Aula 1 Microbiologia básica

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Aula 1 e 2 – Microbiologia básica
Conceitos Gerais:
A microbiologia é o estudo dos organismos pequenos (micro), porém, não somente, visto que também há organismos que são possíveis observar a olho nu que são estudados nessa área. As principais áreas da microbiologia com enfoque de preservar a saúde humana são: 
· Bacteriologia: Estudo das bactérias; 
· Micologia: Estudo dos fungos; 
· Virologia: Estudo dos vírus; 
Os parasitas são microrganismos onde há os microscópicos e os macroscópicos, ainda, na antiguidade eram atrelados á microbiologia, mas atualmente possui área própria de estudo. 
Pode-se usar o conhecimento da microbiologia para diversas áreas, são exemplo: 
Alimentos: Como o uso de microrganismos para fazer queijos, probióticos e ainda o uso de técnicas para observar quais microrganismos podem contaminar determinados alimentos. 
	
Industrial
Medicamentos: Uso de microrganismos de maneira terapêutica, como no caso da penicilina. 
Clínica
Na detecção de quais microrganismos ocasionam doenças específicas; No uso de técnicas que permitem identificar os microrganismos para chegar a diagnósticos e até mesmo tratamentos utilizando os microrganismos como no exemplo de medicamentos. 
Alguns microrganismos atuam como indicadores de qualidade, visto que diante de diversas transformações no meio ambiente ocorrem, estas transformações levam a mudanças no comportamento dos microrganismos também, uma vez que para sobreviver existem adaptações e mudanças nestes organismos pequenos também em função do meio. Logo estudar como estes atuam e como se comportam faz se importante no aspecto ambiental, é um exemplo o estudo das algas marinhas e cianobactérias. 
Ambiental
 Produção de vacinas onde os microrganismos auxiliam na produção; Aumento na produção de alimentos com uso de microrganismos, é um exemplo extração de sequências gênicas contidas em uma bactéria e aplicada à semente de uma planta para que ela expresse características que a favoreça em meios que normalmente a planta não resiste. 
Biotecnologia
Bacteriologia
As bactérias são seres procariontes, ou seja, possuem ausência de membranas de revestimentos, não possuem envoltório nuclear. Essa diferença estrutural leva a diferentes comportamentos em comparação aos seres eucariotos. Estruturalmente todas as bactérias possuem parede celular, membrana citoplasmática, material genético (DNA), ribossomos, grânulos de reserva, plasmídeos. Há algumas estruturas que podem ou não estar presentes na estrutura de algumas bactérias como: Pilis/ Fimbrias, flagelos, cápsula e endósporos. 
Estruturas em comum das bactérias
· Parede Celular: 
É uma estrutura que confere proteção, prevenindo a ruptura das células bacterianas quando a pressão da água interior é maior do que a de fora e ainda confere forma às bactérias. A osmose é um exemplo de processo que pode ser danoso para as bactérias que são bem concentradas em soluto em seu interior, esse processo pode levar ao rompimento da membrana, por isso, a parede celular auxilia conter a membrana citoplasmática de se expandir demais.
A parede celular possui o peptídeoglicano ou peptidoglicano como constituinte e é clinicamente importante visto que alguns medicamentos podem agir enfraquecendo essa parede deixando a bactéria exposta, como a penicilina. Sabendo que o peptideoglicano é um dissacarídeo ligado por polipeptídeos e forma uma rede que circunda a célula da bactéria, esse poderá ter diferentes interações que é o fator que confere a forma ás bactérias. As formas que as bactérias podem adquirir são de Cocos (arredondados), Bacilo ou Bastonete (alongado) e Espirilo (espiral). 
As bactérias quando se unem (conjugam) formam os arranjos, portanto, adquirem outras denominações, sendo:
· Diplococos: Quando as bactérias estão aos pares; 
· Estreptococos: Quando as bactérias se unem formando um “cordão”;
· Estafilococos: Quando as bactérias se unem formando um “cacho”. 
Obs.: A bactéria chamada de streptococcus pneumoniae, apesar do nome ela se apresenta aos pares, ou seja, é uma exceção á regra de sua denominação, visto que se apresenta normalmente em diplococos. 
· Diplobacilos: Bacilos aos pares; 
· Estreptobacilos: Bacilos associados formando um “cordão”; 
· Cocobacilos: Variação da forma dos bacilos que são mais arredondados e podem ser confundidos com cocos. 
· Vibriões: Variação da forma dos bacilos que ficam como uma meia lua.
Obs.: Os bacilos normalmente devido a sua estrutura não formam arranjos. 
Os espirilos não possuem capacidade geométrica de se associarem entre si, portanto, não formam arranjos. 
As variações da forma acontecem exatamente pelas possibilidades de distribuição e interação entre as moléculas presentes na parede celular, portanto, a forma estando variada em cocobacilos ainda são bacilos. ainda não há relação com infectividade e forma, ou seja, não existe dizer que cocos são mais infectantes que bacilos. Os arranjos são importantes para direcionar o diagnóstico e tratamento diante da observação da forma, exemplo de laudo: 
Observa-se cocos isolados e cocos em arranjo de cachos característicos de estafilococos. 
						
No caso acima, o médico diante deste laudo será direcionado seja iniciar o tratamento se ele já suspeitar de qual estafilococos se trata ou solicitar outros exames complementares para identificar o microrganismo. 
Com relação ao constituinte da parede celular a grande maioria das bactérias de interesse clínico possuem o peptidoglicano e diante dessa característica foi possível identificar as bactérias através da técnica de coloração de gram* e as que não se coram com a técnica anterior (por não possuírem peptideoglicano na parede celular) podem se corar em outras como a técnica de Ziehl-Neelsen. 
· Membrana citoplasmática: 
A membrana citoplasmática das bactérias é uma estrutura fina que fica entre a parede celular e o citoplasma, composta principalmente de fosfolipídios e proteínas conferindo revestimento ao citoplasma. A membrana age principalmente na troca de substâncias deixando nutrientes entrarem e resíduos do metabolismo sair. Esses processos de troca como transporte ativo, passivo e entre outros, permitem auxiliar na regulação de pressão. 
· Citoplasma: 
A substância celular que se encontra protegida pela membrana plasmática e parede celular é o citoplasma. Esta substância é constituída principalmente água e outros compostos como proteínas (enzimas), carboidratos, lipídeos, íons inorgânicos e diversos outros de peso molecular baixo. Algumas estruturas das bactérias habitam o citoplasma como o nucleoide, ribossomos, inclusões, plasmídeos etc. 
Algumas fibras (pequenas vias e cilindros) estão presentes no citoplasma e estes formam o citoesqueleto, que é importante no processo de divisão celular, pois, mantém a forma da célula diante das alterações conformacionais que acontecem para que o processo ocorra. 
· Material genético (Nucleóide): 
O DNA das bactérias se encontra disperso no citoplasma, nele está contido toda as informações genéticas, seja informações de resistência ao meio ou apenas de como essa bactéria se comporta. O DNA mesmo estando disperso tende a ficar em uma região que recebe a denominação de nucleóide, ou seja, a região espacial que possui o material genético. Ainda, o material genético das bactérias forma um enovelado denominado de episomal. 
Essa característica de possuir seu material genético disperso possui vantagens e desvantagens, sendo a principal vantagem a facilitação do mecanismo de replicação, uma vez que o DNA se encontra acessível para que as bactérias consigam sofrer duplicação e dar origem a 2 filhas (com DNA idênticos ao da “mãe”). A principal desvantagem é de que estando disperso o DNA pode ficar exposto a qualquer substância nociva que consiga atravessar a parede e membrana celular. 
· Material genético (Plasmídeos):
Os plasmídeos são pequenos pedaços de DNA bacteriano que não estão relacionados às funções básicas de funcionamento da célula bacteriana, ou seja, é um material extracromossomal.Porém, podem conter informações importantes adicionais á sobrevivência das bactérias como por exemplo resistência á antibióticos, produção de toxinas etc. 
Os plasmídeos são formados devido á replicação desenfreada do DNA e se encontram dispersos no citoplasma em forma circular, por se tratar de material genético (possuem informações) também são transcritos e traduzidos no processo de duplicação. Ainda o seu processo de duplicação ocorre de forma mais rápida por ser uma molécula pequena, conferindo uma quantidade variada no citoplasma. 
Por serem pedaços fragmentados do DNA da bactéria, contém diferentes códigos genéticos, sendo esses importantes (regiões que podem ser codificadas) ou não (regiões que apenas compõem a pequena molécula). 
Essas pequenas estruturas são importantes no mecanismo de troca de informação entre bactérias, uma vez que podem conter informações de resistência por exemplo. Na conjugação as bactérias trocam seus plasmídeos (através da troca de citoplasma) e logo podem adquirir novas “habilidades” levando a variação da bactéria. 
· Ribossomos: 
Sabendo-se que as proteínas são os maiores constituintes de uma bactéria, os ribossomos são estruturas altamente importantes. Além do fato que as bactérias se replicam muito, os ribossomos são necessários para que elas consigam fazer esta ação. 
· Grânulos de reserva (Inclusões): 
Quando estão em abundância, os nutrientes podem ser armazenados em grânulos de reserva ou inclusões para que possam ser utilizados posteriormente em ambientes escassos destes. Os grânulos de reserva estão dispersos no citoplasma e são divididos entre macronutrientes (íons relacionados á estrutura da bactéria como C, H, N, O etc) e micronutrientes (íons relacionados á atividade metabólica, seja síntese ou eliminação de nutrientes, como Zn, Mg, C, Fe etc).
A quantidade de grânulos de reserva está associado á virulência da bactéria, portanto, quanto maior estoque maior a capacidade de a bactéria ser virulenta. 
Estruturas que estão presentes em algumas bactérias
· Pili e Fímbrias:
Estruturas que favorecem a aderência de bactérias seja umas as outras ou a locais e ainda a troca de material genético. Essas estruturas são constituídas de adesinas que é a substância que garante essa característica. 
A união de bactérias por exemplo, é favorável para as bactérias no que diz respeito a captar nutrientes e trocar plasmídeos também. 
Semelhantes a pelos curtos, as fímbrias podem estar em polos ou espalhadas por toda a circunferência das bactérias. Já os pili são estruturas alongadas e alguns possuem a função da troca de DNA entre as bactérias fazendo de fato a conjugação destas, o chamado pili sexual. A pili sexual é um canal de conexão de citoplasma, portanto, nesse canal haverá a passagem dos plasmídeos e outros nutrientes que estão contidos nos citoplasmas das bactérias da conjugação. 
· Flagelos: 
Estruturas importantes para a locomoção e diante desta informação é possível afirmar que bactérias que possuem essa estrutura são mais virulentas. Podem ser classificados como: 
· Monotríquio: Possui apenas um flagelo em um polo; 
· Anfitríquio: Possui dois flagelos, um em cada polo da bactéria; 
· Lofotríquio: Vários flagelos em um único polo; 
· Peritríquio: Vários flagelos partindo de toda a estrutura do corpo (chamado de soma) da bactéria. 
Vale ressaltar que de as bactérias que possuírem maior quantidade de flagelos como a peritríquia irão se locomover mais rapidamente que as demais. Com relação a observação dessa estrutura, não é possível observar na técnica de gram no microscópio, porém, é possível avaliar a motilidade das bactérias e de acordo com o seu movimento nesse teste denominado prova de motilidade e classificá-las. 
· Cápsula: 
É uma estrutura externa de mupolissacarídeos que está presente em algumas bactérias. Esta estrutura possui a função de dificultar a fagocitose por ser escorregadia. 
· Endosporo: 
É uma estrutura interna rígida sintetizada dentro da bactéria (grânulo de reserva) que resiste as mais diferentes situações, possui essa característica devido a ele ser composto de dipicolinato de cálcio e é uma estrutura de proteção*.
*Próxima aula será discutido mais sobre a característica dessa estrutura. 
Coloração de gram
A técnica de gram é uma técnica morfotintorial também conhecida erroneamente de bacterioscopia. Esta técnica consiste em colorir as bactérias para que elas possam ser observadas e classificadas, pois, permite observar a sua forma. 
A coloração de gram consiste em colorir a parede celular (só as constituídas de peptídoglicano) das bactérias, algumas bactérias possuem mais camadas de parede celular e menos, desta forma, baseado no método de coloração gram elas podem ser separadas em dois grandes grupos: gram + e gram -. - Possui várias camadas sobrepostas de peptídoglicano; 
- Possui apenas uma camada de peptídoglicano; 
- Possui o LPS (lipopolissacarídeo) entre os seus constituintes, este possui alto potencial de causar inflamação, portanto, eleva a resposta imunológia provocando o sistema imune (imonogênico). 
A técnica de gram de forma simplificada é feita da seguinte forma: 
- Adiciona-se o corante violeta genciana por 1 min; 
- Adiciona-se fixador lugol por 1 min; 
- Adiciona-se solvente que pode ser álcool 70% ou álcool acetona por 40 seg., a finalidade desta etapa é degradar as camadas existentes nas bactérias, logo as gram + que possuem muitas camadas ainda terão camadas coradas de roxo, já as gram – perderão a única camada de peptídoglicano. 
- Por fim, adiciona-se um contra corante a fucsina, que possui a finalidade de corar o que não está corado de violeta, como as gram + possuem várias camadas coradas de violeta devido ao primeiro corante, então, a fucsina não consegue agregar nessas camadas da parede. Já as gram – que perderam a única camada corada que era a parede celular com o violeta, terá todos os demais componentes corados agora com o rosa e será a cor que irá predominar. 
Portanto, devido as diferenças das estruturas das bactérias gram positivas e gram negativas é possível ocorrer processos diferentes de coloração e consequentemente a observação de cores diferentes. 
Variabilidade genética
Além da troca de plasmídeos pela pili sexual, também ocorre alterações espontâneas no DNA das bactérias que levam a variabilidade genética e consequentemente novas cepas. Portanto, independente de que forma acontece a alteração do material genético, seja por adquirir de outra bactéria ou por eventos naturais as variações podem acontecer. 
Essas variações podem ser mínimas não distanciando tanto as características das bactérias descendentes da primeira bactéria identificada ou não, portanto, mais haver mais proximidade com a bactéria “mãe” na árvore filogenética das bactérias ou haver um distanciamento tão grande que as leve a uma nova classificação. Portanto, pode haver variação, mas também pode haver uma nova bactéria diante de tais variações. 
Sabendo disso, pode-se afirmar que nem toda E. coli é igual, assim como nenhum ser humano com mesmo nome é igual. Portanto, tratamentos não podem ser baseados apenas na espécie da bactéria, deve-se levar em consideração os processos evolutivos das bactérias. 
Informações Complementares
· Substâncias (medicamentos são exemplos) que matam bactérias levando a lesões diretas à parede celular, DNA e entre outras estruturas, são denominados bactericidas. Já substâncias que atuam limitando a reprodução da bactéria, como por exemplo, impedindo o ribossomo de sintetizar proteínas são denominados de bacteriostáticos e normalmente são substâncias contidas em medicamentos apenas; 
· Considera-se uma colônia bacteriana quando há mais de mil bactérias no meio, formando um conjunto coeso; 
· Cocos normalmente não possuem flagelos, porém, possuem mais fímbrias; 
· As bactérias causam doenças diante de três mecanismos básicos: 
- Adesividade: Poder de se aderir (relacionado ás fímbrias); 
- Toxicidade: Capacidade de produzir toxinas; 
- Invasividade: Capacidade de invadir tecidos.