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Microbiologia – Medicina Veterinária 1 BACTÉRIAS - 99% formam biofilmes. Estruturas: • Parede celular: rigidez e proteção. • Cápsula: protegem contra fagocitose. • Membrana plasmática: controle de entrada e saída (semipermeável). • Citoplasma: líquido intracelular. • Fímbrias: reconhecimento e adesão • Flagelos: movimento. • Plasmídeo: genes acessórios. • Nucleoide: material genético (sem carioteca). • Ribossomos: participa da síntese proteica. • Inclusão: reserva da bactéria. • Pilus: transfere o plasmídeo. Estruturas obrigatórias: citoplasma, ribossomos, membrana plasmática e nucleoide contendo DNA. ARRANJO DE CÉLULAS • Junção de várias células. • Diferente de morfologia. • Morfologia: forma (célula isolada). • Cocos: Diplococos, Estreptococos, Tétrade, Sarcinas, Estafilococos. • Bacilos: Bacilo isolado, Diplobacilos, Estreptobacilos e Cocobacilos. • Exemplo de classificação: Nome científico: Streptococcus pyogenes. Morfologia: Cocos. Arranjo: Estreptococos. ESCALA MICROSCÓPICA • Vibrião. • Espirilo. • Espiroqueta. • Bactéria em forma de estrela. • Bactéria retangular. ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR • Glicocálice: “revestimento de açúcar” – determina a virulência. • Flagelos e filamentos axiais: propelem a bactéria (locomoção). • Fimbrias: fixação • Pili: transferência de material genético. • Externa à parede celular. • Determina a virulência (capacidade de evitar as defesas imunológicas e causar a infecção). • Reconhece o ambiente externo e protege a bactéria contra fagócitos. • A cápsula é um glicocálice organizado e bem aderido à parede. • Camada viscosa: glicocálice pouco e aderido fracamente a parede celular. • Substância polimérica extracelular: fixa e protege o biofilme. • Pode ser composta por: Carboidratos (polissacarídica). Proteínas (polipeptídicas) Ambos (carboidratos e proteínas). GLICOCÁLICE Microbiologia – Medicina Veterinária 2 • Responsáveis pela locomoção. • Partes constituintes: Filamento (proteína flagelina). Gancho (adesão do filamento). Corpo basal aderido a membrana (ancora o flagelo e promove rotação – ATP). • Quimiotaxia: movimento por estímulo químico. • Fototaxia: movimento por estímulo luminoso. ATRÍQUIAS - formas de movimento que não necessitam de flagelos. • Endoflagelos. • Origina-se na extremidade da célula e faz um espiral em torno dela. • Contrai e se expande para se movimentar. • Típico nas espiroquetas (movimentam-se como saca- rolhas). FÍMBRIAS • Mais curtos, retos e finos que os flagelos. • Podem determinar virulência e servem para se aderir. • Envolvidos na formação de biofilme. PILI • Mais longos que as fímbrias. • Transferência de material genético. • Pili de conjugação (sexuais): a bactéria F+ conecta-se à uma célula receptora (pode ou não ser da mesma espécie) e doa uma nova característica. • Complexa, semirrígida e dá forma a bactéria. • Protege o meio interno da bactéria. • Composição: peptideoglicano (proteína + açúcares). • É o local onde os antibióticos agem – quebram as ligações peptídica e causam lise celular. PAREDE GRAM-POSITIVA: parede mais espessa, com vários peptideoglicanos (mais escuro - violeta), presença de antígenos ácidos teicoicos e lipoteicoicos. PARE DE GRAM-NEGATIVA: menos camada de peptideoglicano (mais clara – rosa), presença de membrana externa, com periplasma (fluido entre membrana interna e externa). TÉCNICA DE GRAM • Procedimento analítico aplicado em células bacterianas para torná-las visíveis, diferenciar suas paredes celulares, permite identificar sua morfologia e arranjo celular. 1ª ETAPA – FIXAÇÃO. Aquecer a lâmina em chama – deve ficar morno. FLAGELOS FILAMENTOS AXIAIS FÍMBRIAS E PILI PAREDE CELULAR BACTERIANA Microbiologia – Medicina Veterinária 3 2ª ETAPA – CRISTAL VIOLETA Cobrir o esfregaço com o corante cristal violeta (durante 60s). 3ª ETAPA – LUGOL Colocar o Lugol (à base de iodo) para que o corante anterior cristalize (durante 60s). 4ª ETAPA – DESCOLORAÇÃO Gotejar vigorosamente o álcool-cetona na lâmina inclinada até que não saia mais resquícios do corante e, em seguida, lavar com água destilada. 5ª ETAPA – CONTRA-CORANTE Utilizar Safranina ou Fuccina para corar durante 30s e depois lavar com água destilada. Após secar, observar a lâmina em objetiva de 100x utilizando óleo de imersão. Fatores físicos: temperatura, pressão osmótica e pH. Fatores químicos: fontes de carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre, oxigênio, fatores orgânicos de crescimento. pH • ALCALINO: OH – e H + • NEUTRO: OH - = H + • ÁCIDO: OH – e H + Solução tampão: mentem o pH constante. OXIGÊNIO • Aeróbica obrigatória: precisa de oxigênio para crescer. • Anaeróbica obrigatória: cresce sem oxigênio. • Anaeróbica facultativa: cresce com ou sem oxigênio; desenvolve-se melhor com oxigênio, mas com a falta do mesmo ela se adapta. • Anaeróbica aerotolerante: “suporta” a presença de oxigênio. • Microaerófila: gosta de oxigênio, mas em pequenas quantidades. O crescimento bacteriano não ocorre pelo aumento do tamanho da célula, mas sim pelo aumento da quantidade de células Tempo de geração: tempo que uma célula leva para formar duas. Normalmente por fissão binária. Outras formas de reprodução: • Brotamento: formam um broto que se alarga até atingir o tamanho de uma bactéria adulta. • Esporos: estrutura capaz de germinar. • Fragmentação: os fragmentos inciam o crescimento de novas células. FASES DE CRESCIMENTO FASE LAG: preparação para o crescimento – momento de adequação (latência). FASE LOG: maior taxa de crescimento (escala logarítmica). FASE ESTACIONÁRIA: células se dividem e morrem numa taxa equilibrada (sem crescimento de colônia, mas a Microbiologia – Medicina Veterinária 4 reprodução não para) – à medida que as células se reproduzem, outras morrem na mesma taxa (equilíbrio). FASE DE MORTE CELULAR: população decai (reprodução para, células vivas começam a morrer, fatores de sobrevivência não conseguem mantê-las vivas). Nucleoide: maioria das informações genéticas. Genomas: tamanhos e atributos (fenótipos) distintos entres espécies. • Estruturas celulares. • Virulência. • Resistência. ESTRUTURA GENÔMICA • Cromossomo: genes essenciais contidos em DNA de dupla fita (genoma core) – formato circular. • Plasmídeo: genoma acessório. • DNA de bacteriófagos: se combina com o genoma core. • Bactérias codificam entre 1000 e 4000 genes diferentes. Informação é transcrita para RNA mensageiro, é codificada pelo ribossomo (tradução) e é formada a proteína. MUTAÇÃO: mudança na sequência nucleotídica de um gene. • Altera genótipo e PODE alterar fenótipo. • São erros que acontecem durante a replicação. • Pode ser causado por fatores químicos e ambientais. RECOMBINAÇÃO: novos genes são introduzidos dentro do genoma. • Integração de genes. • Herdáveis. • Induz mudanças inesperadas na célula bacteriana. • Tipos de recombinação: conjugação, transdução e transformação. - Conjugação: transferência de plasmídeos entre bactérias. • DNA do plasmídeo pode se integrar ao DNA cromossômico. PLASMÍDEO: é um elemento móvel presente em bactérias positivas e negativas; carreiam genes necessários para a sua replicação, não é essencial para a sobrevivência e normalmente são moléculas circulares fechadas. •Atribui capacidades a receptora (genes de resistência). • Geralmente entre bactérias da mesma espécie. • Transferência horizontal. • Presença de Pilus. - Transdução: bacteriófago transfere genes plasmidiais ou não à outras bactérias. • DNA de uma bactéria pode ser incorporado aos ácidos nucleicos de fagos e transferido pelas partículas de sua progênie a outras bactérias receptoras. • Presença de bacteriófago. Microbiologia – Medicina Veterinária 5 - Transformação: DNA livre ou “desnudo” com genes do cromossomo ou plasmídeo de uma bactéria lisada para um receptor. • Muito utilizada em laboratório. • A forma natural é incomum. • Desenvolvida após o nascimento. Desenvolvimento embrionário (fetal): livre de microsganismos. • Microbiota normal: parto, respiração, amamentação e outros. • Microbiota transiente: permanece por horas ou dias (passagem). • Fatores: químicos, físicos e mecânicos. MICROBIOTA NORMAL E HOSPEDEIRO • Impedir o crescimento de microrganismos potencialmente perigosos (antagonismo microbiano ou exclusão competitiva). • RELAÇÃO: Simbiose: relação entre dois organismos no qual pelo menos um é dependente do outro. Tipos de simbiose: comensalismo, mutualismo e parasitismo. Comensalismo: não causam prejuízo ou benefício para o hospedeiro, vivem em secreções e células descamadas e são mais comuns em olhos, ouvidos e epiderme. Mutualismo: microrganismos (probióticos) e nutrientes (prebióticos). Parasitismo: traz prejuízo para o hospedeiro. MICROBIOTA INTESTINAL • Favorece a formação de vilosidades intestinais – proteção e maior absorção. • Contribui para a produção de muco intestinal (glicoproteínas microbianas) – defesa (movimento de expulsar microrganismos e proteção. • Síntese de proteínas. • Após o nascimento: micróbios maternos, de outros indivíduos e ambientais. • Microbiota inicial - sensibilidade do recém-nascido. • Região mais vulnerável: porção média do jejuno e íleo distal. • Resistência a colonização de patógenos. Perda dessa resistência: - Receptores de células alvo ficam expostos. - Perda de capacidade de controlar a própria microbiota. • Cooperação (mutualismo). • Células auxiliam em digestão (quebra), fornece compostos (como vitamina A, K2, B12 e taurina), inibe inflamações e estimula o sistema imune. • Composição (mamíferos domésticos, herbívoros ou carnívoros): Bactérias (99% anaeróbicas obrigatórias.), protozoários, fungos e vírus transitórios. - Boca, língua e dentes (placas): aeróbios facultativos e obrigatórios. - Esôfago: não possui flora normal (contaminado por microrganismos salivares). - Em ruminantes: vasta diversidade, delicado equilíbrio Microbiologia – Medicina Veterinária 6 simbiótico, bactérias de digestão com alto teor de celulose (Ruminococcus, Fibrobacter) e em casos de alterações drásticas na dieta, haver o desequilíbrio da microbiota (ex.: alto teor de carboidratos – queda de pH). MICROBIOTA TEGUMENTAR • Bactérias persistentes excluem intrusas: - Excreção de metabólitos. - Bacteriocinas. - Ocupação de nichos disponíveis. • Localização: - Camadas da epiderme superficial (junções intercelulares menos coesas). - Porções distais dos ductos glandulares e dos folículos pilosos. - Axilas, região inguinal, zona interdigital, conduto auricular. - Gram-positivas predominam: os ácidos lipoteicoicos determinam a capacidade de colonização. • Espécies comuns: - Bactérias gram (+): Staphylococcus spp, Micrococcus spp. e Streptococcus viridans. - Bactérias gram (-): Acinetobacter spp. - Fungos: Malassezia (levedura lipofílica) – pele e conduto auricular externo. • Antissepsia: - Impossível esterilizar a pele. - Rápida reposição, geralmente pelos mesmos microrganismos. - Remoção de 95% da microbiota tegumentar: tricotomia – limpeza com água e sabão - aplicação de álcool 70%. - Remoção de 99% da microbiota tegumentar: aplicações de iodopovidona (repetidamente) - enxágue com clorexidina (0,5%) em álcool. MICROBIOTA OCULAR • Pode ser protegido por sua microbiota por competição. • Microbiota conjuntival: varia de acordo com o animal, a raça, a região geográfica, as condições de alojamento e época do ano. • Bactérias gram (+): estafilococos, micrococos, estreptococos, difteroides e Bacillus spp. • Bactérias gram (-): Moraxella, Neisseria e Pseudomonas. • Normalmente é impossível isolar microrganismos da conjuntiva (microbiota incerta). MICROBIOTA – TRATO RESPIRATÓRIO • Variam entre os animais e no próprio trato respiratório. • Presentes na cavidade nasal e faringe. • Laringe, traqueia, brônquios e pulmões sem microbiota. • Fornecem resistência à colonização, que pode ser enfraquecida por tratamento antibiótico e alterações ambientais que modificam a composição da flora. • Patógenos ou transitórios não são residentes, mas alojamentos secos e empoeirados, criação em condição de confinamento, com pouca ventilação, aumentam a população Microbiologia – Medicina Veterinária 7 microbiana e os tipos de flora transitória. • Entéricas comumente estão presentes, não sendo possível determinar importância sem sinais clínicos típicos. MICROBIOTA – TRATO UROGENITAL • Colonização da uretra distal pela flora microbiana normal pode bloquear os sítios de fixação para a colonização do trato urinário inferior por microrganismos potencialmente patogênicos. • Maior parte do trato é desprovida de microbiota. • Composição varia de acordo com o animal, o alojamento e as condições de higiene. • Composta principalmente por: - Bactérias gram (+): Staphylococcus spp.; Streptococcus spp., Corynebacterium spp. e Enterococcus spp. • Pequenas quantidades de bactérias podem penetrar na bexiga por meio da uretra, especialmente em fêmeas – expulsão por micção. Meios nutritivos que possibilitam o crescimento microbiano em laboratório. INÓCULO: amostra inicial dos microrganismos que começarão a cultura. Existem microrganismos que crescem em qualquer meio, que precisam de um meio específico ou que não crescem em nenhum meio conhecido. CRESCIMENTO EM MEIO SÓLIDO • Utilização de ágar (agente solidificante) – textura gelatinosa. Polissacarídeo complexo (alga marinha) utilizado há muito tempo para deixar alimentos mais espessos. • Vantagens do ágar: - Poucos microrganismos o degradam. - Não interfere na nutrição. - Liquefaz a 100°C, permanece líquido até diminuir a 40°C e até 50°C a maior parte das bactérias sobrevivem. Depois de solidificar, só se liquefaz à 100°C novamente – incubação de bactérias termófilas. • Formas de meios de cultura: - Ágar inclinado no tubo: mais área de contato superficial do meio. - Ágar profundo no tubo: teste específico para diferenciação de espécies em relação a mobilidade. - Placa de Petri. MEIO QUIMICAMENTE DEFINIDO: possui sua composição exata conhecida, sendo útil para atender os requisitos de crescimento de microrganismos específicos. MEIO COMPLEXO: realizado a partir de extratos de leveduras com presença de vitaminas B, carnes ou vegetais. Necessidades bacterianas por energia, carbono, nitrogênio e enxofre são atendidas essencialmente pelas proteínas. - Proteínas: moléculas maiores, pouco solúveis e passíveis de uso por alguns microrganismos. - Peptonas: partículas menores derivadas das proteínas e que são passíveis de uso pala maioria dos microrganismos. Microbiologia – Medicina Veterinária 8 - Meio complexo líquido = caldo nutriente. - Meio complexo com ágar = ágar nutriente (solidificado) – ágar por si só não é um nutriente, ele apenas dá“estrutura” para a cultura. MEIOS PARA O CRESCIMENTO ANAERÓBICO: crescimento sem oxigênio; são adicionados compostos químicos que eliminam o oxigênio do ambiente de cultura para que haja o crescimento das bactérias anaeróbicas – meios redutores (se oxidam para reduzir outras moléculas). MEIOS DE CULTIVO SELETIVO E DIFERENCIAL: úteis para determinar a presença de microrganismos específicos, sendo possível combinar meios seletivos e diferenciais - Seletivo: permite o crescimento do microrganismo de interesse inibindo o crescimento de outros. - Diferencial: permite a diferenciação de uma colônia de microrganismos, em relação a outras colônias não desejadas. São capazes de demonstrar comportamentos específicos em culturas puras. MEIOS DE ENRIQUECIMENTO: são utilizados na intenção de uma colônia de bactérias com poucas células. - Quando se tem uma amostra coletada com muitos microrganismos, mas aquele de interesse está em número menor de células, é criado um meio de cultura que o favorece, desfavorecendo os demais. - Pode ser considerado um meio seletivo. OBTENÇÃO DE CULTURAS PURAS: isolamento feito a partir de esgotamento por estrias. - Funcional somente quando o microrganismo desejado é abundante em relação aos demais. - Se não for abundante, é necessário cultivá-lo em meio de enriquecimento antes de isolá-lo. - Semeadura: inoculação de células obtidas diretamente do material contaminado em um meio de cultura. - Repique: transferência de uma quantia de células para outro meio – uso de alça ou agulha bacteriológica. PRESERVAÇÃO DE CULTURAS BACTERIANAS: - Refrigeração: eficiente por curtos períodos (semanas, meses). - Congelamento (de -50ºC a -95ºC): eficiente por vários anos. - Liofilização (congelamento- dessecação) de –54°C a –72°C: é congelada e a água é retirada do material por alto vácuo. Depois, o recipiente é colocado sob alta temperatura e o resultado final é um pó desidratado que pode ser reativado em meio líquido. OUTROS MEIOS IMPORTANTES • Ágar Sangue: suporta o crescimento da maioria das bactérias patogênicas e permite a visualização da produção de hemólise pelas bactérias. • Ágar MacConkey: meio seletivo com presença de bile, que é útil para o isolamento de enterobactérias e algumas bactérias gram-negativas. • Caldo Selenito e Caldo Rappaport- Vassiliadis: meios contendo microrganismos de origem entérica – isolamento de bactérias do gênero Salmonella. Microbiologia – Medicina Veterinária 9 • Meio Edwards: meio seletivo à base de ágar-sangue – isolamento e identificação de Streptococcus spp. • Ágar Chocolate: meio ágar-sangue tratado termicamente – isolamento de Haemophilus e cultivo de Taylorella equigenitalis. • Ágar Verde Brilhante: meio indicador para a identificação de espécies de Salmonella. Afetam o crescimento microbiano em alimentos. QUALIDADE MICROBIOLÓGICA 1) Contaminação inicial 2) Matéria prima e higiene: ambientes, manipuladores e superfícies – aumento da população microbiana. • Tipo de alimento: características físico-químicas – fatores intrínsecos. • Condições ambientais: temperatura, umidade, etc. – fatores extrínsecos. FATORES INTRÍNSECOS Atividade de água (Aw). ➢ Água: - Confere características ao alimento (sabor, cor, textura, deterioração). - Quanto mais água no alimento, maior a predisposição à deterioração. - Quanto menor a Aw, maior será a fase lag (latência). Aw= 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 á𝑔𝑢𝑎 ➢ pH (potencial hidrogeniônico) - Interfere em: função enzimática e transporte de nutrientes para o meio intracelular. - Tolerância à valores extremos (bolores, leveduras, bactérias). - Iniciais alteram o pH do alimento – permite desenvolvimento de outros. - pH > 4,5: baixa acidez. - pH entre 4,0 e 4,5: ácido. - pH < 4,0: muito ácido. ➢ Potencial de oxidação-redução (Redox) - Facilidade com que o substrato (alimento) ganha ou perde elétrons. - Alimentos com O2 disponível possuem redox positivo. - Oxidação: perde elétrons. - Redução: ganha elétrons. ➢ Conteúdo de nutrientes - Fontes de carbono: polissacarídeos, oligossacarídeos, lipídeos... - Fontes de nitrogênio: compostos nitrogenados, aminoácidos, proteínas, nucleotídeos e peptídeos. - Vitaminas: presentes nos alimentos de forma geral. FATORES EXTRÍNSECOS • TEMPERATURAS BAIXAS: têm poder biostático (reduz ou interrompe a reprodução microbiológica). • TEMPERATURAS ALTAS: inativa as enzimas dos microrganismos por desnaturação. Microbiologia – Medicina Veterinária 10 LEVEDURAS (fungos unicelulares e não filamentosos): • PSICRÓFILAS: temperaturas baixas, refrigeração. • MESÓFILAS: temperatura ambiente (20 a 30ºC). • TERMÓFILA: temperatura mais alta – 47ºC. BOLORES (fungos pluricelulares e filamentosos): • A maioria são mesófilos (temperatura ambiente). • Inibe-se pela refrigeração, exceto psicrófilos. OXIGÊNIO • Bactérias aeróbicas: superfície dos alimentos. • Bactérias anaeróbicas facultativa: maior parte das espécies de interesse, multiplicam-se rapidamente e produzem CO2. • Bolores: são aeróbicos obrigatórios (superfícies), podem produzir inibidores bacterianos. Importância industrial: cura de queijos, produção de molho de soja e produção de enzimas. UMIDADE • UR (umidade relativa do ar) > Aw (atividade da água). Alimentos tendem a se hidratar (absorvem água). • CO2 diminui o pH – inibe o crescimento de gram-negativas em carne. • Quando mais CO2, mais ácido. TEORIA DOS OBSTÁCULOS DE LEISTNER • Interação entres os fatores intrínsecos e extrínsecos, que são obstáculos para os micróbios. • Fatores: temperatura, atividade da água, pH, conservantes, atmosfera modificada, potencial redox, microrganismos competitivos, entre outros. • Quanto mais obstáculos, mais fraco e menor é a multiplicação do microrganismo.
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