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Bactérias youtu.be/E63GL69BOxs (4m) - Manipulação de alimentos https://youtu.be/E63GL69BOxs https://www.youtube.com/embed/E63GL69BOxs?feature=oembed As bactérias são microrganismos unicelulares procariontes, ou seja, não possuem uma carioteca protegendo seu material genético. A maioria das bactérias é heterótrofa, ou seja, necessitam se alimentar de outros seres vivos. Mas dessas, muitas são saprófitas, obtendo nutrientes do meio ambiente e de matéria orgânica em decomposição. Outras são simbióticas, vivendo com seus hospedeiros, sem causar doenças. Existem até mesmo bactérias autótrofas, que obtém energia por meio da oxidação de compostos inorgânicos, como nitritos, amônio e sulfatos, ou por fotossíntese. Porém, entre as bactérias heterótrofas, algumas são parasitas extracelulares, que causam doenças quando infectam tecidos de seus hospedeiros (bactérias patogênicas), e outras, como as Clamídias e as Rickettsias, exercem parasitismo intracelular obrigatório. youtu.be/6fL3uF4pNxc (1m) - Assoprando na coxinha https://youtu.be/6fL3uF4pNxc https://www.youtube.com/embed/6fL3uF4pNxc?feature=oembed A maioria das bactérias é invisível ao olho nu, medindo de 0,2 micrometros, como o Mycoplasma pneumoniae a 2 micras, como a Escherichia coli (fala-se "esqueríquia cóli"). Entretanto, há bactérias maiores que podem medir até 800 micrometros, como a Thiomargarita namibiensis e há recentes relatos de bactérias que poderiam medir cerca de 0,05 micra (nanobactérias ou ultramicrobactérias). Um micrometro (micra) é um milésimo de milímetro (10-3mm) ou um milionésimo do metro (10-6m). As bactérias se reproduzem assexuadamente, por fissão binária simples (bipartição ou cissiparidade), processo pelo qual uma célula se divide por mitose, gerando duas células filhas idênticas à original. Uma única bactéria com tempo de geração de 20 minutos, nas melhores condições de pH, temperatura, umidade e abundância de nutrientes pode produzir pouco mais de 1 bilhão de cópias em 10 horas! Ou quase cinco sextilhões em 24 horas (5.000.000.000.000.000.000.000)! UFC tempo UFC tempo 2 20 minutos 65.536 5h 20min 4 40 minutos 131.072 5h 40min 8 1 hora 262.144 6 horas 16 1h 20min 524.288 6h 20min 32 1h 40 min 1.048.576 6h 40 min 64 2 horas 2.097.152 7 horas 128 2h 20min 4.194.304 7h 20min 256 2h 40 min 8.388.608 7h 40 min 512 3 horas 16.777.216 8 horas 1.024 3h 20min 33.554.432 8h 20min 2.048 3h 40 min 67.108.864 8h 40 min 4.096 4 horas 134.217.728 9 horas 8.192 4h 20min 268.435.456 9h 20min 16.384 4h 40 min 536.870.912 9h 40 min 32.768 5 horas 1.073.741.824 10 horas metropoles.com/saude/infeccao-causada-por-absorvente- interno-quase-mata-adolescente revistagalileu.globo.com/Ciencia/Saude/noticia/2020/01/mulher-tem-pe-e-dedos-amputados-apos- uso-indevido-de-coletor-menstrual.html https://www.metropoles.com/saude/infeccao-causada-por-absorvente-interno-quase-mata-adolescente https://www.metropoles.com/saude/infeccao-causada-por-absorvente-interno-quase-mata-adolescente https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Saude/noticia/2020/01/mulher-tem-pe-e-dedos-amputados-apos-uso-indevido-de-coletor-menstrual.html https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Saude/noticia/2020/01/mulher-tem-pe-e-dedos-amputados-apos-uso-indevido-de-coletor-menstrual.html estadao.com.br/paladar/radar/alerta-jovem-morre-apos-comer- macarrao-estragado-veja-o-que-aconteceu/ youtu.be/503yZzhbdNY (1m) (Mycobacterium avium) https://www.estadao.com.br/paladar/radar/alerta-jovem-morre-apos-comer-macarrao-estragado-veja-o-que-aconteceu/ https://www.estadao.com.br/paladar/radar/alerta-jovem-morre-apos-comer-macarrao-estragado-veja-o-que-aconteceu/ https://youtu.be/503yZzhbdNY https://www.youtube.com/embed/503yZzhbdNY?feature=oembed youtu.be/ZtBtM4Ns-9s (1m) (Peptostreptococcus anaerobius) youtu.be/1_RNOyuPvlw (1m) (MRSA) youtu.be/J2fV7ux4Bqc (1m) (Fusobacterium nucleatum) youtu.be/WSvgbusQCdY (1m) - Clostridium perfringens https://youtu.be/ZtBtM4Ns-9s https://youtu.be/1_RNOyuPvlw https://youtu.be/J2fV7ux4Bqc https://youtu.be/WSvgbusQCdY https://www.youtube.com/embed/ZtBtM4Ns-9s?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/1_RNOyuPvlw?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/J2fV7ux4Bqc?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/WSvgbusQCdY?feature=oembed Morfologia e arranjos bacterianos As bactérias são classificadas de acordo com suas formas: tipicamente podem ser esféricas, cilíndricas ou espiraladas (Ao lado) Diversidade das bactérias: A, Pseudomonas aeruginosa,(bastonete flagelado); B, Streptococcus aureos (esferas em cadeias); C, Spirillum volutans, (espiral flagelado); D, Chondromyces crocatus, (bastonete esporulado); E, Chroococcus, (cianobactérias encapsuladas). As bactérias esféricas se chamam cocos (ou coccus), e podem apresentar-se isoladas ou em grupos: diplococos (b), estreptococos (a), estafilococos (e), tétrades (c) e “sarcinas” (d), dependendo do plano de divisão que utilizam quando se reproduzem. Diplococos estreptococos estafilococos Tétrades Sarcinas Neisseria gonorrhoeae - gonorreia Enterococcus faecalis – infecção hospitalar Streptococcus pneumoniae - pneumonias Streptococcus pyogenes – faringites e erisipela Staphylococcus aureos - Síndrome de choque tóxico Staphylococcus epidemidis - endocardites Planococcus citri – doença em vegetais Micrococcus luetus – infecção hospitalar Sarcina ventriculi – úlcera gástrica Sarcina lutea – mau odor Curiosidade: o plural de coccus é cocci ! As bactérias cilíndricas, ou em forma de bastonetes, são os bacilos (bacillus), que podem se apresentar isolados ou em grupos: diplobacilos e estreptobacilos. Há também uma formação rara, tipicamente da espécie Corynebacterium, como o bacilo da difteria, em que as bactérias se agrupam em “forma de paliçada”. Bacilos isolados Escherichia coli – infecção urinária Diplobacilos Klebsiella rhinoscleromatis – rinoscleroma (doença que afeta nariz, faringe e outras partes das vias respiratórias, causando deformidades). Estreptobacilos Bacillus Anthracis – antraz e carbúnculo “Paliçada” Corynebacterium diphtheriae - difteria As extremidades dos bacilos podem variar de retas (Bacillus anthracis), arredondadas (Salmonella sp., Escherichia coli), ou afiladas (Fusobacterium sp.), e existem bacilos arredondados, os cocobacilos, como a Francisella sp. e a Brucella melitensis). Fusobacterium nucleatum – placa dentária Escherichia coli – infecção urinária Bacillus anthracis – antraz (carbúnculo) Francisella tularensis – tularemia (doença que causa lesões na pele, olhos, mucosas e pulmões) Curiosidade: o plural de bacillus é bacilli! As bactérias espiraladas se dividem em três grupos: vibriões, que são bactérias com forma de vírgula, espiroquetas, que são bactérias longas, finas, flexíveis e apresentam diversas espirais completas, como o Treponema pallidum, que causa a sífilis, e espirilos, que são mais curtos, largos, rígidos e geralmente apresentam poucas espirais ou uma espiral incompleta. • Obs. Alguns autores consideram os vibriões como bacilos, enquanto outros consideram como espiralados. Vibriões Espiroquetas Espirilos Vibrio cholerae- cólera Leptospira interrogans - leptospirose Treponema pallidum -sífilis Spirillus minus – febre da mordida do rato Outras morfologias bacterianas menos comuns: Há ainda formas intermediáriascomo os cocobacilos, formas pleomórficas, quando o microrganismo não tem uma morfologia padrão, como o Mycoplasma, e formas peculiares, como bactérias filamentosas, estreladas e retangulares: Estrela Stella humosa Retângulo Haloarcula vallismortis Filamentos Candidatus Savagella Pleomórfica (muitas formas) Mycoplasma pneumoniae - pneumonia Citologia bacteriana – ultraestrutra, componentes externos, componentes internos e apêndices. Parede Celular – Está presente em todas as bactérias conhecidas, exceto nos micoplasmas. Por causa da sua rigidez é responsável pela manutenção da forma e pela resistência da bactéria contra a bacteriólise osmótica, permitindo que a pressão interna da bactéria possa variar de 2 a 10 atmosferas. A parede celular bacteriana é composta principalmente por uma substância chamada peptídeoglicano, peptoglicano, mucopeptídeo ou mureína, que nada mais é do que um polímero complexo formado por dois derivados de açúcares, a N-acetilglicosamina (NAG) e o ácido N-acetilmurâmico (NAM), unidos alternadamente e por peptídeos que se ligam ao NAM, produzindo uma extensa rede que envolve toda a bactéria. Teste de gram Em 1884, o microbiologista Christian Gram desenvolveu um método de coloração que permitiu melhor visualizar as bactérias, e fazer sua separação em dois grupos distintos, as Gram positivas (roxas/azuis) e as Gram negativas (vermelhas/rosas). O esquema abaixo resume o método de Gram: Substância Tempo Gram + Gram - 1- Violeta genciana 1 min Roxa Roxa 2- Lugol 30 Seg Roxa Roxa 3- Álcool 15 Seg (máximo) Roxa Incolor 4- Fucsina 30 Seg Roxa Fúcsia ou vermelha Essa diferença na coloração das bactérias após o uso do método de GRAM está diretamente relacionada à estrutura e à espessura da parede celular delas. Nas bactérias Gram positivas o peptídeoglicano pode formar até 20 camadas sobrepostas, enquanto em células Gram negativas a mureína forma apenas uma ou duas camadas. Além do peptídeoglicano, as paredes das bactérias Gram positivas apresentam ácido teicóico e ácido lipoteicóico, substâncias envolvidas no transporte de substâncias pela espessa parede e na adesão às superfícies, e que podem ser reconhecidos como antígenos pelo organismo infectado (PAMPs) Os ácidos teicóico e lipoteicóico são componentes estruturais das bactérias gram-positivas que conferem estabilidade à parede celular, regulam a passagem de íons, participam na adesão a superfícies e podem desencadear respostas imunes no hospedeiro. Esquema ilustrando o espesso peptideoglicano de Gram+ Esquema da parede celular de organismos Gram- (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) Membrana externa - Nas bactérias gram negativas, a fina parede celular é recoberta por uma camada de composição lipoprotéica, semelhante à membrana celular, chamada membrana externa. Sua face interna é rica em pequenas lipoproteínas, denominadas lipoproteínas de Braun, que se ligam covalentemente ao peptideoglicano, ancorando a parede celular firmemente à membrana externa. A face externa da membrana externa é rica em lipopolissacarídeos (LPS), moléculas que agem como endotoxinas no organismo do hospedeiro, provocando febre, choque e eventualmente morte, mas que também servem como potentes antígenos, permitindo o reconhecimento desses microrganismos pelo sistema imunológico do organismo infectado (é um “PAMP”). O LPS é uma molécula composta por 3 regiões distintas: um lipídeo A (endotoxina), um polissacarídeo central e uma cadeia polissacarídica lateral (antígeno O). Cápsula – É uma camada externa à parede celular, de material viscoso, de natureza principalmente polissacarídica e pouco proteica (polipeptídica), aderida à parede celular. Confere vantagens às bactérias que a possui: • permite adesão às células do hospedeiro, • dificulta a fagocitose, • aumenta a resistência ao dessecamento, • é fonte de nutrientes, • fornece proteção contra a ancoragem de bacteriófagos e anticorpos na superfície da bactéria. Quando a cápsula bacteriana é frouxa, fracamente aderida à parede celular, ela pode ser chamada de camada limosa, e alguns autores a chamam de glicocálice. Cepas de Streptococcus pneumoniae encapsuladas frequentemente causam pneumonia, mas as cepas que não possuem cápsula não causam a doença. Isso se dá principalmente porque as bactérias sem cápsula são fagocitadas mais facilmente. Fímbrias ou pili - Muitas bactérias, principalmente as gram negativas, mas algumas gram positivas também, apresentam apêndices finos (3 a 10 nm), retos e curtos, denominados fímbrias. Geralmente estas são bastante numerosas, podendo atingir números de 1000 ou mais por célula. Como são muito pequenas e delgadas, somente podem ser visualizadas pela microscopia eletrônica. As fímbrias são de natureza protéica, compostas por subunidades de uma proteína denominada pilina. A função das fímbrias é permitir a adesão das bactérias às superfícies e às células do hospedeiro. Micrografia eletrônica de varredura de bacilos apresentando fímbrias Esquema ilustrando a organização estrutural de uma fímbria, assinalando a presença de moléculas do tipo adesina, situadas na extremidade da estrutura Pilus F ou pili F - Muitas bactérias podem ainda apresentar outro tipo de apêndice, denominado pilus F, pilus sexual ou fímbria sexual, que exibe semelhanças estruturais com as fímbrias, mas com comprimento maior e menos rigidez que as fímbrias convencionais. O termo "F" no pilus F vem de "fertilidade" e é associado ao plasmídeo F (ou fator F), que é responsável pela capacidade de certas bactérias de transferir material genético através do processo de conjugação. Este plasmídeo contém genes que codificam a formação do pilus F, permitindo a transferência de DNA entre uma bactéria doadora (F+) e uma receptora (F-). Pili F é mais comum em bactérias gram negativas, mas também pode ocorrer em gram positivas. Micrografia eletrônica colorizada, revelando a longa fímbria sexual (pilus F). Observar também a presença de fímbrias. Plasmídeos - Várias bactérias apresentam outras moléculas circulares de DNA, além do cromossomo principal, denominadas plasmídeos. Os plasmídeos geralmente contêm genes com características adaptativas, por exemplo, genes que conferem resistência à antibióticos. Tais plasmídeos podem ser compartilhados por meio de conjugação, através do pili sexual. Flagelos - Estruturas longas, delgadas e relativamente rígidas, compostos por uma proteína chamada flagelina, são responsáveis pela locomoção das bactérias em resposta a estímulos químicos (quimiotaxia), que pode ser a favor ou contra a origem do estímulo químico. Os flagelos somente podem ser visualizados por meio de colorações específicas, microscopia de campo escuro, ou por microscopia eletrônica. A flagelina pode ser reconhecida por monócitos/macrófagos, células dendríticas e células epiteliais do intestino, configurando assim, PAMPs. De acordo com o número e distribuição dos flagelos, as bactérias podem ser classificadas como: atríquias (sem flagelos), monotríquias (um único flagelo), anfitríquias (um flagelo em cada extremidade), lofotríquias (um tufo de flagelos em uma extremidade), peritríquias (apresentam flagelos ao longo de todo o corpo bacteriano).e anfilofotríquia (tufo de flagelos em ambas as extremidades). youtu.be/5-Aqfmq8ubM (1,5m) - Helicobacter pylori youtu.be/HrtQFW5_aOw (1m) - Helicobacter heilmannii Bactéria monotríquia Bactéria anfitríquia Bactéria lofotríquia Bactéria anfilofotríquia Bactéria peritríquia Bactéria peritríquia https://youtu.be/5-Aqfmq8ubM https://youtu.be/HrtQFW5_aOw https://www.youtube.com/embed/5-Aqfmq8ubM?feature=oembedhttps://www.youtube.com/embed/HrtQFW5_aOw?feature=oembed Zona nuclear ou Nucleoide - Os procariotos são organismos haploides, e geralmente apresentam um único cromossomo circular, não envolto por carioteca, que geralmente encontra-se enovelado, em uma região celular denominada nucleoide Endosporos ou esporos bacterianos – São estruturas arredondadas, frequentemente ovais, parede espessa, com função de “latência”, e que possuem altíssima resistência ao calor, radiações, desinfetantes e desidratação. Esporos bacterianos são produzidos quando bactérias dos gêneros Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Desulfomatuculum ou Thermoactinomyces se encontram em condições inadequadas ou desfavoráveis, como ambiente com pouca umidade e nutrientes, garantindo com isso a manutenção de seu material genético e de sua sobrevivência. A esporulação geralmente inicia-se em decorrência de alguma carência nutricional, sendo um evento complexo e demorado, envolvendo mais de 200 genes, sete estágios e cerca de 10 horas para acontecer em algumas espécies. A enorme resistência dos esporos parece estar relacionada com a presença de um composto denominado ácido dipicolínico, que se associa a íons cálcio originando o dipicolinato de cálcio, que estabiliza os ácidos nucléicos. youtube.com/watch?v=Oe_AO1kQ8y8 (0.30m) youtube.com/watch?v=NAcowliknPs (1.30m) youtube.com/watch?v=NdQAW0c8j8g (6m) youtube.com/watch?v=V5Qap7U7UZQ (0.30m) https://www.youtube.com/watch?v=Oe_AO1kQ8y8 https://www.youtube.com/watch?v=NAcowliknPs https://www.youtube.com/watch?v=NdQAW0c8j8g https://www.youtube.com/watch?v=V5Qap7U7UZQ https://www.youtube.com/embed/Oe_AO1kQ8y8?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/NAcowliknPs?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/NdQAW0c8j8g?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/V5Qap7U7UZQ?feature=oembed time.com/5548001/tetanus-case-study/ https://time.com/5548001/tetanus-case-study/ tribunadejundiai.com.br/geral/bebe-de-seis-meses-morre- apos-contrair-botulismo-no-mel/ https://g1.globo.com/ro/cacoal-e-zona-da- mata/noticia/2019/02/13/oito-pessoas-da-mesma-familia- sao-contaminadas-com-bacteria-rara-em-ro.ghtml https://tribunadejundiai.com.br/geral/bebe-de-seis-meses-morre-apos-contrair-botulismo-no-mel/ https://tribunadejundiai.com.br/geral/bebe-de-seis-meses-morre-apos-contrair-botulismo-no-mel/ https://g1.globo.com/ro/cacoal-e-zona-da-mata/noticia/2019/02/13/oito-pessoas-da-mesma-familia-sao-contaminadas-com-bacteria-rara-em-ro.ghtml https://g1.globo.com/ro/cacoal-e-zona-da-mata/noticia/2019/02/13/oito-pessoas-da-mesma-familia-sao-contaminadas-com-bacteria-rara-em-ro.ghtml https://g1.globo.com/ro/cacoal-e-zona-da-mata/noticia/2019/02/13/oito-pessoas-da-mesma-familia-sao-contaminadas-com-bacteria-rara-em-ro.ghtml g1.globo.com/sao-paulo/sao-jose-do-rio-preto- aracatuba/noticia/2012/08/familia-vitima-de-botulismo-ja- esta-fora-de-perigo-no-interior-de-sp.html revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2019/01/estudante-morre-apos-comer-macarrao-feito- 5-dias-antes.html https://g1.globo.com/sao-paulo/sao-jose-do-rio-preto-aracatuba/noticia/2012/08/familia-vitima-de-botulismo-ja-esta-fora-de-perigo-no-interior-de-sp.html https://g1.globo.com/sao-paulo/sao-jose-do-rio-preto-aracatuba/noticia/2012/08/familia-vitima-de-botulismo-ja-esta-fora-de-perigo-no-interior-de-sp.html https://g1.globo.com/sao-paulo/sao-jose-do-rio-preto-aracatuba/noticia/2012/08/familia-vitima-de-botulismo-ja-esta-fora-de-perigo-no-interior-de-sp.html https://revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2019/01/estudante-morre-apos-comer-macarrao-feito-5-dias-antes.html https://revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2019/01/estudante-morre-apos-comer-macarrao-feito-5-dias-antes.html Sudden Death of a Young Adult Associated with Bacillus cereus Food Poisoning (Morte Súbita de Adulto Jovem Associada à Intoxicação Alimentar por Bacillus cereus) - ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3232990/ Em outubro de 2008, um homem de 20 anos adoeceu após comer espaguete com molho de tomate. A refeição havia sido preparada cinco dias antes e deixada em temperatura ambiente na cozinha. Após voltar da escola, ele aqueceu o espaguete no micro-ondas e o comeu. Logo em seguida, saiu de casa, mas retornou 30 minutos depois devido a dores de cabeça, dor abdominal e náuseas intensas. Vomitou várias vezes e teve dois episódios de diarreia aquosa. Adormeceu por volta da meia-noite e na manhã seguinte seus pais encontraram-no morto. Análises posteriores demonstraram cerca de 9,5 × 107 UFC/g de Bacillus cereus nas amostras de macarrão. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3232990/ nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter- matado-100-hipopotamos-na-namibia g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo- congelado-expoe-ameaca-de-virus-e-bacterias.html https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter-matado-100-hipopotamos-na-namibia https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2017/10/antraz-pode-ter-matado-100-hipopotamos-na-namibia http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo-congelado-expoe-ameaca-de-virus-e-bacterias.html http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/08/derretimento-de-solo-congelado-expoe-ameaca-de-virus-e-bacterias.html super.abril.com.br/saude/apocalipse-zumbi-espalha- surto-de-superbacteria-pela-siberia/ “A Sibéria está lidando com um apocalipse zumbi da vida real — e a culpa é do aquecimento global. Um surto de antraz, uma bactéria rara que infecta animais e seres humanos, apareceu na região de Yamal-Nenets depois que a temperatura no verão de 2016 ficou mais de 5º C acima do normal. A fonte do surto parece ser a carcaça de uma rena que morreu há mais de 70 anos, na última epidemia de antraz. O corpo do animal, enterrado na tundra, abrigou durante o frio uma pequena colônia de micróbios, que passou sete décadas inativa — para todos os efeitos, morta. Mas quando chegou o calor, o cadáver começou a descongelar e as bactérias retornaram à vida a todo vapor, matando 1.500 renas e infectando mais de 10 pessoas. https://super.abril.com.br/saude/apocalipse-zumbi-espalha-surto-de-superbacteria-pela-siberia/ https://super.abril.com.br/saude/apocalipse-zumbi-espalha-surto-de-superbacteria-pela-siberia/ PAMPs, do inglês pathogen-associated molecular patterns (padrões moleculares associados aos patógenos), são moléculas de microrganismos, que podem ser reconhecidas pelas células do sistema imune inato, denunciando ao organismo que está havendo uma invasão por esses microrganismos. Exemplos de PAMPs: • Lipopolissacarídeos (LPS) de bactérias gram-negativas que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas, células epiteliais do intestino, linfócitos B e mastócitos. • Ácido teicóico e lipoteicóico, glicopeptídeos, lipopeptídeos e lipoproteínas de bactérias que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas e mastócitos. • RNA de vírus e DNA de bactérias que podem ser reconhecidos por monócitos/macrófagos, células dendríticas, linfócitos B e mastócitos. • Flagelina de bactérias que se movimentam pode ser reconhecida por monócitos/macrófagos, células dendríticas e células epiteliais do intestino. Alguns documentários interessantes sobre o tema: youtu.be/nT7SW4_S2s0 (45m) Shiguellose na América do Norte youtu.be/RlM5mEDJpA8 (47m) E.coli na Escócia youtu.be/t06dBH-eVm0 (45m) E.coli na água https://youtu.be/nT7SW4_S2s0 https://youtu.be/RlM5mEDJpA8 https://youtu.be/t06dBH-eVm0https://www.youtube.com/embed/nT7SW4_S2s0?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/RlM5mEDJpA8?feature=oembed https://www.youtube.com/embed/t06dBH-eVm0?feature=oembed Nutrição e crescimento bacteriano Nos procariotos os processos de nutrição ocorrem através da absorção dos nutrientes do ambiente externo. As bactérias sintetizam exoenzimas, que são liberadas no microambiente onde se encontra, com intenção de clivar (quebrar) moléculas grandes de nutrientes, que são então, internalizados por difusão simples ou por meio de proteínas transportadoras que permitem ocorrer transporte ativo ou difusão facilitada. As bactérias gram negativas ainda apresentam porinas associadas à membrana externa, que produzem um canal de cerca de 1nm de diâmetro, que permitem a passagem de moléculas hidrofílicas pequenas (de baixo peso molecular). Tanto nas Gram positivas quanto nas gram negativas, ao chegar à face externa da membrana celular, que apresenta permeabilidade seletiva e é lipídica, a maioria das moléculas hidrossolúveis é incapaz de atravessar a membrana, necessitando de mecanismos de transporte ativo ou de difusão facilitada para fazê-lo. A glicose, por exemplo, com ajuda de proteínas específicas consegue difundir-se pela membrana com velocidade 50 mil vezes maior do que pelo processo de simples difusão. A água tem a capacidade de passar livremente pela membrana pelo processo de osmose. Muitas moléculas lipossolúveis (ácidos graxos, álcoois, benzeno etc.), são capazes de passar naturalmente pela membrana e entrar na célula por difusão passiva (difusão simples). Cultura de microrganismos: Cada microrganismo tem necessidades diferentes de determinados nutrientes para o máximo crescimento de suas colônias e a partir do conhecimento dos requerimentos nutricionais de cada espécie bacteriana, é possível criar meios de cultura adequados que permitem o crescimento microbiano in vitro. Em microbiologia, o termo crescimento refere-se a um aumento do número de células e não ao aumento das dimensões celulares, ou seja, se relaciona com o crescimento populacional. A taxa de crescimento bacteriano é a variação no número de células por unidade de tempo. O tempo de geração é o intervalo de tempo necessário para que uma determinada célula se duplique. Esse valor muda para os diferentes organismos, podendo variar de 20 minutos para bactérias como a Escherichia coli e a Salmonella em condições ideais, para alguns dias, como o Bacilo de Koch, causador da tuberculose, e depende de fatores genéticos, nutricionais, temperatura, pH, pressão, presença ou ausência de substâncias e nutrientes, entre outros tantos fatores. Os meios de cultura líquidos consistem em caldos, que são meios aquosos adicionados de nutrientes. Os meios sólidos são obtidos com a adição de 1 a 2% de Agar, uma gelatina extraída de algas, ao caldo aquecido. A solução resultante normalmente é colocada numa Placa de Petri, onde solidifica depois de resfriada. Existem ainda os meios semissólidos, obtidos com quantidades baixas de Agar (até 0,5%), que proporciona ao meio uma consistência de gel. Quando inoculadas em meio sólido, as bactérias formam aglomerados de células que são chamados de colônias. Ao isolar os indivíduos de uma colônia com o auxílio de uma alça de platina, (uma varinha com um arame curvo na ponta), é possível replicar os indivíduos da colônia e estudar características próprias daquela cepa (linhagem) específica. Cada indivíduo da amostra original, que formou uma colônia na placa de Petri, é chamado de Unidade Formadora de Colônia (UFC). Meios de cultura, sólidos ou líquidos, podem ser simples (ou básicos), enriquecidos, seletivos, diferenciais ou ao mesmo tempo seletivos e diferenciais. • Meios simples ou básicos são aqueles que permitem o crescimento de uma ampla variedade de microrganismos, sem satisfazer, contudo, qualquer exigência específica. (Ex. Agar nutriente e caldo BHI – Brain Heart Infusion). • Meios enriquecidos são aqueles que proporcionam nutrientes adequados ao crescimento de microrganismos exigentes e/ou de crescimento lento. (Ex. Caldo com Tioglicolato para o crescimento de Clostridium perfringens). • Meios seletivos contêm substâncias que inibem o desenvolvimento de determinados grupos de microrganismos, permitindo, entretanto, o crescimento de outros. Por exemplo, caldos nutritivos com antibióticos podem selecionar cepas bacterianas que contenham genes de resistência contra a substância empregada, matando todas as outras cepas, ou ainda, um meio em que algum nutriente está ausente, como um determinado aminoácido essencial, por exemplo, que só permitiria o crescimento de microrganismos que sintetizassem o mesmo. • Meios diferenciais são os que permitem evidenciar características das cepas que estão se desenvolvendo, por exemplo, um meio de cultura contendo hemácias permite diferencias as colônias que causam hemólise das que não tem essa capacidade. Medidas do crescimento microbiano O crescimento bacteriano pode ser medido por meio de técnicas como: • Contagem direta de células com um microscópio • Contagem de viáveis (contagem em placa), por meio da contagem de colônias que se formam a partir de uma amostra. • Massa de células: determina o número de células a partir da estimativa do peso seco ou úmido de uma cultura. • Turbidimetria: técnica que utiliza a turbidez do meio de cultura para estimar o número de células. • Número Mais Provável (NMP): Técnica que estima de forma estatística o número de células a partir de uma série de diluições e incubações dos meios de cultura inoculados. Curva de crescimento bacteriano Analisando um sistema fechado, é possível confeccionar uma curva de crescimento bacteriano, ao acompanhar o número de células vivas ao longo do tempo. Esta curva, representada abaixo, apresenta 4 segmentos distintos, que correspondem a 4 etapas da vida da colônia: fase LAG (do inglês: demorar, retardar, atrasar, andar lentamente...), fase LOG ou exponencial, fase estacionária e fase de declínio ou de morte. • Na fase Lag não se reconhece um aumento significativo da população celular, pois as mesmas ainda estão se preparando para replicar, produzindo DNA, proteínas, enzimas e as organelas necessárias ao processo. Durante este período não se observa crescimento populacional, mas se percebe aumento na quantidade de proteínas, no peso seco e no tamanho das células. É a fase de taxa de crescimento zero por adaptação ao meio. • Na fase Log ou exponencial as células estão plenamente adaptadas, absorvendo nutrientes, sintetizando seus constituintes, crescendo e se reproduzindo de forma geométrica. A taxa de crescimento é positiva porque o número de células novas excede o de células mortas. • Na fase estacionária os nutrientes estão se tornando escassos e os produtos tóxicos provenientes do metabolismo celular se acumulam no meio de cultura. Nesta etapa não há crescimento da população, a taxa de crescimento é zero, pois o número de células novas é equivalente ao número de células que morrem. • Na fase de declínio ou de morte da colônia mais células estão em processo de morte do que em processo de replicação porque o microambiente se torna impróprio. Alguns nutrientes são escassos, enquanto metabólitos e produtos tóxicos são abundantes no meio de cultura, por isso, a taxa de crescimento é negativa. Efeito dos fatores ambientais no crescimento bacteriano O crescimento dos microrganismos é muito influenciado pelas condições físicas e químicas do ambiente onde se encontram as UFC. Temperatura: É um dos principais fatores de influência ao crescimento bacteriano. Em temperaturas muito baixas a maioria dos organismos se torna inerte e a taxa de crescimento é zero. Com o aumento da temperatura, reações químicase processos enzimáticos são favorecidos, permitindo que a taxa de crescimento seja positiva. Porém, quando a temperatura ultrapassa certos limites, ocorre desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos, causando a morte celular. Tais limites determinam as temperaturas mínima e máxima para a sobrevivência de cada organismo. Após um descongelamento, algumas bactérias crescem de forma exponencial, como se estivessem despertando de um período de latência e quisessem garantir a sobrevivência da colônia, antes que a temperatura eventualmente volte a baixar. Em geral, os microrganismos suportam uma faixa bem ampla de temperatura, mas existe uma estreita faixa onde a taxa de crescimento é máxima, ou seja, onde a temperatura é ótima para o organismo. As temperaturas máxima, ótima e mínima constituem as “temperaturas cardeais” dos microrganismos. Deste modo, os microrganismos podem ser classificados em 4 grupos, de acordo com a temperatura ótima de crescimento: • psicrófilos (0 a 20°C, ótimo de aproximadamente 15°C, Ex. Flavobacterium), • mesófilos (12 a 45°C, ótimo de 37°C, Ex. E. coli), • termófilos (42 a 68°C, ótimo de 62°C, Ex. Thermococcus), e • hipertermófilos (80 a 113°C, ótimo de 105°C, Ex. Pyrodictium brockii). Obs. Há microrganismos mesófilos considerados psicrotolerantes, cujo ótimo encontra-se entre 20 e 40°C, mas que sobrevivem muito bem a temperaturas tão baixas quanto 0°C. Baixas temperaturas: A refrigeração abaixo de 4°C diminui a deterioração de alimentos pela maioria das bactérias, mas em casos de armazenamento por longos períodos, essa temperatura não é suficientemente baixa para inviabilizar algumas colônias. Na realidade, nem mesmo o congelamento em refrigerador caseiro consegue conservar alimentos indefinidamente. Se o material suportar congelamento a temperatura de armazenamento ideal fica abaixo de 30°C negativos. Altas temperaturas são utilizadas para esterilização de materiais, mas muitas bactérias suportam altas temperaturas por um curto período. Por isso, o processo deve ser prolongado por vários minutos, inversamente proporcional à temperatura utilizada. Alimentos mantidos em temperaturas próximas a 40 graus, como em buffets de restaurantes, não só não inviabilizam a proliferação da maioria das bactérias, como também favorecem a replicação da maioria dos patógenos humanos. PH: Nos mesmos moldes da temperatura, há microrganismos que suportam uma extensa faixa de pH, mas em geral, existem limites rígidos de tolerância, que se excedidos, inviabilizam o crescimento bacteriano e até causam a morte celular por desnaturação de proteínas e ácidos nucléicos. Em geral, a faixa de tolerância de pH da maioria das bactérias fica entre 5,5 e 8,5 e o pH ótimo, no qual a taxa de crescimento é máxima em torno de 7 (bactérias neutrófilas), mas existem bactérias acidófilas que preferem pH baixo (ótimo de 3), como o Helicobacter pylori e bactérias alcalífilicas ou alcalinófilas, que preferem pH alto, como o vibrião da cólera com taxa de crescimento ótima em pH 9. • Acidófilas: 1 a 5,4 • Neutrófilas: 5,4 e 8,5 • Alcalífilicas ou alcalinófilas: 7,5 a 11,5 Níveis de pH de alguns alimentos comuns: PRODUTO pH PRODUTO pH Presunto Cozido Frango Carne enlatada (conservas) Charque Salsicha (cozida e resfriada) Bacon Carne Bovina Moída Carnes e sopas enlatadas 6,3 – 6,4 5,9 – 6,1 5,5 – 6,0 5,5 – 6,7 5,6 – 6,0 5,5 – 6,2 5,1 – 6,2 4,5 – 5,2 Leite Manteiga Creme de Leite Queijo Prato Queijo tipo Cottage Queijo Minas Frescal Queijo tipo Muçarela Leite em pó Leite condensado açucarado Leite UHT (Longa Vida) Leite fluido pasteurizado Iogurtes 6,3 – 6,5 6,1 – 6,4 6,5 5,2 – 5,4 4,5 – 5,2 5,0 – 5,3 5,1 – 5,3 6,5 – 6,8 6,5 – 6,8 6,2 – 6,5 6,5 – 6,8 3,7 – 4,4 Atum Pescado Salgado Camarão Peixe fresco (maioria) Salmão Moluscos Crustáceos 5,2 – 6,1 5,2 – 6,1 6,8 – 7,0 6,6, - 6,8 6,1 – 6,3 4,8 – 6,3 6,8 – 7,0 Maçã Banana Laranja Morango Ameixa Figo Frutas secas Frutas em calda Geleia de frutas Sucos cítricos 2,9 – 3,3 4,5 – 4,7 3,6 – 4,3 3,0 – 3,9 2,8 – 4,6 3,7 – 4,4 3,7 – 4,4 4,6 3,5 . Acesso em: 30 de julho de 2022. http://www.crq4.org.br/sms/files/file/microbiologia2_alimentos_2008.pdf Tensão de O2: As bactérias podem ser classificadas de acordo com o tipo de atmosfera que preferem ou que toleram. • Aeróbios estritos (ou aeróbios obrigatórios) são aqueles que necessitam de oxigênio para sobreviver, como as Pseudomonas. (Necessitam de 18 a 21% de oxigênio) • Anaeróbios estritos (ou anaeróbios obrigatórios) são aqueles que não suportam oxigênio, como o Clostridium, o Nitrobacter e a Nitrosomona. (Suportam no máximo 0,5% de oxigênio) • Anaeróbios facultativos (ou aeróbios facultativos) são aqueles que utilizam oxigênio em seus processos metabólicos, mas também suportam condições em que a taxa de oxigênio é zero, como a Escherichia coli e o Staphylococcus spp. (Suportam de 0 a 21% de oxigênio) • Microaerófilos são bactérias que requerem concentrações baixas de O2 para sobreviver, mas quando a tensão de oxigênio é muito alta ou inexistente elas não sobrevivem, como a Campylobacter. (Necessitam no mínimo de 1%, mas sobrevivem apenas em concentrações menores que 5% de oxigênio) • Anaeróbios aerotolerantes são aquelas que toleram a presença de oxigênio, mas não o utilizam para seu metabolismo, como os Lactobacillus acidophillus. (Suportam até 21% de oxigênio) Obs. No corpo humano há regiões com maior ou menor presença de oxigênio, o que favorece ou desfavorece diferentes espécies bacterianas. Por exemplo, na cavidade oral ocorrem espécies que necessitam, que toleram pouco ou muito oxigênio e há também aquelas que não toleram quase nenhum oxigênio, mas nos intestinos a ausência de oxigênio favorece os anaeróbios. Atividade da água / Activity of Water (Aw): é a relação entre a pressão de vapor de água do alimento (P) e a pressão do vapor de água pura (Po). Todas as células metabolicamente ativas necessitam de água. A maioria das bactérias sobrevive apenas poucas horas sem qualquer umidade, mas algumas espécies são mais resistentes e outras ainda podem produzir endósporos que permanecem viáveis por muitos anos nessa condição. Valor mínimo de Aw para proliferação de alguns microrganismos: • Bactérias comuns – 0,82 • Leveduras (fungos unicelulares) comuns – 0,65 • Hifas (bolores) comuns – 0,80 • Bactérias halofílicas – 0,75 • Leveduras osmofílicas – 0,60 Níveis de atividade de água de alguns alimentos comuns: PRODUTO ATIV. ÁGUA PRODUTO ATIV. ÁGUA Presunto Cozido Frango Carne enlatada (conservas) Charque Salsicha (cozida e resfriada) Bacon Carne Bovina Moída Carnes e sopas enlatadas ≥ 0,98 0,96 – 0,98 0,98 . Acesso em: 30 de julho de 2022. http://www.crq4.org.br/sms/files/file/microbiologia2_alimentos_2008.pdfPressão osmótica: Grande parte dos microrganismos não suporta ambientes muito concentrados (com baixa atividade de água), porque perdem parte de sua água para o meio, por osmose, e se desidratam. Por esse motivo, desde a antiguidade o homem utiliza o efeito osmótico de substâncias como açúcar e sal para conservar alimentos, como compotas de frutas, geleias, uvas passas e frutas secas, bacalhau salgado e carne seca, e mais recentemente utilizamos técnicas de liofilização e desidratação de alimentos e medicamentos para a conservação deles. Por outro lado, ambientes com baixa concentração de solutos, como a água destilada, podem promover a entrada de grandes quantidades de água, podendo causar a ruptura da célula (lise osmótica).