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Introdução à Microbiologia

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MICROBIOLOGIA 
Prof. Esp. Angélica Heilmann Steffen
E-mail – angelica.hsteffen@gmail.com
ULBRA - Carazinho
 
Introdução
 A infecção não pode ser compreendida 
quando não se sabe MICROBIOLOGIA
 Um dos principais mecanismos causadores de 
doença é a INFECÇÃO, que pode afetar 
qualquer tecido e órgão do corpo.
 
Introdução
 Os microrganismos devem ser estudados APENAS 
porque são prejudiciais à espécie humana??
 Efeitos maléficos: INFECÇÕES
 Benefícios: Desenvolvimento de 
antibióticos, processos fermentativos 
para processamento de alimentos
 
Introdução
 Qual a contribuição dos microrganismos para a 
manutenção do equilíbrio da biosfera??
 mantém o equilíbrio em diferentes sistemas 
ecológicos ( degradação de matéria orgânica, fixação 
de N2 no solo, etc...).
 o organismo humano é colonizado por bactérias: 
MICROBIOTA NORMAL (desequilíbrio desta 
microbiota = DOENÇA).
 
Dividindo-se estas áreas para estudo:
 BACTERIOLOGIA
 VIROLOGIA
 MICOLOGIA
 PARASITOLOGIA
 
 O que é MICROBIOLOGIA?
 
 É o ramo da biologia que estuda os SERES VIVOS 
MICROSCÓPICOS nos seguintes aspectos: 
 MORFOLOGIA
 FISIOLOGIA
 REPRODUÇÃO
 GENÉTICA
 TAXONOMIA
 INTERAÇÃO COM OUTROS SERES
 INTERAÇÃO COM MEIO AMBIENTE
 
Microscopia óptica x Microscopia eletrônica... 
 Microscopia óptica: um sistema de lentes 
manipula feixe de luz e chega ao olho do 
observador >>>AUMENTO de até 2.000x;
 Microscopia eletrônica : a luz é 
substituída por um feixe de elétrons e as 
lentes por um sistema de campo 
magnético>>> AUMENTO de 400.000 x.
 
 Histórico da classificação dos seres vivos:
 1866 Reino Protista de Haeckel: bactérias, 
algas, fungos e protozoários (seres 
unicelulares);
 1969 Sistema dos cinco Reinos de Wittaker: 
Plantae, Animalia, Fungi, Protista e Monera
(baseado na organização celular e também na 
forma de obter energia e alimento);
 
 
 1979: Woese propôs nova classificação de 
acordo com similaridades e diferenças do 
RNA ribossômico: 
 Reino Arquibactérias, Reino Eubactéria, 
Reino Eucarioto (incluindo plantas, animais, 
fungos, protozoários e algas).
 
 Organização intracelular:
 As células de todos os seres vivos são 
divididas em :
 PROCARIONTES - células bacterianas
 EUCARIONTES - células de todos os outros 
organismos vivos ( animais, plantas, fungos, 
algas).
 
 Classificação
 Estudos evolutivos sobre as propriedades das 
bactérias, dos fungos, dos protozoários e das 
algas exigiu uma revisão desta classificação e 
surgiu então 2 super reinos:
 PROCARIOTOS - bactérias e algas azuis-
esverdeadas
 EUCARIOTOS - protozoários, algas, 
fungos, animais e plantas
 
Principal diferença entre procariontes e 
eucariontes:
 Ausência de núcleo distinto nos procariontes: 
 DNA em forma de um único cromossomo circular , não 
está contido por uma membrana nuclear.
 Nos eucariontes:
 o DNA é transportado em vários cromossomos , contidos 
em um núcleo e separados do citoplasma por uma 
membrana nuclear.
 
 BACTÉRIAS - PROCARIOTOS 
 
 Por isso apresentam as seguintes diferenças dos 
outros seres vivos:
• DNA de dupla fita e circular, sem membrana 
nuclear;
• Presença de pequenos ribossomos livres no 
citoplasma, não há retículo endoplasmático;
• Ausência de mitocôndrias ou outras organelas 
envoltas por membranas;
• Presença de membrana celular complexa 
formada por peptideoglicano e proteína.
 
Características das 
bactérias: 
 
TAXONOMIA BACTERIANA
 Quanto à diversidade bacteriana são 
conhecidas mais de 4.000 espécies
 A taxonomia abrange três níveis:
 NOMENCLATURA
 CLASSIFICAÇÃO
 IDENTIFICAÇÃO (espécie)
 
 Nomenclatura: 
 TAXONOMIA Bacteriana descrita (1991) pelo ¨Código 
Internacional para a Nomenclatura das Bactérias¨.
 PARA ESCREVER O NOME DE UMA BACTÉRIA:
 a primeira letra do primeiro nome dever ser 
MAIÚSCULA;
 o restante e a espécie em MINÚSCULA;
 colocar em itálico ou sublinhado.
 
Nomenclatura:
 Exemplos:
 Escherichia coli ou E. coli;
 Streptococcus pneumoniae ou S. pneumoniae;
 Enterobacter aerogenes ou E. aerogenes;
 Proteus vulgaris ou P. vulgaris;
 Micobacterium tuberculosis ou M. tuberculosis
 
 Nomenclatura:
 GÊNERO + ESPÉCIE devem combinar 
quanto ao gênero masculino e feminino:
 Exemplo: ¨US¨
 Staphylococcus>> substantivo;
 aureus>> adjetivo;
 AMBOS DE ORIGEM LATINA E DO 
GÊNERO MASCULINO 
 
. :
 Nomenclatura:
 Todos os seres vivos, inclusive TODAS AS 
BACTÉRIAS, possuem dois nomes:
 PRIMEIRO a denominação genérica: 
GÊNERO: ex: Staphylococcus
 SEGUNDO o nome específico: 
ESPÉCIE : ex: aureus 
 
Nomenclatura:
 Alguns acréscimos especiais a este 
esquema universal (gênero +espécie) 
podem incluir:
 
 um TERCEIRO nome para distinguir muitas 
variedades de uma espécie: 
 ex: Acinetobacter calcoaceticus var anitratus 
 
Um nome histórico comum não científico:
 Gonococo ( Neisseria gonorroeae)
 Meningococo ( Neisseria meningitidis)
 Pneumococo (Streptococcus pneumoniae)
 
Uma designação para o grupo sorológico:
 ex: Streptococcus pyogenes pode ser 
também chamado ¨estreptococo do grupo 
A¨.
 
 CLASSIFICAÇÃO:
 PRIMEIRAMENTE os seres vivos foram 
divididos em 2 reinos:
 Animal
 Vegetal
 
OBSERVAÇÃO:
 Os vírus não são incluídos porque não 
apresentam as características essenciais 
dos organismos vivos 
 capacidade de replicação e 
sobrevivência de modo independente...
 
 Estruturas bacterianas e suas funções:
 1. Membrana citoplasmática:
 separa meio interno e externo;
 composta de proteínas imersas em dupla 
camada lipídica;
 realiza transporte de solutos, produção de 
energia,duplicação do DNA e secreção;
 possui invaginações denominadas mesossomos 
que atuam na divisão celular.
 
 2. Parede celular:
 controla a pressão osmótica;
 mantém a forma bacteriana (coco ou bacilo);
 atua na divisão celular, dando origem ao septo 
que separa as duas novas células oriundas da 
divisão celular;
 composta de peptideoglicano que confere 
rigidez à célula.
 
 3. Cápsula: é uma camada que fica ligada 
à parede celular como um revestimento 
externo. Tem como principais funções:
 reservatório de água e nutrientes;
 aumentam a capacidade invasiva de bactérias 
patogênicas;
 aderência;
 aumento da resistência microbiana. 
 
 PILI ou FÍMBRIAS: 
 Estruturas semelhantes a fios de cabelo, 
podem ser de 2 tipos:
 pili sexuais - permitem a transferência de DNA 
por conjugação;
 pili comuns (mais curtos) - auxiliam na aderência 
às células do hospedeiro, são antifagocíticos e 
podem evitar a resposta de anticorpos do 
hospedeiro (através da pilina).
 
 Flagelos:
 São mais compridos que os pili e conferem 
MOTILIDADE às bactérias. 
 
Componentes citoplasmáticos:
 Ribossomos: realizam a síntese proteica;
 Grânulos: atuam como substâncias de reserva;
 Vacúolos gasosos: somente em microorganismos 
flutuantes;
 Esporos: é um tipo de diferenciação celular que 
ocorre como resposta a uma situação 
desfavorável do meio ambiente (carência de água 
ou nutrientes essenciais).
 
Esporos: 
 Consistem em DNA bacteriano 
concentrado, envolto por uma capa 
protetora extremamente rígida. 
 A célula é metabolicamente inerte e 
sobrevive à dessecação, ao calor e à 
maioria dos agentes químicos por meses, 
anos ou mais. Ex: Clostridium e Bacillus 
sp.
 
 
 Morfologia e estrutura da célula 
bacteriana: 1. Forma:
 esféricas ou cocos;
 cilíndricas ou bacilos;
 2. Arranjo:
 cocos: aos pares ( diplococos) 
 em cadeias curtas ou longas
 em cachos
 bacilos podem variar a apresentação (co-
cobacilos, lanças) , mas aparecem isolados.
 
As bactérias são classificadas por vários 
critérios:
 FORMA
 COLORAÇÃO
 CAPACIDADE DE CRESCER COM OU SEM 
OXIGÊNIO
 DIMENSÃO:
 CARACTERÍSTICAS DE CRESCIMENTO
 CONTEÚDO E HOMOLOGIA DE DNA ( conteúdo de G + C ).
 
 
 Para visualização dos microorganismos em 
microscopia, uma vez que eles são transparentes, 
são empregados métodos de coloração:
 Métodos mais usados: 
 coloração de Gram e Ziehl-Neelsen;
 
 O método de coloração de Gram permite dividir as 
bactérias em dois grandes grupos: 
 gram-positivas (roxas) e 
 gram-negativas (cor de rosa)
 
 A coloração de gram consiste no tratamento sucessivo de 
um esfregaço bacteriano, fixado pelo calor, com os 
seguintes reagentes: 
 cristal violeta 
 lugol 
 álcool 
 fucsina
 
 As bactérias gram-positivas não se descoram pelo álcool 
e permanecem roxas como o cristal violeta, enquanto que 
as gram-negativas se descoram tornando-se 
avermelhadas (rosadas). 
 
 
 
 
 
 
 DIMENSÃO E ESTRUTURA:
 Bactérias patogênicas variam bastante sua 
dimensão:
 micoplasmas: 0,2-0,8 um de 
diâmetro;
 bastonetes gram negativos entéricos: 
0,5 – 6,0 um;
 bactérias gram + e gram –: diferem 
quanto à composição da parede 
celular, mas apresentam mesma 
estrutura interna (procariotos).
 
 Quanto à estrutura química: as paredes de 
bactérias G+ e G- apresentam diferenças 
marcantes:
 Bactérias G- 
 possuem uma parede composta de várias 
camadas que diferem na sua composição 
química e, consequentemente, é mais complexa 
que a parede das G+ que, apesar de mais 
espessa, apresenta um único tipo de 
macromolécula. 
 
 O conhecimento das diferenças entre 
as paredes de bactérias G+ e G- é da 
mais alta relevância para o estudo 
do mecanismo de ação de 
antibióticos , de patogenicidade e de 
outros assuntos que se relacionem 
com estrutura química e parede 
celular.
 
 
 
 Componentes característicos da parede 
celular de bactérias GRAM POSITIVAS:
 90 % da parede é composta por peptideoglicano 
O que é PEPTIDEOGLICANO??
 polímero complexo de longas cadeias de açúcar 
rígido, resistente, poroso e insolúvel.
 As cadeias de polissacarídeos consistem de dois 
açúcares: N-acetilglicosamina (NAG) e N-
acetilmurâmico (NAM) - determinam a forma da 
célula.
 
 Ácidos teicóicos: 
 facilitam a regulação da entrada de cátions na célula;
 regulam a atividade de autolisinas (enzimas que atuam 
no rompimento das cadeias de peptideoglicano no 
momento de divisão celular), impedindo a lise celular;
 servem de sítio de ligação com o epitélio do 
hospedeiro. 
 Ex: S. pyogenes: facilita a ligação da bactéria à 
mucosa respiratória
 
Componentes característicos da parede celular de 
bactérias GRAM NEGATIVAS:
 A parede G- é mais complexa: formada por 
uma ou poucas camadas de 
peptideoglicano e por uma membrana 
externa;
 O espaço que separa a membrana 
citoplasmática da membrana externa é o 
espaço periplasmático
 
 A membrana externa G- é formada por dupla camada 
lipídica (caráter hidrófobo), lipopolissacarídeos e 
proteínas;
 A hidrofobicidade da dupla camada lipídica da membrana 
externa garante alguma resistência aos antibióticos e aos 
sais biliares;
 Devido à menor concentração de peptideoglicano, a 
parede das bactérias G- são mais suscetíveis à quebras, se 
comparadas às G+;
 Não possuem ácidos teicóicos
 
 
 Parede celular de MICOBACTÉRIAS:
 São microorganismos álcool-ácido resistentes, cuja 
parede celular é composta de hidrocarbonetos de 
longas cadeias complexos com açúcares.
 ESTA COBERTURA impede que corantes sejam 
removidos pelos ácidos e garante resistência a 
muitos desinfetantes e antibióticos.
 TAMBÉM reduz a entrada de nutrientes.
 
ENERGIA, NUTRIÇÃO E 
CRESCIMENTO BACTERIANO 
 
Fontes de energia e processos:
 Bactérias utilizam 3 fontes de energia: 
 REAÇÕES QUÍMICAS (quimiotrofia);
 LUZ (fototrofia);
 CÉLULA HOSPEDEIRA (paratrofia).
 Podem ser ORGANOTRÓFICAS
 quando a produção de energia ocorre a partir de compostos 
orgânicos;
 Podem ser LITOTRÓFICAS
 quando a produção de energia ocorre a partir da utilização 
de compostos inorgânicos.
 
Nutrição:
 Célula BACTERIANA
 cerca de 70 % de água - indicando que suas 
reações estão preparadas para ocorrer em meio 
aquoso.
 Presença de parede celular rígida que envolve 
toda a membrana celular as bactérias se 
nutrem apenas de material em solução >> 
pela impossibilidade de tomar alimento por 
outro processo. Ex. fagocitose.
 
 
 Os nutrientes podem ser:
 Macronutrientes: requeridos em grandes 
quantidades
 usados como COMBUSTÍVEL - são formados por 
carbono , hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre 
(CHONS)
 totalizam 90% da composição celular;
 Micronutrientes: são compostos inorgânicos - 
potássio, cálcio, ferro, manganês
 10% da constituição celular.
 
 Utilização de Carbono:
 AUTOTRÓFICAS:
 quando utilizam carbono inorgânico do meio 
ambiente, na forma de carbonatos ou CO2 , COMO 
ÚNICA FONTE DE CARBONO.
 HETEROTRÓFICAS:
 requerem fonte orgânica de Carbono.
 
 Condições de cultivo:
 Requisitos básicos obrigatórios para cultivo:
 Inocular em meio de cultura adequado;
 Incubar em condições ambientais adequadas.
INÓCULO: é UMA AMOSTRA de 
material que contém geralmente uma 
pequena quantidade de microrganismos.
Os microorganismos contidos no inóculo MULTIPLICAM-SE, 
aumentando em número e massa.
 
 Meios de cultura:
 Mistura de nutrientes = crescimento 
microbiano.
 A formulação de um meio de cultura deve 
levar em conta:
 o tipo nutritivo ao qual o microrganismo 
pertence, 
 considerando-se a fonte de energia (luz ou 
substância química) e 
 a fonte de carbono (orgânica ou inorgânica).
 
 Tipos de Meios de Cultura:
 Sintéticos
 preparados a partir de substâncias químicas puras e 
em quantidades conhecidas.
 Complexos
 a partir de extratos desidratados de diversos órgãos 
de diferentes animais ou plantas, onde não se 
conhece exatamente a composição qualitativa e 
quantitativa do meio
 
Tipos de meios de cultura:
 Líquidos: solução aquosa de nutrientes
 Sólidos: quando a solução nutriente é gelificada 
por um polissacarídeo extraído de algas – ágar
 Seletivos: contém uma substância que inibe o 
crescimento de um determinado grupo de 
microrganismos, permitindo o desenvolvimento de 
outros. Ex Mac Conkei (meio inibitório para G+)
 Diferenciais: permitem a distinção de colônias 
de microrganismos diferentes . Ex ágar-sangue 
proporciona visualização de bactérias hemolíticas.
 
Interferências ambientais no crescimento 
bacteriano em meios de cultura:
 Temperatura: cada tipo de bactéria apresenta uma 
temperatura ótima de crescimento; as bactérias de 
interesse médico crescem entre 28 e 37 graus (ideal 
35 graus);
 pH: deve estar em torno da neutralidade para que 
ocorra a absorção de alimentos para a grande maioria 
das bactérias;
 Oxigênio: pode ser indispensável, letal ou inócuo 
para as bactérias.
 
TEMPERATURA:
 CADA tipo de bactéria apresenta TEMPERATURA 
ÓTIMA para crescimento:
 Se ultrapassar LIMITE SUPERIOR > desnaturação celular > 
MORTE bacteriana;
 Se estiver abaixo de LIMITES INFERIORES > desaceleração 
metabólica >diminuição da multiplicação(latência??) > A 
morte só ocorre após muito tempo...
 
TEMPERATURA:
 PSICRÓFILAS: 12 - 17 graus C
 MESÓFILAS : 28-37 graus C = interesse 
médico!!!
 TERMÓFILAS: 57 - 87 graus C
 
Quanto à necessidade de O2 as 
bactérias podem ser:
 Aeróbias:
 aeróbias estritas: exigem a presença de O2. 
 Ex: Acinetobacter
 microaerófilas: necessitam de baixos teores de O2.
 Ex: Campylobacter jejuni
 facultativas: apresentam mecanismos que as capacitam 
utilizar O2 quando disponível, mas podem desenvolver-se 
também na sua ausência. 
 Ex: Escherichia coli e outras enterobactérias
 aerotolerantes: suportam a presença de O2, apesar de não 
o utilizarem. 
 Ex: Streptococcus faecalis e Lactobacillus.
 
 
Quanto à necessidade de O2...
 Anaeróbias:
 anaeróbias estritas: NÃO TOLERAM O2.
 Ex: Clostridium tetani e Clostridium botulinum 
 são bactérias produtoras de potentes toxinas, que só 
se desenvolvem , respectivamente, em tecidos 
necrosados e alimentos proteicos enlatados, ambos 
carentes de O2. 
 
Reprodução: 
 O período de duplicação ou tempo de geração 
corresponde ao intervalo de tempo entre as 
divisões bacterianas >>> FISSÃO BINÁRIA.
 Divisão binária é um método de reprodução 
assexuada, onde uma única célula bacteriana 
se divide em duas, após desenvolver uma 
parede celular transversal, que parte das 
camadas mais externas. 
 
Metabolismo: 
 Rede complexa de reações químicas que 
organizam nas células os processos de 
obtenção, armazenamento e utilização de 
energia.
 As bactérias apresentam enorme variação 
no que se refere a vias metabólicas devido 
à sua grande variabilidade genética.
 
FERMENTAÇÃO:
 Fermentação = Respiração anaeróbia
 O baixo rendimento energético da 
FERMENTAÇÃO é revelado pela baixa 
velocidade de crescimento...
 Microrganismos FERMENTATIVOS 
desenvolvem-se muito mais 
LENTAMENTE do que bactérias 
aeróbias...
 
FERMENTAÇÃO:
 Exemplos:
 utilização de açúcar como substrato:
 fermentação láctica > obtenção de iogurtes;
 obtenção de ácido lático para medicamentos..
 utilização de aminoácidos como substrato:
 Clostridium botulinum em carnes contaminadas > a 
disponibilidade de substrato fermentável e a anaerobiose 
tornam o ambiente favorável ao desenvolvimento da 
bactéria que produz a TOXINA BOTULÍNICA
 
 Mudanças genéticas nas bactérias: 
 As bactérias são haplóides, não há troca genética por 
meiose, nem formação de zigoto, como nos eucariotos.
 A MUDANÇA GENÉTICA ocorre por mutações 
aleatórias
 podem levar a mudanças na coloração das colônias, perda de 
atividade bioquímica ou resistência a um antibiótico;
 Podem ocorrer trocas genéticas
 Transformação, Transdução, Conjugação (plasmídeo) 
 
 PLASMÍDEO BACTERIANO:
 pequenos fragmentos de DNA circular contendo 1.000 a 
25.000 pares de bases 
 carreiam informações genéticas muito importantes > 
inclusive RESISTÊNCIA AOS ATB.
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