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Microbiologia – Primeira Prova – Professora Lorena Aula 1. Introdução à microbiologia - Mikro (=pequeno) + Bio (vida) + logo (=ciência) Microrganismos Organismos vivos ou entidades biológicas – normalmente não visualizadas a olho nu Exs: Algas unicelulares, protozoários, bactérias, fungos, arqueias e vírus Histórico - Robert Hooke (1665): menores unidades vivas= células (vegetais) - Antoni Van Leeuwenhoek: microscópios (1º a ver um microrganismo – “animáculos”) O crescimento microbiano não refere-se ao aumento de tamanho do microrganismo e sim ao crescimento populacional (multiplicação) Pasteur – Fermentação -> Leveduras – ausência de O2 Presença de O2= produção de ácido acético (vinagre) Pasteurização= o aumento da temperatura com finalidade de eliminar microrganismos sem modificar a estrutura do alimento Postulados de Koch 1. O organismo causador da doença deve sempre estar presente em animais doentes e ausente em animais sadios 2. O organismo deve ser cultivado em cultura pura, fora do corpo do animal 3. O organismo isolado deve causar a doença quando inoculado em um animal sadio suscetível 4. O organismo deve ser reisolado e demonstrar-se idêntico ao organismo original - Os postulados de Koch apresentam alguns problemas na atualidade, como a especificidade de alguns microrganismos patogênicos conseguirem infectar apenas hospedeiros específicos ou não formarem colônias em meio de cultura artificial. Bactérias apresentam reprodução assexuada= células idênticas Microrganismos não causam as mesmas doenças em indivíduos diferentes Importância dos microrganismos Os microrganismos são os responsáveis pelo surgimento de macrovida (organismos multicelulares) na Terra – procariotos anaeróbicos (liberação de O2) Alguns agentes etiológicos possuem hospedeiros específicos – não causam doença no experimento Alguns organismos nunca foram crescidos em cultura pura ou em meio artificial em laboratório Algumas doenças são causadas por mais de um microrganismo Microrganismos patogênicos: - 1% das bactérias causam doenças em animais - 4% das bactérias causam doenças em plantas - 95% das bactérias não são patogênicas Procariotos – 3,5 bilhões Eucariotos – 1,5 bilhões Manutenção do equilíbrio ambiental - Base da cadeia alimentar (fotossintetizantes) - Ciclagem de nutrientes - Fixação de nitrogênio Penicilina – Fungo – Penicillium notatum Atua somente em gram positivas Antibiótico natural – competição por nutrientes Microbiota: conjunto de microrganismos associados (simbiose) ao hospedeiro, sem causar doenças em condições normais Síntese de nutrientes essenciais (não produzidos por células humanas) Pro-bióticos: bactérias para restauração da biota Pré-bióticos: alimentos para crescimento das bactérias componentes da biota Microrganismos - Pro: Bactérias, arqueias - Euca: Fungos, algas e protozoários - Acelulares: Vírus O ribossomo (não é uma organela e sim um complexo ribossomal) está presente em todas as células Ubiquidade dos microrganismos - 50% da biomassa do planeta é constituída de microrganismos - Temperatura alta (inóspito) Linhagem 121 - arqueia 110-120°c (Hipertermófila) - Termus aquaticus= separação da fita de DNA no processo de PCR (gene isolado) Estão presentes nas diversas características ambientais: - Pressão e temperatura (alta e baixa) - pH (básico, alcalino e ácido) - Alofílicos (em [ ] de 33%) - Baixo taxa nutricional Organismos procariotos: - Microscópicos - Unicelulares - Desprovidos de membranas celulares (ausência de compartimentalização celular) - Tamanho de 0,5 a 4µm (com exceções) O tamanho é uma característica importante: - pequeno: maior área superficial em relação ao volume proporciona uma melhor troca com o meio, logo favorece a aquisição de nutrientes para a divisão celular - muito pequeno: desvantajoso pela aquisição de macromoléculas Os paramécios são protozoários (eucariontes) Microrganismos multicelulares: apresentam organização de 10 a 40 células em espiral 90% dos microrganismos apresentam comportamento associados à outros Aula 2. Estrutura e morfologia de bactérias A morfologia é a característica mais importante para definição das espécies. Cocos – forma esférica Bacilos – forma cilíndrica Espiralados – forma de bacilos torcidos Outros diversos formatos Arranjos - células permanecem unidas após divisão (é formado pelo eixo da divisão celular) Estruturas obrigatórias: - Membrana plasmática - Ribossomos - Material genético Conferem rigidez: - Euca: Esteróis - Proca: Hopanoides Bactérias sem parede celular possuem ESTERÓIS – apresentam variação morfológica (pleumorfia) As proteínas de membrana tem funções como: - reconhecimento: glicoproteínas - recepção de sinais - transporte de substâncias - catálise enzimática Procariontes: Transporte por translocação de grupo – a fosfoliração altera a carga da molécula negativamente Adesinas são proteínas de adesão (ligam-se ao substrato ou a outra célula) Funções da membrana: - Adesão - Seletividade - Síntese de ATP Parede celular: - Forma e rigidez - Proteção contra pressão osmótica - Constituída de peptideoglicano (mureína) - Repetição de dissacarídeos (NAG e NAM) -> As lisozimas destroem parede celular (clivam as ligações de NAM e NAG) -> As células que perdem a parede celular são chamadas de protoplasto Eucariotos têm resíduos celular L Padrão de coloração de Gram Gram positivas (azul) - Camada espessa de peptideoglicano (90%) com superfície lisa - Tetrapeptídeos realizam as ligações entre as camadas de peptideoglicano= ligações cruzadas por glicinas (aminoácidos) Ácidos tetóicos: substância ácida de cargas negativas – auxiliam no transporte de Mg²+ e Ca²+ Ácidos lipoproteicos: ligados covalentemente a lipídeos de membrana Gram negativas (rosa) - Camada fina de peptideoglicano com superfície rugosa pela presença de membrana externa da parede celular - Espaço periplasmático= peptideoglicano, enzimas hidrolíticas (alimentação) - Ligações das camadas de peptideoglicano não possuem pontes de glicina Membrana externa - Interior: fosfolipídeos - Exterior: lipopolissacarídeos (principal constituinte) - Lipoproteínas= ligação da membrana externa com os peptideoglicanos - Purinas - São resistentes à lisozimas - LPS= Lipídeo A + Polissacarídeo + Antígeno O* *= O antígeno O é usado na identificação de sorotipos Periplasma: alta concentração de proteínas (consistência gelatinosa) Enzimas hidrolíticas Estruturas de microrganismos - Glicocálice: revestimento de açúcar externo à membrana externa - Cápsula: proteção contra estresse e desidratação, predação (inibição da fagocitose); adesão (colonização e formação de biofilme) 1. Destruição da capsula por anticorpos 2. A virulência do microrganismo é dependente da cápsula - Flagelo: estrutura não obrigatória – locomoção celular 1. Filamentos formados por proteínas (flagelina – serve como antígeno H – reconhecimento) 2. Antríquias: não possuem flagelos 3. Cresce a partir das pontas 4. Movimento empurrando ou puxando a célula 5. Reversível: horário (atrás) e anti-horário (frente): unidirecional 6. Move-se em direção: Sinais atrativos e repelentes Taxia – locomoção direcionada em resposta a um estímulo Quimiotaxia Fototaxia - Fímbrias e Pili – formadas por proteínas, se projetam a partir da superfície celular - Fímbrias: filamentos curtos e numerosos, adesão a superfícies - Pili: mais longos e menos numerosos, adesão para conjugação, mobilidade celular Proteínas= pilinas (base) + adesinas (ponta) Importantes na adesão - Nucleóide: em geral apresenta um único cromossomo circular Não tem presença de histonas Tamanho varia - Plasmídeos: molécula de DNA de fita dupla extracromossomal circular 1. Replicação de plasmídeo 2. Codifica genes não essenciais (não codifica os genes essenciais)– genes que conferem vantagem 3. Resistência a antibióticos, adesinas e produção de toxinas - Ribossomos: síntese de proteínas 1. Sub unidades: 70S (procariotos) e 80S (eucariotos) 2 RNA e Proteínas - Corpos de inclusão 1. Grânulos de armazenamento de compostos orgânicos ou inorgânicos, utilizados como reserva ou energia 2. Vaculos de gás - Endosporos: estrutura de latência que exibem altíssima resistência tanto a agentes físicos como químicos. 1. Metabolicamente inativa 2. Estrutura desidratada 3. Resistência= calor, agentes químicos e radiação 4. Não obrigatórias 1) Ativação: - Processo reversível, em resposta a um estímulo 2) Germinação: - Absorção de água, ruptura da capa, perda de resistência e aumento da atividade metabólica 3) Extrusão: - Síntese de componentes da célula vegetativa e rompimento do Endósporo UV: causa a formação de dímeros de timina Aula 3. Domínio Archaea São PROCARIOTOS unicelulares - Apresentam características de adaptação em ambientes inóspitos Adaptações à hipertermofilia: - Proteínas: chaperonas - Alto conteúdo de aminoácidos hidrofóbicos - DNA com alta concentração de C+G - Membrana plasmática – monocamadas Metanogênicos - síntese de metano (CH4) por vias bioquímicas específicas – sensíveis a oxigênio Não há registro/conhecimento sobre arqueias patogênicas Grupos: Crenarchaeota Euryarchaeota Korarchaeota Morfologia: - Formas diversas e pleumórficas (não tem forma) - Não possuem membrana nuclear - Cromossomo circular - Membrana plasmática Composição lipídica “única” com hidrocarbonetos ramificados (pode ser dupla) Lipídeos= cadeia ramificada (Ligação éter – CH2-OR) - Parede celular Ausência de peptideoglicano Estrutura variável Lisozima e penicilina não atuam Algumas não possuem paredes Presença de pseudopeptideoglicano Camada S – Composição proteica - Camada S Formada por proteína ou glicopreteína Permeabilidade seletiva Presente em extremófilos Associasse a outras membranas Cora-se na coloração de Gram mas não é válida - Flagelos Adesão e locomoção Sem anéis Proteínas diferentes Ligado diretamente na membrana - Cromossomo Não tem carioteca Cromossomo único circular Possuem histonas (bactéria não possui) Genes apresentam íntrons - Ribossomos 70S – 34 proteínas comuns com eucariotos Tradução – semelhanças: Eucarioto: Fatores de tradução, Metionina (AUG) e Partícula de reconhecimento de sinal Procarioto: Shine-Dalgano Transcrição: RNA polimerase 8-10 polipeptideos Operon: conjunto de genes regulados pelo menos promotor - Metabolismo: Quimiotróficos Heterotróficos Autotróficos – não possuem fototroficos - Biotecnologia Produção de energia Tratamento de efluentes Enzimas extremófilas Aula 4. Biofilme É envolto por uma matriz extracelular (polissacarídica) aderida a uma superfície. A matriz extracelular confere proteção, impede desidratação, defesa contra reconhecimento do sistema imune. 90% das bactérias estão em biofilme e são responsáveis por 65% das infecções nosocomiais (hospitalar) Apresentam comportamento social e divisão de tarefas Proteção: Radiação UV Fagocitose Antimicrobianos Predadores Desidratação - Permite a troca de material genético entre a comunidade e o aproveitamento de nutrientes Apresenta 3 etapas de desenvolvimento: Iniciação: adesão do organismo a um local com nutrientes para necessários para a multiplicação e sobrevivência Maturação: formação e estruturação das microcolonias Liberação: soltura de colônias envoltos por matriz extracelular Matriz extracelular é polissacaridica, apresentando também DNA e proteínas
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