Microbiologia: Estudo dos Microrganismos

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Microbiologi�
BACTERIOLOGIA
É a ciência que estuda os microrganismos
MICRO-ORGANISMOS
São organismos microscópicos que consistem de uma
única célula, ou um agrupamento de células.
HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA
Robert Hooke : observou às células da cortiça
Antonie van Leeuwenhoek: observou pequenos
animais, chamando-os de animaloucos .
Joseph Lister: utilização de fenol no tratamento de
ferimentos cirúrgicos.
Anti-sepsia: Limpeza de algo vivo (limpeza do teto)
Desinfecção: limpeza de algo inanimado (limpeza de
uma mesa)
TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA
Vida que surge a partir de matéria orgânica.
BIOGÊNESE
Células vivas só poderiam ser originadas de células
vivas.
TEORIA MICROBIANA DA FERMENTAÇÃO
1. Vinhos
2. Cerveja
3. Saquê
Acreditava-se que o ar convertia açúcar em álcool.
Pasteur teve às seguintes conclusões sobre:
1. Leveduras
2. Bactérias
3. Pasteurização
TEORIA MICROBIANA DAS DOENÇAS
Descontaminação dos alimentos sem interferir nas
configurações organolépticas (sabor, textura).
Robert Koch: descoberta do agente Bacillus
Anthracis, causador da doença antraz.
Agente Etiológico: agente causador da doença.
Mico - prefixo de fungo
POSTULADO DE KOCH
SURGIMENTO DA PENICILINA
Por acaso, no laboratório de Alexander Fleming,
esqueceram culturas de bactéria ao meio ambiente e
observou-se que o fungo ficava isolado da bactéria e
após analisar o bolor, ele descobriu que se tratava do
gênero Penicillium.
BACTÉRIA
São seres eucariontes com material celular
organizado.
Funções:
1. Bolor em alimentos
2. Infecção de células por vírus
3. Resistência à Radiação
4. Resistente a alta concentração de sal
5. Resistente a altas temperaturas
Diferente dos organismos macroscópicos, os
micro-organismos são em geral capazes de realizar
processos vitais de crescimento, geração de energia e
reprodução, sem depender de outras células.
MICRO-ORGANISMOS
São invisíveis a olho nu, quando observamos
individualmente, com uma grande diversidade.
Não cosmopolitas, ou seja, encontradas em
praticamente em todos os ambientes.
Não dependem de outras células (exceto o vírus)
Características dos Sistemas Vivos
Clostridium: bactéria responsável pelo tétano, por
exemplo.
- Tetani, Botulinum, Perfringens…
IMPORTÂNCIA DOS MICRO-ORGANISMOS
1. Identificação de nova doença.
2. Tratamento, cura e prevenção.
3. Alimentos
4. Energia/meio ambiente
5. Biotecnologia
ESTRUTURAS E FUNÇÕES CELULARES
BACTERIANAS
FORMAS BÁSICAS
Cocos - esférico
1. Diplococos
2 células, se dividem lado a lado
2. Estreptococos
Formato em cadeia, colar de pérolas, também
se divide em plano
3. Tétrade
4 células, se divide em dois planos
4. Sarcina
8 células, se divide em três planos
5. Estafilococos
Cachos de uva, se divide em múltiplos
planos.
Bacilo
1. Bacilo Único
2. Diplobacilos (pares)
3. Estreptobacilos (cadeia)
Cocobacilo
Espirais
1. Vibrião
Formato de uma vírgula (cólera)
2. Espirilos
Forma helicoidal
Semelhante á um saca-rolhas
Corpo bastante rígido
Flagelos - movimentação
3. Espiroquetas
Forma helicoidal
Flexível
Movimentação por filamentos axiais (flagelos
internos) - flexão e extensão
Presenta na Leptospira
CASOS ESPECIAIS
1. Bactérias filamentosas (mastite)
2. Bactérias em forma de estrela
MORFOLOGIA
Monomórfica
- Possui forma definida
- Maioria das bactérias
- Eventualmente, condições ambientais podem
alterar o formato.
Pleomórficas
- Várias formas
- Corynebacterium - mastite muito ocorrente
TAMANHO CELULAR
Limite superior (700 )µ𝑚
São limitadas por restrições na captação de
nutrientes, possuindo menos competitividade em
relação às células menores
Limite Inferior (0,15 )µ𝑚
São limitadas por tamanho para abrigar biomoléculas
essenciais.
Células menores possuem maior número de
replicação.
PAREDE CELULAR
Estrutura complexa e semirrígida que circunda a
membrana plasmática
Funções:
- Forma da célula
- Impede lise (quebra) celular
- Ponte de ancoragem para flagelos
Importância Clínica:
- Capacidade de algumas espécies de causar
doenças
- Local de ação de alguns antibióticos
Peptideoglicanos
Camada rígida da parede celular, sendo uma malha
de açúcar interligados com peptídeos, sendo eles:
1. Açúcares:
N-acetilglicosamina (NAG)
Ácido N-acetilmurâmico
2. Aminoácidos
L-alanina
S-alanina
Ácido D-glutâmico
Lisina ou ácido diaminopimélico (DAP)
GRAM-positivas
Possuem cor roxa
1. Peptideoglicano (camada espessa)
2. Ácidos Teicóicos (álcool e P)
- Auxiliam na comunicação da bactéria.
- Possuem carga negativa
- Impedem a ruptura extensa da parede
- Especificidade antigênica
3. Ácido micólico
- Alta resistência contra defesas.
GRAM-negativa
Possuem cor Rósea
1. Peptideoglicano
- Uma ou poucas camadas
- Mais suscetível ao rompimento
mecânico
2. Membrana externa
- Polissacarídeos
- Composta por LPS, lipoproteínas,
fosfolipídeos e porinas.
- Possuem uma carga negativa muito
forte, facilitando a fuga de fagocitose.
- Produzem barreiras a antibióticos,
enzimas digestivas, detergentes e sais
biliares.
3. Periplasma
- Espaço entre membranas externa e
plasmática
- Preenchido por fluidos
Animais que se infectam com GRAM-negativas
geralmente apresentam infecções e sinais clínicos de
febre, causada pelas LPS.
PAREDES CELULARES ATÍPICAS
Bactérias com pouca ou sem parede celular
Ex.: Micoplasma, arqueobactérias.
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
Composição
1. Bicamada fosfolipídica:
- Ácidos Graxos
- Glicerol-fosfato
2. Estabilizada por:
- Pontes de H
- Interações hidrofóbicas
- Mg e Ca
Proteínas de membrana
1. Região hidrofóbica
- região que atravessa a membrana
2. Região hidrofílica
- em contato com o citoplasma e meio
externo
3. Integrais de membrana
- firmemente aderidas à membrana
4. Ancoradas na membrana com porção
intramembranosa
5. Periféricas
- não estão embebidas na membrana
mas encontram-se firmemente
associadas à superfície da membrana
Agentes que conferem rigidez à membrana
1. Esteróis
- eucariotos
- ausente em procariotos
2. Hopanóides
- presente em membranas de muitas
bactérias
- moléculas similares aos esteróis
Funções da Membrana Citoplasmática
1. Permeabilidade Seletiva
● Positiva: água, CO2 e moléculas orgânicas
apolares
● Neutra: íons (K, Na e Cl)
● Negativa: proteínas (grandes necessitam de
moléculas transportadoras)
Barreira de permeabilidade: impede o
extravasamento e atua como uma porta para o
transporte de nutrientes para dentro e fora da célula.
2. Ancoragem de proteínas
Enzimas que catalisam reações bioenergéticas
Proteínas transportadoras
Quimiotaxia: reconhecimento de substâncias
químicas.
3. Conservação de Energia
H separado do OH
Analogia: energia potencial de uma bateria
carregada
Força próton motiva
GLICOCÁLICE
É um polissacarídeo e/ou um polipeptídeo viscoso e
gelatinoso, localizado na área externa da parede
celular, sendo secretado para a superfície da bactéria.
Este pode ser do tipo:
Cápsula
Onde possui uma matriz compacta e rígida, fortemente
ligada à parede celular, sendo a mais resistente e mais
frequente entre as bactérias.
Camada Limosa
Matriz flexível que está frouxamente ligada à parede
celular.
Função
1. Produzir virulência bacteriana (quanto maior a
virulência mais expressiva a bactéria é, sendo
mais dificil de controle)
2. Proteção contra a fagocitose
3. Fixação da bactéria
4. Proteção contra desidratação
5. Fonte de nutrição quando reservas energéticas
estão baixas
6. Inibem o movimento dos nutrientes para fora
da célula.
Estruturas Externas à Parede Celular
1. Fímbrias e Pili
Estruturas filamentosas e proteicas que se projetam a
partir da superfície das células, sendo semelhantes a
micro pelos, sendo mais retas, curtas e finas que os
flagelos.
São numerosas, de unidades a centenas, conferindo a
capacidade de adesão e colonização em mucosa de
animais.
2. Pili
São maiores que a fímbrias, tendo de 1-2 pilis por
célula.
Os pilis sexuais são aqueles que permitem a troca
genética durante a conjugação.
E também aqueles que permitem a mobilidade da
bactéria por meio do deslizamento, chamamos este de
Pili tipo IV, é uma extensão seguida deretração, onde
ele literalmente arrasta a célula ao longo de uma
superfície sólida.
ENDOFLAGELOS
São feixes de fibrilas mais internas na forma espiral,
elas permitem movimentos de contração e extensão,
como uma minhoca, e de rotação sobre o próprio eixo.
Estas podem penetrar por meio da pele úmida, por
possuir estes flagelos internos.
FLAGELOS
São longos apêndices filamentosos que propele às
bactérias, podendo ser:
Monotríquios
Possui 1 flagelo polar
Anfitríquios
Possui um tufo de flagelos em cada extremidade da
célula.
Lofotríquio
Dois ou mais flagelos em um pólo da célula
Peritríquio
Flagelos distribuídos por toda a célula
Prova de Motilidade
Quando a bactéria é móvel ela fica toda homogênea no
meio de cultivo, em contrapartida, às náo móveis ficam
concentradas.
Usado para avaliar o grau de virulência da bactéria.
CITOPLASMA
Composição
- 80% água
- 20% proteínas, lipídeos, carboidratos e íons
Principais Estruturas Encontradas
- Área nuclear
- Ribossomos
- Inclusões
Não Possui
- Citoesqueleto
- Complexo de Golgi
- RE
- Mitocôndria
ÁREA NUCLEAR
Contém o material genético bacteriano e o plasmídeo
(DNA extra bacteriano)
O DNA é único, longo, com conformação circular de fita
dupla, este está fixado na membrana plasmática.
Não possuem membrana nuclear e histonas.
Plasmídeos (DNA)
Tipo de DNA pequeno, circular de fita dupla e fora do
DNA bacteriano, é de número variável com elementos
genéticos extracromossômicos, não estando conectados
ao cromossomos, podem se replicar independente
deste.
Contém genes não cruciais, contudo, sob certas
condições podem ser vantajosos, como na resistência e
produção de toxinas.
Além de tudo, estes podem ser transferidos de uma
célula para a outra.
RIBOSSOMOS
Realizam a síntese proteica, formada por proteínas e
rRNA.
É um 70S, com subunidade menor de 30S e
subunidade maior de 50S.
Alguns Antibacterianos atuam inibindo a síntese
proteica:
- Estreptomicina e Gentamicina: 30S
- Eritromicina e Cloranfenicol: 50S
INCLUSÕES
São reservas localizadas no citoplasma, onde os
nutrientes são armazenados em caso de excesso que é
utilizado quando escassos.
Estes são revestidos por membranas atípicas e evita o
aumento da pressão osmótica.
Possuem alguns tipos de inclusões:
1. Grânulos Metacromáticos
Fosfato inorgânico, utilizado para a síntese de
ATP
2. Grânulos Polissacarídicos
Glicogênio e Amido
3. Carboxissomos
Bactérias que usam CO2 requerem enzimas
para sua fixação, como a ribulose 1,5-difosfato
carboxilase.
4. Inclusões Lipídicas
Ácido poli-beta-hidroxibutírico
5. Grânulos de Enxofre
Reserva de energia para bactérias do enxofre.
6. Vacúolos de Gás
Cavidades ocas, em profundidades adequadas
eles flutuam, presente em alguns organismos
aquáticos como cianobactérias, bactérias
fotossintéticas anoxigênicas e halobactérias.
7. Magnetotaxia
Óxido de ferro, imã e magnetotaxia, que dão
orientação e migração ao longo das linhas do
campo magnético da terra, usados para
mover-se para baixo até atingir um local de
fixação
aceitável.
ENDÓSPORO
São formas de resistência.
Estágio Latente
Estas não possuem crescimento ou reprodução,
ocorrendo quando os nutrientes essenciais se esgotam.
Este mecanismo é utilizado para sobrevivência em
condições adversas como altas temperaturas,
dessecamento e carência nutricional.
Ocorre geralmente em Gram-positivos, como
Clostridium e Bacillus
Facilitando a sua dispersão no vento, água ou trato
gastrointestinal.
Esporulação
Processo de formação do endósporo dentro de uma
célula-mão vegetativa.
A maior parte da água presente no citoplasma do
pré-esporo é eliminada no momento em que a
esporulação está completa.
O centro do esposo contém: DNA, RNA, enzimas e
algumas moléculas.
Este pode ser classificado de acordo com sua
localização:
1. Central
2. Terminal
3. Lateral
A sua germinação ocorre quando um endósporo
retorna a seu estágio vegetativo no momento em que as
condições estão favoráveis à bactéria.
NUTRIÇÃO BACTERIANA
Os microrganismos possuem exigência nutricional
diversificada, necessitando de:
1. Necessitam de carbono, nitrogênio, hidrogênio,
oxigênio, enxofre, fósforo e água.
Tais exigências nutricionais podem ser utilizadas para
classificar as bactérias.
MACRONUTRIENTES
Carbono
É o principal elemento, cerca de 50% do peso seco e
está presente em todas as classes de macromoléculas,
como açúcares, aminoácidos, etc.
Nitrogênio
É o segundo elemento mais importante com cerca de
12% do peso seco, produzem proteínas e ácidos
nucléicos, estes são obtidos por meio
- Da amônia: em todas as bactérias
- Nitrato: em algumas bactérias
- N2: em bactérias fixadoras de nitrogênio.
Fósforo
Síntese de ácidos nucléicos e fosfolipídios
Enxofre
Papel estruturas em aminoácidos e presente em
vitaminas
Potássio
Cofator de enzimas
Magnésio
Estabilização de ribossomos, membranas e ácidos
nucleicos e cofator de enzimas
Cálcio
Estabilização da parede celular e na termoestabilidade de
endósporos.
MICRONUTRIENTES
Ferro
Importante na respiração celular (citocromos)
Bactérias produzem sideróforos (agentes ligantes ao
ferro), os quais transportam o Fe para o interior da
célula.
Outro elementos
B, Cr, Co, Mn, Mo, Ni, Se
Normalmente atuam como cofatores enzimáticos.
CULTIVO BACTERIANO
DEFINIÇÃO
Soluções nutritivas utilizadas para promover o
crescimento de microorganismos em in vitro.
Fornecem informações úteis sobre as bactérias
presentes na amostra.
O meio influencia em:
1. Crescimento bacteriano
2. Aspecto da colônia
3. A identificação e classificação
MEIOS DE CULTURA
Definidos
Composição química bem definida e seus compostos
químicos são bem purificados.
Ao adicionar ou retirar um componente ao meio,
pode-se saber se aquele constituinte é essencial para o
crescimento do microrganismo.
Complexos
Composição química exata não é definida, nesta são
preparadas com várias substâncias nutritivas, porém
não purificadas, como por exemplo extrato de carnes,
de soja, levedura, etc.
Para o cultivo de muitos microorganismos o
conhecimento da composição química exata não é
essencial.
Mais ricos nutricionalmente e acabam sendo mais
vantajosos.
Para este meio pode-se utilizar Ágar Sangue e Triple
Sugar Agar (TSA).
Seletivo
Permite o crescimento de um tipo particular de
microorganismos ou inibem o crescimento de outros.
Como por exemplo o Ágar Sabouraud, que permite o
crescimento de fungos, neste pode-se utilizar
antibióticos para impedir o crescimento da bactéria,
muito utilizado em testes de pêlo e unha, onde o
crescimento bacteriano é dispensável.
Diferencial
Neste meio é utilizado um indicador, normalmente um
corante, permitindo a diferenciação de reações
químicas que ocorreram durante o crescimento de
microorganismos.
Pode-se utilizar:
1. TSI: diferencia bactérias que fermentam
açúcares e produzem H2S.
2. Urease: diferencia bactérias que degradam
ureia
3. Citrato: diferencia bactérias que utilizam
citrato como fonte de carbono
Quantidade de crescimento de acordo com o meio:
Seletivo e Diferencial
Além de inibir ou favorecer o crescimento de
determinados microrganismos, estes meios também
podem diferenciá-los.
Como por exemplo :
1. Ágar Manitol Salgado: É um seletivo de
halotolerantes e halofílicos e diferencial para
bactérias que utilizam de manitol.
2. Ágar Macconkey: onde utiliza lactose para
diferenciar as bactérias que utilizam bactérias,
e sais e cristal violeta para inibir o GP.
3. Ágar Baird-Parker: seletivo para
staphylococcus aureus.
De Enriquecimento
Isolar e favorecer o crescimento de uma bactéria
específica em baixa concentração na amostra.
Como por exemplo o caldo tetrationato.
Classificação em relação ao estado físico
Líquido, Semi-sólido e Sólidos (Este permite a
imobilização das células por isolamento, permite
observar a presença de contaminantes, características
individuais da colônia, como formas, tamanho,
margem, pigmentos, etc.)
Colônia Pequena: ± 1𝑚𝑚
Colônia Média: ≃ 3𝑚𝑚
Colônia Grande: ≻ 3𝑚𝑚
CULTIVO
Aeróbia Obrigatória
Precisam de ar
Anaeróbias facultativo
Independente, faz a mesma coisaem ambas às
situações
Anaeróbias aerotolerante
Não precisam de Oxigênio mas toleram
Anaeróbias Obrigatórias
Não toleram oxigênio
METABOLISMO MICROBIANO
É a soma de todas as reações químicas dentro de um
organismo vivo.
CATABOLISMO
Reações químicas que liberam energia, realiza a
síntese de ATP, como por exemplo:
𝐺𝑙𝑖𝑐𝑜𝑠𝑒 → 𝐶𝑂
2
 + 𝐻
2
𝑂
De Carboidratos
É uma fonte primária de energia celular.
Para produzir energia a partir de glicose, os
microorganismos utilizam dois processos gerais:
1. Respiração celular
2. Fermentação.
ANABOLISMO
Reações químicas que requerem energia e fazem a
quebra de ATP, como por exemplo:
𝐴𝑚𝑖𝑛𝑜á𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠 → 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎𝑠
Pode-se utilizar TSI, Urease e Citrato.