RESUMO PARA 1 PROVA DE MICROBIOLOGIA BÁSICA - VETERINÁRIA

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O MUNDO MICROBIANO E A MEDICINA
VETERINÁRIA
→ Os micróbios em nossas vidas
Os micróbios, também chamados de
microrganismos, são seres vivos minúsculos
que são, em geral,
individualmente muito pequenos para serem
visualizados a olho nu. O grupo inclui
bactérias, fungos (leveduras e bolores),
protozoários e algas microscópicas. Também
inclui os vírus, entidades acelulares muitas
vezes consideradas como o limite entre
o vivo e o não vivo.
→ Nomenclatura
A nomenclatura científica designa para cada
organismo dois nomes – o gênero é o
primeiro nome, sendo sempre iniciado com
letra maiúscula; o segundo nome é o epíteto
específico (nome das espécies), escrito
sempre em letra minúscula.
O gênero da bactéria Escherichia
coli recebeu este nome em homenagem ao
cientista Theodor Escherich, ao passo que
seu epíteto específico, coli, está relacionado
ao fato de E. coli habitar o colo, ou o intestino
grosso.
→ Bactérias
Bactérias são organismos relativamente
simples e de uma única célula (unicelulares).
Devido ao fato de seu material genético não
ser envolto por uma membrana nuclear
especial, as células bacterianas são
chamadas de procariotos, de palavras gregas
que significam pré-núcleo. Os procariotos
incluem as bactérias e as arqueias.
As células bacterianas apresentam uma entre
várias formas possíveis. Bacilos
(semelhantes a bastões), cocos (esféricos ou
ovoides) e espirais (espiralados ou curvados)
estão entre as formas mais comuns, porém
algumas
bactérias possuem forma de estrela ou
quadrado.
As bactérias são envoltas por uma parede
celular que é praticamente composta por um
complexo de carboidrato e
proteína, chamado de peptideoglicano. (Em
comparação, a celulose é a principal
substância das paredes celulares de plantas
e algas.) As bactérias geralmente se
reproduzem por divisão em
duas células iguais; esse processo é
chamado de fissão binária. Para a sua
nutrição, a maioria das bactérias usa
compostos orgânicos encontrados na
natureza, derivados de organismos vivos
ou mortos. Algumas bactérias podem fabricar
o seu próprio alimento por fotossíntese, e
algumas obtêm seu alimento a partir de
compostos inorgânicos. Muitas bactérias
podem “nadar” usando apêndices de
movimento, chamados de flagelos.
→ Teoria de biogênese
Louis Pasteur pai da biologia, acreditava na
biogênese e comprovou, em u experimento
em que deixou uma sopa nutritiva em um
balão com um bico encurvado.
→ Fermentação e pasteurização
Uma das etapas fundamentais que
estabeleceu a relação entre microrganismos
e doenças ocorreu quando um grupo de
mercadores franceses pediu a Pasteur que
descobrisse por que o vinho e a cerveja
azedavam. Eles esperavam desenvolver um
método que impedisse a deterioração dessas
bebidas quando enviadas a
longas distâncias. Pasteur descobriu, ao
contrário, que microrganismos, chamados de
leveduras, convertiam os açúcares em álcool
na ausência de ar. Esse processo, chamado
de fermentação utilizado na produção de
vinho e cerveja. O azedamento e a
deterioração são causados por organismos
diferentes, chamados de bactérias. Na
presença de ar, bactérias transformam o
álcool em vinagre (ácido acético). A solução
de Pasteur para o problema da deterioração
foi o aquecimento da cerveja e do vinho o
suficiente para matar a maioria das bactérias
que causavam o estrago. Esse processo,
chamado de pasteurização.
→ teoria do germe da doença.
A primeira evidência de que bactérias
realmente causam doenças veio de Robert
Koch, em 1876. Koch, um médico alemão,
era o jovem rival de Pasteur na corrida para
descobrir a causa do antraz, doença que
estava destruindo os rebanhos de gado e
ovelhas na Europa. Koch descobriu bactérias
em forma de bacilos, conhecidas atualmente
como Bacillus anthracis, no sangue de um
rebanho que morreu de antraz. Ele cultivou a
bactéria em meio de cultura e, então, injetou
amostras da cultura em animais saudáveis.
Quando esses animais adoeceram ou
morreram, Koch isolou a bactéria presente no
sangue e a comparou com a bactéria
originalmente isolada. Ele descobriu que as
duas amostras continham a mesma bactéria.
Dessa forma, Koch estabeleceu os
Postulados de Koch, uma sequência de
etapas experimentais capazes de relacionar
diretamente um micróbio específico a uma
doença específica.
→ Vacinação
Edward Jenner, um jovem médico inglês,
iniciou um experimento para descobrir um
modo de proteger as pessoas da varíola. A
doença periodicamente varria a Europa,
matando milhares de pessoas, e também foi
responsável por eliminar 90% dos
norte-americanos nativos da Costa Leste
americana, quando os colonizadores
europeus trouxeram a infecção ao Novo
Mundo Quando uma jovem que trabalhava na
ordenha de vacas informou a Jenner que ela
não contraía varíola porque já havia estado
doente de varíola bovina* – doença mais
branda que a varíola – ele decidiu testar a
história da jovem. Primeiro, Jenner coletou
raspados das feridas provenientes das vacas.
Então, ele inoculou um voluntário de 8 anos
de idade com o material retirado das feridas
através de pequenos arranhões no braço do
garoto com uma agulha contaminada. Os
arranhões deram origem a bolhas. Em
poucos dias, o voluntário estava com uma
forma amena da doença, mas se recuperou e
nunca mais contraiu nem a varíola bovina e
nem a varíola humana. A proteção contra a
doença fornecida pela vacinação (ou através
da recuperação da doença em si) é chamada
de imunidade.
→ Comparando as células procarióticas e
eucarióticas: visão geral
Bactérias: Procariotas: não tem núcleo
Fungos: Eucariotas: tem núcleo
Vírus: Ácidos nucleicos e proteínas,
organismos acelulares
Procariotos e eucariotos contêm ácidos
nucleicos, proteínas, lipídeos e carboidratos.
Eles usam os mesmos tipos de reações
químicas para metabolizar o alimento, formar
proteínas e armazenar energia.
As principais características diferenciais dos
procariotos:
1. Em geral, seu DNA não está envolto por
membrana e consiste em um único
cromossomo, arranjado de forma circular.
2. Seu DNA não está associado com histonas
(proteínas ligadas ao material genético).
3. Os procariotos não apresentam outras
organelas revestidas por membrana, como
núcleo, mitocôndria e
cloroplastos.
4. Suas paredes celulares quase sempre
contêm o polissacarídeo complexo
peptideoglicano.
5. Normalmente se dividem por fissão binária,
de forma que o DNA é copiado, e a célula se
divide em duas.
→ O tamanho, a forma e o arranjo das
células bacterianas
0,2 a 2 m de diâmetro e de 2 a
8 m de comprimento
Os cocos geralmente são redondos, mas
podem ser ovais, alongados ou achatados em
uma das extremidades. Quando os cocos se
dividem para se reproduzir, as células podem
permanecer ligadas umas às outras. Os
cocos que permanecem em pares após a
divisão são chamados de diplococos;
aqueles que se dividem e permanecem
ligados uns aos outros em forma de cadeia
são chamados de estreptococos. Aqueles
que se dividem em dois planos e
permanecem em grupos de quatro são
conhecidos como tétrades.
Os que se dividem em três planos e
permanecem ligados uns aos outros em
grupos de oito, em forma de cubo, são
chamados de sarcinas. Aqueles que se
dividem em múltiplos planos e formam
agrupamentos em formato de cacho de uva
ou lâminas amplas são chamados de
estafilococos.
Alguns bacilos possuem a aparência de
“canudinhos”. Outros possuem extremidades
cônicas, como charutos.
As bactérias espirais têm uma ou mais
curvaturas; elas nunca são retas. As
bactérias que se assemelham a bastões
curvos são chamadas de vibriões . Outras,
chamadas de espirilos, possuem forma
helicoidal, como um saca-rolha, e corpo
bastante rígido. Já outro grupo de espirais
tem forma helicoidal e flexível; são chamados
de espiroquetas.
→ Estruturas externas à parede
celular
Glicocálice: O glicocálice bacteriano é um
polímero viscoso e gelatinoso que está
situado externamente à parede celular e é
composto por polissacarídeo, polipeptídeo ou
ambos. Ele é produzido dentro da célula e
secretado para a superfície celular. Se a
substância é organizada e está firmemente
aderida à parede celular,o glicocálice é
descrito como cápsula.
Se a substância não é organizada e está
fracamente aderida à parede celular, o
glicocálice é descrito como uma camada
limosa.
Em certas espécies, as cápsulas são
importantes para a contribuição da virulência
bacteriana (medida do grau em que um
patógeno causa doença). As cápsulas
frequentemente protegem as bactérias
patogênicas contra a fagocitose.
Um glicocálice que auxilia as células em um
biofilme a se fixarem ao seu ambiente-alvo e
umas às outras é denominado substância
polimérica extracelular (SPE). A SPE
protege as células dentro do glicocálice,
facilita a comunicação entre as células e
permite a sobrevivência celular pela fixação a
várias superfícies em seu ambiente natural.
Por meio da fixação, as bactérias podem
crescer em diversas superfícies, como pedras
em rios com correnteza rápida, raízes de
plantas, dentes humanos, implantes médicos,
tubulações e até mesmo em outras bactérias.
→ Flagelos
São longos apêndices filamentosos que
realizam a propulsão da bactéria. As
bactérias que não possuem flagelos são
chamadas de atríquias (sem projeções).Na
maioria das bactérias, os filamentos não são
cobertos por uma membrana ou bainha,
como nas células eucarióticas.
A proteína flagelar, chamada de antígeno H, é útil
para diferenciar entre os sorovares, ou variações
dentro de uma espécie, de bactérias
gram-negativas
→ Fímbrias e pili
As fímbrias podem ocorrer nos polos da célula
bacteriana ou podem estar homogeneamente
distribuídas em toda a superfície da célula. As
fímbrias têm uma tendência a se aderirem umas
às outras e às superfícies. As fímbrias também
auxiliam na adesão da bactéria às superfícies
epiteliais do corpo.
Os pili (singular: pilus) normalmente são mais
longos que as fímbrias, e há apenas um ou dois
por célula. Os pili estão envolvidos na motilidade
celular e na transferência de DNA. Em um tipo de
motilidade, chamada de motilidade pulsante.
Esse modelo é denominado modelo do gancho
atracado da motilidade pulsante e resulta em
movimentos curtos, abruptos e intermitentes.
→ A parede celular
A parede celular da célula bacteriana é uma
estrutura complexa e semirrígida responsável
pela forma da célula. Quase todos os procariotos
possuem uma parede celular que circunda a
frágil membrana plasmática (citoplasmática) e a
protege, bem como ao interior da célula, de
alterações adversas no meio externo. A principal
função da parede celular é prevenir a ruptura das
células bacterianas quando a pressão da água
dentro da célula é maior que fora dela, também
ajuda a manter a forma de uma bactéria e serve
como ponto de ancoragem para os flagelos.
Clinicamente, a parede celular é importante, pois
contribui para a capacidade de algumas espécies
causarem doenças e também por ser o local de
ação de alguns antibióticos. Além disso, a
composição química da parede celular é usada
para diferenciar os principais tipos de bactérias.
→ Composição e características
peptideoglicano (também conhecida como
mureína), que está presente isoladamente ou em
combinação com outras substâncias. O
peptideoglicano consiste em um dissacarídeo
repetitivo ligado por polipeptídeos para formar
uma rede que circunda e protege toda a célula.
Moléculas alternadas de NAM e NAG são ligadas
em filas de 10 a 65 açúcares para formar um
“esqueleto” de carboidratos.
→ Paredes celulares de gram-positivas
Na maioria das bactérias gram-positivas, a
parede celular consiste em muitas camadas de
peptideoglicano, formando uma estrutura rígida e
espessa.
Peptideoglicano é ácido tecóico, coram de roxo
pelo método de gram
→ Paredes celulares de gram-negativas
As paredes celulares das bactérias
gram-negativas consistem em uma ou poucas
camadas de peptideoglicano e uma membrana
externa
Mais complexa com membrana externa revestida
de LPS, espaço periplásmico, coram-se de rosa
pelo método gram
→ Paredes celulares e mecanismo da coloração
de Gram
A aplicação de álcool desidrata o
peptideoglicano das células gram-positivas para
torná-la mais impermeável ao cristal violeta-iodo.
O efeito nas células gram-negativas é bem
diferente; o álcool dissolve a membrana externa
das células gram-negativas, deixando também
pequenos buracos na fina camada de
peptideoglicano, pelos quais o cristal violeta-iodo
se difunde.
→ Dano à parede celular
Certos antibióticos, como a penicilina, destroem
as bactérias, interferindo com a formação das
ligações cruzadas peptídicas do
peptideoglicano, impedindo, assim, a
formação de uma parede celular funcional. A
maioria das bactérias gram-negativas não é tão
sensível à penicilina quanto as bactérias
gram-positivas, pois a membrana externa das
bactérias gram-negativas forma uma barreira
que inibe a entrada dessa e de outras
substâncias, e as bactérias gram- -negativas
possuem menos ligações cruzadas
peptídicas. Contudo, as bactérias
gram-negativas são bastante suscetíveis a
alguns antibióticos -lactâmicos, que penetram na
membrana externa melhor que a penicilina.
→ Estruturas internas à parede celular
A membrana plasmática (citoplasmática) (ou
membrana interna) é uma estrutura fina, situada
no interior da parede celular,
revestindo o citoplasma da célula . A membrana
plasmática dos procariotos consiste
principalmente em fosfolipídeos, que são as
substâncias químicas mais abundantes na
membrana, e proteínas. As membranas
plasmáticas eucarióticas também contêm
carboidrato e esteróis, como o colesterol.
Para uma célula procariótica, o termo citoplasma
refere-se à substância celular localizada no
interior da membrana plasmática. Cerca de 80%
do citoplasma é composto de água, contendo
principalmente proteínas (enzimas), carboidratos,
lipídeos, íons inorgânicos e muitos compostos de
baixo peso molecular
O nucleoide de uma célula bacteriana
normalmente contém uma única molécula longa
e contínua de DNA de dupla-fita, frequentemente
arranjada em forma circular, denominada
cromossomo bacteriano.
Todas as células eucarióticas e procarióticas
contêm ribossomos, onde ocorre a síntese de
proteínas. As células com altas taxas de síntese
proteica, como aquelas que estão crescendo
ativamente, possuem um grande número de
ribossomos.
Quando os nutrientes essenciais se esgotam,
determinadas bactérias gram-positivas, como
aquelas dos gêneros Clostridium e Bacillus,
formam células “dormentes” especializadas,
chamadas de endósporos
→ Relação parasita/ hospedeiro
Parasita: Organismo que vive sobre ou em um
segundo organismo denominado hospedeiro.
→ Patologia, infecção e doença
Infecção consiste na invasão ou colonização do
corpo por microrganismos patogênicos; a doença
ocorre quando uma infecção resulta em qualquer
alteração no estado de saúde. A doença é um
estado anormal, no qual parte ou todo o organismo
encontra-se incapaz de realizar as suas funções
normais. Uma infecção pode existir na ausência de
doença detectável. Por exemplo, o corpo pode estar
infectado pelo vírus que causa a Aids sem que haja
a manifestação de qualquer sintoma da doença.
A presença de um tipo particular de microrganismo
em uma parte do corpo onde ele normalmente não é
encontrado também é chamada de infecção,
podendo acarretar o surgimento de doença. Por
exemplo, embora enormes quantidades de E. coli
normalmente estejam presentes no intestino
saudável, sua infecção do trato urinário, em geral,
leva à doença.
→ Microbiota normal
Os microrganismos que estabelecem residência
mais ou menos permanente (colonizam), mas não
produzem doença em condições normais, são
membros da microbiota normal, ou flora normal* do
corpo. Outros, chamados de microbiota transiente,
podem estar presentes por vários dias, semanas,
ou meses, e depois desaparecerem. Os
microrganismos não se encontram em todo o corpo
humano, mas se localizam em certas regiões.
→ Relações entre a microbiota normal e o
hospedeiro
Uma vez estabelecida, a microbiota normal pode
beneficiar o hospedeiro ao impedir o crescimento
excessivo de microrganismos potencialmente
perigosos. Esse fenômeno é denominado
antagonismo microbiano, ou exclusão competitiva.O
antagonismo microbiano envolve a competição entre
os micróbios. Uma consequência dessa competição
é o fato de que a microbiota normal protege o
hospedeiro contra a colonização por micróbios
potencialmente patogênicos ao competir por
nutrientes, produzir substâncias prejudiciais aos
micróbios invasores e afetar condições como o pH e
a disponibilidade de oxigênio. Quando o equilíbrio
entre a microbiota normal e os micróbios
patogênicos é alterado, o resultado pode ser o
surgimento de doenças.
A relação entre a microbiota normal e o hospedeiro é
chamada de simbiose, uma relação entre dois
organismos, na qual pelo menos um deles é
dependente do outro.
Na relação simbiótica, denominada comensalismo,
um dos organismos beneficia-se, enquanto o outro
não é afetado.
Mutualismo é um tipo de simbiose que beneficia
ambos os organismos.
Em outra forma de simbiose, um organismo
beneficia-se obtendo nutrientes à custa de outro
organismo; esta relação é chamada de parasitismo.
Muitas bactérias causadoras de doenças são
parasitos.
Os micróbios, como a E. coli, são chamados de
patógenos oportunistas. Não causam doença em
seu hábitat normal em um indivíduo saudável, mas
podem ocasionar um quadro de doença em um
ambiente diferente.
→ Postulados de Koch
1. O mesmo patógeno deve estar presente em todos
os casos da doença.
2. O patógeno deve ser isolado do hospedeiro
doente e cultivado em cultura pura.
3. O patógeno obtido da cultura pura deve causar a
doença quando inoculado em um animal de
laboratório suscetível e saudável.
4. O patógeno deve ser isolado do animal inoculado
e deve ser, necessariamente, o organismo original.
Biofilme: microorganismo agrupado em grande
quantidade aderidas às superfícies e compartilhando
nutrientes. Pode ser de uma única espécie ou de
grupos diversos de microorganismos.
Exemplo. Tártaro
→ Simbose:
Resiste: habilidade para repetir a doença por meio
de seus mecanismos de defesa.
Bacteremia: bactérias presentes transitoriamente na
corrente sanguínea, em replicação.
Septicemia (pobre): os microorganismos
patogênicos multiplicam-se e persistem na corrente
sanguínea, produzindo doenças sistêmicas.
Susceptibilidade: capacidade do indivíduo de uma
infecção.
exemplo: desnutrido ou sem vacina
Resistência inespecífica: sistema imune não
preparado
Resistência específica: sistema imune preparado
Patogenicidade: capacidade do microorganismo
causar doença
Virulência: Grau de patogenicidade do
microorganismo
→ Fatores de virulência microbiana:
Toxinas são as principais fatores de virulência nas
bactérias.
● Exotoxinas: excretadas no meio
extracelular até o meio ambiente.
Exemplo: toxicação alimentar
● Endotoxina: retiras dentro da célula como
parte de sua estrutura, composição de
células bacterianas gram negativas
- Proteínas
- Estimulada a produção de um antitoxina -
anticorpos
- Patogenicidade características ou
especifica
- Sob ação do formol transformam-se em
anatoxina - toxina não ativada
As exotoxinas são produzidas no interior de
algumas bactérias como parte de seu
crescimento e metabolismo, e são secretadas
pela bactéria no meio circundante ou liberadas
após a lise da célula. Exo- significa “fora”, o que,
nesse contexto, refere-se ao fato de que as
exotoxinas são secretadas para o exterior das
células bacterianas responsáveis pela sua
produção. As exotoxinas são proteínas, e
muitas são enzimas que catalisam apenas certas
reações bioquímicas. Em razão da natureza
enzimática da maioria das exotoxinas, mesmo
pequenas quantidades são bastante
perigosas, pois podem agir várias vezes
seguidas. As bactérias que produzem
exotoxinas podem ser gram-positivas ou
gram-negativas. Os genes que codificam a
maioria (e talvez todas) das exotoxinas são
carreados em plasmídeos bacterianos ou fagos.
Como as exotoxinas são solúveis em fluidos
corporais, elas podem difundir-se facilmente
no sangue, sendo rapidamente transportadas
por todo o corpo.
As exotoxinas são doença-específicas. Por
exemplo, o botulismo normalmente é provocado
pela ingestão da exotoxina, e não devido a uma
infecção bacteriana. De maneira semelhante, a
intoxicação alimentar estafilocócica, como o
próprio nome diz, é uma intoxicação, e não uma
infecção.
- Lipopolissacarídeo
- Não estimula antitoxinas
- Patogenicidade não é característica ou
não específica
- Sob ação do formol não se transformam
em anatoxina
Endotoxinas estão localizadas no interior das
células bacterianas. As endotoxinas são parte
da porção externa da parede celular de
bactérias gram-negativas . As bactérias
gram-negativas têm uma membrana externa que
circunda a camada de peptideoglicano da parede
celular. Essa membrana externa consiste em
lipoproteínas, fosfolipídeos e lipopolissacarídeos
(LPS). A porção lipídica do LPS, chamada de
lipídeo A, é a endotoxina. Assim, as endotoxinas
são lipopolissacarídeos.
As endotoxinas são liberadas durante a
multiplicação bacteriana e quando as bactérias
gram-negativas morrem e suas paredes
celulares sofrem lise. Os antibióticos utilizados
para tratar doenças causadas por bactérias
gram-negativas podem lisar essas bactérias;
essa reação causa a liberação de endotoxinas, o
que pode levar a uma piora imediata dos
sintomas. Entretanto, a condição do paciente
normalmente melhora à medida que a
endotoxina vai sendo degradada. As endotoxinas
exercem seu efeito pelo estímulo de macrófagos,
os quais, por sua vez, liberam citocinas em
concentrações bastante elevadas. Nessas
concentrações, as citocinas são tóxicas. Todas
as endotoxinas produzem os mesmos sinais e
sintomas, independentemente da espécie de
microrganismo, embora nem sempre na mesma
intensidade. Esses sintomas incluem calafrios,
febre, fraqueza, dores generalizadas e, em
alguns casos, choque e até mesmo morte. As
endotoxinas também podem induzir o aborto.
→ Enzimas extracelulares
- Hialuronidase: A hialuronidase é outra
enzima secretada por certas bactérias,
como os estreptococos. Ela hidrolisa o
ácido hialurônico tipo de polissacarídeo
que une certas células do corpo,
particularmente em tecidos conectivos.
Acredita-se que essa ação digestória
esteja envolvida na necrose de
ferimentos infectados e que ela auxilie na
dispersão do microrganismo a partir de
seu sítio inicial de infecção
- Coagulase:As coagulases são enzimas
bacterianas que coagulam o fibrinogênio
no sangue. O fibrinogênio, proteína
plasmática produzida no fígado, é
convertido em fibrina pela ação das
coagulases, gerando a malha que forma
o coágulo sanguíneo. Os coágulos de
fibrina podem proteger a bactéria da
fagocitose e isolá-la de outras defesas do
hospedeiro
- Hemolisina
→ Fatores celulares
- Cápsula: algumas bactérias produzem
substâncias no glicocálice que formam
cápsulas ao redor de sua parede celular;
essa propriedade aumenta a virulência
das espécies. A cápsula resiste às
defesas do hospedeiro por impedir a
fagocitose, o processo utilizado por certas
células do organismo para englobar e
destruir microrganismos.
- Fímbrias
→ Fatores de resistência do hospedeiro
- Fatores ambientais
- Espécie, raça e resistência individual
- Barreiras mecânicas
- Secreções químicas
- Floral normal
→ NUTRIÇÃO E CRESCIMENTO MICROBIANO
→ Energia requerida pela célula microbiana
- Biossíntese das partes estruturais da
célula;
- Síntese de enzimas, ácidos nucleicos,
polissacarídeos, fosfolipídeos e outros
componentes químicos;
- Reparo de danos e manutenção da célula
em boas condições;
- Crescimento e multiplicação;
- Armazenamento de nutrientes e excreção
de produtos de escórias;
- Mobilidade.
Proteína Carboidratos Lipídeos
↓ ↓ ↓
Aminoácidos Glicose Ac.Graxo e Glicerol
↘ ↓ ↙
Piruvato
Co2—> ↓
Acetil-Coa
↓
Energia celular, metabolismo celular e corporal
Metabólicos
Reação de fosforilação Oxidativa
→ Produção de ATP pelos microrganismos
Nas células em nível mitocondrial. Na célula
bacteriana é a nível da membrana
citoplasmática.
1 molécula de ATP → 1 adenina, 1 ribose e
ligamentos fosfatos
Existem três vias gerais nas quais a fosforilação
do ADPocorre
- Fosforilação em nível substrato = glicose
- Fosforilação oxidativa
- Fotofosforilação
ADP (descarregado) + Pi + é → ATP (carregado)
Existem dois tipos de respiração, dependendo de
se um organismo é aeróbio, aquele que utiliza
oxigênio, ou anaeróbio, que não utiliza oxigênio e
ainda pode ser morto por ele. Na respiração
aeróbia, o aceptor final de elétrons é o O2; na
respiração anaeróbia, o aceptor final de elétrons
é uma molécula inorgânica diferente do O2 ou,
raramente, uma molécula orgânica. Primeiro,
descreveremos como a respiração ocorre em
uma célula aeróbia.
→ Principais fontes energéticas dos
microorganismos
- Quimiotrópicos: obtém energia por
degradação de nutrientes ou substratos
químicos.
- Quimioheterotróficos: São quimiotróficos
que degradam compostos orgânicos para
obter energia (carbono)
- Quimioautotróficos: Degradam compostos
inorgânicos.
→ Fatores necessários para o crescimento
Físicos: Temperatura, pH e pressão
osmótica
Químicos: Água, fonte de carbono,
nitrogênio, minerais, oxigênio e fatores orgânicos
de crescimento.
→ Fatores físicos
Temperatura
A maioria dos microrganismos cresce bem nas
temperaturas ideais para os seres humanos.
Contudo, certas bactérias são capazes de
crescer em extremos de temperatura que
certamente impediriam a sobrevivência de quase
todos os organismos eucarióticos.
Psicrófilos (micróbios que gostam de frio),
mesófilos (micróbios que gostam de
temperaturas moderadas) e termófilos
(micróbios que gostam de calor). A maioria das
bactérias cresce em uma faixa limitada de
temperatura, e há somente 30°C de diferença
entre as temperaturas máxima e mínima de
crescimento. Elas crescem pouco nas
temperaturas extremas, considerando sua faixa
ideal.
PH
O pH refere-se à acidez ou alcalinidade de uma
solução. A maioria das bactérias cresce melhor em
uma faixa estreita de pH próxima da neutralidade,
entre pH 6,5 e 7,5. Poucas bactérias crescem em pH
ácido abaixo de 4. algumas bactérias, chamadas de
acidófilas, são extraordinariamente tolerantes à
acidez.
Pressão osmótica
Os microrganismos obtêm a maioria dos seus
nutrientes em solução da água presente no seu meio
ambiente. Portanto, eles requerem água para seu
crescimento, sendo que sua composição é de 80 a
90% de água. Pressões osmóticas elevadas têm
como efeito remover a água necessária para a
célula.
→ Fatores químicos
Carbono
Além da água, um dos fatores mais importantes
para o crescimento microbiano é o carbono. O
carbono é o esqueleto estrutural da matéria viva;
é necessário para todos os compostos orgânicos
que constituem uma célula viva.
Nitrogênio, enxofre e fósforo
O nitrogênio constitui cerca de 14% do peso
seco da célula bacteriana, e o enxofre e o fósforo
juntos constituem aproximadamente 4%.
O enxofre é utilizado para sintetizar os
aminoácidos contendo enxofre e vitaminas, como
a tiamina e a biotina
O fósforo é essencial para a síntese dos ácidos
nucleicos e dos fosfolipídeos das membranas
celulares.
Elementos-traço
Os microrganismos requerem quantidades muito
pequenas de outros elementos minerais, como
ferro, cobre, molibdênio e zinco, os quais são
chamados de elementos-traço.
Oxigênio
Os microrganismos que utilizam o oxigênio
molecular (aeróbios) produzem mais energia a
partir dos nutrientes que os microrganismos que
não utilizam o oxigênio (anaeróbios). Os
organismos que precisam do oxigênio para viver
são chamados de aeróbios obrigatórios
Os aeróbios obrigatórios estão em desvantagem,
uma vez que o oxigênio é pouco solúvel na água
de seu ambiente. Por isso, muitas das bactérias
aeróbias têm desenvolvido, ou mantido, a
capacidade de continuar a crescer na ausência
do oxigênio. Esses organismos são chamados
de anaeróbios facultativos
Os anaeróbios obrigatórios são bactérias
incapazes de utilizar o oxigênio molecular nas
reações de produção de energia. De fato, isso é
prejudicial para muitos deles.
Os anaeróbios aerotolerantes não podem utilizar
o oxigênio para o seu crescimento, porém
toleram bem a sua presença. Na superfície de
um meio sólido, eles crescerão sem a utilização
das técnicas especiais (discutidas
posteriormente) requeridas pelos anaeróbios
obrigatórios.
Algumas bactérias são microaerófilas. São
aeróbias e requerem oxigênio. Contudo, crescem
somente em concentrações de oxigênio
inferiores às do ar.
→ Meio de cultura
Microrganismos que crescem nos meios de
cultura são denominados cultura. Quando s
deseja o crescimento das bactérias em meios
sólidos, um agente solidificante, como ágar, é
adicionado ao meio. O ágar, polissacarídeo
complexo derivado de uma alga marinha, tem
sido muito utilizado como espessante em
alimentas.
Diferentes meios de cultura → seletivo diferencial
e enriquecimento.
Obtenção de culturas → semeadura por
esgotamento - clones da bactérias.
Preservação da cultura → refrigeração (período
curto), congelamento em baixas temperaturas e
liofilização (períodos longos)
→ Crescimento das culturas bacterianas
Fissão binária: as bactérias normalmente
se produzem assim (brotamento, fragmentação
exósporos).
Tempo de geração: Intervalo de tempo
para que a população de uma cultura duplique
em número.
→ Fases do crescimento bacteriano
Fase Lag: período de intensa atividade
metabólico, síntese de DNA e enzimas.
Fase log: Inicia o processo de divisão,
reprodução extremamente ativa.
Fase estacionária: Atividade metabólica
descresse.
Fase de morte celular.
→ A terminologia do controle microbiano
A esterilização é a remoção ou destruição de
todos os microrganismos vivos. O aquecimento é
o método mais comum usado para destruir
microrganismos, incluindo as formas mais
resistentes, como os endósporos. Um agente
capaz de esterilizar é chamado de esterilizante.
Líquidos ou gases podem ser esterilizados por
filtração.
O controle direcionado à destruição de
microrganismos nocivos é chamado de
desinfecção. Esse termo normalmente se refere
à destruição de patógenos na forma vegetativa
(não formadores de endósporos), o que não é o
mesmo que esterilidade completa.
Quando esse tratamento é direcionado aos
tecidos vivos, é chamado de antissepsia, e as
substâncias químicas são, então, chamadas de
antissépticos.
Existem variações da desinfecção e da
antissepsia. Por exemplo, quando alguém
precisa receber uma injeção, a pele é limpa com
álcool – o processo de degerminação (ou
degermação), que resulta principalmente na
remoção mecânica, em vez da destruição, da
maioria dos microrganismos em uma área
limitada.
Os copos, as louças e os talheres dos
restaurantes estão sujeitos à sanitização, que
tem a finalidade de reduzir as contagens
microbianas a níveis seguros de saúde pública e
minimizar as chances de transmissão de doença
de um usuário para outro.
→ A taxa de morte microbiana
Quando as populações bacterianas são
aquecidas ou tratadas com substâncias químicas
antimicrobianas, elas normalmente morrem em
uma taxa constante.
- O número de micróbios. Quanto mais
microrganismos existem no início, mais
tempo é necessário para eliminar a
população inteira.
- Influências ambientais. A maioria dos
desinfetantes atua melhor em soluções
aquecidas.
- Tempo de exposição. As substâncias
químicas antimicrobianas frequentemente
requerem um maior tempo de exposição,
a fim de afetarem os micróbios mais
resistentes ou os endósporos.
- Características microbianas. A seção que
conclui este capítulo discute como as
características microbianas interferem na
escolha dos métodos de controle
químicos e físicos.
- Intensidade ou concentração do agente
- Temperatura de exposição.
→ Mecanismos de destruição das células
microbianas
- Alteração da permeabilidade da
membrana
- Dano às proteínas e aos ácidos
nucleicos.
→ Métodos físicos de controle microbiano
Calor
O calor aparentemente destrói os
microrganismos pela desnaturação de suas
enzimas, o que resulta em mudanças na forma
tridimensional dessas proteínas, inativando-as.
O ponto de morte térmica (PMT) é a menor
temperatura em que todos os microrganismos
em uma suspensão líquida específica serão
destruídosem 10 minutos.
Tempo de morte térmica (TMT), o tempo mínimo
em que todas as bactérias em uma cultura
líquida específica serão destruídas, em uma
dada temperatura.
O tempo de redução decimal (TRD, ou valor D) é
um terceiro conceito relacionado à resistência
bacteriana ao calor. TRD é o tempo, em minutos,
em que 90% de uma população de bactérias em
uma dada temperatura será destruída
Esterilização por calor úmido
O calor úmido destrói os microrganismos
principalmente através da coagulação das
proteínas (desnaturação), causada pela quebra
das ligações de hidrogênio que mantêm as
proteínas em sua estrutura tridimensional. Esse
processo de coagulação é familiar a qualquer
pessoa que já observou uma clara de ovo
fritando.
A esterilização confiável com calor úmido requer
temperaturas mais elevadas que a da água
fervente. Essas altas temperaturas são mais
comumente atingidas pelo vapor sob pressão em
uma autoclave.
Esterilização por calor seco
O calor seco destrói por efeitos de oxidação.
Uma analogia simples é a lenta carbonização do
papel em um forno aquecido, mesmo quando a
temperatura permanece abaixo do ponto de
ignição do papel. Um dos métodos mais simples
de esterilização por calor seco é a chama direta.
Filtração
A filtração é usada para esterilizar os materiais
sensíveis ao calor, como alguns meios de
cultura, enzimas, vacinas e soluções antibióticas.
Baixas temperaturas
O efeito das baixas temperaturas sobre os
microrganismos depende do micróbio específico
e da intensidade da aplicação. Por exemplo, nas
temperaturas dos refrigeradores comuns (0 a
7°C), a taxa metabólica da maioria dos
microrganismos é tão reduzida que eles não
podem se reproduzir ou sintetizar toxinas.
Alta pressão
Quando se aplica alta pressão em suspensões
líquidas, ela se transfere instantânea e
uniformemente para a amostra.
Dessecação
Na ausência de água, uma condição conhecida
como dessecação, os microrganismos não
podem crescer ou se reproduzir, contudo,
permanecem viáveis por anos.
Pressão osmótica
O uso de altas concentrações de sais e açúcares
para conservar o alimento se baseia nos efeitos
da pressão osmótica. Altas concentrações
dessas substâncias criam um ambiente
hipertônico que ocasiona a saída de água da
célula microbiana.
Radiação
A radiação apresenta vários efeitos sobre as
células, dependendo de seu comprimento de
onda, intensidade e duração. Existem dois tipos
de radiação que destroem microrganismos
(radiação esterilizante): ionizante e não
ionizante.
A radiação ionizante – raios gama, raios X ou
feixes de elétrons de alta energia.
A radiação não ionizante tem um comprimento
de onda maior que o da radiação ionizante.
→SELEÇÃO DE UM AGENTE QUÍMICO:
- Amplo espectro antimicrobiano.
- Ausência de: irritação, toxicidade,
teratogenicidade, mutagenicidade,
carcinogenicidade.
- Estabilidade.
- Solubilidade em água.
- Compatibilidade com outros produtos
químicos.
- Retenção de atividade em presença de
matéria orgânica.
- Ausência de corrosividade.
- Retenção da atividade antimicrobiana sob
ampla faixa de temperatura.
- Ausência de atividade tintorial ou de
toxicidade após uso tópico em animais e
superfícies.
- Preço acessível e fácil disponibilidade.
- Não poluente de lençóis freáticos e
biodegradável.
Modos de ação de desinfetantes
antimicrobianos:
- Bactérias parede celular, membrana
celular, ácidos nucléicos e constituintes
citoplasmáticos.
- Vírus ácido nucléico, proteínas
estruturais e funcionais, com
glicoproteínas e no caso de vírus
envelopados, com o envelope lipídico.
TIPOS DE DESINFETANTES:
ÁCIDOS atividade relacionada ao pH. Ácido
cítrico, fosfórico, hidroclorídrico. Ácido
peracético é bactericida, fungicida, esporicida e
virucida.
ÁLCALIS atividade relacionadas ao pH alto. Em
altas concentrações tem amplo espectro de
ação, inclusive contra endósporos. Hidróxido e
sódio, hidróxido de potássio.
ALCOÓIS desnaturam proteínas, rompem
membrana e dissolvem lipídeos. Álcool etílico e
isopropílico (70%). Atuam em bactérias, fungos e
alguns vírus. Não são esporicidas e não atuam
em pequenos vírus não envelopados.
ALDEÍDOS altamente reativos, interagem com
proteínas, ácidos nucléicos e outros constituintes
microbianos. Formaldeído e Glutaraldeído.
A solução de formaldeído- Formalina é aquosa e
contém cerca de 38% de formaldeído tem um
largo espectro de ação mas é irritante, tóxico e
com potencial carcinogênico.
Glutaraldeído é menos irritante e mais efetivo
que o formaldeído.
BIGUANIDAS compostos catiônicos –
clorexidina. Atividade residual na pele (mastite).
COMPOSTOS HALOGÊNICOS compostos de
cloro e iodo usados como desinfetantes e
anti-sépticos.
Compostos clorados: hipoclorito de sódio,
dióxido de cloro, cloramina e dicloroisocianurato
– baixa toxicidade, uso fácil e baixo custo. Em
altas
concentrações são inativadores graduais de
prions.
Compostos iodados: mais ativos na presença de
matéria orgânica, disponíveis em solução
aquosa, tinturas (dissolvido em álcool) e
iodóforo (complexado com compostos que atuam
como careadores e solubilizadores).
COMPOSTOS PEROXIGENADOS Peróxido de
hidrogênio e ozônio são agentes oxidantes
potentes de amplo espectro antimicrobiano.
COMPOSTOS FENÓLICOS geralmente de baixo
custo e pouco afetados pela presença de matéria
orgânica.
COMPOSTOS DE AMÔNIO QUATERNÁRIO
(QUATs) compostos catiônicos com propriedades
tensoativas, possuem atividade reduzida por
matéria orgânica.( detergente
catiônico)
DETERGENTES COMPOSTOS QUE
DIMINUEM A TENSÃO SUPERFICIAL E SÃO
USADOS PARA LIMPAR SUPERFÍCIES.
METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS
zinco, cobre, prata, mercúrio e chumbo. A
atividade dos íons metálicos se deva a
inativação de algumas enzimas.
ÓXIDO DE ETILENO composto orgânico, gás à
temperaturas superiores a 10,8°C, alto poder de
penetração e atuação (esterilização de seringas).
PROPIOLACTONA composto orgânico mais
ativo, mas com baixo poder de penetração.
AVALIAÇÃO DO PODER ANTIMICROBIANO
DOS DESINFETANTES E ANTI-SÉPTICOS:
Técnica de diluição em tubo.
Técnica de inoculação em placa.
Técnica de coeficiente fenólico.