Estudo_dirigido MICROBIOLOGIA

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Estudo dirigido – Ciências Biológicas
Microbiologia – Profa. Keila Z. S. Batista
1) Esquematize uma célula bacteriana, apontando suas estruturas. Para cada
estrutura, fale sobre suas funções.
R:1. Parede Celular
Função: Protege a célula e mantém sua forma. É composta principalmente de
peptidoglicano em bactérias, oferecendo suporte estrutural. A composição da parede
pode variar entre bactérias Gram-positivas e Gram-negativas.
2. Membrana Plasmática
Função: Atua como uma barreira seletiva, regulando a entrada e saída de substâncias
da célula. Participa de processos metabólicos, como a respiração celular e a produção
de energia.
3. Citoplasma
Função: É o material gelatinoso dentro da célula, onde ocorre a maior parte das
reações bioquímicas. Abriga os ribossomos, DNA e outros componentes celulares.
4. Ribossomos
Função: São responsáveis pela síntese de proteínas, traduzindo o RNA mensageiro em
cadeias de aminoácidos. Em bactérias, são do tipo 70S.
5. Nucleoide
Função: Região onde está localizado o DNA circular da bactéria, que contém as
informações genéticas necessárias para o funcionamento e reprodução celular. Não é
envolvido por uma membrana nuclear, diferentemente do núcleo eucariótico.
6. Plasmídeos
Função: Pequenas moléculas de DNA circular que carregam genes adicionais, como os
de resistência a antibióticos. Podem ser transferidos entre bactérias, facilitando a troca
de material genético.
7. Flagelo (nem todas as bactérias possuem)
Função: Estrutura filamentosa que permite a locomoção da célula bacteriana,
ajudando-a a se mover em direção a nutrientes ou fugir de ambientes hostis.
8. Fímbrias/Pili
Função: Estruturas curtas e finas que ajudam na adesão a superfícies e em interações
com outras células. Os pili sexuais, em particular, são usados na conjugação bacteriana
(troca de DNA entre células).
9. Capsula (nem todas as bactérias possuem)
Função: Camada externa de polissacarídeos que protege a bactéria de fagocitose por
células imunológicas e ajuda na adesão a superfícies, aumentando a patogenicidade.
2) Aponte as estruturas que são apropriadas como alvo de ação dos antimicrobianos.
R:1. Parede Celular
Motivo de ser alvo: A parede celular das bactérias é composta de peptidoglicano, uma
substância que não existe em células humanas. Antibióticos como penicilinas,
cefalosporinas e vancomicina atuam aqui, inibindo a síntese do peptidoglicano,
enfraquecendo a parede celular e levando à lise bacteriana.
2. Ribossomos
Motivo de ser alvo: Os ribossomos bacterianos são do tipo 70S, enquanto os
ribossomos humanos são do tipo 80S. Antibióticos como tetraciclinas,
aminoglicosídeos, macrolídeos e cloranfenicol se ligam aos ribossomos bacterianos e
inibem a síntese de proteínas, essencial para o crescimento e a reprodução bacteriana.
3. Membrana Plasmática
Motivo de ser alvo: A membrana plasmática bacteriana possui algumas diferenças em
comparação com a das células humanas, e é um alvo de antimicrobianos que causam
desorganização na sua estrutura. Polimixinas, por exemplo, interagem com os lipídeos
da membrana, resultando em danos que comprometem a integridade da célula
bacteriana.
4. DNA e Replicação Genética (Nucleoide e Enzimas Associadas)
Motivo de ser alvo: A maquinaria enzimática para replicação do DNA é diferente
entre bactérias e células humanas. Antibióticos como as quinolonas (ciprofloxacino,
levofloxacino) inibem a enzima DNA girase, impedindo a replicação e transcrição do
DNA bacteriano. A rifampicina também atua nessa etapa, inibindo a RNA polimerase.
5. Síntese de Folato
Motivo de ser alvo: Bactérias sintetizam o ácido fólico (vitamina B9) a partir de
precursores, enquanto células humanas o obtêm da dieta. Antimicrobianos como
sulfonamidas e trimetoprim interferem na via de síntese de folato, impedindo a
formação dos precursores de DNA e RNA e comprometendo o crescimento
bacteriano.
3) Descreva o princípio da coloração de Gram e porque é importante sua realização.
R:A coloração de Gram é um método de coloração diferencial usado para classificar
bactérias em dois grandes grupos: Gram-positivas e Gram-negativas. Desenvolvida
pelo bacteriologista dinamarquês Hans Christian Gram, essa técnica se baseia nas
diferenças estruturais da parede celular das bactérias e na capacidade dessa estrutura
de reter o corante.
Gram-positivas: A parede celular espessa de peptidoglicano retém o complexo cristal
violeta-iodo, mantendo a cor roxa.
Gram-negativas: A parede celular possui uma camada de peptidoglicano mais fina e
uma membrana externa. O álcool dissolve essa membrana, e o cristal violeta é
removido, descolorindo as células.
um corante de contraste, como a safranina, é aplicado. As bactérias Gram-negativas,
agora descoloridas, absorvem a safranina e se tornam rosa ou vermelhas, enquanto as
Gram-positivas mantêm a cor roxa.
A coloração de Gram, portanto, é uma técnica essencial tanto na microbiologia
diagnóstica quanto na escolha de abordagens terapêuticas apropriadas, contribuindo
para uma resposta rápida e eficaz ao tratamento de infecções bacterianas.
4) O que é um endósporo? Para que ele serve?
R: O endósporo é uma estrutura de sobrevivência que permite que algumas bactérias
resistam a condições adversas, preservando o material genético e a viabilidade da
célula bacteriana até que possam retomar a atividade normal.
5) Diferencie os processos de recombinação genética.
R: A transformação é a absorção e incorporação de DNA livre, geralmente
proveniente de células bacterianas lisadas, no genoma de uma célula bacteriana
receptora. Fragmentos de DNA exógeno
A transdução é a transferência de DNA bacteriano mediada por um bacteriófago, um
vírus que infecta bactérias. Fragmentos de DNA bacteriano
A conjugação é a transferência direta de material genético entre duas bactérias através
de contato físico, geralmente mediado por uma estrutura chamada pilus sexual.
Plasmídeos ou elementos conjugativos
6) Diferencie as definições abaixo:
a. Desinfecção
É o processo de eliminação de grande parte ou todos os microrganismos patogênicos
presentes em superfícies inanimadas, exceto esporos bacterianos.
b. Esterilização
É o processo de eliminação completa de todos os tipos de microrganismos, incluindo
bactérias, vírus, fungos e esporos bacterianos.
c. Antissepsia
É a aplicação de agentes químicos (antissépticos) em tecidos vivos, como a pele, para
eliminar ou inibir o crescimento de microrganismos.
d. Assepsia
É um conjunto de práticas para evitar a contaminação de áreas ou materiais, criando
um ambiente livre de microrganismos.
7) Quanto aos agentes físicos, identifique-os e explique a sua ação.
R:
Calor Úmido:
Ação: O calor úmido age desnaturando proteínas e destruindo a membrana celular dos
microrganismos. A autoclave, por exemplo, utiliza vapor a 121°C sob pressão para
destruir todos os microrganismos e esporos.
Calor Seco:
Ação: O calor seco destrói os microrganismos por oxidação das células e desnaturação
de proteínas. A estufa de calor seco é utilizada para esterilizar instrumentos que não
podem ser molhados, enquanto a incineração é usada para eliminar resíduos
biológicos.
Radiação Ionizante:
Ação: A radiação ionizante quebra as ligações no DNA dos microrganismos, levando
a mutações e à morte celular. É utilizada para esterilização de equipamentos médicos,
produtos farmacêuticos e alimentos.
Radiação Não Ionizante:
Ação: A luz UV causa danos ao DNA, formando dímeros de timina que impedem a
replicação do DNA. É usada para desinfecção de superfícies e áreas fechadas, como
salas de operação e laboratórios.
Filtração
Ação: A filtração remove fisicamente microrganismos de líquidos e ar ao forçar a
passagem do meio através de uma barreira que retém partículas de determinado
tamanho. Filtros HEPA, por exemplo, removem bactérias e vírus do ar, enquanto
filtros de membrana são usados para esterilizar líquidos sensíveis ao calor.
Pressão Osmótica
Ação: O aumento da pressão osmótica ao redor dos microrganismos, através de
concentrações elevadas de sal ou açúcar, faz com que a água seja retiradadas células
microbianas por osmose, desidratando-as e inibindo seu crescimento.
Dessecação (Secagem)
Ação: A ausência de água impede as reações metabólicas dos microrganismos,
inibindo seu crescimento e reprodução. A dessecação é uma técnica de conservação
alimentar que previne a deterioração microbiana.
Frio
Ação: A temperatura baixa diminui a taxa de crescimento dos microrganismos ao
reduzir as atividades enzimáticas e o metabolismo celular. O congelamento pode
formar cristais de gelo que danificam as células bacterianas, mas não é eficaz para
eliminar completamente os microrganismos.
8) Diferencie ponto de morte térmica de tempo de morte térmica.
R:Ponto de Morte Térmica
Temperatura mínima para matar todos os microrganismos em 10 minutos
Tempo de Morte Térmica
Tempo mínimo necessário para matar todos os microrganismos a uma temperatura
específica
9) Quanto aos agentes químicos, identifique-os e explique a sua ação.
Álcoois
Ação: Os álcoois atuam desnaturando proteínas e dissolvendo lipídios da membrana
celular, o que leva à lise (ruptura) celular. São efetivos contra bactérias e fungos, mas
não eliminam esporos.
Fenóis e Derivados Fenólicos
Ação: Atuam desnaturando proteínas e rompendo a membrana celular. São eficazes
contra bactérias, alguns fungos e vírus, mas têm uma ação limitada contra esporos.
AGENTES ALQUILANTES
Substituem átomos de hidrogênio em radicais: R-NH2 (Amina), OH (Hidroxila),
R-SH (Sulfidrila), R-COOH (Carboxila)
ALTERAÇÃO NA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA CELULAR
Detergentes - Surfactantes
10) Os macronutrientes (necessários em quantidades relativamente maiores) como
CHONPS, são citados frequentemente. O que cada uma dessas letras significa e
por que esses elementos são necessários para a célula bacteriana?
C – Carbono
Função: O carbono é o principal elemento estrutural das biomoléculas, como
carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. É a base de todas as moléculas
orgânicas, proporcionando energia e estrutura.
Importância: Essencial para a formação de macromoléculas que compõem a célula e
para o fornecimento de energia, principalmente por meio da respiração celular ou
fermentação.
H – Hidrogênio
Função: O hidrogênio está presente na maioria das biomoléculas e é fundamental para
as reações bioquímicas, especialmente na formação de ligações de hidrogênio e no
equilíbrio de pH.
Importância: Participa na manutenção da estrutura das biomoléculas e no transporte de
elétrons, essencial para a geração de energia celular.
O – Oxigênio
Função: O oxigênio é vital para a respiração aeróbica, onde atua como aceptor final de
elétrons, gerando energia. Também faz parte da composição de moléculas como água,
proteínas e ácidos nucleicos.
Importância: Para bactérias aeróbias, o oxigênio é essencial para a produção de
energia. Mesmo em bactérias anaeróbias, o oxigênio ainda pode ser necessário em
certas moléculas.
N – Nitrogênio
Função: O nitrogênio é um componente fundamental de aminoácidos, proteínas,
ácidos nucleicos (DNA e RNA) e outras moléculas biológicas.
Importância: Necessário para a síntese de proteínas e ácidos nucleicos, além de
desempenhar um papel na estrutura celular e nas atividades metabólicas.
P – Fósforo
Função: O fósforo é essencial na formação de ácidos nucleicos, ATP (adenosina
trifosfato), fosfolipídios e coenzimas.
Importância: Fundamental para o armazenamento e transferência de energia na célula
(ATP) e na formação das membranas celulares (fosfolipídios).
S – Enxofre
Função: O enxofre é um componente dos aminoácidos cisteína e metionina, além de
algumas vitaminas e cofatores enzimáticos.
Importância: Essencial para a estrutura e função de proteínas, além de participar na
estabilização de estruturas terciárias e quaternárias de proteínas por meio de pontes
dissulfeto.
11) O termo micronutriente se refere a... Complete a frase e explique por que são
indispensáveis.
O termo micronutriente se refere a nutrientes que são necessários em quantidades
muito pequenas, mas que são essenciais para o crescimento, desenvolvimento e
manutenção das funções celulares em organismos, incluindo as bactérias.
12) Compare as fases do crescimento microbiano e descreva sua relação com uma
infecção.
Fase Lag: Adaptação do patógeno ao hospedeiro; a infecção pode ser inicial e
assintomática.
Fase Log: Crescimento rápido do patógeno; os sintomas da infecção são mais
pronunciados.
Fase Estacionária: Crescimento equilibrado; o hospedeiro começa a controlar a
infecção, mas os sintomas podem persistir.
Fase de Morte: Morte dos microrganismos; a infecção pode ser resolvida, e a
recuperação do hospedeiro pode começar.
13) Considerando os fatores de virulência estudados, relacione seus nomes a sua ação
no organismo, de maneira resumida.
1. Adesinas
Ação: São proteínas ou polissacarídeos que permitem que os microrganismos se
liguem a superfícies do hospedeiro, como células epiteliais. Essa adesão é crucial para
a colonização e estabelecimento da infecção.
2. Toxinas
Tipos: Toxinas exotóxicas e endotóxicas.
Exotoxinas: Produzidas e secretadas por bactérias; afetam células específicas,
causando dano. Exemplos incluem a toxina diftérica e a toxina botulínica.
Endotoxinas: Parte da estrutura da membrana externa de bactérias Gram-negativas
(lipopolissacarídeos). Liberadas quando as células são destruídas, podem causar
inflamação e choque séptico.
3. Capsulas
Ação: Estruturas polissacarídicas que envolvem a célula bacteriana, ajudando a
proteger o microrganismo da fagocitose por células do sistema imunológico. A cápsula
pode dificultar a resposta imune do hospedeiro.
4. Enzimas Invasivas
Ação: Enzimas que ajudam os microrganismos a invadir tecidos do hospedeiro,
degradando componentes da matriz extracelular. Exemplos incluem hialuronidase e
colagenase, que facilitam a disseminação da infecção.
5. Fatores de Resistência
Ação: Mecanismos que conferem resistência a antibióticos e ao sistema imunológico.
Exemplos incluem bombas de efluxo que expulsam antibióticos da célula e a produção
de beta-lactamases que inativam antibióticos.
6. Variabilidade Antigênica
Ação: Capacidade de alterar a superfície antigênica, permitindo que os
microrganismos evitem a detecção pelo sistema imunológico. Isso dificulta a resposta
imune do hospedeiro e a eficácia da vacinação.
7. Endofitose
Ação: Algumas bactérias podem invadir células do hospedeiro, criando um "santuário"
protegido do sistema imunológico e possibilitando a sobrevivência e replicação do
patógeno.
8. Sideróforos
Ação: Moléculas que se ligam ao ferro, um nutriente essencial, para sequestrá-lo do
hospedeiro. Isso ajuda os microrganismos a obterem ferro suficiente para crescer e se
multiplicar, mesmo em ambientes onde o ferro é escasso.
9. Proteínas de Superfície
Ação: Estruturas que permitem a interação com células do hospedeiro ou inibem a
resposta imune. Podem facilitar a adesão ou a evasão do sistema imunológico.
10. Biofilmes
Ação: Comunidades de microrganismos que se aderem a superfícies e se envolvem em
uma matriz de polissacarídeos. Os biofilmes aumentam a resistência ao sistema
imunológico e aos antibióticos, tornando as infecções mais difíceis de tratar.
14) Diferencie morfologicamente e bioquimicamente os gêneros Staphylococcus e
Streptococcus.
15) A espécie Staphylococcus aureus pode causar desde um simples furúnculo até a
Síndrome do Choque Tóxico. Fale sobre os fatores de virulência presentes nessa
bactéria, correlacionando com as doenças que ela causa.
1. Toxinas Exotóxicas
a. Toxina Esfoliativa (ETA e ETB)
Ação: Essas toxinas causam a destruição das conexões intercelulares na
epiderme, levando à descamação da pele.
Doença Relacionada: Síndrome da Pele Escaldada (SPE), caracterizada por
eritema e bolhas na pele, principalmente em recém-nascidos e crianças.
b. Toxina do Choque Tóxico (TSST-1)
Ação: Uma superantígeno que ativa de maneira não específica uma grande
quantidade de linfócitos T, resultando em uma resposta inflamatória exagerada e
liberação maciça de citocinas.
Doença Relacionada: Síndrome do Choque Tóxico(SCT), que pode levar a
choque circulatório, falência de múltiplos órgãos e até a morte.
c. Toxinas Alfa, Beta e Delta
Ação: Estas toxinas podem causar a lise de células sanguíneas (hemólise) e
danos a células do sistema imunológico, contribuindo para a destruição de
tecidos e evasão da resposta imune.
Doença Relacionada: Contribuem para a patogenicidade em uma variedade de
infecções, incluindo infecções de pele, pneumonias e infecções sistêmicas.
2. Adesinas
Ação: Proteínas que permitem que S. aureus adira a superfícies do hospedeiro,
como células epiteliais e dispositivos médicos (ex. cateteres). Facilita a
colonização e formação de biofilmes.
Doença Relacionada: Infecções associadas a dispositivos médicos, como
infecções de corrente sanguínea e infecções em implantes.
3. Capsula
Ação: Estrutura polissacarídica que protege S. aureus da fagocitose por células
do sistema imunológico.
Doença Relacionada: Contribui para a virulência em infecções sistêmicas,
dificultando a eliminação pela resposta imune.
4. Enzimas Invasivas
a. Hialuronidase
Ação: Enzima que degrada o ácido hialurônico, um componente da matriz
extracelular, facilitando a disseminação da bactéria nos tecidos.
Doença Relacionada: Facilita a propagação de infecções de pele e tecidos
moles, como celulite.
b. Coagulase
Ação: Enzima que converte fibrinogênio em fibrina, formando coágulos em
torno das bactérias, o que pode protegê-las da resposta imune.
Doença Relacionada: Permite que a bactéria se forme em abscessos e se
mantenha dentro do tecido infectado.
5. Sideróforos
Ação: Moleculas que capturam ferro do ambiente, essencial para o crescimento
bacteriano.
Doença Relacionada: Essencial em infecções sistêmicas, permitindo que a
bactéria obtenha nutrientes do hospedeiro e cresça em ambientes competitivos.
6. Proteínas de Superfície
Ação: Incluem proteínas que facilitam a adesão às células do hospedeiro e
inibem a fagocitose.
Doença Relacionada: Contribuem para a colonização em uma variedade de
infecções, como infecções cutâneas e pneumonia.
16) Qual a classificação mais aceita hoje para as diferentes espécies de
Streptococcus? Fale sobre elas, relacionando as características diferenciais e as
doenças associadas.
A classificação mais aceita atualmente para as diferentes espécies de Streptococcus é
baseada principalmente em dois sistemas: a classificação por hemólise e a
classificação por grupos de Lancefield. Esses sistemas ajudam a identificar e
diferenciar as espécies do gênero Streptococcus, além de correlacionar suas
características com as doenças que causam.
1. Classificação por Hemólise
Beta-hemolíticos: Causam hemólise completa, produzindo uma zona clara ao redor
das colônias em meio de cultura com sangue.
Alpha-hemolíticos: Causam hemólise parcial, resultando em uma coloração
esverdeada ao redor das colônias.
Gamma-hemolíticos: Não causam hemólise; são considerados não-hemolíticos.
2. Classificação por Grupos de Lancefield
Os grupos de Lancefield são baseados na presença de carboidratos específicos na
parede celular e são designados pelas letras A a V, com algumas exceções.
17) Quais as características gerais do gênero Clostridium?
O gênero Clostridium é um grupo de bactérias Gram-positivas, anaeróbias e em sua
maioria formadoras de esporos. Elas possuem várias características que as tornam
distintas e significativas em microbiologia, medicina e biotecnologia. Abaixo estão as
principais características gerais do gênero Clostridium:
1. Morfologia
Forma: Bacilos (células em formato de bastão).
Tamanho: Geralmente mais largos do que outros bacilos.
Esporulação: São capazes de formar esporos termorresistentes, que permitem a
sobrevivência em condições adversas.
2. Características Culturais
Anaerobiose: Preferem ambientes anaeróbicos, não sobrevivendo bem em presença de
oxigênio. Algumas espécies podem ser tolerantes ao oxigênio, mas a maioria é
estritamente anaeróbia.
Meios de Cultura: Crescem em meios que excluem o oxigênio, como ágar reduzido ou
em frascos anaeróbicos.
3. Metabolismo
Fermentação: Realizam fermentação, utilizando carboidratos como fonte de energia e
produzindo vários subprodutos, como gases (hidrogênio, dióxido de carbono) e ácidos.
Produção de Gás: Muitas espécies produzem gases durante a fermentação, que podem
causar distensão abdominal e outros problemas clínicos.
4. Fatores de Virulência
Toxinas: Muitas espécies de Clostridium produzem toxinas potentes que contribuem
para sua patogenicidade. Exemplos incluem:
Toxina botulínica (Clostridium botulinum): Causa botulismo, levando a paralisia
muscular.
Toxina tetânica (Clostridium tetani): Causa tétano, resultando em espasmos
musculares e rigidez.
Toxinas enterotóxicas (Clostridium perfringens): Associadas a infecções alimentares e
gangrena gasosa.
5. Ecologia
Habitat: Encontrados amplamente no solo, em sedimentos aquáticos, e como flora
intestinal normal de animais e humanos. A presença no intestino é especialmente
relevante, pois algumas espécies podem ser patogênicas em certas condições.
6. Importância Clínica
Doenças Associadas: Clostridium é responsável por várias doenças infecciosas,
incluindo:
Botulismo (intoxicação alimentar e ferida).
Tétano.
Gangrena gasosa (infecções de feridas).
Diarreia associada a antibióticos e colite pseudomembranosa (especialmente associada
a Clostridium difficile).
7. Tratamento e Controle
Antibióticos: O tratamento das infecções pode incluir antibióticos, mas em alguns
casos, como no tétano, a vacinação (vacina anti-tetânica) é essencial para a prevenção.
Controle de Infecções: Medidas de controle incluem cuidados em feridas, preservação
adequada de alimentos para prevenir o botulismo, e o manejo de infecções associadas
a Clostridium difficile em ambientes de saúde.
18) Como as toxinas botulínica e tetânica agem? Compare-as, com relação ao efeito e
sinais clínicos.