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MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 1 Estrutura Bacteriana Haeckel (1894) Três reinos Whittaker (1959)' Cinco reinos Woese (1971) Seis reinos Woese (1990) Três domínios Protista Monera Eubacteria Bactéria Archaebacteria Archaea Protista Protista Eukarya Plantae Fungi Fungi Plantae Plantae Animalia Animalia Animalia Ao longo da historia os organismos foram classificados e reclassificados considerando alguns aspectos que permitiam o agrupamento de organismos semelhantes baseados em estruturas que permitiam ver essa coorelação. Conforme os anos foram passando, foram descobrindo novas estruturas, e assim separando eles em novos reinos. MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 2 Em 1990 foi feita uma atualização na cassificação baseada no estudo de uma estrutura (RIBOSSOMO) que está presente em todos os organismos vivos, permitindo assim uma melhor caracterização dos organismos a partir da comparação da sequencia de RNA, e assim o que antes era classificado em REINOS, agora é classificado em DOMINIOS. Quando falamos em DOMINIOS, temos 2 dominios (bactéria e archaea) que falam sobre os deres procariotos, e 1 dominio (eukarya) que esta relacionado as celulas eucariotas. As bactérias que estão relacionadas a saúde esta dentro do dominio BACTÉRIA, já no dominio ARCHAEA esta relacionada a ambientes extremos (ex: alta concentração de metano, altas temperaturas...) Ao lado temos 3 tipos de células, a célula animal (A), célula vegetal (B) e célula procariota (C) A primeira coisa que observamos quando comparamos os 3 tipos celulares é que a célula procariota não possui a mesma complexidade (organelas) que as demais células. PROCARIOTA = PROCARIONTE = BACTÉRIA Quando comparamos uma célula eucarionte com um procarionte, a célula bacteriana tem o tamanho/dimensão de uma organela da célula eucariota remetendo uma simplicidade muito grande. Apesar da célula bacteriana ser simples ela possui um metabolismo muito eficiente, que permite que dentro da sua simplicidade estrutural que ela apresenta, se manter viva, produzir energia, utilizar componentes para a sua nutrição e dessa forma ela consegue ter sua viabilidade e desenvolver processos patogênicos. As estruturas que podemos observar dentro do citoplasma bacteriano são: ribossomos, inclusões, material cromossômico e extracromossômico RIBOSSOMO Eles podem estar livres no citoplasma ou associados a uma superfície interna na MP(membrana plasmática) O ribossomo está diretamente relacionado a síntese proteica, ele quem faz a leitura do RNA mensageiro formando no final do processo de tradução a proteína O RNA do ribossomo é formado por 2 estruturas: subunidade maior e subunidade menor O ribossomo procarioto (bacteriano) quando somamos a subunidade maior (50S – índice de sedimentação) com a subunidade menor (30S – índice de sedimentação) nós temos uma estrutura 70S (não é uma soma exata pelas características desse índice), já nos ribossomos eucariotos (animais), a subunidade maior (60S) ao somar com a subunidade menor (40S) temos um ribossomo final de 80S. E a importância de saber essa diferença é porque o antimicrobiano que são utilizados no controle de infecções, que atuam inibindo a atividade do ribossomo 70S acabam inibindo a reação especifica do ribossomo bacteriano, e como os ribossomos animais possuem uma composição diferenciada, os mesmos não são afetados por este antimicrobiano, dessa forma temos uma terapia seletiva ou terapia selecionada. A B C MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 3 INCLUSÕES (GRÂNULOS) Substâncias químicas que se acumulam no citoplasma Possuem funções próprias como reserva de energia Grânulos metacromáticos – constituídos de polifosfato Quando quebrados liberam fosfato que são importantes para a produção de energia PHB – poli B hidroxibutirato e grânulos de glicogênio Estão relacionados diretamente com a reserva de carbono e consequentemente usados como fonte de energia MATERIAL CROMOSSÔMICO E EXTRACROMOSSÔMICO O material cromossômico é único e circular e não possuem núcleos individualizados (não são delimitados por uma membrana), no entanto esse material não está disperso de forma aleatória no interior da célula bacteriana. Esse material genético se encontra em uma região denominada nucleoide (região semelhante ao núcleo). O material extracromossômico são chamados de plasmídeos, podem ou não ser encontrados nas bactérias, sendo assim os plasmídeos carreiam informações genéticas adicionais, não tão importantes para a viabilidade e manutenção da célula bactéria. Podemos observar informações adicionais, como: genes de resistências microbianos, genes de resistência a desinfetantes, genes de virulência (relacionados ao potencial de patogenicidade das doenças) O material cromossômico alberga genes que estão diretamente ligados com a manutenção e viabilidade da célula bacteriana, estão contidos genes que são capazes de manter a estrutura, ou seja, genes vitais (relacionados a síntese de proteínas, formação de estruturas importantes para a manutenção, produção de energia). MEMBRANA CITOPLASMÁTICA A membrana citoplasmática é considerada o centro metabólico da célula bacteriana é nela que estarão inseridos os componentes para a viabilidade bacteriana, principalmente produção de energia, que tem transportadores que permitem a passagem de moléculas importantes para o metabolismo da célula bacteriana. Ela não possui esteroides, e por isso ela possui menor rigidez favorecendo o modelo de mosaico fluido que facilita as trocas que acontecem na membrana. Suas funções são: Envolver o conteúdo celular; Sítio de diversas atividades enzimáticas (produção de energia, síntese de proteína); Barreira osmótica (permeabilidade seletiva); Transporte A membrana citoplasmática é formada por uma bicamada fosfolipídica, onde o os fosfolipídios possuem sua porção hidrofóbica (caráter anfipático) e hidrofílica Cabeças virada para o ambiente externo e internos – hidrofílicas (afinidade com a água) Os ácidos graxos no meio – hidrofóbicos (nenhuma afinidade com a água) MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 4 O que vai determinar como cada constituinte vai atravessar a membrana citoplasmática depende da composição do mesmo, ou seja, se ele tiver uma composição que seja equivalente a característica anfipática da membrana ele consegue atravessar por difusão simples, caso contrario ele vai precisar de facilitadores (proteínas) que façam esse transporte. Transportes passivo (difusão simples e difusão facilitada) – não envolve gasto de energia Transporte ativo – envolve gasto de energia As bactérias não gastam energia atoa, então o principal transporte com utilização de energia é para e ejeção de componentes tóxicos produzidos como subprodutos das reações metabólicas, que se ficassem concentrados no ambiente interno (citoplasma) poderiam levar a célula a morte. COMPARAÇÃO DE ESTRUTURAS Apesar das células eucariota possuir várias organelas em seu citoplasma, e na célula procariota ter a ausência das organelas, ela consegue compensar na sua estrutura mais simples as atividades básicas para a sua sobrevivência. São essas estruturas: parede celular, cápsula, fimbrias e flagelos PAREDE CELULAR A composição da parece celular da bactéria, é exclusiva dela por causa de sua base formada por peptidoglicano ou mureína COMPOSIÇÃO A BASE é formada 2 polissacarídeos o N- acetilglicosamina (NAG) e Ácido N- acetilmurâmico (NAM), são ligados de forma adjacente por pontes (ligações) do tipo beta -1,4 Partindo de cada molécula de NAM temos uma cadeia de tetra peptídeos, sendo eles (todos são aminoácidos): L-alanina, D-glutamina, L-lisina (DAP), D- alanina, e entre essas cadeias possui ligações cruzadas Dessa formaa junção das ligações adjacentes (entre NAM e NAG que são do tipo beta 1,4) e as ligações cruzadas (das cadeias de tetrapeptideos que partem de cada molécula de NAM), permitem a estrutura da parede celular seja extremamente rígida e compacta A partir dessa parede celular conseguimos observar a membrana externa que é rica em lipídeos, polissacarídeos e proteínas A produção da parede celular ocorre em 3 níveis : Participação de estruturas que estão presentes no citoplasma da célula bacteriana que precisam ultrapassar o processo na membrana citoplasmáticas, para que sejam de fato formados e montados na área extracelular, isso é importante pois antimicrobianos que atuem inibindo a síntese da parede celular, seja inibindo processos que ocorram no citoplasma, na membrana ou na parte externa da montagem, como translocações, transglicosilaçoes ou transpeptidases, ou seja, em MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 5 qualquer esfera que antimicrobiano atue inibindo essa formação da parede celular, como objetivo final não será formada ou será formada de forma ineficiente. Existem tipos de células distintas, e o que difere elas são a parede celular Bactérias GRAM+ : a sua parede celular possui de 25 a 40 camadas peptideoglicano Bactérias GRAM- : a sua parede celular possui de 3 a 5 camadas e associado a ela temos a membrana externa rica em lipopolissacarideos MEMBRANA EXTERNA – nela estão acoplados lipossacarideos (LPS), que tem uma porção lipídica e uma porção sacaridica (açúcar), entre esses componentes temos o lipídeo A que tem ação endotoxica e está ligado intimamente a membrana externa. Lipídeo A – endotoxina Core (centro) Antígeno O – composição variável – estrutura antigênica FUNÇÕES DA PAREDE CELULAR: Presente na maioria das bactérias. Exceção: micoplasmas e algumas Archaea; Estrutura rígida que dá forma à célula; Previne contra a expansão/rompimento; Envolve MP; Ponto de ancoragem para flagelos e estruturas antigênicas; Essencial para o crescimento e divisão da célula. A célula bacteriana se multiplica a partir da divisão, ou seja, ocorreu um aumento da parede celular, duplicação do material genético e posteriormente a divisão da estrutura Em 1884 o pesquisador Christian Gram descobriu um método de coloração de bactérias. Evidencia características MORFOTINTORIAIS 1º. Seleção da colônia de bactéria, fixa a mesma na superfície de uma lamina e começa o processo de coloração 2º. CRISTAL VIOLETA – toda colônia fica com a coloração roxa, ele colore então a parede celular 3º. LUGOL – solução que contem iodo, e quando se encontra na parede celular ele se complexa com o cristal violeta de forma a expandir esse corante no interior da parede celular 4º. ALCOOL – quando em contato com e membrana externa da bactéria gram (-), ele a destrói, ou seja, ambas paredes celulares, tanto da gram (+) quanto da gram (-) estão expostas. Além disso, ele também faz o ressecamento da parede celular, tirando assim um pouco do corante, porem a bactéria gram (+) possui mais camada, então ela continua com a cor, já a bactéria gram (-) que possui menos camadas, perde totalmente a coloração roxa. (ETAPA DE DIFERENCIAÇÃO DE GRAM) 5º. FUCSINA – agora quando se coloca esse corante, quem estava sem cor, agora fica na coloração vermelha. Então as bactérias que são coradas em roxas são as GRAM + e as que coram em vermelho são chamadas de GRAM – MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 6 MORFOLOGIA BACTERIANA Elas podem ser: Esféricas – cocos Cilíndricas ou bastão – bacilos Espiraladas – espirilos ou espiroquetas COCOS Cocos gram + relacionados a saúde: estafilococos e estreptococos Essas células bacterianas podem se apresentar em arranjos específicos relacionados a divisão Diplococos – pares Estreptococos – cordão ou cadeia Estafilococos – cacho de uva BACILOS Tem sua forma mais alongada, se dividem ao longo do seu eixo curto e podem se apresentar em arranjos Diplobacilos – pares de bacilos Paliçadas – “cerca” Estreptobacilos – cordão Cocobacilo – não é tão esférico quanto um coco e nem tão alongado quanto a um bacilo Vibrio – tem forma de virgula Espirais – forma helicoidal (uma ou mais curvas) Espiroquetas – forma de espiral mais flexível, tem mais curvaturas (gênero borreia e leptospira) Espirilos – morfologia de espiral incompleta e rígida, menos curvas (gênero spirillum) MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 7 Quando queremos referir a forma bacteriana falamos BACILO, mas quando queremos ao gênero bacterianos falamos “BACILLUS” FLAGELOS São filamentos longos, finos e helicoidais. Tem como função a locomoção. Sua estrutura é configurada pela proteína Flagelina. A sua posição e a quantidade que a bactéria apresenta é utilizado para a classificação taxonômica A movimentação flagelar tem gasto de energia, então para a bactéria se mover ela necessita gastar energia. A bactéria pode ou não apresentar flagelos. As bactérias que não apresentam são denominadas atríqueas (sem projeção), já nas bactérias que possuem, eles apresentam a seguinte constituição: corpo basal (motor), gancho e filamento helicoidal (é o que normalmente chamamos de flagelo, já que é ele que sofre o movimento) O centro de energia se encontra na membrana citoplasmática, então o corpo basal (motor) tem que estar ancorado com essa membrana para conseguir energia. Esse tipo de ancoragem é diferente nas células gram + e gram -, já que possuem estruturas diferentes. Nas células gram (+) o corpo basal esta acoplado a membrana citoplasmática, já na célula gram(–) é necessário ultrapassar a membrana externa para se anexar a membrana citoplasmática, dessa forma tendo mais anéis para a sua fixação. O gancho também é uma estrutura importante, pois é ele que conecta o corpo basal ao filamento helicoidal, e é a estrutura que de fato vai sofrer o movimento gerado. O filamento é rígido, então não sofre dobras, dessa forma o movimento flagelar é rotacional. As bactérias que possuem flagelo podem ser classificadas em peritriqueos (flagelo ao longo de toda a célula) ou polar (flagelos em um ou ambos os polos da célula). As células polares ainda se subdividem em monotríqueo( um filamento em uma extremidade), lofotríqueo ( tem vários filamentos em uma extremidade) e Anfitríqueo ( um filamento ligado em cada extremidade) MOVIMENTO FLAGELAR Considerando o movimento flagelar entre as bactérias que possuem flagelo do tipo polar, a flagelação pode ser do tipo reversível ou unidirecional. A flagelação reversível a rotação do flagelo anti-horário permite quer ela vá para frente, já no sentido horário permite que ela vá para trás . A flagelação unidirecional a bactéria apresenta apenas um tipo de rotação, do tipo MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 8 horaria, então quando ela rotaciona no sentido horário ela vai para frente, ela para, reorienta no sentido horário e continua sua trajetória sempre pra frente Já as células bacterianas que apresentam flagelos do tipo peritriquea (flagelos ao longo de toda a sua superfície) tem seu movimento coordenado, ou seja, todos os flagelos tem que rotacionar em um sentido único. Então primeiro rotacionam no sentido anti-horário (para frente), para se redirecionam através de um sentido de rotação horário, começa frear essa movimentação, se reorienta e volta no movimento anti- horário O movimento flagelar envolve gasto de energia, então os movimentos direcionados (taxia) que fazem a bactéria se mover, esses movimentos são coordenados por gradientes, sejam eles vantajosos, químicos ou atrativos Os filamentos axiais são filamentos de fibrilas que se originam nas extremidades das células e cobrem parcialmente a superfície bacteriana. Sua estrutura é semelhante aodo flagelo, porem sua movimentação é bem mais restrita que a do flagelo. Fazem a movimentação envolta do seu próprio eixo. Ex: Treponema pallidum e Borrelia burgdorferi FIMBRIAS São estruturas filamentosas, pequenas, retas, finas e mais numerosas. Diferente dos flagelos não são helicoidais. Tem como natureza proteica a fimbrilina. Sua função de adesão as superfícies Outro tipo de fimbria é a Pili, que previne que as células bacterianas sejam retiradas do local pelo muco ou fluidos corporais. São antigenicamente distintas, ou seja, possuem composições diferenciadas). Além disso, existe a Pili sexual que está envolvido na variabilidade genética bacteriana (conjugação), elas conseguem fazer uma ponte, onde tem a passagem dos plasmídeos (estruturas extracromossômicas que albergam informações de resistência, virulência....) CÁPSULA Tem função de proteção e adesão. Se liga as células do hospedeiro É formada por polissacarídeos, e por isso consegue desviar o sistema imune, se passando por um componente nocivo, dessa forma dificultando a fagocitose e aumentando a proteção. Ela é fonte de nutrientes por ser rica em mucopolissacarídeos Cápsula não se cora! GLICOCÁLICE É uma estrutura desorganizada e fracamente aderida à parede celular Sua função é de virulência (proteção), adesão e fonte de nutrientes. MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 9 ESPOROS São estruturas de resistência, algumas bactérias tem a capacidade de produzir esporos, como por exemplo o gênero de bactéria Clostridium e Bacillus. Então, eles possuem a capacidade genética que permitem a eles quando presentes em um ambiente desfavorável (dessecamento, calor, falta de nutrientes...), crie esporos, que são essas formas latentes para a sobrevivência Quando essas bactérias criam os esporos, elas estão em forma de repouso, ou seja, estão metabolicamente inativas, não há crescimento Quando a bactéria está em condições ambientais favoráveis, os esporos germinam formando células vegetativas, e assim tornando metabolicamente ativas As células que apresentam esporos são do tipo bacilos, ou seja, alongadas. Os esporos podem estar em diferentes pontos nas bactérias, dessa forma, eles podem ser esporos terminais, subterminais ou centrais Esporos não se coram PROCESSO DE FORMAÇÃO MICROBIOLOGIA – MED107 @MALAUBARROS 10 Aula pratica ASSEPSIA: é o conjunto de medidas adotadas para impedir a introdução de agentes patogênicos em um ambiente. ANTISSEPSIA: é o conjunto de medidas que consiste na utilização de produtos degermantes/antissépticos (microbicidas ou microbiostáticos) sobre a pele ou mucosa com o objetivo de reduzir os microrganismo em sua superfície. ESTERILIZAÇÃO Processo que promove completa eliminação ou destruição de todas as formas de microrganismos presentes: vírus, bactérias, fungos, protozoários, esporos, para um aceitável nível de segurança. O processo de esterilização pode ser físico, químico, físico- químico DESINFECÇÃO Capaz de eliminar muitos ou todos os microrganismos patogênicos, com exceção dos esporos. O processo de desinfecção pode ser afetado por diferentes fatores: limpeza prévia do material período de exposição ao germicida concentração da solução germicida temperatura e o pH do processo de desinfecção. OBSERVAR O TIPO DE MATERIAL A SER ESTERILIZADO. Ex: material cirúrgico. FUNCIONAMENTO DO AUTOCLAVE ESTERILIZAÇÃO: 121ºC por 15 a 20 min.