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Prof. Dr. Flávio Buratti UNIDADE I Microbiologia, Imunologia e Parasitologia A Microbiologia, como o próprio nome diz, é a ciência responsável pelo estudo dos organismos microscópicos, ou seja, aqueles que só podem ser estudados por meio dos microscópios. Dois tipos de microrganismos são explorados pela Microbiologia: Microrganismos acelulares: incluem os vírus e os príons. Microrganismos celulares: nos quais encontramos os procariontes (bactérias) e os eucariontes (algas, protozoários e fungos). Antony van Leeuwenhoek desenvolveu o primeiro microscópio do mundo. Introdução ao estudo dos microrganismos Fonte: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. O “pai” da Microbiologia é o francês Louis Pasteur, que, por intermédio de diversos trabalhos, explicou a presença dos microrganismos no ar e atribuiu a eles o papel de contaminação de diferentes meios. A comprovação de que os microrganismos eram os grandes responsáveis pelos processos infecciosos só veio em 1876 com os Postulados de Koch. 1º postulado: existe uma interação envolvendo o patógeno e o seu hospedeiro doente. 2º postulado: patógeno pode ser isolado em meio de cultura nutritiva para ter todas as suas características estudadas. 3º postulado: o patógeno isolado em meio a uma cultura causaria a reprodução dos sintomas se fosse inoculado em um hospedeiro sadio. 4º postulado: ao ser isolado novamente, o patógeno mantém as mesmas características de quando foi isolado anteriormente. Introdução ao estudo dos microrganismos Alexander Fleming: responsável pela descoberta do primeiro antibiótico, a penicilina. Fleming era muito preocupado com o estudo das defesas do organismo contra as infecções microbianas quando, em 1928, ao analisar colônias de Staphylococcus, percebeu que essas bactérias tinham o seu crescimento inibido pela presença do fungo do gênero Penicillium. Introdução ao estudo dos microrganismos Alexander Fleming em seu laboratório. Meio de cultura com colônias bacterianas e fúngicas. Colônia de Penicillium Colônia de bactéria normal Área de inibição do crescimento bacteriano Fonte: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Crescimento em meios de cultura Elaborações contendo inúmeras substâncias nutritivas cuja base é ágar (gelatina à base de algas) e água. Possibilita a visualização das colônias, com contagem e identificação delas. Para identificação são realizados inúmeros testes bioquímicos. Atividade metabólica e atividade enzimática. Como os microrganismos são estudados Fonte: https://divarochalima.com.br/ novo-biossensor-detecta- bacterias-em-alimentos/ Avaliação morfotintorial A partir da coloração de Gram (mais utilizada) e/ou outras colorações para grupos específicos de microrganismos. Hans Christian Gram – 1884 (Gram positivas e Gram negativas). Como os microrganismos são estudados Gram positivas (G+) Gram negativa (G-) Fixação Cristal de violeta Lugol Descoloração Fucsina ou safranina Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Avaliação morfotintorial A partir da coloração de Gram (mais utilizada) e/ou outras colorações para grupos específicos de microrganismos. Hans Christian Gram – 1884 (Gram positivas e Gram negativas). Como os microrganismos são estudados Fonte: https://brasilescola .uol.com.br/biologi a/classificacao- das-bacterias.htm Cocos Bacilos Espiraladas Micologia: ciência que estuda os fungos. Fungos: seres unicelulares ou pluricelulares com presença de glicogênio e ausência de pigmento fotossintético, presença de quitina e ausência de celulose na parede. Reprodução: os fungos se reproduzem sexuadamente ou assexuadamente. Dimorfismo térmico: capacidade de alterar sua forma em função da temperatura. Indústria (alimentos e medicamentos) Agentes de doença (micoses) Fungos IMPORTÂNCIA Fungos Fonte: http://scienceblogs.co m.br/meiodecultura/t ag/meio-de-cultura/ Fonte: http://agencia.fap esp.br/enzimas- da-antartica-tem- aplicacao- industrial/19741/ Leveduras: unicelulares Filamentosos/bolor: pluricelulares Micoses superficiais (caspa). Micoses cutâneas (pé-de- atleta – frieira) e onicomicose (micose de unha). Micoses subcutâneas (esporotricose). Micoses sistêmicas (histoplasmose). Micoses Fonte: https://poupafarma.com.br/caspa/ Fonte: https://meularminhapaz.com.br/como- matar-micose-nas-unhas-receita-caseira-e-facil/ Fonte: https://www.portalt5.com.br/noticias/paraiba/2019/5/218391- paraiba-ja-tem-mais-de-400-casos-de-esporotricose-em-humanos Os vírus são ou não seres vivos? Desconhece-se a origem dos vírus, foram aventadas duas hipóteses/teorias prováveis: 1. Os vírus podem derivar de componentes de células hospedeiras que se tornaram autônomos. Algumas sequências virais estão relacionadas a porções de genes celulares que codificam domínios funcionais proteicos. 2. Os vírus evoluíram a partir de bactérias ou de outras células de vida livre, por exemplo: poxvírus (grandes e complexos e podem representar evolução de algum ancestral celular). Vírus Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios São os menores agentes infecciosos (20-30 nm de diâmetro), contendo apenas um tipo de ácido nucleico DNA ou RNA. Os vírus são inertes no meio extracelular, replicando-se apenas em células vivas, sendo parasitas ao nível genético. A gama de hospedeiros para determinado vírus pode ser grande ou extremamente limitada, desde microrganismos unicelulares como bactérias e algas, bem como plantas e animais superiores. Vírus Capsídeo: trata-se do envoltório proteico ou camada que encerra o ácido nucleico. Nucleocapsídeo: o conjunto capsídeo + ácido nucleico. Capsômeros: unidades estruturais do capsídeo (aglomerados de polipeptídios). Invólucro/envoltório/envelope: membrana contendo lipídios que circunda algumas partículas virais (glicoproteínas codificadas pelos vírus são expostas na superfície do invólucro). Vírus Capsômero Capsídeo Ácido nucleico A Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Capsídeo: trata-se do envoltório proteico ou camada que encerra o ácido nucleico. Nucleocapsídeo: o conjunto capsídeo + ácido nucleico. Capsômeros: unidades estruturais do capsídeo (aglomerados de polipeptídios). Invólucro/envoltório/envelope: membrana contendo lipídios que circunda algumas partículas virais (glicoproteínas codificadas pelos vírus são expostas na superfície do invólucro). Vírus Capsômero Ácido nucleico B Espículas Envelope Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Princípios das doenças virais: 1. Muitas infecções virais são subclínicas. 2. A mesma doença pode ser produzida por uma variedade de vírus. 3. O mesmo vírus pode provocar uma variedade de doenças. 4. A doença produzida não tem relação com a morfologia viral. 5. A evolução de qualquer caso é determinada pela constituição genética do vírus e do hospedeiro. Vírus Fonte: https://minutosaudavel.com.br/sarampo/ Profilaxia das infecções virais: Vacinas utilizadas (simples, mistas ou polivalentes): a) Vacinas com vírus morto. b) Vacinas com vírus vivos atenuados. c) Vacinas de subunidades. Tratamento das infecções virais: Ao contrário de vírus, bactérias, fungos e protozoários não dependem da maquinaria celular do hospedeiro para sua multiplicação, de forma que os processos específicos desses microrganismos fornecem um alvo fácil para o desenvolvimento de agentes antibacterianos, fúngicos e protozoários/helmínticos. Os antiviraisdevem inibir as funções virais sem lesar o hospedeiro. Vírus – profilaxia e tratamento Que nome damos à capacidade de um fungo em alterar a sua forma de acordo com a temperatura? a) Alteração morfológica. b) Variação morfológica fúngica. c) Variação térmica. d) Dimorfismo térmico. e) Polimorfismo térmico. Interatividade Que nome damos à capacidade de um fungo em alterar a sua forma de acordo com a temperatura? a) Alteração morfológica. b) Variação morfológica fúngica. c) Variação térmica. d) Dimorfismo térmico. e) Polimorfismo térmico. Resposta Célula procarionte: a principal característica das células procariontes é a ausência de estruturas membranosas. As bactérias podem ser diferenciadas umas das outras pela sua morfologia – incluindo não apenas o tamanho, mas também a forma e as características da parede – e por suas características metabólicas, antigênicas e genéticas. Em relação à forma, as bactérias podem ser classificadas em: cocos: forma esférica; bacilos: forma de bastão (exemplos: Escherichia coli, Salmonella sp); espiroqueta: forma parecida com a de uma cobra (exemplo: Treponema). Bacteriologia Parede celular e membrana citoplasmática Estrutura bacteriana Proteínas associadas à parede celular Gram positiva Gram negativa Ácido teicoico Ácido lipoteicoico Membrana citoplasmática Peptoglicano Membrana citoplasmática Peptoglicano Periplasma Membrana externa Antígeno O Camada de LPS Fosfolipídios Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Fimbrias localizadas externamente à parede celular bacteriana: as fímbrias são estruturas proteicas – também chamadas de pili. Função: adesão ou de conjugação (pili sexual). Estrutura bacteriana Flagela Fimbriae Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Flagelos Estrutura bacteriana (a) Peritríqueo (b) Monotríqueo e polar (c) Lofotríqueo e polar (d) Anfitríqueo e polar Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Cápsula: mucopolissacarídeo. Fator de virulência: dificulta a fagocitose. Estrutura bacteriana Célula bacteriana Cápsula A Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Esporo – dipicolinato de cálcio. Fator de virulência. Resistência ao meio ambiente. Resistência à cloração. Resistência a métodos de esterilização. (por vezes necessidade de se repetir o processo). Estrutura bacteriana Estrutura bacteriana Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1- Representacao-esquematica-da-formacao- de-endosporo-em-uma-celula-da-bacteria- B_fig1_235952477 Representação esquemática da formação de endósporo em uma célula da bactéria B. subtilis quando as condições nutricionais são limitantes. 1) Célula em condições normais; 2) Condensação e alinhamento do DNA no centro da célula; 3) Invaginação celular e início da divisão do DNA em dois componentes; 4) Separação do DNA em dois componentes e formação do pré- endósporo; 5) Crescimento da porção maior da célula que engolfa o pré-endósporo; 6) Envolvimento do pré-endósporo por duas camadas de membrana e degradação do DNA; 7) Formação externa de um revestimento proteico e maturação do endósporo; 8) Formação de uma camada adicional denominada de exospórica; 9) Endósporo maduro, resistente às condições ambientais; 10) Destruição da célula bacteriana por enzimas líticas e liberação do endósporo e 11) Endósporo maduro. Que nome damos à estrutura bacteriana responsável pela passagem de substâncias (material genético por exemplo) de uma bactéria a outra? a) Membrana citoplasmática. b) Flagelos. c) Fimbrias. d) Parede celular. e) Pili sexual. Interatividade Que nome damos à estrutura bacteriana responsável pela passagem de substâncias (material genético por exemplo) de uma bactéria a outra? a) Membrana citoplasmática. b) Flagelos. c) Fimbrias. d) Parede celular. e) Pili sexual. Resposta Curva de crescimento bacteriano Crescimento e reprodução bacteriana Fonte: adaptado de: livro-texto. Curva de crescimento bacteriano. (1) fase de adaptação; (2) fase de crescimento exponencial; (3) fase estacionária; (4) fase de declínio. Tempo (h) L o g d o n º d e b a c té ri a s 0 5 10 1 2 3 4 Fase Lag Fase Log Fase estacionária Fase de morte celular Nutrientes Os principais nutrientes necessários para o desenvolvimento da bactéria são o carbono, o oxigênio, o nitrogênio, o fósforo, o enxofre e, em menores quantidades, o ferro, o iodo e o zinco. Temperatura Psicrófilas. Mesófilas. Termófilas. Fatores que interferem no crescimento Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. T a x a d e c re s c im e n to Termófilos Termófilos extremos Psicrotróficos Psicrófilos Bactérias patogênicas Bactérias da flora normal Mesófilos -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Temperatura (ºC) Oxigênio Fatores que interferem no crescimento A e ró b ic o s o b ri g a tó ri o s A e ró b ic o s f a c u lt a ti v o s M ic ro a e ro fí lic o A n a e ró b ic o s o b ri g a tó ri o s A e ro to le ra n te s Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Pressão osmótica Fatores que interferem no crescimento Fonte: adaptado de: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. 1 – 6% NaCI 1 – 6% NaCI 15 – 30% NaCI NaCI (%)0 T a x a d e c re s c im e n to Halotolerante Halófilo Halófilo extremo Não halófilo Escherichia Staphylococcus aureus Vibrio fischeri Halobacterium salinarum Potencial hidrogeniônico (pH) Fatores que interferem no crescimento Fonte: adaptado de: https://www.passeidireto.com/arquivo/57509752/aula-6-microbiologia Influência do pH ACIDÓFILAS ALCANÓFILASNEUTRÓFILAS 5,4 8,5 Ácido Neutro Básico Ex.: Helicobacter pylori Ex.: Vibrio cholerae Desinfecção de baixo nível: o agente químico tem ação sobre a maioria das bactérias, alguns fungos e vírus, porém é incapaz de destruir formas mais resistentes, como os endósporos e as micobactérias. Desinfecção de nível intermediário: embora destrua a maioria das bactérias, incluindo as micobactérias, ainda é ineficiente contra os endósporos, alguns vírus e fungos. Desinfecção de alto nível: capaz de destruir todas as formas biologicamente ativas de microrganismos, mas ineficiente contra os endósporos. Antissepsia: é uma técnica semelhante à desinfecção, porém aplicada a tecidos vivos, portanto, deve usar agentes químicos que não sejam tóxicos ou nocivos ao indivíduo que vai recebê-la. Métodos de controle do crescimento bacteriano Que nome damos às bactérias que crescem em temperatura ótima em torno de 35-40 ºC? a) Psicrófilas. b) Termófilas. c) Mesófilas. d) Termotolerantes. e) Anaeróbicas. Interatividade Que nome damos às bactérias que crescem em temperatura ótima em torno de 35-40 ºC? a) Psicrófilas. b) Termófilas. c) Mesófilas. d) Termotolerantes. e) Anaeróbicas. Resposta Como todo organismo vivo, as bactérias também possuem genes – sequências de nucleotídeos que têm funções biológicas – responsáveis por expressarem características essenciais à sobrevivência da bactéria. O termo genoma se refere ao conjunto de genes de um determinado organismo. Genética e reprodução bacteriana Fonte: http://grupodavet.blogspot.com/2015/03/a-celula-bacteriana-part-1.htmlFissão binária transversal A divisão celular bacteriana é também conhecida por fissão binária transversal porque, para que haja a formação das células-filhas, é necessária a produção de um septo que atravesse a parede celular e separe as células-filhas formadas. Genética e reprodução bacteriana Fonte: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Célula parental Replicação do DNA Duas células-filhas Conjugação O processo de conjugação consiste na transferência unidirecional de DNA plasmidial – mas de fita simples – de uma bactéria doadora para uma bactéria receptora. A passagem desse DNA ocorre por meio da fímbria sexual, que está presente na bactéria doadora. Aquisição da variabilidade genética Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-sao-plasmideos.htm, Transformação Chamamos de transformação o processo pelo qual uma bactéria incorpora fragmentos de DNA do meio ambiente, tornando-se geneticamente modificada. Aquisição da variabilidade genética Fonte: adaptado de: https://djalmasantos.wordpress.com/2 014/03/10/transformacao-bacteriana/ Célula bacteriana Cromossomo bacteriano Fragmentos de DNA exógeno introduzido na célula bacteriana Fragmentos de DNA exógeno introduzido ao cromossomo bacteriano Fragmentos de DNA dispersos no meio Bactéria transformada Transdução Nesse mecanismo de transferência genética existe a participação de um vetor de transferência, no caso, um bacteriófago, ou seja, um vírus bacteriano. Aquisição da variabilidade genética Fago adsorvido à bactéria Bactéria doadora Bactéria receptora Bactéria lisogênica DNA bacteriano DNA bacteriano Bactéria transduzida (recombinada) Fragmento do DNA bacteriano DNA viral Recombinação Fago transdutor (detectivo) Fago transdutor adsorvido à bactériaGenoma do fago transdutor no interior da bactéria Ciclo lítico Indução Profago Parte de DNA viral retido no DNA bacteriano Genoma do fago no interior da bactéria Integração do genoma do fago Fonte: adaptado de: https://djalmasantos.wordpress.com/20 14/05/03/transducao-bacteriana/ Alteração da permeabilidade da membrana: para que o antibiótico atue, é preciso chegar até o citoplasma bacteriano, onde se encontram as proteínas e as enzimas responsáveis pelo metabolismo e pela fisiologia da bactéria. Para tanto, ele tem de atravessar a membrana e a parede celular bacteriana. Alterações na composição química dessas estruturas impedem a absorção do antibiótico e, consequentemente, sua ação. Inativação enzimática: as bactérias desenvolvem enzimas que alteram a estrutura do antibiótico e impedem sua ação. A penicilinase é uma das principais enzimas descritas, cuja atividade está relacionada à resistência aos antibióticos. As principais bactérias que apresentam resistência à penicilina e seus derivados são capazes de expressar a penicilinase. Resistência bacteriana Bomba de efluxo: nesse caso, as bactérias possuem genes que expressam uma proteína de membrana capaz de expulsar da célula o antibiótico antes que ele se ligue ao sítio ativo. Mudança do sítio de ação: todo antibiótico se liga a uma região específica da molécula-alvo. Essa ligação ocorre em sítios específicos em que há afinidade química entre o antibiótico e a molécula-alvo. Para impedir a ligação do antibiótico, a bactéria altera a região do sítio ativo da molécula-alvo, fazendo que o antibiótico não tenha como se ligar e, portanto, não possa alterar o seu funcionamento. Resistência bacteriana Resistência bacteriana Fonte: SILVA, Maria Eleonora Feracin da. Microbiologia, Imunologia, Parasitologia. São Paulo: Editora Sol, 2019. Antibiótico Bomba de efluxo Antibiótico Antibiótico Antibiótico Neutralização enzimática Modificação do sítio de ligação do antibiótico Alteração da permeabilidade da membrana Que nome damos ao processo que consiste na transferência unidirecional de DNA plasmidial de uma bactéria doadora para uma bactéria receptora? a) Conjugação. b) Transformação. c) Fissão binária transversal. d) Transdução. e) Bomba de efluxo. Interatividade Que nome damos ao processo que consiste na transferência unidirecional de DNA plasmidial de uma bactéria doadora para uma bactéria receptora? a) Conjugação. b) Transformação. c) Fissão binária transversal. d) Transdução. e) Bomba de efluxo. Resposta ATÉ A PRÓXIMA!
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