Noções de Microbiologia e Bactérias

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Estudos em Microbiologia e Processos Imunologicos
Profa. Msc. Adriana Becker Pinto 
ULBRA - Carazinho
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 TODOS OS ESTUDANTES DA ÁREA DA SAÚDE NECESSITAM ENTENDER OS CONCEITOS BÁSICOS DE MICROBIOLOGIA E INFECÇÃO ... 
 A INFECÇÃO NÃO PODE SER COMPREENDIDA QUANDO NÃO SE SABE MICROBIOLOGIA...
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Qual é o objeto de estudo da MICROBIOLOGIA?? 
 Microrganismos visualizados somente através de microscopia: 
Quais......
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Bacterias
Maior numero de especies patogenicas para os seres humanos
Unicelulares contem DNA e RNA
Reproducao por divisao binaria
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Fungos
Seres uni e multicelulares com nucleo e citoplasma definidos
Apresentam-se como leveduras (unicelulares) ou mofo (multicelulares)
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Parasitas
Grupo grande e complexo de microrganismos
Podem ser unicelulares (protozoarios) ou multicelulares com orgaos e tecidos bem definidos
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Virus
Constituem grande numero de agentes infecciosos que não tem maquinaria genetica completa para sua propria propagacao.
Podem apresentar DNA ou RNA mas não ambos
Necessitam infectar uma outra forma de vida como os seres humanos,animais, plantas, bacterias..
Reproducao ocorre por replicacao ,fazem copias de seu acido nucleico dentro dos limites da celula infectada.
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Dividindo-se estas áreas para estudo:
 BACTERIOLOGIA;
 VIROLOGIA;
 MICOLOGIA;
 PARASITOLOGIA.
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Os microrganismos devem ser estudados APENAS porque são prejudiciais à espécie humana??
Efeitos maléficos
* Benefícios
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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...)
MICROBIOTA NORMAL (desequilíbrio desta microbiota = DOENÇA).
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 O que é MICROBIOLOGIA?
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 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.
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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.
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 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).
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 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.
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 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 .
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Características das bactérias: 
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TAXONOMIA BACTERIANA
Quanto à diversidade bacteriana .... são conhecidas mais de 4.000 espécies;
A taxonomia abrange três níveis:
NOMENCLATURA;
CLASSIFICAÇÃO;
IDENTIFICAÇÃO (espécie).
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 Nomenclatura: 
TAXONOMIA bacteriana>> descrita (1991) pelo ¨Código Internacional para a Nomenclatura das Bactérias¨;
¨Taxon¨= ( taxa) >> espécie, gênero, família.
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 Nomenclatura:
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. 
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 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
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 NOMENCLATURA:
 A RAIZ do nome pode derivar de qualquer língua;
A TERMINAÇÃO deve ser em latim;
ex: Staphylococcus aureus:
 Stafilo (latim )>> Staphyle=cacho de uva; coccus=semente
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 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 
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 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.
 
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 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 
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um nome histórico comum não científico;
exs: pneumococo ( Streptococcus pneumoniae);
 gonococo ( Neisseria gonorroeae);
 meningococo ( Neisseria meningitidis).
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* uma designação para o grupo sorológico;
ex: Streptococcus pyogenes pode ser também chamado ¨estreptococo do grupo A¨.
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 CLASSIFICAÇÃO:
PRIMEIRAMENTE os seres vivos foram divididos em 2 reinos :
Animal;
Vegetal;
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OBS: os vírus não são incluídos porque não apresentam as características essenciais dos organismos vivos>>> capacidade de replicação e sobrevivência de modo independente...
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 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.
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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.
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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.
 
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4. Flagelos:
São mais compridos que os pili e conferem MOTILIDADE às bactérias. 
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 5.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)
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 6. 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).
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 7.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. Exs: Clostridium e Bacillus sp.
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 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 (cocobacilos, lanças) , mas aparecem isolados.
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 FORMA BACTERIANA...
 COCOS = REDONDOS;
quando se dividem as células podem permanecer UNIDAS : cocos aos pares;
em cadeias, em cachos, em cadeias (curtas e longas);
 BACILOS geralmente aparecem isolados, mas às vezes : diplobacilos, estreptobacilos (cadeias), cocobacilos = PLEOMORFISMO 
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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 ).
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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)
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 A coloração de gram consiste no tratamento sucessivo de um esfregaço bacteriano, fixado pelo calor, com os seguintes reagentes: cristal violeta, lugol, álcool e 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). 
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 DIMENSÃO E ESTRUTURA :
Bactérias patogênicas variam bastante sua dimensão:
bactérias gram + e gram – diferem quanto à composição da parede celular , mas apresentam mesma estrutura interna (procariotos).
bastonetes gram negativos entéricos : 0,5 – 6,0 um;
micoplasmas: 0,2-0,8 um de diâmetro;
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 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. 
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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.
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 *** 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
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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
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Componentes característicos da parede das 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
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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 `a quebras, se comparadas às G+ ;
 - Não possuem ácidos teicóicos
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 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.
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 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 >> bactérias se nutrem apenas de material em solução >> pela impossibilidade de tomar alimento por outro processo . Ex. fagocitose.
 
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 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.
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 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.
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 Condições de cultivo:
Requisitos básicos obrigatórios para cultivo:
1). Inocular em meio de cultura adequado; 
2). Incubar em condições ambientais adequadas.
INÓCULO: é UMA AMOSTRA de material que contém geralmente uma pequena quantidade de microrganismos.
 Os microrganismos contidos no inóculo MULTIPLICAM-SE, aumentando em número e massa.
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 Meios de cultura:
 Mistura de nutrientes que proporcionam o crescimento microbiano.
A formulação de um meio de cultura deve levar em conta:
 o tipo nutritivo ao qual o microorganismo pertence, considerando-se a fonte de energia (luz ou substância química) e a fonte de carbono(orgânica ou inorgânica).
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 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;
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...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 Maconkei meio inibitório para G+;
Diferenciais>> permitem a distinção de colônias de microrganismos diferentes . Ex ágar-sangue proporciona visualização de bactérias hemolíticas.
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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
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 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...
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 TEMPERATURA:
 >> PSICRÓFILAS : 12 - 17 graus C
>> MESÓFILAS : 28-37 graus C = interesse médico!!!
>>TERMÓFILAS: 57 - 87 graus C
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 Quanto à necessidade de O2 as bactérias podem ser:
1)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.
 
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Quanto à necessidade de O2...
2) 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. 
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 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. 
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 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.
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 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...
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 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
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 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 >>> que 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) 
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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...