. Fisiologia e Genetica bacteriana topicos para estudar

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FISIOLOGIA BACTERIANA
(Nutrição e crescimento bacteriano)
1.- Crescimento bacteriano: Definição de colônia bacteriana, divisão celular bacteriana e perfil e fases das curvas de crescimento bacteriano (LAG/LOG/PLATEAU/MORTE).
Colônia bacteriana, é um conjunto de bactérias que se forma por multiplicação, a partir de uma bactéria mãe, num meio de cultura, e reconhecível pelo seu aspecto, consistência e cor. Uma colónia bacteriana é visível a olho nu quando é composta por vários biliões de elementos.
 As bactérias normalmente se reproduzem assexuadamente por fissão binária, A divisão binária ocorre quando uma bactéria duplica o seu material genético e logo em seguida se divide, originando duas bactérias idênticas a ela. E algumas espécies bacterianas se reproduzem por brotamento; elas formam uma pequena região inicial de crescimento (o broto), que vai se alargando até atingir um tamanho similar ao da célula parental, e então se separam dela. Algumas bactérias filamentosas (certos actinomicetes) se reproduzem pela produção de cadeias de conidiósporos carreados externamente na ponta dos filamentos. Algumas espécies simplesmente se fragmentam, e os fragmentos iniciam o crescimento de novas células.
 Fases das curvas de crescimento bacteriano:
 FASE LAG: Intensa atividade de preparação para o crescimento populacional, mas sem aumento da população.
 FASE LOG: as células começam a se dividir e entram em um período
de crescimento, ou aumento logarítmico.
 FASE PLAUTEU: Período de equilíbrio; as mortes microbianas são equilibradas pela produção de novas células.
 FASE DE MORTE: O número de mortes finalmente ultrapassa o número de células novas formadas, e a população entra na fase de morte ou declínio logarítmico.
2.1.-COMPONENTES QUIMICOS Macronutrientes, micronutrientes e oligolementos (traço). Outros fatores de crescimento. Tipos e funções de cada nutriente.
Meios de cultura bacterianos. Classificação dos meios de cultura pela sua 
COMPOSIÇÃO (sintético, complexo, basal, enriquecido)
APRESENTAÇÃO (Liquido, sólido e semi-sólido, função do AGAR)
PROPÓSITO (propósito geral, seletivo, diferencial, enriquecimento, meio para antibiograma, meios para transporte, manutenção ou conservação de bactérias, outros meios). 
- Quanto à COMPOSIÇÃO
 Meio sintético ou quimicamente definido – É um meio em que a composição química é perfeitamente conhecida
 Meio complexo – É um meio em que a composição não é precisa. Pode conter peptonas, caldos, hidrolisados proteicos...
 Meio basal ou simples
 Meios de cultura enriquecidos - São utilizados para favorecer o crescimento de microrganismos que estão presentes em baixo número em uma cultura.
- Quanto à APRESENTAÇÃO
 Meios líquidos são aqueles em que os nutrientes estão dissolvidos em uma solução aquosa. O
crescimento bacteriano nesse meio muda seu aspecto, ou seja o meio sofre uma turvação.
 Meios semi-sólidos - são aqueles que possuem na sua composição, além dos nutrientes, uma
pequena porcentagem de um polissacarídeo proveniente de algas marinhas, chamado ágar. São
geralmente utilizados em tubos e a partir desse tipo de cultura é possível observar a motilidade
bacteriana.
 Meios sólidos - são aqueles que possuem uma porcentagem maior de ágar (cerca de 15 g/litro de água destilada), além dos nutrientes. Podem ser dispostos em tubos ou em Placas de Petri,
dependendo da finalidade. Através do meio sólido em placas de Petri é possível, utilizando-se a
técnica do esgotamento, conseguir o isolamento de colônias bacterianas e, portanto, é o meio ideal para que seja feito o estudo da morfologia colonial. Já a cultura em ágar inclinado fornece somente o crescimento bacteriano com a obtenção de uma biomassa de microrganismos.
- Quanto à função (ou PROPÓSITO)
 Meios simples - possuem os componentes essenciais para o crescimento de microrganismos pouco exigentes. Ex: caldo simples.
 Meios de enriquecimento - são adicionadas ao meio simples substâncias enriquecedoras como
sangue, soro, ovo, extrato de leveduras, etc. Ex: Ágar sangue.
 Meios seletivos - aqueles que favorecem o desenvolvimento de determinados microrganismos em detrimento de outros, geralmente pela adição de substâncias inibidoras. Ex: Ágar Salmonella-Shigella.
 Meios diferenciais - permitem o desenvolvimento de grupos de microrganismos com características relativamente definidas, o que permite diferenciar um grupo ou uma espécie de microrganismo. Ex:Ágar MacConkey.
 Meios de manutenção - são aqueles destinados a manter a viabilidade de uma cultura bacteriana. Ex:Ágar Nutriente.
2.2.-COMPONENTES AMBIENTAIS pH/temperatura/Oxigênio/Osmolaridade. Tipos de bactérias dependendo das condições de crescimento ambientais. 
 pH: A maioria das bactérias cresce melhor dentro de variações pequenas de pH perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5 essas bactérias são chamadas de neutrófilas. No entanto, algumas bactérias, chamadas de ácidofilas apresentam alto grau de tolerância à acidez e existem as basófilas que atuam em meio básico.
TEMPERATURA: A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos. No entanto, certas bactérias são capazes de crescer em temperaturas extremas.
Os microrganismos são classificados em três grupos principais considerando as variações na temperatura de crescimento: psicrófilos temperatura mínima (crescem em baixas temperaturas), mesófilos temperatura ótima (crescem em temperaturas moderadas) e termófilos temperatura máxima (crescem em altas temperaturas).
Osmolaridade: Os micro-organismos obtêm a maioria dos seus nutrientes da água presente no seu meio ambiente. Portanto, eles requerem água para seu crescimento, sendo que sua composição é de 80 a 90% de água. Pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para a célula. Quando uma célula microbiana está em uma solução cuja concentração de solutos é mais elevada que dentro da célula (o ambiente é hipertônico), a água atravessa a membrana celular para o meio com a concentração mais elevada de soluto.
Oxigênio: Os microrganismos que utilizam oxigênio molecular são capazes de produzir mais energia a partir do uso de nutrientes que organismos que não usam oxgênio.
Ênfase no estudo de aerobiose e anaerobiose: Toxicidade aeróbica, radicais de oxigênio, e mecanismos de detoxificação bacteriana. Geração de ambientes anaeróbios para crescimento bacteriano.
Importância dos meios líquidos para manutenção de anerobiose. Aerobiose, microaerofilia, anaerobiose facultativa e obrigatória.
 a) Aeróbios obrigatórios – exigem a presença de oxigênio.
b) Anaeróbios obrigatórios – não toleram a presença de oxigênio.
c) Anaeróbios facultativos – crescem na presença ou ausência de oxigênio.
d) Microaerófilos – exigem a presença de oxigênio em pequena quantidade, não toleram as pressões normais de oxigênio atmosférico.
GENÉTICA BACTERIANA
1.- Organização do genoma bacteriano (nucleóide, tamanho, composição, cromossomo bacteriano) e dos elementos genéticos extracromossomais: plasmídeos, transposons.
O genoma bacteriano está condensado e organizado em uma estrutura
denominada NUCLEÓIDE.
Cromossomo bacteriano
 Molécula de DNA dupla fita circular;
 Não delimitado por membrana;
 Todas as informações essenciais para a sobrevivência da
célula;
 Possuem apenas uma cópia de seu cromossomo, sendo
portanto haploides.
Plasmídeos
 Moléculas de DNA dupla fita
 Circulares;
 Menores que os cromossomos;
 Auto-duplicam (independentemente do cromossomo);
 Carregam informação genética não essencial a célula, mas podem prover
uma vantagem seletiva.
Transposons
São elementos que mudam de posição dentro
do genoma.
Podem estar presentes no cromosssomo ou no
plasmídeo.
Também chamados de “genes saltadores”.
Podem afetar a expressão de outros genes.
Não se auto-duplicam.
 Molécula
de DNA dupla fita com
extremidades repetidas e invertidas
2.- A variabilidade genética em bactérias.
Mutação versus recombinação
A mutação corresponde a uma modificação que ocorre na informação genética (sequência de nucleotídeos do DNA) e que pode ser espontânea (devida a erros no processo de duplicação do DNA) ou causada por agentes físicos ou químicos. Através da mutação surgem novos genes em uma população e por isso ela é a fonte primária da variação hereditária. A recombinação gênica, por sua vez, corresponde à mistura de genes entre indivíduos de mesma espécie durante a formação de gametas, na meiose, através da troca de partes entre cromossomos homólogos (permutação). Este processo garante o aumento da variabilidade primariamente produzida pela mutação.
Mecanismos e tipos de mutação (de ponto, por inserção, por deleção, por transposição)
Mutação de Ponto (substituição de 1 base no DNA)
Transição: Troca de uma purina por outra ou de uma pirimidina por outra
Transversão: Troca de uma purina uma pirimidina ou vice-versa.
Podem alterar um aminoácido, se por acaso ocorrerem em uma seqüência codificadora de proteína.
Inserções :Neste tipo de mutações há um acréscimo de bases relativamente à sequência original do DNA. Como consequência,
pode alterar-se a grelha de leitura da proteína (ver ponto 8), ou inserir aminoácidos ‘extra’ que, embora não alterando
a grelha de leitura, são inadequados. 
Deleções:Neste tipo de mutações há perda de uma ou mais bases, ou seja, perde-se um troço de DNA, com consequente
alteração da cadeia proteica que deveria ser formada e da sua função. Tal como no caso anterior, pode alterar-se a
grelha de leitura da proteína (ver ponto 8), ou eliminar aminoácidos que pertenciam à cadeia proteica original. Nalguns
casos, as deleções são tão grandes que podem comprometer um gene inteiro ou mesmo vários genes contíguos. 
. Duplicações
Neste tipo de mutações há um fragmento de DNA que surge copiado uma ou mais vezes relativamente à sequência
original do DNA. Como consequência, pode alterar-se a grelha de leitura da proteína (ver ponto 8), ou inserir
aminoácidos ‘extra’ que, embora não alterando a grelha de leitura, são inadequados. 
Mecanismos e tipos de recombinação (transformação, conjugação, transdução)
Transformação: Incorporação de DNA livre, geralmente decorrente da lise
Celular. Na natureza, o processo ocorre quando uma célula sofre lise, liberando seu DNA. Este, por ser de grande tamanho tende a sofrer quebras, originando centenas fragmentos pequenos. Como uma célula absorve poucos fragmentos, apenas uma pequena proporção de genes podem ser transferidos.
 - Conjugação: Processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra, envolvendo o contato entre duas célula. A conjugação está associada à presença de plasmídeos F. Estes plasmídeos contêm genes que permitem a transferência do DNA plasmidial de uma célula para outra.
 - Transdução: Transferência de material genético mediada por vírus (bacteriófagos). Mediada por vírus, podendo ser generalizada (qualquer fragmento de DNA) ou especializada (genes específicos).	
3.- Utilidade evolutiva da variabilidade genética bacteriana (resistência a antibióticos, adaptação a ambientes diferentes, ...)