal
violeta
Lugol Álcool Safranina
COLORAÇÃO DE GRAM
ESTRUTURA BACTERIANA
Membrana Plasmática
Formada por
fosfolipídios e proteínas.
Tem a função de
permeabilidade seletiva.
É o local de ação de
muitos agentes
antimicrobianos.
ESTRUTURA BACTERIANA
Nucleoide
Normalmente contém uma única molécula longa e contínua de DNA
de fita dupla, com frequência arranjada de forma circular,
denominada cromossomo bacteriano. O cromossomo está fixado à
membrana plasmática.Além do cromossomo bacteriano, as bactérias frequentemente contêm
pequenas moléculas de DNA de fita dupla, circulares, denominadas
plasmídeos.
ESTRUTURA BACTERIANA
Ribossomos
São os locais de síntese proteica. Células que estão crescendo ativamente
possuem maior número de ribossomos.
Os ribossomos são compostos de duas subunidades, cada qual consistindo de
proteína e de um tipo de RNA denominado RNA ribossômico (rRNA).
Vários antibióticos atuam inibindo a síntese proteica nos ribossomos
procarióticos. Devido às diferenças nos ribossomos procarióticos e
eucarióticos, a célula microbiana pode ser morta pelo antibiótico enquanto a
célula do hospedeiro eucariótico permanece intacta.
ESTRUTURA BACTERIANA
Inclusões
Funcionam como depósitos de reserva na forma de grânulos.
Exemplos: grânulos de glicogênio, amido, lipídios, fosfato inorgânico,
enxofre, enzimas e óxidos de ferro.
Endosporos
São estruturas de repouso, formadas por algumas bactérias para
sobrevivência durante condições ambientais adversas. O processo de
formação de endósporos é denominado esporulação e o retorno de
um endósporo ao seu estado vegetativo é denominado germinação.
Endosporos
METABOLISMO MICROBIANO
Catabolismo
Reações em que ocorre a
quebra de compostos
orgânicos complexos em
compostos mais simples.
Reações Anabólicas e Catabólicas
Anabolismo
Reações em que ocorre a
construção de moléculas
orgânicas complexas a
partir de moléculas mais
simples.
Metabolismo
Fermentação
Qualquer processo metabólico que libera energia de um açúcar ou de
outra molécula orgânica, que não requer oxigênio ou um sistema de
transporte de elétrons e utiliza uma molécula orgânica como aceptor
final de elétrons.
METABOLISMO MICROBIANO
Fermentação Alcóolica
▪ O piruvato é transformado em álcool.
▪ A fermentação alcoólica é realizada por diversas bactérias e
leveduras. O etanol e o CO2 produzidos são resíduos para os
microrganismos, mas são úteis para os seres humanos.
METABOLISMO MICROBIANO
Fermentação Lática
▪ Uma molécula de glicose é oxidada em duas moléculas de piruvato.
▪ O piruvato é transformado em ácido lático.
▪ A fermentação do ácido lático pode resultar na deterioração de alimentos,
mas também pode produzir iogurte a partir de leite, chucrute a partir de
repolho e conservas de pepino.
Lactobacillus
plantarum
Lactobacillus
acidophilus
Lactococcus
lactis
Propionibacterium
shermanii
METABOLISMO MICROBIANO
Fermentação Acética
▪ A sua produção compreende duas etapas:
1ª – Fermentação do açúcar que é convertido em etanol – processo
anaeróbio realizado por leveduras.
2ª – Oxidação do etanol a ácido acético. Reação aeróbia realizada
por bactérias acéticas dos gêneros Acetobacter e Gluconobacter.
Acetobact
er
Gluconobact
er
Alguns usos industriais para diferentes tipos de fermentações
CRESCIMENTO MICROBIANO
Refere-se ao crescimento do número de células, não do tamanho
delas.
Os microrganismos que crescem estão aumentando em número e se
acumulando em colônias.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Necessários Para o Crescimento Microbiano
Físicos
Químico
s
Temperatura
pH
Pressão
osmótica
Fontes de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo
e oxigênio Elementos traços
Fatores orgânicos de crescimento
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Físicos
Temperatura: a maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas
ideais para os seres humanos. Certas bactérias são capazes de crescer em
extremos de temperatura que impediriam a sobrevivência de quase todos os
organismos eucarióticos.
Psicrófilos: crescem em baixas
temperaturas;Mesófilos: crescem em temperaturas
moderadas;
Termófilos: crescem em altas
temperaturas;
Hipertermófilos: crescem em
temperaturas muito altas.
Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura mínima, ótima e
máxima específica.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Físicos
pH: a maioria das bactérias cresce melhor em uma faixa estreita de pH
perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias crescem em um
pH ácido abaixo de 4. A alcalinidade inibe o crescimento microbiano.
Neutrófilas: crescem melhor em pH neutro, entre 6 e 8;
Acidófilas: crescem em pH abaixo de 6;
Acidófilas obrigatórias: necessitam de um pH inferior a 4 ou 5 para
sobreviver;
Alcalófilas: crescem em pH entre 7 e 11,5.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Físicos
Pressão osmótica: os microrganismos obtêm a maioria dos seus nutrientes
da água presente no seu meio ambiente. Pressões osmóticas elevadas têm
como efeito remover a água necessária para a célula.
Halófilos extremos: adaptados a
concentrações elevadas de sais;
Halófilos obrigatórios: necessitam de
ambientes salinos para se desenvolver;
Halófilos facultativos: não requerem
concentrações elevadas de sal, mas são
capazes de crescer em concentrações de
até 2% de sal.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Químicos
Carbono: açúcares e outros
polissacarídeos;
Nitrogênio: proteínas e ácidos
nucleicos;
Enxofre: íons e aminoácidos que
contém enxofre;
Fósforo: íons fosfato e grupos
fosfato;
Oxigênio: obtido do ar e da
matéria orgânica.
CRESCIMENTO MICROBIANO
Fatores Químicos
Elementos traços: elementos minerais requeridos em pequenas
quantidades (ferro, cobre, molibdênio e zinco).
Fatores Orgânicos de Crescimento
Os compostos orgânicos essenciais que um organismo é incapaz de
sintetizar (devem ser obtidos do ambiente). Exemplos: vitaminas
(complexo B), aminoácidos, purinas e pirimidinas (ác. nucleico)
BIOFILMES
Na natureza, os microrganismos raramente vivem em colônias,
tipicamente, eles vivem em comunidades chamadas de biofilmes.
Os biofilmes são um importante fator para a saúde humana. Especialistas
do Centro para Controle e Prevenção de Doenças (CDC) estimam que 70%
das infecções bacterianas humanas envolvam biofilmes.
Uma abordagem para prevenir a formação de biofilme é a aplicação de
antimicrobianos sobre as superfícies nas quais os biofilmes podem se
formar
MEIO DE CULTURA
É o material nutriente preparado para o crescimento de microrganismos
em um laboratório.
Os microrganismos introduzidos em um meio de cultura para iniciar o
crescimento são chamados de inóculo. Os microrganismos que crescem e
se multiplicam dentro ou sobre um meio de cultura são denominados
cultura.
Critérios:
▪ Deve conter os nutrientes adequados para o microrganismo específico de
interesse;
▪ Deve conter quantidade de água suficiente, um pH apropriado e um
nível conveniente de oxigênio ou talvez nenhum;
▪ Deve ser estéril;
▪ A cultura em crescimento deve ser incubada em temperatura apropriada.
▪ Meios seletivos: elaborados para impedir o crescimento de bactérias
indesejadas e favorecer o crescimento dos microrganismos de interesse.
Exemplos: O ágar sulfeto de bismuto é utilizado para isolar a bactéria
gram-negativa Salmonella typhi. O sulfeto de bismuto inibe as bactérias
gram-positivas e a maioria das bactérias intestinais gram-negativas. O
ágar Sabouraud dextrose, com pH de 5,6, é utilizado para isolar os fungos
que dominam a maioria das bactérias neste pH.
MEIO DE CULTURA
Ágar sulfeto de
bismuto
 Salmonella typhi
Ágar Sabouraud
dextrose
Penicillium
roquefortii
▪ Meios diferenciais: facilitam a
diferenciação das colônias de
um micro-organismo desejado
em relação a outras colônias
crescendo na mesma placa.
MEIO DE CULTURA
Ágar sangue
Streptococcus pyogenes
▪ Meios seletivos e diferenciais:
as características seletivas e
diferenciais são combinadas no
mesmo meio.
Ágar
MacConkey
MEIO DE CULTURA
Estados físicos dos meios de cultura:
▪ Líquido: Crescimento indiscriminado – Turvação do meio
▪ Semi sólido: Ágar em menor concentração – Visualização da
mobilidade bacteriana
▪ Sólido: Agente solidificador - ágar 1,5 a 2% - Visualização de
colônias (organismos iguais) Cultura pura
Há quatro fases básicas de crescimento: a fase lag, a fase log, a fase
estacionária e a fase de morte celular.
FASES DO CRESCIMENTO
1 – Fase lag: é um período de pouca ou nenhuma divisão, podendo
durar de uma hora a vários dias. Durante esse tempo as células não
estão dormentes. A população microbiana passa por um período de
intensa atividade metabólica, envolvendo principalmente a síntese
de enzimas e várias moléculas.
2 – Fase log (ou fase exponencial de crescimento): quando as
células começam a se dividir e entram em um período de
crescimento. A reprodução celular é mais ativa durante esse período,
e o tempo de geração atinge um valor constante. A fase log é o
momento de maior atividade metabólica.
FASES DO CRESCIMENTO
3 – Fase estacionária: no final do crescimento, a velocidade de
reprodução se reduz, o número de mortes microbianas é equivalente
ao número de células novas, e a população se estabiliza. O
esgotamento dos nutrientes, o acúmulo de resíduos e mudanças no
pH danosas à célula podem ser os motivos para a redução do
crescimento.
4 – Fase de morte celular: o número de mortes finalmente
ultrapassa o número de células novas formadas e a população entra
na fase de morte ou declínio logarítmico. Essa fase continua até que a
população tenha diminuído para uma pequena fração da população
da fase anterior ou morre totalmente.
FASES DO CRESCIMENTO
REPRODUÇÃO BACTERIANA
Assexuada
Fissão binária ou
bipartição
Sexuada
Transformação Conjugação Transdução
REPRODUÇÃO BACTERIANA
O crescimento bacteriano se refere ao
aumento do numero de bactérias e
não a um aumento no tamanho das
células individuais. As bactérias
normalmente se reproduzem por
fissão binária.
REPRODUÇÃO BACTERIANA
Transformação
As bactérias assimilam o
material genético presente
no meio.
REPRODUÇÃO BACTERIANA
Conjugação
O material genético é transferido de uma bactéria para outra. A
conjugação é mediada por um tipo de plasmídeo.
REPRODUÇÃO BACTERIANA
Transdução
Nesse processo, o DNA
bacteriano é transferido de
uma célula doadora para
uma célula receptora dentro
de um vírus que infecta
bactérias, denominado
bacteriófago, ou fago.
CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO
ANTIBIOGRAMA
BIOTECNOLOGIA MICROBIANA
Biotecnologia é a utilização de
microrganismos, células ou
componentes celulares para fazer um
produto (vacinas, antibióticos,
vitaminas).
Tecnologia do DNA recombinante
(rDNA): genes pertencentes a uma
determinada célula de um organismo
podem ser inseridos e expressos em
células de outro organismo. Células
geneticamente modificadas podem ser
utilizadas para produzir uma grande
variedade de produtos proteicos úteis.