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Mecanismos de agressão e defesa em Odontologia Bacteriologia Profa. Me. Ana Daniela Spínola adantunes@cruzeirodosul.edu.br MICROBIOLOGIA ▪ Microbiologia deriva de três palavras gregas: micros (pequeno); bios(vida); e logus(ciência) ▪ Estuda-se na microbiologia as bactérias (bacteriologia), os fungos (micologia), os vírus (virologia) e protozoários (parasitologia ou protozoo) VOCÊ SABE O QUE SÃO MICRÓBIOS? ▪ São formas de vida diminuta individualmente muito pequenas para serem vistas a olho nu. O grupo inclui bactérias, fungos (leveduras e fungos filamentosos), protozoários e algas microscópicas ▪ Neste grupo também estão os vírus, microrganismos acelulares IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS ▪ Contribui na manutenção do equilíbrio dos organismos vivos e dos elementos químicos no nosso ambiente ▪ Microrganismos marinhos e de água doce constituem a base da cadeia alimentar em oceanos, lagos e rios ▪ Micróbios do solo ajudam a degradar detritos e incorporam nitrogênio gasoso do ar em compostos orgânicos, reciclando assim os elementos químicos entre o solo, a água, os seres vivos e o ar IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS ▪ Papel fundamental na fotossíntese ▪ Na digestão e a síntese de algumas vitaminas que humanos requerem ▪ Aplicações comerciais: síntese de produtos químicos como vitaminas, ácidos orgânicos, enzimas, álcoois e muitas drogas NOMEANDO E CLASSIFICANDO OS MICRORGANISMOS ▪ Estabelecido em 1735 por Carolus Linnaeus ▪ Os nomes científicos são latinizados porque o latim era a língua tradicionalmente utilizada pelos estudantes ▪ A nomenclatura científica designa para cada organismo dois nomes – o gênero é o primeiro nome, sendo sempre iniciado com letra maiúscula; o segundo nome é o epíteto específico (nome das espécies), escrito sempre em letra minúscula Ex: Candida albicans NOMEANDO E CLASSIFICANDO OS MICRORGANISMOS ▪ O organismo é designado pelos dois nomes, o gênero e o epíteto específico, e ambos são escritos em itálico ou sublinhados ▪ Por convenção, após um nome científico ter sido mencionado uma vez, ele pode ser abreviado com a inicial do gênero seguida pelo epíteto específico Ex: S. aureus ▪ Staphylo descreve o arranjo em cacho das células desta bactéria; coccus indica que as células têm a forma semelhante a esferas; aureus, significa ouro em latim, a cor de muitas colônias dessa bactéria BACTÉRIA BACTÉRIA • Bactérias (do latim, bacteria, singular: bacterium) são organismos relativamente simples e de uma única célula (unicelulares) • Como material genético não é envolto por uma membrana nuclear, as bactérias são chamadas de procariotos 1 - Material genético 2 - Membrana plasmática ou parede celular 3 - Citoplasma 1 2 3 1 2 3 BACTÉRIAS ▪ As milhares de espécies de bactérias são diferenciadas por muitos fatores, incluindo morfologia (forma), composição química, necessidades nutricionais, atividades bioquímicas e fontes de energia (luz solar ou química) ▪ É estimado que 99% das bactérias na natureza existam na forma de biofilmes BACTÉRIA ▪ Existem muitos tamanhos e formas de bactérias. A maioria das bactérias varia de 0,2 a 2,0 μm de diâmetro e de 2 a 8 μm de comprimento ▪ Se apresentam de diversas formas: bacilos (em forma de bastão) cocos (esféricos ou ovoides) espirilos (em forma de saca-rolha ou curvados) ▪ Mas algumas bactérias apresentam forma de estrela ou quadrada COCOS ▪ Geralmente são redondos, mas podem ser ovais, alongados ou achatados em uma das extremidades ▪ Diplococos: Cocos que permanecem aos pares após a divisão ▪ Estreptococos: aqueles que se dividem e permanecem ligados uns aos outros em forma de cadeia ▪ Tétrades: aqueles que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de quatro ▪ Sarcinas: aqueles que se dividem em três planos e permanecem unidos em forma de cubo, com oito bactérias ▪ Estafilococos: aqueles que se dividem em múltiplos planos e formam agrupamentos tipo cacho de uva ou laminas amplas BACILOS ▪ Dividem somente ao longo de seu eixo curto; portanto, existe menor número de agrupamentos de bacilos que de cocos ▪ A maioria dos bacilos se apresenta como bastonetes simples ▪ Os diplobacilos se apresentam em pares após a divisão ▪ Os estreptobacilos ocorrem em cadeias ▪ Outros ainda são ovais e tão parecidos com os cocos que são chamados de cocobacilos ESPIRILOS ▪ As bactérias espirais possuem uma ou mais curvaturas; elas nunca são retas ▪ Vibriões: bactérias que se assemelham a bastões curvos ▪ Espirilos: possuem uma forma helicoidal, como um saca-rolha, e um corpo bastante rígido ▪ Espiroqueta: tem forma helicoidal e flexível BACTÉRIAS ▪ A forma de uma bactéria é determinada pela hereditariedade ▪ Geneticamente, a maioria das bactérias é monomórfica, ou seja, mantém uma forma única ▪ Uma série de condições ambientais podem alterar sua forma, que, quando alterada, dificulta uma identificação ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Termo geral usado para as substâncias que envolvem as células ▪ Polímero viscoso e gelatinoso que está situado externamente à parede celular e é composto de polissacarídeo, polipeptídeo ou ambos GLICOCÁLICE ▪ Componente muito importante dos biofilmes ▪ Um glicocálice que auxilia as células em um biofilme a se fixarem ao seu ambiente-alvo e umas às outras é denominado substância polimérica extracelular (SPE) ▪ A SPE protege as células dentro do glicocálice, facilita a comunicação entre as células e permite a sobrevivência celular pela fixação a várias superfícies em seu ambiente natural GLICOCÁLICE Aplicação clínica: Streptococcus mutans, um importante causador da lesão por cárie, fixa-se na superfície dos dentes por um glicocálice. O S. mutans pode usar sua cápsula como fonte de nutrição degradando-a e utilizando os açúcares quando os estoques de energia estão baixos. ▪ Longos apêndices filamentosos que propelem as bactérias ▪ As bactérias sem flagelos são denominadas atríqueas (sem projeções) ▪ Os flagelos podem ser peritríqueos (distribuídos ao longo de toda a célula ou polares (em um ou ambos os polos da célula) FLAGELOS ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Feixes de fibrilas que se originam nas extremidades das células, sob uma bainha externa, e fazem uma espiral em torno da célula ▪ A rotação dos filamentos produz um movimento da bainha externa que impulsiona as espiroquetas em um movimento espiral FILAMENTOS AXIAIS ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Apêndices semelhantes a pelos que são mais curtos, retos e finos que os flagelos ▪ São usados mais para fixação e transferência de DNA que para mobilidade FÍMBRIAS E PILI ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Fímbrias ocorre nos polos da célula bacteriana, ou homogeneamente distribuídas em toda a superfície da célula FÍMBRIAS E PILI ▪ Pili normalmente são mais longos que as fímbrias, e há apenas um ou dois por célula. Os pili estão envolvidos na mobilidade celular e na transferência de DNA ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR MESOSSOMO • Representa uma invaginação da membrana plasmática e atua como origem do septo transverso que separa a célula em duas durante a divisão celular • É também o sítio de ligação do DNA que se torna o material genético de cada célula-filha ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR CÁPSULA • Estrutura extra que separa uma célula da outra e de seu meio externo • Regula a passagem de substâncias para dentro e para fora da células • São flexíveis, viscosas e fluídas ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR CÁPSULA • Um polissacarídeo, combinada de proteínas e lipídios • As bactérias capsuladas são capazes de sobreviver por um maior período de tempo no corpo humano ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR CÁPSULA ▪ Confere resistência à fagocitose ▪ Está relacionada à virulência da bactéria ▪ Proteção contra as condições externas desfavoráveis ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR CÁPSULA • Adesão bacteriana a tecidos humanos (como também em prótesese implantes), causando colonização e infecção • Impede a fagocitose, por isso aumenta sua virulência • Ajuda na identificação do microrganismo • Seus polissacarídeos são utilizados como antígenos em determinadas vacinas, porque induzem a produção de anticorpos (ex. pneumonia) ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Principal função da parede celular é prevenir a ruptura das células bacterianas quando a pressão da água dentro da célula é maior que fora dela ▪ Composição química da parede celular é usada para diferenciar os principais tipos de bactérias PAREDE CELULAR PAREDE CELULAR Aplicação clínica: A parede celular é importante, pois contribui para a capacidade de algumas espécies causarem doenças e também por ser o local de ação de alguns antibióticos ▪ A parede celular bacteriana é composta de uma rede macromolecular denominada peptideoglicana Composição e características Gram-positivas: ▪ Parede celular consiste em muitas camadas de peptideoglicana, formando uma estrutura espessa e rígida, além de conter ácidos teicoicos (álcool + fosfato) Gram-positivas x gram-negativas Gram-negativas: ▪ Parede celular contém somente uma ou poucas camadas de peptideoglicana ▪ A membrana externa consiste em lipopolissacarideos (LPS), lipoproteínas e fosfolipideos Gram-positivas x gram-negativas ▪ Consiste em três componentes: (1) lipídeo A, (2) um cerne polissacarídico e (3) um polissacarídeo O ▪ O lipídeo A é a porção lipídica do LPS e está embebido na parede superior da membrana externa Lipopolissacarídeo (LPS) ▪ Sintomas associados a bactérias gram—negativas: febre, dilatação de vasos venosos, choque e formação de coágulos sanguíneos ▪ Cerne polissacarídico fornece estabilidade ▪ Polissacarídeo O funciona como um antígeno, sendo útil para diferenciar espécies de bactérias gram-negativas Lipopolissacarídeo (LPS) DANO À PAREDE CELULAR ▪ Substâncias químicas que danificam a parede celular bacteriana ou interferem com sua síntese frequentemente não danificam as células de um hospedeiro animal ▪ A síntese da parede celular é o alvo de algumas drogas antimicrobianas ▪ Exposição a enzima digestiva lisozima: danifica parede celular bacteriana ▪ Lisozima é constituinte de alguns fluidos como saliva, lágrima e muco ▪ Lisozima é particularmente ativa sobre os principais componentes da parede celular da maioria das bactérias gram-positivas, tornando-as vulneráveis à lise DANO À PAREDE CELULAR IMPORTÂNCIA CLÍNICA ▪ Certos antibióticos, como a penicilina, impedem a formação de uma parede celular funcional ▪ Bactérias gram-negativas são menos sensíveis à penicilina (composição da parede celular) ▪ Contudo, são bastante suscetíveis a alguns antibióticos β-Lactâmicos que penetram na membrana externa melhor que a penicilina ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Consiste principalmente de fosfolipídeos ▪ Função mais importante da membrana plasmática é servir como barreira seletiva através da qual os materiais entram e saem da célula Membrana plasmática IMPLICAÇÕES CLÍNICAS ▪ Agentes antimicrobianos exercem efeitos deletérios na membrana plasmática ▪ Por romper os fosfolipídios de membrana, um grupo de antibióticos conhecido como polimixinas produz o vazamento do conteúdo intracelular e a subsequente morte celular. ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Células especializadas de “repouso” ▪ Células desidratadas altamente duráveis, com paredes espessas e camadas adicionais. Eles são formados dentro da membrana celular bacteriana ▪ Quando liberados no ambiente, podem sobreviver a temperaturas extremas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas tóxicas e radiação Endosporo ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR ▪ Importantes do ponto de vista clínico e para a indústria alimentícia, pois são resistentes a processos que normalmente matam as células vegetativas ▪ Esses processos incluem o aquecimento, o congelamento, a dessecação, o uso de substâncias químicas e a radiação. Endosporo ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR FATORES DE NATUREZA FÍSICA E INORGÂNICA ▪ A utilização do oxigênio como aceptor de hidrogênio pelas bactérias é variável, permitindo classificá-las: ⮚ Aeróbios obrigatórios: desenvolvem-se apenas em presença do oxigênio. Necessitam do O2 para seu metabolismo. Exemplo: Mycobacterium tuberculosis e espécies do gênero Segionella. ⮚ Microaerófilos: requerem oxigênio, porém em quantidades menores que as concentrações normais. Exemplo: Campylobacter jejuni e alguns Streptococcus ⮚ Anaeróbios facultativos: crescem na ausência ou na presença de oxigênio, podendo utilizá-lo ou não. Crescem melhor, porém na sua presença. Exemplo: Corynebacterium. Oxigênio (O2) FATORES DE NATUREZA FÍSICA E INORGÂNICA ▪ Anaeróbios: são microrganismos que não utilizam o oxigênio como aceptor de hidrogênio. De acordo com a tolerância que esses microrganismos apresentam em relação ao oxigênio, podem ser subdivididos: 1. Anaeróbios aerotolerantes: são capazes de crescer em ambiente contendo ar ou em incubadores de CO2, mas crescem melhor em anaerobiose. Exemplo: Clostridium tertium 2. Anaeróbios moderados: só crescem em presença de no máximo 2 a 8% de oxigênio livre 3. Anaeróbios estritos: não se desenvolvem em presença de mais de 0,5% de oxigênio livre. Esses microrganismos morrem pela exposição ao oxigênio em poucos minutos Oxigênio (O2) MATERIAL GENÉTICO EXTRACROMOSSÔMICO ▪ São moléculas extracromossomiais circulares, fechadas, constituídas de DNA de dupla fita, que se replicam de maneira autônoma (replicons) ▪ Geralmente incapazes de integração ao DNA do cromossomo bacteriano ▪ Possuem genes que regulam sua própria replicação, independentemente da replicação do cromossomo Plasmídeo MATERIAL GENÉTICO EXTRACROMOSSÔMICO ▪ São responsáveis por características como: a) fatores sexuais: também chamados de fatores de fertilidade ou fator F. Conferem a bactéria possibilidade de realizar conjugação b) fator col: produção de colicinas, substâncias letais para bactérias coliformes c) fatores de resistência (fator R), por exemplo a antibióticos d) lactamases (penicilinases) de estafilococos resistência à penicilina. Plasmídeo REPRODUÇÃO BACTERIANA ▪ Reprodução binária, também chamada de cissiparidade ou bipartição ▪ Neste processo de reprodução assexuada, a bactéria duplica seu material genético e se divide em duas, ambas terão a mesma quantidade de DNA e representarão as mesmas funções. Slide 1 Slide 2: MICROBIOLOGIA Slide 3: VOCÊ SABE O QUE SÃO MICRÓBIOS? Slide 4: IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS Slide 5: IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS Slide 6: NOMEANDO E CLASSIFICANDO OS MICRORGANISMOS Slide 7: NOMEANDO E CLASSIFICANDO OS MICRORGANISMOS Slide 8 Slide 9 Slide 10: BACTÉRIA Slide 11 Slide 12: BACTÉRIAS Slide 13: BACTÉRIA Slide 14 Slide 15: COCOS Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21: BACTÉRIAS Slide 22: ESTRUTURAS EXTERNAS À PAREDE CELULAR Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30: MESOSSOMO Slide 31: CÁPSULA Slide 32: CÁPSULA Slide 33: CÁPSULA Slide 34: CÁPSULA Slide 35: PAREDE CELULAR Slide 36: PAREDE CELULAR Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44: DANO À PAREDE CELULAR Slide 45 Slide 46: IMPORTÂNCIA CLÍNICA Slide 47: ESTRUTURAS INTERNAS À PAREDE CELULAR Slide 48: IMPLICAÇÕES CLÍNICAS Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52: FATORES DE NATUREZA FÍSICA E INORGÂNICA Slide 53: FATORES DE NATUREZA FÍSICA E INORGÂNICA Slide 54: MATERIAL GENÉTICO EXTRACROMOSSÔMICO Slide 55: MATERIAL GENÉTICO EXTRACROMOSSÔMICO Slide 56: REPRODUÇÃO BACTERIANA