Aula 6- controle do crescimento microbiano

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AULA 6: 
CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – UNIFAL-MG 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOMÉDICAS 
DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA 
Microbiologia Geral 
Profa. Ingridy Ribeiro Cabral 
PREVENIR A INFECÇÃO ANTES 
QUE ELA OCORRA 
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FUNDAMENTOS DO CONTROLE MICROBIANO 
 Destruir 
 Remover 
 Inibir 
 Formas de controle 
 Destruição ou remoção de “todos” os microrganismos 
presentes; 
 Destruição ou remoção de um “determinado grupo” de 
microrganismo; 
 Prevenção da multiplicação de microrganismos 
presentes num determinado ambiente ou hospedeiro. 
O controle microbiológico pode ser realizado 
INIBIÇÃO: Bloqueio da multiplicação – ação 
microbiostática (MO vivo não multiplica – morte lenta). 
 
MORTE: Perda irreversível da capacidade de 
reprodução – ação microbicida (morte rápida do micro-
organismo). 
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DENOMINAÇÃO DOS AGENTES DE CONTROLE DE 
MICRORGANISMOS 
- Antimicrobianos: agentes que matam ou previnem 
o crescimento (antibacterianos, antivirais, 
antifúngicos e antiprotozoários) 
- Microbicidas: agentes que matam os MO 
(bactericidas, viricida, fungicida) 
- Microstáticos: agentes que apenas inibem o 
crescimento dos microrganismos (bacteriostáticos, 
fungistáticos) 
 
ESTERILIZAÇÃO: remoção ou destruição de todas as 
formas de vida microbiana. 
O aquecimento é o método mais comum utilizado para 
matar MO, incluindo esporos. 
 
* Esterilização comercial: temperatura suficiente para 
matar Clostridium botulinum. 
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- Desinfecção: destruição de patógenos na forma 
vegetativa (não formadores de esporos) de 
superfícies, materiais, etc. 
- Antissepsia: quando o tratamento é dirigido à 
tecidos vivos. 
- Degerminação: remoção de MO de uma área 
limitada – pele para receber injeção. 
- Sanitização: destruição de MO de utensílios 
alimentares a nível seguro de saúde pública. 
 
Taxa de morte microbiana 
Critério de morte de um MO: baseado na capacidade de se 
reproduzir – perda da capacidade de reprodução. 
Os MO são mortos pelo contato com agentes 
antimicrobianos – morte exponencial. 
 
Ex: inicialmente há 1 milhão de bactérias – após 1 minuto de 
ação, elimina-se 90% delas (sobram 100.000 bactérias). 
Após um minuto, 90% das 100.000 são mortas e assim 
sucessivamente. 
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Taxa de morte microbiana 
Tempo (min) Mortes/min Nº de sobreviventes 
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 
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FATORES QUE INFLUENCIAM A ATIVIDADE DO 
AGENTE ANTIMICROBIANO 
 Tamanho da população microbiana; 
 Intensidade ou concentração do agente microbicida; 
 Tempo de exposição ao agente microbicida; 
 Temperatura em que os microrganismos são expostos ao 
agente microbicida; 
 Natureza do material que contém os microrganismos 
(meio líquido ou viscoso, alimento mais ou menos ácido); 
 Características dos microrganismos que estão presentes 
(os microrganismos diferem quanto à resistência a 
agentes físicos e químicos). 
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Condições que influenciam a atividade antimicrobiana 
1. Tamanho da população: 
2. Intensidade ou concentração do agente microbicida 
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3.Temperatura em que os MO são expostos ao agente microbicida 
MECANISMO DE DESTRUIÇÃO DAS CÉLULAS MICROBIANAS 
 Parede celular: destruição da proteção celular. 
 Membrana celular: destruição da integridade do 
conteúdo celular, interferência no transporte através da 
membrana. Alteração da permeabilidade da membrana: 
danos aos lipídeos e proteínas de membrana causam 
vazamento do conteúdo celular (ex.: quaternários de 
amônio). 
 Citoplasma: alteração do estado físico do citoplasma. 
Destruição das estruturas celulares 
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 Ribossomos: inibição da síntese protéica 
 Enzimas: inativação 
 Dano às proteínas: 
– Rompimento das ligações de hidrogênio ou das pontes 
dissulfeto, causando desnaturação das proteínas 
(produtos químicos ou calor) 
 Danos aos ácidos nucléicos: 
– Calor, radiação ou substâncias químicas afetam ácidos 
nucléicos, resultando em falhas no processo de 
reprodução. 
Controle da 
população 
microbiana 
Destruir, inibir ou remover os 
micro-organismos 
Agentes 
físicos 
Agentes 
químicos 
MO em números aceitáveis ou ausência 
dos mesmos 
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IMPORTANTE: 
 
CONSIDERAR O TIPO DE 
MATERIAL ANTES DE 
ESCOLHER O MÉTODO DE 
CONTROLE 
MÉTODOS FÍSICOS 
 Radiação 
 Alta temperatura 
 Filtração 
 Baixas temperaturas 
 Alta pressão 
 Dessecação 
 Pressão osmótica 
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ALTA TEMPERATURA 
 
A TEMPERATURA ELEVADA É UM DOS MÉTODOS DE 
MAIOR EFICIÊNCIA E UM DOS MAIS UTILIZADOS 
 
 CALOR ÚMIDO: 
 Causa desnaturação e coagulação das proteínas e 
enzimas 
 Vapor d’água sob pressão é fornecido pela autoclave 
(120 ºC, 1 atm) e mata formas vegetativas e esporos 
 Com água fervente e pasteurização ocorre destruição 
apenas da forma vegetativas dos microrganismos (não 
ocorre esterilização) 
• Preservação pelo uso de calor em alimentos enlatados, 
meios de cultura e vidrarias de laboratório, instrumentos 
hospitalares. 
• Resistência ao calor: varia entre os MO. 
• Ponto de morte térmica: menor temperatura em que todos 
os MO em uma suspensão líquida serão mortos em 10 min. 
• Tempo de morte térmica: tempo mínimo em que todas as 
bactérias em suspensão líquida serão mortas em uma dada 
temperatura. 
• Tempo de redução decimal: tempo, em min, em que 90% da 
população de MO, em uma dada temperatura serão mortas. 
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 Mais eficiente que o calor seco 
 Desnaturação e coagulação de proteínas vitais 
- Bacillus anthracis: 2 a 15 min a 100oC 
-Células vegetativas de bactérias: 5-10 min a 60-70oC 
- Células vegetativas de leveduras: 5-10 min a 50-
60oC 
- Esporos de fungos: mesmo tempo a 70-80oC 
Calor úmido: 
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 CALOR SECO: 
 
 Causa oxidação dos constituintes orgânicos da 
célula 
 É necessário maior temperatura e tempo de 
exposição do que no calor úmido 
 Estufa de esterilização a seco mata as formas 
vegetativas e esporos. É utilizada para 
esterilização de vidrarias, por 2 horas a 180 °C) 
 Incineração: alças de repicagem, materiais 
contaminados (swabs, esponjas, agulhas) 
Calor seco 
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Água fervente 
 Mata forma vegetativas do patógenos bacterianos, quase 
todos os vírus e os fungos em 10 minutos 
 Vírus da hepatite pode sobreviver até 30 minutos 
 Alguns esporos sobrevivem 20 horas 
 Nem sempre é confiável 
 Incineração 
Prática de rotina: utilização do bico de Bunsen ou 
incineradores próprios 
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BAIXAS TEMPERATURAS 
Temperatura de refrigerador: 0 - 7oC – taxa metabólica 
da maioria dos MO é tão reduzida que eles não podem se 
reproduzir ou sintetizar toxinas – efeito bacteriostático 
 Congelamento rompe a estrutura celular 
DESSECAÇÃO 
- Células vegetativas quando dessecadas interrompem suas 
atividades metabólicas, mas podem permanecer viáveis por 
anos 
- A resistência ao ressecamento varia entre espécies: 
 bactéria da gonorreia: suporta o ressecamento por 1 hora 
 bactéria da tuberculose: permanece viável por meses 
 endosporos: sobrevivem por séculos 
 
Ex: secagem de frutas, carnes, preservação de grãos 
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ALTA PRESSÃO 
Se a pressão for alta o suficiente, as estruturas 
moleculares das proteínas e dos carboidratos serão 
alteradas: inativação das células vegetativas 
 
- Mantém o sabor, a coloração e os valores nutricionais 
dos produtos 
PRESSÃO OSMÓTICA 
Uso de altas concentrações de sal ou açúcar 
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FILTRAÇÃO 
 Normalmente são usadas para a filtração de 
substâncias que são termosensíveis como soro, 
antibióticos, vitaminas, colírios, etc 
 
 Membranas filtrantes: Feitas de celulose, possuem 
diâmetros de poros variados (0,22, 0,45 µm de 
diâmetro), pequenos o suficiente para impedir a 
passagem de microrganismos (exceto vírus), 
descartáveis. 
 
 Após a filtração, o liquido já estéril deve ser 
coletado em um recipiente limpo e estéril 
 
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 Filtros de partículas de ar de alta eficiência (HEPA) 
 São de celulose; desenvolvidos para promover segurança 
contra aerossóis contaminados, retendo quase 100% dos 
microrganismos manipulados na câmara. 
 São usados nas cabines de segurança biológica e salas de 
cirurgia. 
 Procedimentos de segurança: 4 níveis de biossegurança 
diferenciados pelo grau do possível perigo e caracterizados 
pelos equipamentos de segurança e pelas técnicas requeridas 
 Ex: nível 1: somente técnicas e rotina 
 nível 4: cuidado máximo – roupas e técnica de 
descontaminação e cabines hermeticamente fechadas 
 
 
Filtros HEPA Utilizados em Câmaras de Fluxo Laminar 
Constituído de acetato de celulose aderido a uma folha 
de alumínio. Retém 99% das partículas 
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RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS 
 Feixes de elétrons: potência de penetração bastante 
inferior, mas exigem segundos de exposição. 
 Atua no DNA celular 
 Nos EUA: conservar temperos, algumas carnes e 
vegetais 
 Utilizado na esterilização de produtos farmacêuticos, 
materiais descartáveis odontológicos e médicos 
 Os correios utilizam na prevenção do bioterrorismo 
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Radiação ionizante: raios gama, raios-X, feixes de 
elétrons. 
Transporta mais energia 
 
Raios X: capazes de penetrar em pacotes e produtos e 
esterilizar seus interiores 
Raios gama: mais baratos e são emitidos de isótopos 
radioativos - cobalto 60 
 
Utilizados para esterilizar alimentos e equipamentos 
médicos 
 
Radiação não ionizante: 
- luz ultravioleta: 136 a 400 nm 
- excita os elétrons produzindo vários tipos de reação: 
 DNA (mais afetado): 260 nm – há formação de dímeros de 
pirimidina que inibem ou alteram a replicação do DNA 
causando mortes ou mutações 
- Controla MO no ar 
- Desinfeta vacinas e outros produtos médicos 
- Não é muito penetrante 
- Pode lesionar o olho humano e causar queimaduras e câncer 
de pele 
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Capela de fluxo laminar com uma fonte de radiação 
ultravioleta (lâmpada de vapor de mercúrio) utilizada para a 
descontaminação das superfícies internas 
Cabines de segurança biológica 
ou 
Fluxo laminar 
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• Micro-ondas: não possuem efeitos sobre as bactérias 
• Os alimentos contendo umidade são aquecidos pela ação 
das micro-ondas e o calor matará a maioria dos 
patógenos 
• Alimentos sólidos se aquecem de modo desigual, devido à 
distribuição heterogênea da umidade 
MÉTODOS QUÍMICOS 
 
 
 Atividade antimicrobiana (alta, intermediária, baixa); 
 Solubilidade em água ou solventes; 
 Estabilidade durante armazenamento; 
 Ausência de toxicidade para homem e animais; 
 
Agente químico ideal: 
Agentes quimioterapêuticos: substâncias químicas, 
incluindo antibióticos, usados para tratar doenças 
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 Inativação mínima por material estranho; 
 Atividade em temperaturas ambiente; 
 Poder de penetração limitado ao local de aplicação; 
 Ausência de poderes corrosivos e tintoriais; 
 Capacidade detergente; 
 Disponibilidade e baixo custo. 
 Peróxido de hidrogênio: 3 a 6% - desinfecção 
 6 a 30% - esterilização 
 
 
A SELEÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA QUÍMICA 
ANTIMICROBIANA DEVE LEVAR EM CONSIDERAÇÃO: 
 
 Natureza do material a ser tratado: tecido vivo ou 
objeto inanimado 
 Tipo de microrganismo 
 Condições ambientais: tempo de contato, 
temperatura, pH, presença de matéria orgânica, 
presença de água, etc. 
Testes antimicrobianos – aula específica 
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Principais grupos de desinfetantes e 
antissépticos 
Fenólicos (ácido carbólico) 
 
* primeiro agente químico usado como antisséptico 
* Joseph Lister (1865): efetivo agente e incisões cirúrgicas 
* Grupos hidroxila (-OH) presos a um anel benzeno 
* Solução a 5% mata células vegetativas, mas não os esporos 
* Possui odor desagradável e é bastante tóxico 
 
* Mecanismo de ação: desnaturam proteínas celulares vitais, 
incluindo as enzimas. Agem também sobre os lipídos. 
Rompimento da membrana citoplasmática. 
Cresóis: comuns em desinfetantes domésticos e 
hospitalares – permanecem ativos até na presença de 
sangue e fezes. 
 Lysol: paracresol - derivado do fenol 
Hexaclorofeno: fenólico clorado – 
persiste na pele (restrito a 
infecções difíceis de pele) 
Bacteriostático para Gram 
positivas. Substituído pela 
clorexidina, que não é um fenólico. 
Aplicação prática 
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Álcoois 
 
* Etílico a 50 e 70%: eficientes contra formas vegetativas 
* Não pode ser utilizado para esterilizar: não mata endosporos 
* Metanol: menos eficiente e muito tóxico 
* Propriedades bactericidas aumenta com o aumento da cadeia 
de carbono 
* Cadeias maiores que o propílico e o isopropílico são insolúveis 
 
* Mecanismo de ação: desnaturação de proteínas, dissolvem os 
lipídeos da membrana. 
Aplicação prática 
• Antissépticos de pele, desinfetantes 
de termômetros clínicos de uso oral e 
instrumentos cirúrgicos. 
• Método mais utilizado para limpar a 
pele antes da coleta de sangue 
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Halogênios: iodo, cloro 
 
* Iodo: usado como antisséptico- agente oxidante, combina-
se com a tirosina, inativando proteínas; 
 - usado como solução aquosa ou tintura (em álcool) 
 - Atua sem prejudicar os tecidos 
 
* Cloro: cloro, hipoclorito, cloraminas orgânicas 
-Atividade microbicida diminuída por matéria orgânica – mais 
usado em água. 
- 0,6 a 1,0 ppm de cloro livre: mata quase todos os micro-
organismos de 15 a 30 segundos. 
* Peróxido de hidrogênio: não é um halogênio, mas também 
é um agente oxidante. 
- Usado como solução 3%: fraco- para limpar ferimentos; 
desinfetar instrumentos médicos e lentes de contato. 
- borbulha quando entra em contato com os tecidos: 
aeróbios possuem a enzima catalase (H2O2 – O2 + H2O) 
- Mata antes de ser destruído pela catalase. 
 
* Mecanismo de ação: são fortes agentes oxidantes por isso 
são altamente reativos e destroem os componentes vitais 
da célula microbiana. 
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Aplicação prática 
- Iodo e seus compostos: microbicida de alta eficiência contra 
todas as espécies de bactérias; 
Também é esporicida, fungicida, viricida e amebicida; 
Utilizado para antissepsia da pele. 
 
- Cloro e seus compostos: desinfecção de água potável e de 
piscina; 
Sanificação de utensílios em restaurantes e equipamentos de 
laticínios; 
Desinfetante doméstico. 
Metais pesados: Sais de mercúrio e prata 
- Cloreto de mercúrio: foi muito usado, mas é tóxico. 
- Compostos orgânicos com mercúrio: Mercurocromo 
- Sais de prata: podem irritar a pele. 
• Mecanismo de ação: reagem com grupos sulfidril (-SH) 
de proteínas “envenenando” as enzimas e matando as 
células microbianas. 
 
Aplicaçãoprática: 
- Tratamento de pequenos cortes e feridas 
- Ação fungicida 
- Prevenção de infecções oculares (nitrato de prata) 
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Detergentes ou Surfactantes – possuem partes 
hidrofílicas e hidrofóbicas. Emulsão (suspensão fina com 
gotículas oleosas na água). 
Diminuem a tensão superficial e limpam superfícies – 
surfactantes. 
 
• Mecanismo de ação: Removem a camada oleosa e os MO 
embebidos nela; desnaturação das proteínas das células, 
lesão da membrana citoplasmática 
* Sais de amônio quartenário: principal classe de 
surfactante germicida 
- Eficazes e não tóxicos 
- Ex.: Cepacol (cloreto de cetilpiridínio) 
 
- Aplicação prática: excelentes agentes antissépticos, 
desinfetantes e sanificantes. Aplicados em assoalhos, 
paredes, utensílios de restaurantes, lavagem de mãos. 
 
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Agentes Alquilantes: 
- Ligam pequenas cadeias de átomos de carbono (grupos 
alquila) a proteínas. 
- Desativam enzimas, matando as células. 
- Formaldeído, glutaraldeído e óxido de etileno 
 
a) Óxido de etileno - gás 
* ativo contra células vegetativas e endósporos 
* alta penetração, mas necessita longa exposição 
*Atravessa e esteriliza interior de grandes pacotes com 
objetos, roupas e certos plásticos 
* Tóxico para humanos – usado em câmara fechada. 
 
b) Formalina – formaldeído a 37% 
 
* ativo contra células vegetativas e endósporos 
* Usada para preservar tecidos e embalsamar 
* 0,2 e 0,4% - inativa MO em vacinas 
 
 
 
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c) Glutaraldeído 
Largo espectro de ação antimicrobiana 
Efetivo contra vírus, células vegetativas e esporuladas de 
bactérias e fungos 
Utilizado para esterilizar instrumentos urológicos, lentes de 
instrumentos, equipamentos respiratórios 
 
d) Formaldeído 
Extremamente tóxico – vapores intensamente irritantes 
Utilizado para esterilização de certos instrumentos, 
desinfecção de áreas fechadas 
ESTRUTURAS CELULARES 
COMPOSTOS QUÍMICOS E MECANISMO 
DE AÇÃO 
Parede celular Fenóis, hipoclorito de sódio causam lise celular 
Membrana citoplasmática 
Fenóis, álcoois e detergentes afetam a 
membrana citoplasmática, causando liberação 
dos constituintes celulares 
Material nuclear 
Hipocloritos, iodo, óxido de etileno, 
glutaraldeído e sais de metais pesados 
combinam com o grupamento -SH 
Ribossomos 
Oxido de etileno e glutaraldeído combinam com 
grupamentos –NH3 
Citoplasma 
Sais de mercúrio e glutaraldeído coagulam as 
proteínas