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2 0 2 3 M A Y U R I B A C T E R I O L O G I A E M I C O L O G I A V E T E R I N Á R I A P R O F ° M A R C O S G A B R I E L P I N H E I R O . Conceito de Microbiologia - Microbiologia é o estudo de organismos microscópicos. Mikros = pequeno Bios = vida Logos = ciência •Causadores de doença •Deteriorização de alimentos Grécia antiga •Rãs e minhocas surgiam de lagos de lama •Larvas e insetos de carne em decomposição Século XVI – Discordância Antony Van Leeuwenhoek •Lentes de aumento Microscópio primitivo Antony Van Leeuwenhoek, XVI •Animáculos •Cartas à sociedade real Inglesa •Descrição de pequenos objetos móveis – Protozoários de vida livre •Observações e desenhos em mais de 300 cartas Geração espontânea X Biogênese Geração espontânea: Decomposição de plantas e tecidos de animais Biogênese: Teoria de Pasteur – 2 experimentos Aula 1 Qual a importância da bacteriologia para a medicina veterinária???? Teoria da geração espontânea (abiogênese) •Criada por Aristóteles •Discutida após a descoberta dos microoganismos •Considerava os “animáculos” resultado da decomposição de plantas ou tecidos de animais (fermentação / putrefação) •Defensores acreditavam que a vida surgia de objetos inanimados “Todos os seres vivos originam-se espontaneamente da matéria bruta” Teoria da biogênese Microorganismos se originavam a partir de outras formas formas de vida • “animálculos” já existentes davam origem a outros “animálculos”. Larvas de carne em putrfação? 1668 - Francesco Redi (Médico, biogenista) 1745 - John Needham (abiogenista) •Fervia substâncias nutritivas em frascos deixava-os, abertos, em repouso (dias) •Observação de microorganismos na superfície •Surgimentos espontâneo a partir da carne 1769 - Lazzaro Spallanzani(biogenista) •Ferveu caldo de carne por 1 hora e vedou •Nenhum microorganismo cresceu 1836 – Louis Pasteur (biogenista) •Indústria de vinhos franceses e a função dos micróbios na produção de álcool. FERMENTAÇÃO Muitas civilizações antigas produziram bebidas e alimentos que, atualmente sabemos, são produtos da fermentação microbiana (Grécia,China, Japão, Ásia Central) •1850 - Pasteur examinou lotes de vinho bom e ruim, ele encontrou microrganismos de tipos diferentes. •Pasteur concluiu que a seleção de micróbios podia assegurar um bomproduto. •Destruição de microrganismos no suco de fruta •Inoculação do suco com vinho de alta qualidade •Produto final de alta qualidade (aquecimento de 50-60 °C / vários minutos) - Pasteurização Teoria Microbiana da Doença História Fatores vagos •Ar •Sangue ruim 1546 - Girolamo Fracastoro •Doenças surgiam devido a organismos, pequenos demais para serem vistos. •Poderiam ser transmitidos de uma pessoa para outra. •Conversas com marinheiros ⇒ retornavam de expedições ao exterior (propagação de muitas doenças). 1746 - Anton von Plenciz •Estabeleceu que seres vivos eram causas de diferentes doenças. •Conceito parasitismo foi estabelecido: de um organismo vivo vivendo um ou sobre o outro, a partir do qual retirava seus nutrientes Pasteur Investigou a doença do bicho-da-seda •Passou seis anos para provar que um protozoário, causava a doença. •Mecanismos de eliminar a doença, selecionando somente bichos-da-seda saudáveis, livres da doença, para reproduzir novaslinhagens de insetos. 1876 – Albert Koch – Bactéria do carbúnculo (Bacillus anthracis, popular antrax). – Animais doentes deviam ser mortos e queimados ou enterrados bem fundo, após demonstrar que os esporos bacterianos podiam sobreviver por meses, em produtos contaminados. – Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio causa um tipo definido de doença. – Bactérias causadoras da cólera (Vibrio cholerae) e da tuberculose (Mycobacterium tuberculosis ou também conhecido como bacilo de Koch). •Colônias crescendo sobre batatas fervidas e subsequentemente encontraram maneiras para separar micróbios individuais (Isolamentobacteriano). •Meios de cultura específicos para cultivar os microrganismos. •Aprenderam a cultivar os micróbios específicos em culturas puras. •Richard J. Petri ⇒ placa de vidro especial Foi por meio do estudo das causas de doenças em plantas que outros cientistas descobriram o vírus (do latim virus, que significava liquido viscoso ou veneno). •1892 - Dmitri lvanovski – Agente da doença do mosaico do tabaco podia ser transmitido por suco filtrado da planta doente. – O material que passava através do filtro continha uma nova classe de agentes causadores de doença muito menores que as bactérias. •Simplicidade dos experimentos + rápida velocidade de crescimento + variedade de atividades bioquímicas = modelo experimental de escolha para o estudo da genética, metabolismo e fisiologia celular. •Grande potencial para ajudar na limpeza do ambiente: da decomposição de componentes de petróleo em derramamento de óleos à decomposição de herbicidas e inseticidas usados na agricultura. A Célula como Unidade Estrutural •“Célula” ⇒ Robert Hooke (1665): Menor unidade de qualquerorganismo •Matthias Schleiden e Theodor Schwann ⇒ teoria celular (1838): unidade estrutural e funcional básica de todos os organismos. •Organismo unicelular ⇒ todos os processos vitais devem ocorrem dentro da célula. •Organismo multicelular ⇒ suas células podem estar arranjadas em estruturas chamadas de tecidos ou órgãos, com funçõesespecíficas. Todos os organismos, unicelulares ou multicelulares, apresentam as seguintes características: •Reprodução. •Utilização de alimento como fonte de energia •Síntese de substâncias e estruturas celulares •Excreção de substâncias •Resposta a alterações ambientais •Mutações, que são alterações súbitas em suas características hereditárias, embora ocorram raramente. •Células eucarióticas: têm um núcleo separado do citoplasma por uma membrana nuclear ⇒ eucariotos (eu=desenvolvido; cario=núcleo; teca=membrana). Possuem núcleo. •Células procarióticas: apresentam material celular semmembrana ⇒ procariotos (pro=primitivo; cario=núcleo; teca=membrana) Classificação dos Organismos Vivos PRECAUÇÕES UNIVERSAIS RECOMENDAÇÕES “Todos os profissionais de saúde deveriam obrigatoriamente, utilizar equipamentos de proteção individual quando da manipulação de artigos contaminados com sangue e/ou fluídos corpóreos”. OMS,1987. Os profissionais de saúde estão sujeitos aos riscos: • Químicos • Físicos • Biológicos RISCOS QUÍMICOS Substâncias: •CORROSIVAS : causam destruição de tecidos humanos. •TÓXICAS: causam danos biológicos após sua inalação, ingestão ou contato com a pele. •CANCERÍGENAS: causam tumores malignos. •EXPLOSIVAS: substâncias reativas e instáveis que sofrem alterações químicas violentas (ex. hidrazinas). RISCOS FÍSICOS • Raios ultra violeta. • Calor. • Frio. • Ruído. RISCOS BIOLÓGICOS • Bactérias • Vírus • Parasitas • Protozoários • Fungos 90% dos acidentes são causados por falha humana. PRÁTICAS DE LABORATÓRIO •Usar dispositivos para pipetar. •Nao comer e beber em laboratório. •Não guardar alimentos na área de trabalho. •Não armazenar comida e materiais biológicos no mesmo refrigerador. •Utilizar jalecos e vestimentas apropriados. •Usar luvas. • Sempre que existir um potencial contato direto com materiais infecciosos. • São recomendadas luvas descartáveis de látex ou vinil. • Devem ser imediatamente descartadas em recipiente próprio designado para lixo após serem removidas. Prender os cabelos. • Para evitar o contato com materiais contaminados. • Evitar a contaminação da área de trabalho. • Evitar que o cabelo entre em equipamento em movimento ou com a chama do bico de Bunsen . Não usar jóias pendentes. • Podem ser captadas por equipamento em movimento. • Podem entrar em contato com materiais contaminados. Lavar as mãos. Frequentemente durante o expediente: • sempre que tirar as luvas, • antes de sair do laboratório, • antes e depois de contato com pacientes, • antes de comer ou fumar. “ Lavar imediatamente após o contato acidental com sangue, líquidos biológicos e materiais contaminados “. •Descontaminação de materiais. •Todosos materiais devem ser descontaminadosantes de serem eliminados ou reaproveitados. •Todos os locais de trabalho devem ser mantidos limpos e bem arrumados. PRÁTICAS DE LABORATÓRIO O que é vida? Características do seres vivos •Reprodução •Evolução •Metabolismo •Resposta ao estímulo •Célula •Material genético Classificação dos microrganismos Filogenia •A filogenia, também chamada de filogênese, é o termo rotineiramente utilizado para definir hipóteses de relações evolutivas, ou seja, relações filogênicas, de um grupo de organismos. •Determinar as relações ancestrais entre espécies conhecidas TEORIA CELULAR (1838-1839) A célula como unidade de vida Aula 2 Classificação dos Microrganismos Principais grupos de microrganismos •Reino Monera •Reino Fungi •Reino Protista Reino Fungi Os fungos são popularmente conhecidos por bolores, mofos, fermentos, levedos, orelhas-de-pau, trufas e cogumelos-de-chapéu (champignon). •Grupo numeroso (200.000 espécies) Saprófagos - obtêm seus alimentos decompondo organismos mortos. Parasitas - quando se alimentam de substâncias que retiram dos organismos vivos nos quais se instalam. Porém podem ser mutualísticos quando estabelecem uma relação de simbiose. •Liberam enzimas digestivas para fora de seu corpo •Degradação de moléculas simples •Absorvidas pelo fungo Saprófagos - responsáveis por grande parte da degradação da matéria orgânica. Juntamente com as bactérias saprófagas, eles compõem o grupos dos organismos decompositores, de grande importância ecológica. Ferrugem do cafeeiro – parasitose causada por fungos Mutualísticos Dentre os fungos mutualísticos, existem os que vivem associados a raízes de plantas formando as micorrizas (mico= fungo; rizas = raízes). Nesses casos os fungos degradam materiais do solo, absorvem esses materiais degradados e os transferem à planta, propiciando-lhe um crescimento sadio. Reino protista Os protistas são seres vivos unicelulares e eucariontes, portanto possuem núcleo individualizado, envolvido por membrana. Possuem também organelas membranosas diversas. Nesse grupo incluem-se os protozoários e as algas unicelulares. Protozoários Parasitas que causam doença e possuem diversas classificações Alimentação - Heterótrofos Locomoção – Rizópodes, flagelados, ciliados e esporozoários Reprodução - Assexuada Reinos Arquea e Bacteria •Bactérias •Cianobactérias •Arqueobactérias (arqueas) Unicelulares e procarióticos Menores que 8µm (1µm = 0,001mm) Reino monera – Obsoleto! Reino Bacteria: Eubactéria e Arqueobactéria Esquema de três domínios Microrganismos procarióticos (pré-núcleo) •Archeobacteria •Eubacteria Microrganismos eucarióticos (núcleo definido) •Eucariotas Domínio Archaea •Procariontes •Unicelulares •Nutrição (autotrófica ou heterotrófica) -Foram separados das bactérias pois, evolutivamente, estão mais próximos dos eucariontes. -São extremófilos Conseguem sobreviver em ambientes onde outros microrganismos não sobreviveriam. (temperatura extremamente elevada) Domínio bacteria •Procariontes •Unicelulares •Autótrofos ou heterótrofos •Causadoras de doença •Vivem no solo e água Características gerais das bactérias Unicelulares e procariotas Arqueobactérias Metanogênicas - usam dióxido de carbono e hidrogênio para produzir metano; podem, por exemplo, ser encontradas em esgotos, pântanos e no sistema digestivo de ruminantes. Halófilas extremas - vivem em ambientes de extrema salinidade (ex: Mar Morto). Termoacidófilas - preferem locais extremamente quentes e com acidez elevada (ex: vulcões e fontes termais). Eubactérias bacilos - em forma de bastonete cocos - forma esférica espirilos - em forma de espiral ou mola estrepto - organizam-se em cadeias estafilo - organizam-se em grupos 4 principais tipos de eubactérias: •Cianobactérias (bactérias de coloração esverdeada que colonizam charcos e lagos eutrofizados). •Espiroquetas (bactérias gram positivas: nestas, os antibióticos não fazem efeito). •Gram-positivas. •Proteobactérias (por exemplo: Escherichia coli). Reprodução •Fissão binária •Transformação – aporte direto de DNA •Conjugação – Cílios das bactérias se juntam efetuando a troca de genes através de plasmídeos •Transdução – Após infecção viral, a bactéria incorpora plasmídeos no vírus (bacteriófago), tornando-o vetor de genes na população bacteriana A célula bacteriana Flagelos Estruturas externas à parede celular Cápsula Polímero viscoso e gelationoso situado externamente à parede celular, composto de polissacarídeo e/ou polipeptídeo. •Proteção da célula bacteriana contra desidratação •Aderência – auxiliam na ligação da bactéria à superfícies bióticas ou abióticas. •Proteção - resistência à fagocitose pelas células de defesa do corpo (fator de virulência). => bactérias encapsuladas são mais VIRULENTAS do que as não encapsuladas. Patogenicidade x Virulência •Patogenicidade: Capacidade de causar doença •Virulência: medida quantitativa da habilidade de causar doença Infecção X Doença Infecção: contato com o patógeno; presença do patógeno no organismo + sinais e sintomas Doença: manifestação sintomática da ação patogênica Patogenicidade: capacidade da bactéria de causar infecção Bactérias patogênicas •Primárias – causam infecção em organismos normal em geral •Oportunistas – causam infecção em indivíduos com suas defesas comprometidas Os fatores de virulência são estruturas, produtos ou estratégias que as bactérias utilizam para burlar o sistema de defesa do hospedeiro e causar uma infecção. •ADESÃO: é a estratégia que as bactérias usam para fixar-se nas células e tecidos do organismo; •É mediado por estruturas da superfície bacteriana, as ADESINAS; •As adesinas só funcionam quando ligados aos receptores do organismo (em células ou matriz extracelular) ADESINAS EM GRAM-NEGATIVAS: •Fímbrias: Ancoradas na membrana externa Compreendem bainha (subunidades da fímbria A) e a extremidade aderente (adesina principal e proteínas auxiliares G, F e E); •ADESINAS EM GRAM-POSITIVAS: •- Superfície dos cocos (Streptococcus, Staphylococcus e Enterococcus); •- Interagem com proteínas da matriz extracelular – Fibronectina Aula 3 Infecções Bacterianas RECEPTORES: •A maioria dos receptores de Gram-negativas são carboidratos e glicolipídeos, presentes na superfície das células do organismo; •E os receptores de gram-positivas são proteínas da matriz extracelular; OUTRAS ADESINAS •Outros compostos de superfície podem funcionar como adesinas: •Ácido lipoteicóico – ligados a proteínas da matriz extracelular, Gram -Positivas; •LPS: Gram-negativas •Exopolissacarídeos secretados Resposta da célula bacteriana e da célula do hospedeiro ao processo de adesão •O crescimento pode ser estimulado ou inibido •A adesão não é um evento puramente físico •As proteínas são somente secretadas depois que a bactéria adere às células do organismo •A resposta varia de acordo com o tipo de célula e de bactéria •As células epiteliais respondem produzindo citocinasou incorporando a bactéria em um processo de fagocitose BIOFILMES São microcolônias ou agregados bacterianos, envolvidos em uma película de exopolissacarídeo produzida pela bactéria As bactérias têm alto potencial em interagir e aderir às superfícies disponíveis •Materiais plásticos usados em procedimentos médicos •Fonte constante de bactérias que causam infecção •Agregados em forma de pilares ou cogumelos •Atravessados por canais que permitem difusão de nutrientes •Proteção contra defesa do organismo e antimicrobianos •Adesão mediada por proteínas •Plástico, mucosa, dente e tubulações em geral INVASÃO •Capacidade de aderir e invadir diferentes células do organismo. •As bactérias penetram as células por fagocitose. •Disseminação de bactérias pelo organismo. FAGOCITOSE •Fagocitose exercida por células fagocitárias: processo natural, mediada pelo sistema imune e sistemacomplemento, com objetivo principal de proteger o organismo da bactéria. DESTINO APÓS A FAGOCITOSE •Rompem a membrana do vacúolo, passam para o citoplasma rico em nutrientes e se disseminam de uma célula para outra. •Permanecem dentro do vacúolo e são transportadas para o tecido subepitelial. Invasão celular •Produção de citocinas e prostaglandinas. •Morte por necrose (depleção de nutrientes e efeito de toxinas) e apoptose (morte celular programada). BACTÉRIAS EXTRA E INTRACELULAR •Intracelular obrigatória: necessita de nutrientes que não podem sintetizar, dependendo de nutrientes das células. •Intracelular: Se reproduzem e crescem dentro das células. •Extracelular: Crescem e se multiplicam fora das células. •O estilo de vida intracelular inicia no vacúolo endocítico, é vantajoso, pois protege as bactérias dos anticorpos, complementos, fagocitose e alguns antibióticos. SIDERÓFOROS •As células do organismo e as bactérias necessitam de ferro para metabolismo e crescimento. •Diminuição do aporte de ferro pelo organismo (combate à infecção). •O ferro liga-se à hemoglobina e transferrina no plasma e lactoferrinano leite e secreções. •Superprodução das proteínas citadas acima no combate à infecção. •As bactérias retiram o ferro das proteínas carreadoras, elas transferem-nas para o citoplasma através de sideróforos, que são receptores específicos •Os sideróforos tem alta afinidade por ferro e são capazes de retirá-los das proteínas carreadoras TOXINAS Qualquer substância de origem microbiana capaz de causar danos ao organismo animal. •Endotoxinas •Exotoxinas ENDOTOXINAS – Não são liberadas LPS - lipolissacarídeos, presente na membrana externa de Gram negativos. Mecanismo: Ligam-se a receptores específicos, ativamo sistema complemento, sinaliza e induz a respostaimune, dispara a cascata de coagulação, produçãodesmedida de citocinas. Consequências •Em baixas concentrações: febre, vasodilatação, ativação resposta imune •Em altas concentrações: sepse, choque, colapso cardiovascular e óbito. EXOTOXINAS – Produzidas e liberadas Enzimas citolíticas e proteínas ligantes de receptores que alteram as funções da célula. Grupo I •Superantígenos e toxinas ST ➢Não são processados pelos macrófagos . ➢Tem a capacidade de se ligar simultaneamente às moléculas MHC na superfície dos macrófagos e aos receptores da superfície dos linfócitos Th. Bactérias produtoras de superantígeno •Staphylococcus aureus •Streptococcus pyogenes Estimulam produção de citocinas, TNF- alfa (secretada por macrófagos), resposta semelhante à autoimune. Excesso na produção de interleucinas e fator de necrose tumoral – choque. Danificam a membrana citoplasmática, levam a morte da célula; Conhecidas como hemolisinas; As bactérias usam para matar macrófagos e romper a membrana do fagossoma; Lise das hemácias, para obter ferro; Formam poros na célula; Fosfolipases - desestabiliza as membranas; Reúne maior número de toxinas, e as mais importantes para o fator de virulência; Tecidos: alvos definidos e limitados; Alvos bioquímicos: + Ribossomos; + Mecanismo de transporte e sinalização celular; Subunidades A e B: Degradam componentes da matriz extracelular; Desorganiza estrutura dos tecidos; Hialuronidases, Colagenases, proteases Evitar contato com o fagócito; Se instalam em lugares inacessiveis; Impede quimiotaxia; Mascara a superfície com substâncias do organismo, fibrina; Superantígenos Grupo II: Grupo III: A- Enzima ativa, penetra a célula; B-ligante, liga toxina ao receptor; Enzimas hidrolíticas: EVASINAS: mecanismo de escape de defesas inatas e adquiridas do organismo situados abaixo da pele e mucosa; - Exemplo de defesa: fagocitose, complemento, citocinas, anticorpos; FAGOCITOSE: defesa inata mais eficiente, iniciado logo após a entrada das bactérias nas mucosas e pele; Inibir a fusão do fagossoma ao lisossoma; Escapar do fagossoma; Resistir ao conteúdo do fagossoma; Evita a ativação do sistema de complemento; Mantem o LPS e o peptideoglicano cobertos pela cápsula; Modifica o LPS, adicionando ácido siálico, substancia incapaz de ativar o complemento; Algumas bactérias produzem substâncias que destroem os componentes do complemento; COMPLEMENTO: defesa inata; - Dá origem a três classes de componentes, que interferem direta e indiretamente na vida das bactérias; † Interferência direta: letal, exercida pelos componentes (C5-C9) - complexo de ataque do complemento; se insere na membrana provocando lise e morte celular; + Interferência indireta: exercidas por C3b e C3a e C5a; PRINCIPAIS INFECÇÕES BACTERIANAS Meninges Meningite bacteriana – Streptococcus pneumoniae. Olhos Conjutivite - Streptococcus pneumoniae e Staphylococcus aureus. Vias respiratórias Vias aéreas superiores (sinusite, amigdalite) – Streptococcus . Pneumonia e bronquite – Streptococcus pneumoniae. Tuberculose – Mycobacterium tuberculosis. Ouvidos Otite média – Streptococcus pneumoniae. Boca Cáries – Streptococcus mutans. Pele Dermatite bacteriana – Staphylococcus aureus e Pseudomonasaeroginosa. Impetigo – Staphylococcus aureus e Streptococcus. Gastrointestinais Botulismo – Clostridium botulinium Enterite ou colite – Eschirichia Coli Salmonelose – Salmonella enterica Úlcera – Helicobacter Pylori Genitais •Clamídia - Chlamydia trachomatis •Gonorreia - Neisseria gonorrhoeae •Sífilis - Treponema pallidum Sistêmicas Hanseníase - Mycobacterium leprae Leptospirose - Leptospira interrogans Tétano – Clostridium tetani Crescimento microbiano •Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares. •Crescimento Microbiano = associado ao crescimento de uma população de células (uma célula dará origem a duas ao fim de um certo tempo) Crescimento – Aumento ordenado de todos os componentes de um Micorganismo. Bactérias •A multiplicação aumenta o número de células que constituem uma população ou cultura •Sob condições apropriadas ao determinado microrganismo •Tempo de crescimento relativamente curto. Reprodução bacteriana As bactérias geralmente reproduzem-se assexuadamente por fissão binária ou cissiparidade. •Replicação do cromossomo e uma única célula se divide em duas. Aula 4 Nutrição e Crescimento Microbiano Embora não ocorra reprodução sexuada, pode ocorrer troca de material genético entre as bactérias. Tal recombinação genética pode ocorrer por transformação, conjugação ou transdução. Tempo de geração - é o tempo necessário para que uma célula bac- teriana se divida ou para que a população duplique. Esse tempo pode variar de 15 a 20 minutos ou até algumas horas. O tempo de geração depende da espécie bacteriana e das condições ambientais, ou seja, as bactérias são capazes de crescer numa ampla faixa de condições físicas, podendo utilizar alimentos muito diferentes. Contudo, seu crescimento requer condições específicas para uma dada espécie. Endósporos (esporos) - formas dormentes de células bacterianas são produzidas por certas espécies de bactérias em situações de escassez de nutrientes. Os esporos representam uma fase latente (repouso) da célula: são extremamente resistentes aos agentes físicos e químicos adversos, demonstrando uma estratégia de sobrevivência. O endósporo resiste até que as condições melhorem e muitos resistem até mesmo à água fervente. A indústria de alimentos preocupa-se em tomar providências para que os endósporos não estejam presentes durante o processo de acondicionamento dos alimentos. Tempo de geração •Intervalo de tempo necessário para que a célula se divida •Nem todas as espécies de microrganismos têm o mesmo tempo de geração (E. coli – 15 mnts/ mycobacterium tuberculosis – horas) •Nutrientes e condições físicas de incubação CURVA DE CRESCIMENTO Quando uma população de microrganismos é introduzida em um meio de cultura rico em nutrientes, as células passam a se dividir e aumentar o tamanho da população gerando um padrão característico, no qual se identificam as diferentesfases do crescimento microbiano. Estas fases são conhecidas como i) fase lag ou de latência; ii) fase log ou exponencial; iii) fase estacionária iv) fase de morte ou declínio. Nutrição bacteriana Do ponto de vista nutricional, as bactérias podem ser divididas em classes fisiológicas dependendo da forma de obtenção de fontes de energia e carbono para a realização de suas atividades vitais: •Fototróficos – são organismos que utilizam a energia radiante (luz) como fonte. •Bactérias autótrofas: fotossintetizantes e quimiossintetizantes. •Quimiotróficos – são organismos incapazes de utilizar a energia radiante; dependem da oxidação de compostos químicos para a obtenção de energia. •Bactérias heterótrofas: quimiossintetizantes. Fatores limitantes do crescimento bacteriano •A oferta de nutrientes é o principal fator que limita o crescimento bacteriano. Outros fatores importantes no crescimento bacteriano são: temperatura, pH, disponibilidade de O2 e quantidade de água. •Temperatura – algumas bactérias crescem melhor em temperaturas baixas, outras em temperaturas intermediárias e outras em temperaturas altas. A temperatura ótima de crescimento é aquela em que o microrganismo cresce mais rapidamente. Em temperaturas mais favoráveis para o crescimento, o número de divisões celulares por hora, chamada de taxa de crescimento, dobra para cada aumento de temperatura de 10ºC. Há três temperaturas importantes a conhecer: mínima, ótima e máxima (nessa última as enzimas são danificadas pelo calor e a célula para de crescer). •Psicrófilas – 15-25°C •Mesófilas – 25-45°C •Termófilas – 45-80°C Classificação dos microrganismos quanto à atividade da água (Aa) •Halófilos: Necessitam de Aw reduzida para o crescimento e presença de sal. •Xerófilos: Preferem ambientes secos, falta de água. •Osmófilos: (< 0,65). Altas concentrações de açúcar. •Halotolerantes: Toleram redução da Aa Reprodução de fungos Os fungos são organismos eucariontes, aclorofilados, heterotróficos e absorve componentes orgânicos como fonte de energia. São aeróbicos em sua grande maioria, mas alguns são anaeróbicos estritos e facultativos. Podem ser uni ou multicelulares e reproduzem-se sexuada ou assexuadamente. •Parede celular – rígida composta por: celulose, glicanas, mananas ou quitina •Material de reserva – glicogênio LEVEDURAS E BOLORES Leveduras As leveduras são unicelulares, não-filamentosas, apresentam em média de 1 a 5 μm de diâmetro e de 5 a 30 μm de comprimento. Elas são geralmente ovais, podendo apresentar morfologia alongada ou esférica. As leveduras não possuem flagelos, são imóveis. Bolores São organismos pluricelulares, que se apresentam filamentosos ao microscópio óptico a fresco com baixa ampliação. Ao exame macroscópico apresentam crescimento característico com aspecto aveludado ou cotonoso (algodão) ou como borra de café (Aspergillusniger). As leveduras reproduzem-se assexuadamente por brotamento ou gemulação. Nesse tipo de reprodução, na superfície da célula-mãe, forma-se uma pequena protuberância (broto) que se transforma em uma célula-filha. Cada broto que se separa pode tornar-se uma nova levedura ou pode permanecer ligada à célula- mãe, formando uma cadeia. Durante a vida, uma célula madura, produz, por gemulação, 24 células-filhas Além da reprodução assexuada por brotamento ou gemulação, as leveduras podem reproduzir-se assexuadamente por cissiparidade ou divisão binária, forma pela qual os organismos unicelulares reproduzem-se pela simples divisão da célula (igual à reprodução que ocorre nas bactérias). Recombinação genética •Leveduras também se reproduzem por esporos •Formação de esporos sexuados •Esporulação – fase do ciclo sexual da levedura •Alternância da condição haplóide e diplóide •Recombinações genéticas, mutações e mudanças evolutivas. Esporulação Ocorrência de esporulação – aerobiose Fissão binária •Aumento de tamanho •Alongamento •Divisão do núcleo •Duas células filhas Nutrição Os fungos (leveduras) são seres heterotróficos e retiram os nutrientes do meio ambiente circundante. Através da digestão enzimática externa, transformam as substâncias de maneira que possam ser absorvidas. Se o substrato for completamente oxidado, diz-se que há respiração; se o substrato for parcialmente degradado, acarretando a formação de metabólitos, diz-se que há fermentação. •A levedura como entidade independente realiza a fermentação do açúcar com o objetivo de conseguir a energia química necessária à sua sobrevivência, sendo o etanol apenas e tão somente um subproduto desse processo. •A célula de levedura possui estruturas para a adequação de sua atividade metabólica; a fermentação alcoólica (glicólise anaeróbia) ocorre no citoplasma, enquanto que a oxidação total do açúcar (respiração) dá-se na mitocôndria. •De maneira geral, as leveduras necessitam de quatro elementos básicos: Carbono, Hidrogênio, Nitrogênio e Oxigênio, além de outros em menor quantidade: Fósforo, Enxofre, Ferro, Zinco, Cobre, Potássio, Magnésio e Cálcio. •Alguns fungos necessitam ainda de determinados fatores de crescimento, como por exemplo, a tiamina. As leveduras, para crescer, necessitam de uma fonte de carbono e de uma fonte orgânica ou inorgânica de nitrogênio. •As leveduras precisam de açúcares para crescer. Através da metabolização dos açúcares, elas produzem álcool e dióxido de carbono. Por isso, as leveduras tornam-se importantes na indústria de alimentos. •O crescimento das leveduras pode ser considerado um aumento no número de células. Dessa forma, igual ao crescimento das bactérias, o crescimento é exponencial (crescimentologarítmico). Temperatura - a temperatura tem efeito marcante nos fungos; de uma maneira geral, o ótimo para todos os fungos está entre 20°C - 30°C, embora diferentes espécies tenham outros ótimos de temperatura. Psicró- filos são organismos com ótimo de temperatura abaixo de 20°C; alguns continuam crescendo mesmo em temperaturas muito baixas (organismos marinhos e aqueles que causam deterioração em alimentos congelados). Mesófilos, inclui a maioria, tem ótimo entre 20°C e 45°C. Termófilos tem ótimo de temperatura acima de 45°C, incluem fungos de compotas, pilhas de feno em fermentação e fontes termais. pH - as leveduras crescem em variação de pH entre 2,5 e 8,5, mas, de maneira geral, o pH ótimo é neutro, sendo que as mesmas não toleram pH alcalino. Oxigênio - as leveduras são capazes de crescimento anaeróbio facul-tativo. Elas podem utilizar o oxigênio ou um composto orgânico como aceptor final de elétrons, isso permite que esses fungos sobrevivam a vários ambientes. Em presença de oxigênio, as leveduras respiram aero-bicamente para metabolizar carboidratos e formar dióxido de carbono e água; na ausência de oxigênio elas fermentam os carboidratos e produzem etanol e dióxido de carbono. Água - é indispensável para o crescimento dos fungos. Pouquíssimos fungos podem desenvolver-se em pequeno grau de umidade. Fatores limitantes do crescimento das leveduras Reino Fungi. 70 mil espécies. Eucariontes aclorofilados. Uni ou pluricelulares. Aeróbios ou Anaeróbios. Reprodução sexuada ou assexuada . Ambientes úmidos. Heterotrofos. Parasitas e decompositores. Atua como uma barreira semi - permeável no transporte ativo e passivo das substâncias. Constituída por uma porção hidrofóbica e outra hidrofílica. Esteróis - Ergosterol. Lipídeos associados a açucar-glicolipídeos -importantes na aderência da célula fúngica às células do hospedeiro. Macromorfologia: características macroscópicas (coloniais). Micromorfologia: características microscópicas. Colônias de aspecto seco, aveludadas, algodonosas, pulverulentas. Os bolores são menos exigentes que as leveduras e bactérias, em relação a umidade, pH, temperatura e nutrientes; Normalmente cresce em alimentos ricos em carboidratos e ácidos; Como são em grande maioria aeróbios eles crescem apenas na superfície do alimento em contato com o ar; A assimilação de nutrientes é bastante acelerada. CONHEÇAMAIS SOBRE OS FUNGOS Citologia de fungos Membrana celular Morfologia dos fungos BOLORES - fungos filamentosos e multicelulares. MACROMORFOLOGIA Aula 5 Fungos MICROMORFOLOGIA 1. Características microscópicas: Multicelulares e filamentosos Hifas: Estruturas tubulares e ramificadas. Do gego hyphe quer dizer teia. Hifas e esporos são características clássicas dos filamentosos. Conjunto de hifas massas filamentosas enoveladas) MICÉLIO Devido ao enovelamento das hifas filamentosas, as colônias são mais resistentes do que as de bactérias. Esporulação, seguida da germinação dos esporos; Brotamento e Fragmentação das hifas. Na reprodução assexuada (vegetativa) são conhecidos três mecanismos: 1. 2. 3. FUNGOS •Ao longo dos últimos dez anos, a incidência de infecções importantes causadas por fungos tem aumentado; •Elas estão ocorrendo como infecções hospitalares e em indivíduos com sistema imune comprometido; •Os fungos também são benéficos, sendo importantes na cadeia alimentar por decomporem matéria vegetal morta, reciclando elementos vitais. •Os fungos são utilizados pelos homens como alimentos (cogumelos) e também para a produção de alimentos (pão e ácido cítrico) e drogas (álcool e penicilina). o Das mais de 100 mil espécies conhecidas de fungos, apenas cerca de 200 são patogênicas aos humanos e aos animais. CARACTERÍSTICAS GERAIS -Organismos eucarióticos - possuem células eucariontes - possuem a carioteca ,individualizando o material nuclear da célula. -Heterotróficos - Não produzem seu próprio alimento. -Em sua maioria, são filamentosos. -Possuem parede celular e vacúolos. - Reproduzem-se por meios sexuados e assexuados -Sexuada – Fungos aquáticos produzem gametas que se fundem. ORGANIZAÇÃO CORPORAL -Todos os fungos são constituídos por filamentos microscópicos ramificados, as hifas. -O conjunto de hifas recebe o nome de micélio. -Uma hifa é um tubo microscópico que contém o material celular do fungo, suas paredes são revestidas por quitina. -Hifas cenocíticas: onde a primeira constitui tubos contínuos, sem divisões transversais, preenchidos por massa citoplasmática e núcleos. -Hifas septadas: apresenta paredes transversais (septos) formando compartimentos celulares onde se encontram um ou dois núcleos, dependendo do seu estágio sexual. REPRODUÇÃO NOS FUNGOS -Reprodução assexuada; o-Reprodução sexuada. REPRODUÇÃO ASSEXUADA - A maneira mais simples é a fragmentação = Um micélio fragmenta-se formando novos micélios. -As exceções da reprodução por fragmentação são as leveduras, que se reproduzem através do brotamento ou gemulação = Os brotos separam-se da célula original, mas eventualmente podem permanecer grudados, formando cadeias de células. -Muitos fungos também se reproduzem por esporulação = Formação de células haplóides dotadas de esporos. Um exemplo de fungo que se reproduz por esporulação é o zigomiceto Rhisopus. -Os esporos de fungos, entretanto, completamente diferentes dos endosporos de bactérias. -Os endosporos bacterianos permitem que as células sobrevivam a condições ambientais adversas; -Uma única célula bacteriana vegetativa forma um endosporo, que eventualmente germina para produzir uma única célula bacteriana. Necessitam para o seu crescimento de umidade superior a exigida pelos bolores e inferior a exigida pelas bactérias. Faixa de temperatura ideal para o crescimento em torno de 25°C a 30°C; O crescimento é favorecido em pH ácido; Multiplicando-se melhor em aerobiose (com exceção das leveduras fermentadoras que se multiplicam melhor em anaerobiose) e tendo acúcar como fonte de energia. As leveduras transformam o açúcar em álcool através do processo de fermentação. Ex: Candida tropicalis. Glicose - álcool etílico + gás carbônico. As leveduras do gênero Saccharomyces são as que apresentam maior valor industrial e comercial como agentes biológicos de transformação em indústrias de bebidas fermentadas, de panificação e destilarias de etanol. LEVEDURAS. - FUNGOS UNICELULARES -As leveduras são fungos unicelulares, não filamentosos, tipicamente esféricos ou ovais. -Da mesma forma que os fungos filamentosos, as leveduras são amplamente distribuídas na natureza: com frequência são encontradas como um pó branco cobrindo frutas e folhas. -Sua reprodução é feita por brotamento. REPRODUÇÃO POR BROTAMENTO Perigosos: - As leveduras são capazes de crescimento anaeróbico facultativo; Esse é um atributo valioso porque permite que esses fungos sobrevivam em vários ambientes. Alguns fungos produzem toxinas denominadas micotoxinas. Quando ingeridas, essas toxinas causam doenças sanguíneas, distúrbios do sistema nervoso, lesão renal, lesão hepática e mesmo câncer São substâncias químicas produzidas durante o metabolismo secundário de algumas espécies de fungos filamentosos, responsáveis pela contaminação de alimentos e rações animais. Mais de 300 conhecidas Alimentos em geral Grãos oleaginosos Grãos com alto teor de carboidratos A ausência de fungos não implica na ausência de micotoxinas Aspergillus, Penicillium, Fusarium são os gêneros mais importantes relacionados às micotoxinas. MICOTOXINA A aflatoxina é uma micotoxina produzida pelo fungo Aspergillus flavus; A micotoxina mais estudada; o Podem ter atividade tóxica aguda em diversosanimais; E pequenas quantidades são suficientes para causar danos hepáticos, e hemorragias do trato intestinal; Tem ação hepatocarcinogênica; O emprego do calor utilizado no processamento dos alimentos não causa inativação completa das aflotoxinas; Alimentos mais contaminados são amendoim, castanhas e grão de cereais. Algumas micotoxinas são produzidas pelo Claviceps purpurea, um fungo causador de infecções em sementes. As micotoxinas produzidas pelo C. purpurea causam intoxicação por ergo, ou ergotismo, que resulta da ingestão de centeio ou de outros cereais em grão contaminados com o fungo. O ergotismo era muito disseminado na Idade Média AFLATOXINA INTOXICAÇÃO POR ERGOT A toxina pode restringir o fluxo sanguíneo nos membros, resultando em gangrena. Ela também pode causar sintomas alucinógenos, como convulsões - em casos graves leva a morte. Aula 6 DERMATOFITOSES
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