Microbiologia: Morfologia, Nutrição e Metabolismo

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AULA 1 – Retrospectiva da Microbiologia e Morfologia (Brock pág. 66)
Organização celular dos micro–organismos
	Os lipídeos de membrana de Archea diferem daqueles de Bacteria e Eukarya. Lipídeos de membrana de Bacteria e Eukarya onde os ácidos graxos são unidos ao glicerol por ligação éster. Os lipídeos de Archea apresentam ligações éter entre o glicerol e suas cadeias laterais hidrofóbicas, além disso, os lipídeos de Archea são desprovidos de ácidos graxos. A arquitetura fundamental da membrana citoplasmática de Archea é a mesma daquela das membranas de Bacteria e Eukarya.
	As células procarióticas não possuem organelas envolvidas por membrana. Todas as bactérias possuem citoplasma, ribossomos, uma membrana plasmática e um nucleóide. A maioria das bactérias possui paredes celulares.
Por que Archea são insensíveis a penicilina?
Porque o antibiótico penicilina destrói o peptideoglicano ou impede sua síntese correta, a bactéria Archea não possui peptideoglicano em sua parede celular, tornando-as assim resistente ao antibiótico.
Uma célula bacteriana poderia dispensar uma parede celular caso possuísse uma cápsula?
Não, pois a cápsula é fortemente ligada a parede celular.
Formas bacterianas típicas:
Esférica: cocos.		Arranjos: diplococos, estreptococos, tétrade, sarcinas, estafilococos.
Cilíndrica: bacilos.		Arranjos: diplobacilos, estreptobacilos, cocobacilos.
Espiralada: espiroquetas, vibriões, espirilos.
AULA 2 – Ultra-estruturas dos micro-organismos e nutrição microbiana (Brock pág. 108)
Principais diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas
Tamanho: eucarioto é maior que procarioto.
Glicocálice: em procarioto esta presente como cápsula ou camada viscosa, em eucarioto esta presente em células que não possuem parede celular.
Parede celular: em procarioto é complexa do ponto de vista químico e em eucarioto quando está presente é quimicamente simples.
Divisão celular: em procarioto se dá por fissão binária, em eucarioto envolve meiose.
Recombinação sexual: em procarioto nenhuma, somente transferência de DNA. Em eucarioto envolve meiose.
Estruturas externas á parede celular:
Glicocálice
Revestimento de açúcar que circundam a célula. O glicocálice bacteriano é um polímero viscoso e gelatinoso que está situado na fase externa da parede celular e é composta de polissacarídeos e polipeptídios. Em sua maioria é produzido dentro da célula e executado para a superfície. Função: aderência, proteção e reserva de nutriente.
Cápsula
Camada limosa
Funções: aderência – fixação (aderência e proteção – virulência)
	 proteção
	 reserva de nutriente
Flagelos bacterianos:
Locomoção depende da força proto-motora da membrana.
Atividade depende de energia proto-motora.
Quimiotaxia e fototaxia dependem de estímulos.
Os flagelos bacterianos são apêndices longos e finos. Não são retos, exibe morfologia helicoidal. A base do flagelo apresenta uma região mais larga denominada gancho.
Compostos por 3 partes:
Filamentos são constituídos por proteínas globular flagelina. Gancho estrutura que liga os anéis ao filamento. Corpo basal que liga os anéis ao filamento. Proteína: flagelina.
As bactérias Gram-positivas são constituídas por 2 anéis e apenas uma membrana. Já as Gram-negativas são 4 anéis e possuem duas membranas.
Parede celular de procariotos:
Parede celular bacteriana.
Proteção contra lise osmótica.
Estrutura rígida.
Constituída de peptideoglicano
Membrana citoplasmática procariótica:
Permeabilidade seletiva.
Transporte de nutrientes.
Processos de conservação de energia: fotossíntese e respiração.
Alvo da ação de agentes antimicrobianos.
Inclusões citoplasmáticas:
Armazenamento de energia ou reservatório de constituintes estruturais.
Esporos bacterianos – endósporos.
Estrutura de sobrevivência.
Altamente desidratada.
Formada em algumas bactérias Gram-positivas.
Diversidade metabólica e exigências nutricionais:
Necessidades básicas: carbono, nitrogênio, sais minerais e água.
Fatores de crescimento são compostos orgânicos que compartilham com os metais traço o fato de serem necessários somente em pequenas quantidades e apenas por alguns organismos.
Quais os papéis desempenhados pelo ferro no metabolismo celular? Como as células realizam o seqüestro do ferro?
Os papéis mais importantes do ferro são na respiração celular, transporte de elétrons entre outras. Para captar o ferro a partir desses minerais, as células produzem agentes ligantes de ferro, os sideróforos, os quais se ligam ao 
ferro,transportando-o para o interior da célula.
AULA 3 - Metabolismo microbiano 1: obtenção de energia (Brock pág. 578)
Vias de obtenção de energia:
Compostos químicos quimiótrofia composto orgânico (quimiorganotróficos) libera ATP.
			 Quimiótrofia composto inorgânico (quimiolitotróficos) libera ATP.
OU
Sol fototrofia fototróficos libera ATP.
Quimiótrofia: orgânica (quimiorganotrófico) com O2 respiração aeróbia (fungos e maioria das bactérias)
Quimiorganotrófico sem O2 respiração anaeróbia (fermentação: leveduras, bactérias lácticas)
Quimiótrofia: inorgânica (quimiolitotrófico) com O2 respiração aeróbia.
Quimiolitotrófico: sem O2 respiração anaeróbia (bactérias metanogênicas, acetogênicas).
Fototrofia: oxigênica algas e cianobactérias.
Respiração aeróbia:
Primeira etapa: oxidação do substrato químico orgânico a CO2 peloas vias metabólicas centrais.
Segunda etapa: elétrons provenientes da oxidação passam por uma cadeia transportadora de elétrons.
IMPORTANTE: O2 É ACEPTOR TERMINAL DE ELÉTRONS. 
Respiração anaeróbia:
Outros aceptores de elétrons podem ser utilizados no lugar do O2.
Primeira etapa: oxidação do substrato orgânico a CO2 pelas vias metabólicas centrais.
Segunda etapa: elétrons provenientes da oxidação passam por uma cadeia transportadora de elétrons.
IMPORTANTE: O2 NÃO É ACEPTOR FINAL DE ELÉTRONS.
Em geral os aceptores incluem: NO³-, SO4²-, Fe ³+.
Fermentação:
	GÊNERO
	PRODUTO FINAL DA FERMENTAÇÃO
	Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus
	Ácido láctico
	Saccharomyces
	Etanol e CO2
	Propionibacterium
	Ác. propiônico, CO2, H2, ác. acético 
	Clostridium
	Ác. butírico, acetona, butanol, CO2
	Escherichia, Salmonella
	Etanol, ác. láctico, CO2, H2
	Enterobacter
	Etanol, ác. fórmico, acetoína, CO2, H2
Comparação: respiração e fermentação
	PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
	CONDIÇÃO DE CRESCIMENTO
	ACEPTOR FINAL
	TIPO DE FORFORILAÇÃO
	ATP PRODUZIDO
	Respiração aeróbica
	Aeróbica
	O2
	Em nível de substrato e oxidativa
	Maior ou igual a 38 ATP
	Respiração anaeróbica
	Anaeróbica
	NO³-, SO4-, CO3²-, fumarato
	Em nível de substrato e oxidativa
	Variável, menor que 38 ATP e maior que 2 ATP
	Fermentação
	Aeróbica ou anaeróbica
	Composto orgânico
	Em nível de substrato
	2
Fototrofia:
Oxigênica: água é usada como fonte de elétrons.
Anoxigênica: água não é usada como fonte de elétrons.
Foto-autotrofia: organismos que utilizam a energia obtida pela luz na redução de CO2 a compostos orgânicos.
Foto – heterotrofia: utilizam carbono orgânico como sua fonte de carbono.
Vias de obtenção de energia:
São compostos químicos que se dividem entre os que consomem composto orgânico e os que consomem compostos inorgânicos e o sol como fonte para microorganismos fototróficos.
Diferenciar quimiótrofia e fototrofia:
A quimiótrofia gera ATP a partir de compostos químicos, possui respiração aeróbia ou anaeróbia e fermentação. A fototrofia produz ATP a partir de luz solar e por ser oxigênica onde a água é usada como fonte de elétrons ou anoxigênica onde a água não é utilizada como fonte de elétrons.
Explicar respiração aeróbia, anaeróbia e fermentação.
Na respiração aeróbia o O2 é aceptor final de elétrons. É a respiração mais vantajosa, pois produz mais ATP. Em locais onde o oxigênio não é disponível, ocorre a respiração anaeróbia, onde outros aceptores de elétrons podem substituir o O2, não é tão vantajoso quando a respiraçãoaeróbia, pois o produto final de ATP é menor. Se um ambiente não possui O2 e nem aceptores adequados para a respiração aeróbia e anaeróbia respectivamente, acontece a fermentação que utiliza composto orgânico como aceptor final. É desvantajoso, pois produz apenas 2 ATPs
Explicar fotossíntese oxigênica e anoxigênica:
Organismos que realizam fotossíntese são chamados fototróficos. A fotossíntese oxigênica utiliza água para obter O2. Quando a água não é oxidada, não há fermentação de O2, então a fotossíntese se torna anoxigênica.
AULA 5 – Crescimento e regulação do metabolismo microbiano (Brock pág. 141)
Crescimento microbiano
Aumento da densidade populacional.
Fissão binária:
As células se elongam-se até atingirem aproximadamente o dobro do seu comprimento original, quando então formam uma partição que separa a célula em duas células filhas. Essa partição é referida como septo, sendo resultante di crescimento da membrana citoplasmática e da parede celular para o interior da célula, em direções opostas. Esse crescimento prossegue até a individualização das duas células filhas.
O crescimento microbiano envolve todas as reações necessárias á duplicação da quantidade de todos os componentes celulares, seguido da divisão celular para formar duas células filhas. A maioria dos micro organismos cresce por fissão binária.
Definir geração. Significado do termo tempo de geração.
Quando uma célula se divide formando duas, ocorre uma geração. Tempo de geração é o tempo requerido para que a geração ocorra. O tempo de geração de um micro organismo em cultura depende do meio e das condições de incubação.
Em condições ótimas, quando nenhum fator físico-quimico é limitante. O crescimento da cultura bacteriana é dito balanceado e ocorre com velocidade especifica máxima. Na fase exponencial número de células bacterianas que se dividem por fissão binária dobra a cada geração.
Ciclo do crescimento microbiano.
Fase lag:
A massa celular não aumenta, porque as células esta se adaptando ao meio para crescer. Isso ocorre porque as células precisam de um tempo para se recuperar do estado de latência em que se encontravam. Por exemplo: uma população microbiana cultivada em um meio de cultura é transferida para outro meio de composição diferente. Porem a fase lag não ocorre quando uma cultura em crescimento exponencial é transferida para um novo meio de composição idêntica ao anterior e as condições de cultivo são as mesmas.
Fase exponencial:
A massa celular aumenta, pois nenhum fator físico-químico limita o crescimento microbiano. O tempo de geração não muda, e a velocidade especifica de crescimento é máxima. Tanto a velocidade quanto o tempo variam de acordo com fatores ambientais como: composição do tempo de cultivo, pH, temperatura, disponibilidade de água e oxigênio.
Fase estacionária:
A cultura entra em fase estacionária quando ocorrem mudanças no meio de cultivo que limitam o crescimento da cultura. Não ocorre aumento ou diminuição liquido no número de células. Um dos fatores que limitam crescimento é o consumo de nutrientes, outro é a limitação de oxigênio. As células em fase estacionária são mais resistentes ao estresse ambiental do que as que estão em fase exponencial. As principais alterações que ocorrem nas células microbianas que entram em fase estacionária são: mudanças na superfície celular, no tamanho, na forma, na composição da membrana, na composição de proteínas e na atividade metabólica.
Fase de morte:
Decorre devido o esgotamento da energia celular e da atividade de enzimas autolíticas.
Quimiostato
A taxa de crescimento e a densidade populacional podem ser controladas de forma independente e simultânea. Dois fatores são importantes em tal controle: 1 – taxa de diluição, a taxa com a qual o meio fresco é adicionado e o meio usado é removido. 2 – a concentração de um nutriente limitante, como uma fonte de carbono de nitrogênio, presente no meio estéril introduzindo um frasco de quimiostato.
Crescimento diáuxico
Quando um organismo cultivado em uma mistura de duas fontes de carbono e energia, utiliza preferencialmente uma delas para crescer. O consumo da segunda fonte ocorre somente quando a fonte preferencial é completamente utilizada. Isso gera uma curva de crescimento com duas fases exponenciais e uma fase log entre elas. Repressão por glicose (catabólica): quando a síntese de β-galactosidase é detectada somente quando a lactose começa a ser consumida.
Fatores que afetam o crescimento (pág. 165)
Efeito da temperatura:
Abaixo da temperatura mínima de crescimento, o transporte de substâncias e quais quer reações químicas são tão lentos que os micro organismos não cresce. Na temperatura ótima a taxa de crescimento é máxima, porque as reações enzimáticas ocorrem na maior velocidade possível.
Acima dessa temperatura, ocorre uma queda brusca na taxa de crescimento até cair a zero, pois ocorre desnaturação protéica e lise celular que torna o crescimento inviável.
Psicrófilos: temperatura ótima: 15 graus, mas podem crescer em 0 graus ou inferior são encontrados em ambientes frios. (água de oceano)
Mesófilos: temperatura ótima: entre 25 e 40 graus. Encontrados em ambientes terrestres e aquáticos de latitude temperada e tropical. (animais de sangue quente)
Termófilos: temperatura ótima: entre 50 e 60 graus. Encontrados em ambientes quentes com fonte termal, superfície de solo exposto a imensa radiação solar.
Hipertermófilos: temperatura ótima 80 graus ou mais. Encontrados em fontes termais ferventes.
Efeito do pH.
Fator ambiental mais importante. Afeta a velocidade de crescimento na medida que afeta a ionização do sitio ativo das proteínas e enzimas.
Acidófilos: pH abaixo de 6.
Neutrófilos: pH próximo de 7.
Alcalifílicos: pH maior ou igual a 9.
Efeito da disponibilidade de água.
Não está relacionada apenas á umidade do meio, mas também ao tipo e á concentração de solutos dissolvidos na água. Quanto maior for a concentração de solutos no meio, menor será a atividade de água, pois quando ela esta ligada a solutos não se encontra disponível para o crescimento microbiano.
Halófilos: encontrados em água marinha, precisa de concentração relativamente elevada para crescer.
Halófilos extremos: crescem somente em concentrações muito altas de cloreto de sódio. (15% - 30%)
Halotolerantes: ausência de concentrações baixas de NaCl (até 3%)
Não-halófilos: tem seu crescimento inibido na presença de concentrações elevadas.
Efeito da disponibilidade de oxigênio
O crescimento microbiano na presença de oxigênio está ligado á capacidade que os micro organismos apresentam para tolerar as formas tóxicas formadas durante a redução do oxigênio a água.
Aeróbios estritos: crescem em alta concentração de oxigênio.
Microaerófilos: crescem somente quando a tensão de oxigênio é inferior a do ar.
Anaeróbios estritos: não crescem na presença de oxigênio.
Anaeróbios facultativos: crescem tanto na presença de oxigênio quanto na ausência, porém preferem fazer respiração aeróbica.
Anaeróbios aerotolerantes: crescem na presença e na ausência de oxigênio, não utilizam oxigênio, ainda que tolerem sua presença.
Estudo dirigido
Por que em muitas bactérias o processo de divisão celular é chamado de fissão binária?
Porque a elongação prossegue até a célula dividir se em duas novas células.
O que caracteriza a formação do septo durante o processo de divisão?
A formação de uma partição que separa a célula em duas células filhas. O septo é resultante do crescimento da membrana citoplasmática e da parede celular para o inferior da célula, em direções opostas.
Defina crescimento diáuxico.
É quando um organismo cultivado em uma mistura de duas fontes de carbono e energia utiliza preferencialmente uma para crescer.
Explique como ocorre a indução do operon da lactose.
Operons: genes que codificam enzimas metabólicas em regiões do genoma.
Operon lactose: codificam enzimas de assimilação da lactose. Os genes do operon são transcritos quando a bactéria é cultivada na presença de lactose.
Por que em um meiode cultivo contendo os açúcares glicose e lactose, a atividade da enzima β-galactosidase de E. coli não é detectada na presença de glicose?
Porque a glicose é o açúcar preferencial, então ele é consumido preferencialmente e a β-galactosidase é responsável por catalisar a reação de hidrólise da lactose.
Explique como ocorre a regulação da enzima alostérica fosfofrutocinase.
O aumento da concentração de AMP e ADP é acompanhado pela diminuição da concentração de ATP. A enzima fosfofrutocinase tem sua atividade aumentada por causa do aumento dos efetores positivos, assim haverá mais síntese de ATP pela célula. Por outro lado, alta concentração de ATP sinaliza que esse metabólito está sendo produzido mais rápido do que o consumido. Nesta condição, a atividade da fosfofrutocinase diminui, pois o ATP age como afetor alostérico negativo.
Por que os halotolerantes, halófilos e halófilos extremos crescem em meio com baixa atividade de água?
Porque são eficientes para produzir ou acumular solutos compatíveis no citoplasma, no intuito de evitar a perda de água para o meio e manter a célula em um equilíbrio aquoso positivo.
Por que alguns micro-organismos toleram a presença de oxigênio e outros não?
Porque os micro-organismos que crescem na presença de O2, possuem enzimas que eliminam as formas tóxicas, os que não toleram, não possuem essas enzimas.
AULA 6 – Hereditariedade e mutação (Brock pág. 285)
Transcrição e tradução ocorrem simultaneamente.
O DNA é transcrito em RNA mensageiro, depois traduzido para proteína.
Forquilha de replicação
Antes da DNA polimerase ser capaz de sintetizar o novo DNA, a dupla hélice preexistente deve ser desenovelada para expor as fitas molde. A região de DNA desenovelado é referida como forquilha de replicação.
CROMOSSOMO BACTERIANO
Circular, molécula de DNA fita dupla, replicação semiconservativa, não apresenta membrana nuclear, genoma haplóide.
Fontes de variabilidade genética.
Mutações gênicas.
Mutações espontâneas ou induzidas.
Alterações genotípicas (genótipo) X alterações fenotípicas (fenótipo).
Alterações fenotípicas
Causadas por modificações nas condições ambientais; são alterações reversíveis.
Mutação: alteração herdável na seqüência de bases do genoma de um organismo.
Mutação de ponto: substituições de pares de bases. Inserção ou deleção de um par de bases.
Mutações de fase de leitura: deleções, inserções, translocações e inversões.
Código genético é degenerado: nem todas as alterações gênicas irão resultar em proteínas alteradas.
Mutação de ponto: podem ter 4 possibilidades.
Proteína alterada: mutação errônea ou de sentido trocado.
Proteína incompleta: mutação sem sentido.
Proteína normal: mutação silenciosa.
Proteína normal: tipo selvagem.
Mutação de fase de leitura: leva ao deslocamento do quadro de leitura para inserção ou remoção de um ou alguns pares de nucleotídeos no DNA.
Agentes mutagênicos.
Agentes físicos:
Luz ultravioleta: efeito e mecanismo de reparo. Efeito: a exposição á luz ultravioleta leva as timinas adjacentes a fazerem ligações cruzadas, formando um dímero de timina e interrompendo o pareamento normal de bases. Reparo: uma enzima corta e remove o DNA danificado, a DNA polimerase preenche a lacuna sintetizando o DNA novo, utilizando a fita intacta como molde. A DNA ligase sela a lacuna restante, unindo o DNA velho e novo.
Radiação ionizante ( ex: raio x, gama)
Agentes químicos:
Análogos de bases: incorporado como timina, pareamento incorreto com guanina. (AT GC)
Agentes químicos que reagem com o DNA.
Agentes biológicos:
Elementos transponíveis.
Acido nitroso (HNO2)
Reage com o DNA causando desaminação de adenina.
Pareamento incorreto: adenina pareia com citosina.
Causa substituição (transição) de AT GC e GC AT
Mutagênese biológica: elementos transponíveis.
Elemento genético que tem a capacidade de se mover (transposição) de um local para outro no genoma.
Tipos de elementos transponíveis.
Seqüências de inserção;
Transposons;
Bacteriófago Mu.
Tipos de mutantes:
Mutantes resistentes a antibiótico – bactéria;
Mutantes auxotróficos: cresce no meio com histina, mas não pode no meio sem histina. (ex)
Mutantes morfológicos: fungos;
Mutantes resistentes a bacteriófagos.
Mutantes termosensíveis;
Mutantes termosensíveis ao choque osmótico.
Por definição, um mutante difere de sua linhagem parental quanto ao seu genótipo, a seqüência nucleotídica do genoma. As propriedades observáveis dos mutantes – seu fenótipo – podem também estar alteradas em relação a linhagem parental.
AULA 7 – Recombinação (Brock – cap. 11 pág. 295 – 306)
Eventos moleculares na recombinação homóloga.
O processo é iniciado por uma endonuclease que cliva uma das fitas de uma molécula do DNA. Essa fita cortada deve ser afastada da fita complementar, por proteínas com atividade helicase. Proteínas de ligação a fita simples então associam – se ao segmento de fita simples resultante. Em seguida proteína liga – se em região de fita simples, formando um complexo que facilita seu anelamento com a seqüência complementar, situada no segundo duplex de DNA, deslocando simultaneamente a fita residente. Esse processo é denominado invasão de fita e leva ao pareamento das moléculas de DNA ao longo de extensos segmentos. A troca das fitas promove a formação de intermediários de recombinação contendo extensas regiões de heteroduplex em que, cada fita é oriunda de um cromossomo diferente. Essas estruturas são denominadas junções de Holliday. As moléculas ligadas são separadas por resolvases, que clivam e unem as segundas fitas. Dependendo da orientação da junção de Holliday durante a resolução dos tipos de produtos, segmentos ou junções, são formados, os quais diferem em relação á conformação das regiões de heteroduplex que permanecem após a resolução.
A recombinação genética em procariotos ocorre após a transferência de fragmentos de DNA homóloga de um cromossomo doador para uma célula receptora por transformação, transdução de conjugação.
MECANISMO DE TRANSFERÊNCIA DE DNA.
1) Conjugação: a transferência depende de contato entre as células e presença de um fator de fertilidade (plasmídeo).
A conjugação é um mecanismo codificado por plasmídeos. Os plasmídeos conjugativos utilizam esse mecanismo para transferir uma cópia de seu DNA para novas células hospedeiras. O processo de conjugação envolve uma célula doadora, que contém o plasmídeo conjugativo e uma célula doadora, que não contém o plasmídeo conjugativo e uma célula receptora, que não o contém.
A conjugação é um mecanismo de transferência de DNA em procariotos, a qual requer o contato célula – célula. A conjugação é controlada por genes carreados por determinado plasmídeos e envolve a transferência do plasmídeo de uma célula doadora para uma célula receptora. A transferência do DNA plasmidial envolve a replicação pelo mecanismo de circulo rolante.
Célula doadora produz o pílus sexual;
O pílus liga – se á célula receptora e aproxima as duas células;
O plasmídeo conjugativo é cortado e uma das fitas é transferida para a célula receptora;
As duas células recircularizam os plasmídeos, sintetizam a fita complementar e tornam-se doadoras.
Características do fator F:
Molécula de DNA circular, contém cerca de 40 genes, responsável pela formação de pílus, replicação autônoma de integração no cromossomo.
Possibilidades de transferência de DNA por conjugação:
F+ X F- = F+ + F+
Hfr X F- = Hfr + F- recombinante
F’ X F- = F’ + F ‘’
Inserção do fator F no cromossomo resulta numa célula de alta freqüência de recombinação. 
Etapas da conjugação:
Formação de pares específicos;
Conexão celular (pílus sexual);
Mobilização do fator F;
Transferência do fator F;
Replicação.
2) Transformação 
A transformação é uma transferência genética a partir da qual o DNA livre é incorporado em uma célula receptora, podendo promover alterações genéticas.
Ex: mutantes desprovidos de cápsulas são incapazes de provocar infecções, tais mutantes são denominados linhagens R. (rugosa). As linhagens capsuladasoriginam colônias lisas, linhagens S. Quando um camundongo é infectado com algumas células de uma linhagem S, o animal morre devido a uma imensa infecção pneumocóccica, um ou dois dias depois da inoculação. Ao contrário, injeções com grande quantidade de células R não provocam a morte do animal. Células S mortas pelo calor eram injetadas juntamente com células R vivas, o camundongo desenvolvia uma pneumonia fatal e as bactérias isoladas do animal morto eram células tipo S. como as células isoladas nesse experimento sempre apresentavam o tipo de cápsula presente nas células S mortas pelo calor, conclui-se que as células R haviam sido transformadas em um novo tipo. Uma célula capaz de captar uma molécula de DNA e ser transformada é referida como competente.
Mecanismo de transformação:
Ligação de DNA de fita dupla por uma proteína de ligação ao DNA associada á membrana.
Passagem de uma das duas fitas para o interior da célula, enquanto a atividade de nuclease degrada a outra fita.
Ao penetrar na célula, a fita simples liga-se a outras proteínas especificas, sendo a recombinação com regiões homólogas do cromossomo bacteriano mediada pela proteína RecA.
Célula transformada:
Característica da transformação;
Competência da célula receptora;
Final da fase logarítmica;
Fatores de competência (proteínas específicas)
Características e etapas:
Célula receptora competente;
Presença de DNA livre no meio;
Ligação do DNA livre á célula receptora;
Entrada do DNA livre;
Integração e replicação do DNA livre.
3) Transdução
Um vírus bacteriano (bacteriófago) transfere o DNA de uma célula para outra. Os vírus podem transferir genes hospedeiros de duas formas. A primeira é denominada transdução generalizada, o DNA derivado de qualquer região do genoma do hospedeiro é empacotado no interior do vírion maduro, substituindo o genoma viral. A segunda forma, denominada transdução especializada, o DNA de uma região especifica do cromossomo do hospedeiro encontra-se diretamente integrado no genoma viral – geralmente substituindo alguns dos genes virais. O bacteriófago transdutor, tanto na transdução generalizada quanto na especializada, geralmente é não infeccioso devido á substituição de todos ou alguns genes virais necessários pelos genes bacterianos.
Na transdução generalizada, os genes da célula doadora não possuem a capacidade de replicarem-se de maneira independente e também não correspondem a uma porção do genoma viral. Se esses genes doadores não realizarem recombinação com o cromossomo da bactéria receptora, serão perdidos. Na transdução especializada, a recombinação homóloga pode também ocorrer. No entanto, pelo fato de o DNA da bactéria doadora corresponder á parte do genoma de um fago temperado, ele pode integrar-se ao cromossomo da célula hospedeira durante a lisogenia.
Generalizada: qualquer fragmento do cromossomo bacteriano pode ser transferido no lugar do genoma viral. Quando uma célula bacteriana é infectada por um fago, um ciclo lítico pode ser iniciado. Todavia, durante a infecção lítica, as enzimas responsáveis pelo empacotamento do DNA viral no bacteriófago podem, acidentalmente, empacotar o DNA da célula hospedeira. O vírion resultante é denominado partícula transdutora. Uma vez que as partículas transdutoras são incapazes de promover uma infecção viral, são referidas como defectivas. Quando a célula é lisada, essas partículas são liberadas juntamente com os vírions normais.
Especializada: transferência de genes adjacentes ao fago a transdução especializada é seletiva, transferindo apenas uma pequena região do cromossomo bacteriano.
Ciclo lítico e ciclo lisogênico
Ciclo lítico: adsorção, penetração, replicação, montagem e liberação de novos fagos.
Ciclo lisogênico: adsorção, penetração, integração e replicação.
Descrever e diferenciar os mecanismos de transferência de informação genética entre procariotos: conjugação, transformação e transfecção.
Na conjugação a transferência genética é feita pela aproximação das duas células pelo pilis sexual, a célula doadora possui o plasmídeo F e a receptora não. Durante a transferência, o plasmídeo F é replicado e transferido para a célula que não o possui, logo depois as células se separam e cada uma contém o plasmídeo F.
Na transformação o DNA livre no meio é incorporado na célula receptora. O DNA se liga a uma proteína de ligação associada á membrana, ocorre a passagem de uma das fitas para o interior da célula e a outra fita é degradada no exterior, ao entrar na célula a fita sofre recombinação homóloga e então se obtém a célula transformada.
Na transdução o bacteriófago transfere o DNA de uma célula para outra na transdução generalizada qualquer fragmento do cromossomo bacteriano pode ser transferido. A transdução especializada é seletiva. A transdução pode ocorrer adsorção, penetração, replicação, montagem e liberação de novos fagos. No ciclo lisogênico ocorre adsorção, penetração, integração e replicação.
AULA 8 – Micro-organismos e engenharia genética (Brock cap. 12 – pág. 313)
Vantagens da utilização de micro-organismos:
Fácil cultivo–custo relativamente baixo;
Obtenção de um grande número de células em um curto período de tempo;
Produção de compostos por tempo indefinido.
Características do hospedeiro ideal:
Aceitar o DNA exógeno sem provocar modificação no gene;
Permitir a seleção das células que apresentarem o DNA exógeno;
Baixo potencial de proliferação no meio ambiente.
Características do vetor ideal:
Apresentar propriedades que facilitem sua ligação do DNA que vai ser clonado;
Duplicar o DNA exógeno;
Apresentar marcadores para a seleção.
Construção de uma bactéria recombinante.
Isolamento do DNA doador;
Isolamento do gene de interesse;
Isolamento do DNA plasmidial;
Tratamento com enzima de restrição e ligação;
Transformação da célula hospedeira. (método utilizado para inserir os plasmídeos contendo o gene de interesse em células receptoras.)
Identificação das bactérias produtoras da nova proteína:
Uso de plasmídeos com genes que conferem resistência á antibióticos;
Uso de plasmídeos com genes que permitam a detecção de bactérias recombinantes;
Hibridização de colônias para identificar bactérias recombinantes.
Problemas com a clonagem eucarióticos em bactérias de colônias:
Presença de elétrons;
A bactéria não reconhece as seqüências reguladoras de eucariotos;
Formação de agregados protéicos insolúveis;
Síntese em excesso da proteína;
Dificuldades na extração e purificação da nova proteína.
AULA 9 – Vírus (Brock cap. 10 pág. 251)
São parasitas intracelulares obrigatórios que dependem da penetração em uma célula viva apropriada para realizarem seu ciclo de replicação. Para multiplicarem-se, os vírus devem penetrar em uma célula, onde podem replicarem-se, em um processo denominado infecção.
Características que diferenciam os vírus de outros organismos:
Informação genética armazenada em DNA ou RNA;
Ausência da maquinaria para síntese de proteínas;
Replicação por meio de síntese dos componentes seguidos de “montagem” das partículas virais.
Características que não diferenciam os vírus de outros organismos:
Tamanho;
Multiplicação apenas no interior da célula hospedeira;
Tipo de ácido nucléico que compõe o genoma;
Presença de membrana lipoprotéica.
Características gerais dos vírus:
Não estão classificados nos domínios da vida;
São parasitas intracelulares obrigatórios;
Genoma constituído de DNA ou RNA, fita simples ou dupla, lineares ou circulares.
Ácido nucléico é envolvido por uma cobertura protéica;
Infectam todos os organismos celulares.
Estrutura viral:
Virion: partícula viral infecciosa;
Componentes;
Capsídeo;
Envelope (nem sempre presente);
Ácido nucléico;
Capsídeo:
Abertura protéica que envolve o genoma viral;
Constituído por subunidades protéicas múltiplas, especificas do vírus;
Determinam a forma do vírus;
Podem auxiliam na ligação do vírus a célula hospedeira;
É composto por um número de moléculas protéicas individuais, organizadas em um padrão preciso e altamenterepetitivo, ao redor do ácido nucléico.
Envelope:
Bicamada lipoprotéica localizada externamente ao capsídeo;
Espículas: glicoproteínas que se projetam da superfície do envelope;
Auxiliam na ancoragem do vírus á célula hospedeira;
Podem ser utilizadas para a identificação do vírus;
Envelope corresponde ao componente estrutural da partícula viral responsável pelo contato inicial com a célula hospedeira.
Tipos morfológicos de vírus:
Helicoidais: capsídeo cilíndrico (ex: vírus da raiva);
Poliédricos: icosaedro (ex: adenovírus e poliovírus);
Envelopados: helicoidais ou poliédricos envelopados (ex: influenza, vírus do herpes);
Complexo: estruturas mais elaboradas (bacteriófagos e varíola).
Ácido nucléico (genoma viral)
DNA fita simples;
DNA fita dupla;
RNA fita simples + ou -;
RNA fita dupla;
Linear, circular ou segmentado.
Replicação do genoma viral:
Diferentes vírus possuem diferentes estratégias de replicação e codificam diferentes grupos de proteínas envolvidos no processo.
Grande parte dos vírus codifica seu próprio RNA polimerase ou DNA polimerase.
Alguns vírus dependem da maquinaria de replicação do hospedeiro, mas sempre codificam pelo menos uma proteína regulatória requerida para a replicação do genoma viral.
Etapas do ciclo da infecção viral:
Ligação (adsorção) do vírion a uma célula hospedeira suscetível;
Penetração (entrada, injeção) do vírion ou de seu ácido nucléico na célula.
Síntese de ácidos nucléicos e proteína viriais pelo metabolismo da célula, de acordo com o redirecionamento determinado pelo vírus.
Montagem dos capsídeos (e dos componentes de membrana, no caso de vírus envelopados) e empacotamento de genoma viral em novos vírions. O processo completo é denominado maturação.
Liberação de vírions maduros pela célula.
Nos primeiros minutos após a infecção, diz-se que os vírus estão em faze de eclipse. Durante esse período, as partículas infecciosas não podem ser detectadas no meio de cultura. A maturação é iniciada á medida que as moléculas de ácido nucléico recém-sintetizadas são empacotadas no interior das capas protéicas. Durante a fase de maturação, o titulo de vírions ativos no interior da célula aumenta de forma expressiva. Os períodos de eclipse e maturação, em conjunto, são denominados período de latência.
Taxonomia:
Principais critérios para classificação em família e gêneros:
Tipo de ácido nucléico;
Número de componentes do genoma;
Morfologia da partícula viral;
Modo de transmissão;
Gama de hospedeiros;
Organização do genoma viral;
Relacionamento filogenético.
Os membros de uma família de vírus apresentam morfologia do vírion, estrutura genética e estratégia de replicação similares.
Critérios para definição de espécie:
Seqüências de nucleotídeos/aminoácidos.
Gama de hospedeiros;
Modo de transmissão;
Citopatologia;
Sorologia.
AULA 10 – Filogenia e Taxonomia de micro-organismos
Filogenia:
Historia evolutiva dos organismos;
Cronometro evolutivo: molécula cuja seqüência pode ser empregada como medida comparativa da divergência evolutiva.
Taxonomia:
Ciência da identificação, classificação e nomenclatura;
Táxon: grupo taxonômico onde são agrupados organismos que compartilham características comuns.
Filogenia molecular:
Seqüenciamento de proteínas foi desenvolvido antes do seqüenciamento de DNA;
Algumas proteínas podem ser facilmente isoladas;
Mudanças na seqüência de proteínas geralmente refletem mudanças na seqüência de DNA.
Proteínas utilizadas: citocromos e proteínas de ferro – enxofre.
Cronômetro evolutivo:
Preferência pela utilização do SSU rRNA como ferramenta para estudos de filogenia molecular devido ao fato de:
Ser encontrado em todas as células e no genoma de organelas (mitocôndrias e cloroplastos).
Possuir a mesma função em todas as células;
Conter regiões com taxas de evolução distintas;
Possuir tamanho adequado para estudos comparativos e analise estatísticas.
Características que diferenciam os 3 domínios:
Tipo de célula – Archea e Bacteria são procariótica, Eukarya é eucariótica.
Parede celular – Archea: varia na composição, não contém peptideoglicano. Bacteria: contém peptideoglicano. Eukarya: varia na composição contém carboidratos. 
Lipídeos de membrana – Archea: compostos de cadeia carbônica ramificadas ligadas ao glicerol por glicerol por ligação éster. Eukarya: compostos de cadeia carbônica lineares ligadas ao glicerol por ligação éster.
Primeiro aminoácido na síntese de proteínas – Archea: metionina. Bacteria: formilmetionina. Eukarya: metionina
Sensibilidade a antibiótico – Archea: não. Bacteria: sim. Eukarya: não.
Alça de rRNA* - Archea: ausente. Bacteria: presente. Eukarya: ausente.
Braço comum do tRNA** - Archea: ausente. Bacteria: presente. Eukarya: presente.
* liga-se á proteína ribossomal, encontrada em todas as bactérias.
** uma seqüência de base no tRNA encontrada e todos os eucariotos e bactérias: guanina, timina, pseudouridina, citosina.
Teoria endossimbiótica
Baseada na hipótese de que as células eucarióticas evoluíram de células procarióticas a partir de eventos de fusão celular.
Mitocôndrias – provavelmente proteobactérias (Gram-negativas) que se tornaram “endosimbiontes” numa célula hospedeira.
Cloroplastos: resultantes do engofamento de bactérias capazes de realizar fotossíntese oxigênica (cianobactérias).
Evidências a favor da teoria endossimbiótica:
Célula procariótica: o DNA é um circular, algumas vezes dois circulares, alguns lineares. Arquibactérias tem histonas. O primeiro aminoácido na síntese protéica na bactéria e formilmetionina e na arquibactéria e metionina. Ribossomos é 70s e o crescimento é por fissão binária.
Célula eucariótica: o DNA é linear, possuem histonas, o primeiro aminoácido na síntese protéica é a metionina, o ribossomo é 80s e o crescimento é por mitose.
Mitocôndria e cloroplastos: o DNA é circular, não possuem histonas, o primeiro aminoácido na síntese protéica é formilmetionina, o ribossomo é 70s e o crescimento é por fissão binária.
Taxonomia de micro-organismos
Conceitos de espécie em procariotos:
População de células com características similares;
Similaridade da seqüência de rRNA maior ou igual a 97%;
Taxa de hibridização do DNA maior ou igual a 70%.
Hierarquia taxonômica:
Espécie gênero família ordem classe filo reino domínio.
Ex: Escherichia coli escherichia enterobacteriacia enterobacteriales gammaproteobacteria proteobacteria bacteria.
Métodos para classificação e identificação de micro-organismos.
Taxonomia clássica – características fenotípicas
Identificação: forma, arranjo, presença de flagelos, endósporos.
Coloração diferencial: bactérias Gram-positivas X Gram-negativas, bactérias álcool – ácido resistentes.
AULA 11 
Endossimbiose
Células eucarióticas como cloroplasto e mitocôndria engolfaram células procarióticas menores que realizavam respiração aeróbica, a evidencia disto é que mitocôndrias e cloroplastos possuem DNA circular como procariotos, ribossomos do tipo procariótico (70s) e os mesmos antibióticos que agridem a função ribossomal dessas organelas. O engofamento que essas células fizeram, evoluíram e foram transferidos para as próximas gerações, provavelmente, se não o houvesse, não teríamos a diversidade biológica.
As bactérias púrpuras são organismos fototróficos anoxigênicos que crescem fototróficamente, obtendo carbono a partir de CO2 + H2S (bactérias púrpuras sulfurosas), ou de compostos orgânicos (bactérias púrpuras não sulfurosas). As bactérias sulfurosas não são fisiologicamente diversas e a maioria é capaz de crescer como quimiorganotrófico, na ausência de luz. As bactérias púrpuras pertencem ás classes Alpha, Beta e Gamma de proteobactéria.
Bactérias Gram-positivas não esporulantes (bactérias lácticas)
Principais gêneros: Staphylococcus, Micrococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Sarcina.
Gram-positiva de baixo GC.
Staphylococcus e Micrococcus são organismos aeróbios com mecanismo respiratório típico. Eles podem ser diferenciados pelo teste de oxidação – fermentação. Micrococcusé um aeróbio obrigatório e produz ácido a partir da glicose, somente em condições aeróbias. Já o Staphylococcus é aeróbio facultativo, produzindo ácido a partir da glicose tanto aeróbia quanto anaerobicamente, também forma cachos celulares, ao contrário de Micrococcus.
Os estafilococos são comensais e parasitas comuns de humanos e animais, causando infecções graves. Pneumonia, osteomielite, meningite e artrite.
Os membros do gênero sarcina são anaeróbios obrigatórios e extremamente tolerantes a ácidos, sendo capaz de fermentar açúcares e crescer em ambientes com pH até 2.
As bactérias lácticas são bacilos e cocos Gram-positivos que sintetizam ácido láctico como principal ou único produto de fermentação. Obtém energia somente pela fosforilação em nível de substrato. Todas as bactérias lácticas crescem anaerobicamente, mas a maioria não é sensível ao O2, sendo assim anaeróbias aerotolerantes.
Streptococcus produzem exotoxinas. Doenças: infecções do trato respiratório e septicemia, pneumonia, otite, meningite, faringite, febre reumática, endocardite, cárie dentária, mastite bovina. Transmissão: por inalação ou ingestão, sexualmente, congenitamente ou indiretamente por intermédio das mãos.
Lactobacillus são mais resistentes as condições ácidas do que outras bactérias lácticas. Eles raramente são patogênicos.
Bactérias Gram-positivas formadoras de endósporos.
Principais: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Heliobacterium.
Espécies de Bacillus e Paenibacillus tem bom crescimento em meios definidos, contendo uma dentre as várias fontes de carbono.
Clostridium obtém ATP somente pela fosforilação em nível de substrato. São capazes de causar doenças graves em humanos sob condições especiais: botulismo, tétano e a gangrena gasosa.
Sporosarcina são cocos ao invés de bacilos, são células de morfologia esférica a oval, estritamente aeróbias, precisa de altas concentrações de uréia.
Heliobactérias são fototróficas, todas são bacilares, são anaeróbias estritas, porém, além de exibirem crescimento fototrófico anaeróbio, podem crescer quimiotroficamente na ausência de luz pela fermentação de piruvato.
A produção de endósporos é uma característica das principais gêneros: Bacillus e Clostridium.
Cianobactérias
Principais: Synechococcus, Oscillatoria, Nostoc.
Fototróficas oxigênicas.
Bactérias verde sulfurosas
Fototróficas, anoxigênicas imóveis, anaeróbias obrigatórias e fototróficas. Assim como as bactérias púrpuras sulfurosas, as bactérias verde sulfurosas utilizam H2S como doador de elétrons. O enxofre produzido por bactérias verde sulfurosas é depositado externamente á célula.
Domínio Archea
Umas das principais características de Archea incluem a ausência de peptideoglicano na parede celular, presença de lipídeos unidos por ligação éter e de RNA polimerase complexa.
Muitas Archea são extremófilas, capazes de crescer em maiores temperaturas e em extremos de pH.
Todas Archea são quimiotróficas, algumas são quimiorganotróficas e muitas são quimiotróficas.
É dividida em dois grupos, Crenarchaeota e Euryarchaeota.
Crenarchaeota: contém principalmente hipertermófilos – organismos cuja temperatura ótima de crescimento é superior a 80 graus.
Euryarchaeota: inclui Archea metanogênicas, halofílicos.
Archea halofílicas extremas: requerem concentrações extremamente elevadas de sal. Habitam ambientes hipersalinos, requerem pelo menos 9% de sal para crescer, a maioria 12 – 23% para crescimento ótimo. A parede celular é composta por glicoproteínas. Utiliza aminoácidos e ácidos orgânicos como fonte de energia.
Archea produtoras de metano: metanogênicas. Habitats predominantes: 
sedimentos anóxicos – áreas alagadas, rizosfera de plantas;
trato gastrointestinal de animais;
fontes geotermais de H2 e CO2;
aterros sanitários e sistemas de tratamento de efluentes;
depósito de óleo e gás;
endossimbiontes de protozoários anaeróbios.
Methanosarcina
Maior genoma de Archea já seqüenciado. Encontrado no trato gastrointestinal humano e de ruminantes.
Euryarchaeota extremamente acidofílicas
Desprovido de parede celular – membrana contém compostos semelhantes a um polissacarídeo que confere estabilidade ás condições ácidas e altas temperaturas. Quimiorganotrófico, aeróbio facultativo – podem crescer em aerobiose ou anaerobiose a partir de respiração de enxofre.
AULA 12
Endossimbiose primária: englobamento de um tipo celular por outro tipo celular e a subseqüente associação estável das duas células.
Endossimbiose secundária: englobamento de uma célula que já fez a endossimbiose primária.
Apicoplasto: remanescente de cloroplasto sem função fotossintética.
Grupo 1: Opistokonta (animais, fungos, coanoflagelados, mesomycetozoa, microsporídia).
Todos os fungos são quimi-heterotróficos, anaeróbicos ou anaeróbicos facultativos.
O talo (corpo) de um fungo filamentoso consiste em filamentos longos denominados hifas.
Fungos filamentosos (produz hifas) se reproduz assexuadamente.
Deuteromycota: se não foi demonstrado que ele produz esporo sexual.
Zygomycota: hifas cenocíticas, esporos assexuais.
Ascomycota: hifa septada e com algumas leveduras. Esporos assexuais.
Basidiomycota: hifa septada, produz cogumelos.
Grupo 2: Amoebozoa
Gymnamoebas – movimentos amebóides. Alimenta-se fagocitando bactérias, outros protistas e matéria orgânica.
Entamoebas- são parasitas de vertebrados. Podem causar desinteria amebiana.
AULA 13
São incapazes de realizar fotossíntese e armazenam carboidratos na forma de glicogênio.
Interfere o crescimento do fungo: disponibilidade de fonte adequada de nutrientes, umidade, temperatura, pH, oxigênio.
Características principais dos fungos:
Organização celular: eucariotos;
Motilidade: sem motilidade;
Clorofila: aclorofilados;
Parede celular: quitina;
Oxigênio: aeróbios;
Filamentos: hifas ou unicelulares: levedura;
Nutrição: heterotróficos;
Obtenção do C orgânico: saprófitas, simbiontes, parasitas;
Reserva de carboidrato: glicogênio;
Hifas septadas: apocíticas aseptadas: cenocíticas;
Reprodução: assexuada ou sexuada;
Definição:
Apressório: estrutura de infecção especializada, desenvolve na extremidade de um tubo germinativo e penetra no estômato.
Haustório: parasitas obrigatórios, absorve nutriente da célula invadida.
Rizóides: em forma de raiz que auxiliam no ancoramento do fungo ao substrato e absorção de nutrientes.
Rizomorfos: sobrevivência, disseminação e penetração.
Escleródios: estrutura de resistência, globosa, formadas pela agregação de hifas, sobrevivência de fungos.
Anastomose: ligação de 2 hifas.
Diferença entre fungo e planta
Os fungos não possuem clorofila, nem tecido vascular, a parede celular é de quitina e o armazenamento de carboidrato é glicogênio em vez de amido, são heterotróficos e uni/multicelulares.
Fungo e bactéria
Heterotróficos, uni/multicelulares, esporos são utilizados para reprodução diferentes das bactérias que são para sobrevivência.
Saprófitas: decompõe resíduos, degradação de matérias, produção de mitocôndrias.
Hifas micélio talo
Sexuados: zigósporo, oósporo. Ascósporo, basidiósporo.
Esporóforos sexuados complexos (corpos de frutificação)
Ascocarpos: cleistotécio (totalmente fechado), apotécio (forma de taça), peritécio (forma de pêra), ascostroma (pseudotecido), asco nu (diretamente do himênio), basidiocarpos (cogumelo).
AULA 14
Calor úmido: desnatura proteínas e funde lipídeos. É mais eficiente que o calor seco e utiliza temperaturas mais baixas.
Técnicas: fervura simples, autoclavação, pasteurização, tindalização.
Calor seco: flambagem ou forno de Pasteur. Morte de 90% da população em 10 minutos.
Frio: não é eficiente, não permite a multiplicação das bactérias.
Técnicas: congelamento rápido.
Radiação: ultravioleta e ionizante.
Controle por eliminação: calor, radiação ou filtração.
Controle por limitação: refrigeração, congelamento, desidratação.
Modos de ação dos agentes antimicrobianos:
Dados á membrana citoplasmática, danos á parede celular, ás proteínas, aos ácidos nucléicos.
Por que é importante mantera carga microbiana baixa num alimento antes do tratamento para controle?
Para que consiga eliminar a população, que o agente tenha efeito um toda população exponencial.