AULA 05 controle crescimento

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CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO
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O bem estar da humanidade depende em grande parte da capacidade do homem em controlar a população dos microrganismos, visando:
- Prevenir a transmissão de doenças. 
- Evitar a decomposição de alimentos. 
- Evitar a contaminação da água e do ambiente.
 
    Esse controle de microrganismos é possível pela ação de agentes físicos e químicos, que possuem propriedades de matar a célula microbiana, ou de impedir a sua reprodução.
POR QUE CONTROLAR O CRESCIMENTO MICROBIANO?
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PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
Esterilização comercial: 
tratamento de calor suficiente para 
matar os endosporos do Clostridium 
botulinum nos alimentos enlatados.
1. ESTERILIZAÇÃO:
- Destruição de todas as formas de vida microbiana, incluindo os endósporos (formas mais resistentes)
- Método mais comum: 	Aquecimento
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PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
2. DESINFECÇÃO:
- Processo que promove a inibição, morte ou remoção de vários microrganismos patogênicos e saprófitas, sem eliminar todas as formas de vida. (somente a destruição dos patógenos vegetativos e não dos endosporos)
- Métodos:	- substâncias químicas 
			- radiação ultravioleta
			- água fervente
			- vapor
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PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
DESINFECÇÃO: utilização de desinfetantes (produtos químicos) para tratar uma superfície ou substância inerte.
ANTI-SEPSIA: quando este tratamento é para um tecido vivo.
			 Produto químico = anti-séptico
***Anti-Sépticos: menos tóxicos que os desinfetantes
 
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PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:
(A) DEGERMINAÇÃO: remoção mecânica dos microrganismos, em vez da morte, em uma área limitada.
****mata somente os microrganismos e não os endosporos
Ex. quando a pele é esfregada com álcool antes de receber a injeção. 
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PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:
(B) SANITIZAÇÃO: Processo que leva à redução dos microrganismos, a níveis seguros, de acordo com os padrões de saúde pública (elimina 99,9% das formas vegetativas). 
Ex. lavagem de copos, talheres e louças com alta temperatura ou aplicando desinfetante químico. 
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Curiosidades
SUFIXO CIDA: Nome dos tratamentos que causam a morte direta dos micróbios (MORTE).
		germicida, fungicida
SUFIXO STÁTICO/STASE: Inibem o crescimento e multiplicação
		bacteriostase
SEPSE: Termo grego= estragado/podre (indica contaminação)
		Asséptico = sem contaminação
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FUNGICIDA/BACTERICIDA: Quando um determinado produto exerce uma ação específica sobre determinado grupo de microrganismos.
FUNGISTÁTICO/BACTERIOSTÁTICO: devem ser usados apenas quando eles inibem as atividades vitais daquele determinado microrganismo sem matá-lo.
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A TAXA DE MORTE MICROBIANA
DEFINIÇÕES: 
A morte microbiana ocorre na forma exponencial. Após uma
rápida redução da população, a taxa de morte torna-se mais 
lenta devido à sobrevivência de células mais resistentes. 
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TAXA DE MORTE MICROBIANA
Tempo (min.)		Mortes/min.		nº de cél. vivas
 0			 	0		 1.000.000
 1			 900.000		 100.000
 2			 90.000		 10.000
 3			 9.000		 1.000
 4			 900			 100
 5			 90			 10
 6				9			 1
Taxa de Morte é normalmente constante (Para cada 1 min. – 90 % da pop. morre)
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FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO
TAMANHO DA POPULAÇÃO
NATUREZA DA POPULAÇÃO
CONCENTRAÇÃO DOS AGENTES
TEMPO DE EXPOSIÇÃO
TEMPERATURA
CONDIÇÕES AMBIENTAIS
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FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO
1. TAMANHO DA POPULAÇÃO
Quanto > a população microbiana > o tempo de tratamento
2. NATUREZA DA POPULAÇÃO
- Presença de Endosporos: mais resistentes
- Diferentes estágios de crescimento:
	células jovens mais suscetíveis (do que as na fase estacionária)
- Presença de Mycobacterium (mais resistentes)
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FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO
3. CONCENTRAÇÃO DO AGENTES
Quanto + concentrado o agente > a eficiência
Exceção: álcool
**** relação não linear
4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO
De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde) o tempo
mínimo de exposição = 30 min. (chance de haver sobreviventes
de 1 em 106 indivíduos)
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FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO
5. TEMPERATURA
- Temperaturas mais altas: mais eficiência no tratamento
- 1º C aumenta 10 x a eficiência (potencializa o controle e em 
conjunto com o agente pode-se diminuir sua concentração)
6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS
 - Presença de material orgânica: inibe a ação dos antimicrobianos químicos
 - pH do meio e calor: ácido (potencializa o resultado)
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AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO
ALTERAÇÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
Membrana Plasmática: 
localizada imediatamente no interior da parede celular
regula ativamente a passagem de nutrientes para dentro da célula e a eliminação de dejetos da mesma
Lesão na membrana: causa o vazamento do conteúdo celular
no meio (agentes químicos e antibióticos).
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AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO
2. DANOS ÀS PROTEÍNAS E AOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Proteínas:
Enzimas = vitais para o desenvolvimento celular (ligações covalentes e pontes de hidrogênio são rompidas por certos produtos químicos e calor).
DNA, RNA:
Fonte de informação genética (lesão por calor, radiação ou substâncias químicas são letais para a célula).
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MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO
MÉTODO FÍSICO:
		
2. MÉTODO QUÍMICO:
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MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO
MÉTODO FÍSICO:
		- CALOR (SECO OU ÚMIDO)
		- PASTEURIZAÇÃO
		- FILTRAÇÃO
		- BAIXAS TEMPERATURAS
		- RESSECAMENTO
		- PRESSÃO OSMÓTICA
		- RADIAÇÃO
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MÉTODO FÍSICO
CALOR:
- MATA OS MICRORGANISMO DESNATURANDO SUAS ENZIMAS
- A RESISTÊNCIA AO CALOR VARIA DE ACORDO COM O MICRÓBIO:
Ponto de Morte Térmica (PMT): < temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 10 min.
Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que todos os microrganismos serão mortos.
Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 % de uma população microbiana em uma determinada temperatura serão mortas. 
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MÉTODO FÍSICO
CALOR:
A) CALOR SECO: 
Incineração: processo drástico de eliminação dos microrganismos e que destroem o produto.
Flambagem: processo onde o material é levado diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool (utilizado na desinfecção de alças de vidro).
Estufa esterilizante: amplamente utilizada para as vidrarias e outros materiais (160 ºC/2 h ou 180 ºC/1 h). 
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MÉTODO FÍSICO
CALOR:
B) CALOR ÚMIDO: 
mata os microrganismos pela coagulação das proteínas (ruptura das pontes de H – estrutura tridimensional)
ESTERILIZAÇÃO POR CALOR ÚMIDO:
			- Fervura (100 ºC)
			- Vapor de fluxo livre
			- Autoclave
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MÉTODO FÍSICO
FERVURA:
Mata as formas vegetativas dos patógenos bacterianos, quase
todos os vírus e os fungos e seus esporos (~ 10 min.)
VAPOR DE FLUXO LIVRE (NÃO PRESSURIZADO)
Equivalente a água fervente
Não mata os endosporos bacterianos e alguns vírus 
Um tipo do vírus da hepatite pode sobreviver a até 30 min de fervura e alguns endosporos bacterianos resistem à fervura por mais de 20 h.
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MÉTODO FÍSICO
AUTOCLAVE:
Esterilização mais confiável: temperatura acima da água fervente (através do vapor sob pressão)
Quanto maior a pressão na autoclave > a temperatura
100 ºC sob pressão de 1 atm (15 libras de pressão por polegada quadrada – psi) aumentará para 121 ºC
121 ºC – suficiente para matar todos os organismos e seus esporos por 15 min.
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Autoclave
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MÉTODO FÍSICO
PASTEURIZAÇÃO:
Louis Pasteur: descobriu um método prático de prevenir a
deterioração da cerveja e vinho através de um aquecimento leve
(suficiente para matar microrganismos que causavam a
deterioração sem alterar
o sabor do produto).
- Principalmente utilizado na Indústria de Laticínios 
- Teste de eficiência: atividade da fosfatase (enzima presente no
leite que após a pasteurização deve estar inativada).
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MÉTODO FÍSICO
PASTEURIZAÇÃO:
Tratamento Clássico: 63 ºC por 30 min
Pasteurização de Alta Temperatura e Curto Tempo (HTST – high – temperature short-time):
	72 ºC por 15 s
Leite
Pasteurização - submetido a temperatura (72 ºC) enquanto flui continuamente por uma serpentina. Conserva-se bem sob refrigeração
Esterilização – submetido a altas temperaturas (UHT – ultra-high temperature) para que possa ser armazenado sem refrigeração (a temperatura vai de 74 ºC para 140 ºC e depois retorna para a temperatura inicial)
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MÉTODO FÍSICO
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MÉTODO FÍSICO
2. FILTRAÇÃO:
Passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante
a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os
microrganismos.
- Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência (HEPA – high
efficiency particulate air). Ex: salas de hospitais com pacientes
queimados (0,3 µm).
Filtro de Membrana – compostos por ésteres de celulose ou
polímeros plásticos (normalmente usa-se filtro de 0,2 µm).
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 Bactérias retidas na superfície de um filtro do tipo Isopore® (Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 1997)
OBS: Filtro tipo Isoporo: filmes de policarbonato tratados com radiação nuclear seguido de cauterização química.
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MÉTODO FÍSICO
3. BAIXAS TEMPERATURAS:
Depende do tipo de microrganismo e da intensidade de
	aplicação.
Diminuição/interrupção do metabolismo celular.
Refrigeradores comuns (0 – 7 ºC): efeito bacteriostático (a
temperatura afeta a reprodução e o metabolismo celular). 
Psicótrofos: crescem em baixas temperaturas.
Mesófilos: patógenos humanos (temperatura ambiente).
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MÉTODO FÍSICO
4. RESSECAMENTO:
Na ausência de água, os microrganismos não podem crescer ou se
reproduzir mas podem permanecer viáveis por anos através das
formas de resistência (endosporos/esporos).
A resistência ao ressecamento varia de acordo com o
microrganismos. 
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MÉTODO FÍSICO
5. PRESSÃO OSMÓTICA:
Concentrações de sais – Plasmólise
Processo semelhante ao ressecamento
Bastante utilizado na conservação de alimentos. Ex: curar carnes (sal) e conservar frutas (açúcar).
Fungos – mais resistentes em crescer em baixas concentrações de água e altas concentrações de sais.
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MÉTODO FÍSICO
6. RADIAÇÃO:
Radiação tem vários efeitos sobre as células, dependendo do seu
comprimento de onda, intensidade e duração.
Dois tipos de radiação que mata microrganismos:
			- Radiação Ionizante
			- Radiação não-ionizante
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RADIAÇÃO IONIZANTE:
 Radiações de pequeno comprimento de onda e portanto de alta energia e penetrabilidade.
 Raios Gama, raios X ou feixes de elétrons de alta Energia.
 Raios Gama: emitidos pelo Cobalto radioativo.
 Feixes de Elétrons: são produzidos acelerando elétrons até energias elevadas em máquinas especiais.
 Raios X: são produzidos por máquinas similares as dos feixes de elétrons e são de natureza similar aos raios gama.
MÉTODO FÍSICO
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RADIAÇÃO IONIZANTE:
Principal efeito da Radiação Ionizante: 
É através da ionização da água, que forma radicais hidroxila
altamente reativos. Estes radicais reagem com componentes
orgânicos, especialmente o DNA (destroem as pontes de H,
duplas ligações) .
Radical Hidroxila (OH) é outra forma intermediária do O2 sendo provavelmente o mais reativo. É gerado no citoplasma da célula por meio do efeito de radiações ionizantes. Estes radicais hidroxila são produzidos durante a respiração aeróbica na maioria dos microrganismos.
MÉTODO FÍSICO
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RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:
Possui um comprimento de onda > que da Radiação Ionizante (normalmente acima de 1 nm).
Luz Ultra Violeta (UV): comprimento de onda de 4 a 400 nm, sendo o comprimento de 260 nm o mais eficiente.
Desvantagem - apresenta baixa penetrabilidade (não atravessa
vidros, filmes escuros e outros materiais). 
MÉTODO FÍSICO
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RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:
A luz UV danifica o DNA das células expostas, produzindo
ligações entre as timinas adjacentes nas cadeias de DNA. Estes
dímeros de T = T inibem a replicação correta do DNA.
260 nm = mais efetivo para o controle microbiano
(comprimento de onda é absorvido especialmente pelo DNA
celular).
MÉTODO FÍSICO
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MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO
2. MÉTODO QUÍMICO:
Os agentes químicos são usados para controlar o crescimento de microrganismos em ambos os tecidos vivos e os objetos inanimados (DESINFETANTES).
AGENTES QUÍMICOS: dificilmente se obtém a esterilidade (a maioria não reduz a população microbiana e nem removem as formas vegetativas dos patógenos). 
		
PROBLEMA: ação dos agentes é diferente para cada micróbio.
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- Alta toxicidade para os microrganismos 
- Solúvel em água 
- Estabilidade elevada 
- Inócuo para o homem e animais 
- Ausência de afinidade por matéria orgânica estranha 
- Toxicidade para os microrganismos em temperatura ambiente 
- Capacidade de penetração 
- Não ser corrosivo e nem manchar 
- Desodorante 
- Detergente 
CARACTERÍSTICAS DOS AGENTES QUÍMICOS
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MÉTODO QUÍMICO
TIPOS DE DESINFETANTES:
Compostos Orgânicos (Fenol e Compostos Fenólicos, Álcoois, Compostos de Amônio Quaternário -Quats)
Halogênios
Metais Pesados e seus compostos
Outros (Peroxigênios, Quimioesterilizantes Gasosos, Agentes de superfície, Biguanidas, Antibióticos)
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
FENOL (ácido carbólico) E COMPOSTOS FENÓLICOS
- 	Pastilhas de Garganta: apresenta fenol que tem um efeito analgésico mas baixo efeito antimicrobiano. Em conc. > 1% (sprays para garganta), > efeito antibacteriano.
Compostos fenólicos contém uma molécula de fenol quimicamente alterada para reduzir suas qualidades irritantes e aumentar sua atividade antibacteriana em combinação com o sabão ou detergente (bifenol, hexaclorofeno).
Ação: lesam a membrana plasmática, inativam as enzimas e desnaturam as proteínas.
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
BIGUANIDAS
Clorexidina (frequentemente utilizada no controle microbiano da pele e mucosas).
Efetiva para a maioria das bactérias vegetativas e fungos, mas não é esporicida
Únicos vírus afetados: certos tipos envelopados.
Efeito bactericida: está relacionado à lesão que este reagente causa a membrana plasmática.
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
HALOGÊNIOS
Particularmente Iodo e Cloro (agentes antimicrobianos efetivos)
I2 – efetivo contra todos os tipos de bactérias, muitos endosporos, vários fungos e alguns vírus.
Mecanismo do I2: o iodo se combina ao aminoácido tirosina, um componente de muitas enzimas e outras proteínas celulares, inibindo a função proteíca. Também oxida os grupos sulfidrila (- SH) de certos aminoácidos que são importantes para manter a estrutura das proteínas. 
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
HALOGÊNIOS
Cl2 – como gás ou em combinação com outras substâncias químicas.
Ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso (HOCl)
Ácido Hipocloroso: ação ainda desconhecida. 
É um forte oxidante que impede o funcionamento de boa parte do sistema enzimático celular.
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
ÁLCOOIS
Matam efetivamente as bactérias e fungos, mas não os
	endosporos e os vírus não-envelopados.
- Os mais utilizados: Etanol (70 %) e Isopropanol 
VANTAGENS: agem e depois evaporam sem deixar resíduo.
Mecanismos de ação: desnaturação das proteínas, rompimento da membrana e dissolução de muitos lipídios.
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS
- Bastante utilizados como germicidas ou anti-sépticos.
Prata, Mercúrio, Cobre e Zinco.
Ação Oligodinâmica (oligo = pouco) = < [metais] - > atividade antimicrobiana
Nitrato de Prata 1 %, Cloreto de Mercúrio, Sulfato de Cobre, Cloreto de Zinco.
Mecanismos de ação: quando os íons de metal se combinam
com os grupos sulfidrilas nas proteínas celulares ocorre a desnaturação.
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
AGENTES DE SUPERFÍCIE
Agentes de superfície (tensoativos ou surfactantes) podem
reduzir a tensão superficial entre as moléculas de um líquido.
sabão: pouco valor anti-séptico (mais importante na remoção mecânica através da esfregação).
detergentes: ânion da molécula reage com a membrana plasmática (atuam sobre um amplo espectro de micróbios e não são tóxicos) 
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MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS
ANTIBIÓTICOS
- Controle microbiano através da ingestão ou aplicação superficial.
- Alguns antibióticos são utilizados para controle de produtos
(bacteriocina).
Nisina: adicionada ao queijo para inibir o crescimento de certas bactérias da deterioração formadoras de endosporos
Natamicina: antibiótico antifúngico aprovado para uso em alimentos, principalmente para queijo.
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Eritromicina (macrolídeos)
Cloranfenicol 
Clindamicina
Lincomicina 
Estrutura da membrana citoplasmática
 DNA girase
Ácido nalidíxico
Ciprofloxacina 
Novobiocina 
(quinolonas)
Elongação do RNA
Actinomicina 
RNA polimerase DNA dependente
Rifamicinas
Estreptovaricinas 
Síntese protéica
(inibidores de 50S)
Tetraciclinas
Estreptomicina
Gentamicina
Kanamicina 
Amicacina
Nitrorfuranos 
Síntese protéica (inibidores de 30S)
Cicloserina
Vancomicina
Bacitracina
Penicilinas
Cefalosporinas
Carbapenemos 
Síntese de parede celular
THF
DHF
PABA
Trimetroprim
Sulfonamidas 
Metabolismo do 
ácido fólico
Polimixinas 
Ribossomos 
DNA
mRNA
Parede celular
Membrana citoplasmática
THF - tetraidrofolato; DHF - diidrofolato
(aminoglicosídeos)
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 Antibiograma