Fontes de transmissão e metabolismo bacteriano v2

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Aula 4 
Fontes de transmissão e 
metabolismo bacteriano 
Prof. Fabrício Campos 
Março 2016 
Universidade de Brasília 
Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária 
Disciplina de Microbiologia Veterinária - Código: 161837 
 
1 
• Demonstrar as fontes de transmissão e 
noções básicas sobre divisão bacteriana 
 Fontes de transmissão 
 Metabolismo bacteriano 
 Elementos genéticos 
Objetivo da aula 
2 
• Fontes de transmissão 
• Metabolismo bacteriano 
• Divisão bacteriana 
• Elementos genéticos 
Escopo da aula 
3 
• Fontes de transmissão 
• Metabolismo bacteriano 
• Divisão bacteriana 
• Elementos genéticos 
Escopo da aula 
4 
Fontes de transmissão de agentes 
infecciosos 
• Fontes Inanimadas (solo, água) 
 
Baía de Guanabara - RJ 
5 
• Fontes Animadas 
(microbioma) 
 
 
6 
Fontes de transmissão de agentes 
infecciosos 
• Trato respiratório, trato digestivo, 
inoculação, trato genital, transplacentária, 
umbilical, nosocomiais (meio hospitalar) 
 
 
7 
Vias de transmissão de agentes 
infecciosos 
• Microbiota com patógenos oportunistas 
• Boca e nasofaringe: Micrococcus, Staphylococcus, 
Streptococcus, Bacteroides, Lactobacillus, 
Actinomyces, Coliformes, Proteus, Mycoplasmas, 
Pasteurella, Candida albicans 
• Intestino grosso: Enterobactérias, Pseudomonas, 
Lactobacillus, Staphylococcus 
 8 
Fontes de origem animal 
• Microbiota com patógenos oportunistas 
• Traquéia, brônquios e pulmões: bactérias e fungos 
• Órgãos sexuais externos: Difteroides, Micrococcus, 
Enterococcus, Proteus, Leveduras 
• Pele: Staphylococcus, Propionibactérias, 
Pityrosporum 
• Leite: Micrococcus, Staphylococcus, 
Corynebacterium bovis 
9 
Fontes de origem animal 
• Períodos de uma doença infecciosa: 
incubação, prodrômico, específico, 
convalescência 
• Animais incubando doença 
• Animais convalescentes 
• Infecção subclínica 
 10 
Fontes de origem animal 
Mecanismos de resistência 
• Pele 
• Membranas mucosas 
• Pêlos 
• Muco 
• Fagocitose 
• Inflamação 
 
 
11 
• Invasibilidade 
• Cápsula 
• Parasitismo intracelular obrigatório 
• Parasitismo intracelular facultativo 
• Parasitos extracelulares 
• Enzimas extracelulares 
• Aderência 
• Exotoxinas 
• Endotoxinas 
 
 
12 
Propriedades patogênicas de 
bactérias 
13 
PCR para Mycoplasma 
Células positivas para Mycoplasma 
293A P.1 
MDBK P.80 Hiran 14/10/11 
CRIB P.180 Willian 19/03 
VERO P.34 JC 
MRC-5 P 06 Jamile 27/11/13 
A549 P.15 XXX 
CER P. 116 Thalita 13/03/12 
BHK P.36 Luciana 11/08/10 
PK15 P.45 Thalita 29/03/12 
BAS P.10 Thalita 02/08/13 
H460 P.13 Thalita 02/08/13 
Relação parasito hospedeiro 
• Saprofitismo: se alimenta de restos 
• Parasitismo: o microrganismo vive a custa do outro 
• Comensalismo: é uma das relações entre organismos 
de espécies diferentes que se caracteriza por ser 
benéfica para uma espécie não causando prejuízo para 
outra 
• Simbiose: relação de beneficio mutuo 
• Patógeno oportunista: microrganismo normalmente 
não patogênico que somente produz uma infecção 
quando as defesas do hospedeiro estão suprimidas 
• Patógeno obrigatório: necessita de um microambiente 
para replicação / reservatório (M. bovis, D. nodosus) 
14 
Relação parasito hospedeiro 
• Patogenicidade: é a capacidade do agente invasor em 
causar doença com suas manifestações clínicas entre os 
hospedeiros suscetíveis 
• Virulência: é a capacidade infecciosa de um microrganismo, 
medida pela mortalidade que ele produz e/ou por seu poder 
de invadir tecidos do hospedeiro 
• Infectividade: é o nome que se dá à capacidade que tem 
certos organismos de penetrar e de se desenvolver ou de se 
multiplicar no novo hospedeiro, ocasionando infecção 
• Toxigenicidade: É a capacidade de uma bactéria produzir 
toxinas, podendo ser: exotoxinas ou endotoxinas 
 15 
Condições predisponentes para 
doença 
• Estresse 
• Extremos de umidade e temperatura 
• Deficiência nutricional 
• Espécie, sexo, idade 
• Distúrbios circulatórios 
• Efeito genético 
• Fadiga 
• Desbalanceamento hormonal 
• Quimioterapia 
• Infecções crônicas 
16 
• Fontes de transmissão de agentes infecciosos 
• Metabolismo bacteriano 
• Divisão bacteriana 
• Elementos genéticos 
Escopo da aula 
17 
Saprófitas 
Metabolismo bacteriano 
Macro elementos: C H O N 
Micro elementos: Fe, Ca, Mo 
Microrganismos 
Fotossintéticos Não fotossintéticos 
Autótrofos Heterótrofos 
Parasitos 
Utilizam compostos 
orgânicos como sua 
principal fonte de 
carbono 
Utilizam matérias 
inorgânicas como 
fontes nutritivas 
18 
Adaptação ambiental 
• pH: Acidófilos, Alcalófilos e Neutrófilos 
• O2: Aeróbios (catalase, superóxido 
dismutase e peroxidase), Anaeróbios, 
Microaerófilos e Anaeróbios facultativos 
• Temperatura: Mesófilos (10 a 45ºC), 
Psicrófilos (0 a 15ºC), Termófilos (acima de 
45 a 68ºC), Termodúricos 
• Osmofílicos (alta pressão osmótica), 
xerofílicos (baixa atividade de água) 
19 
Antioxidantes enzimáticos 
20 Fonte: Nunez, 2015 
Movimento através da membrana 
plasmática 
• Difusão passiva e facilitada: permeases 
Através da difusão moléculas hidrofóbicas podem 
atravessar a membrana 
• Transporte ativo: simporte, antiporte e 
translocação em grupo 
Dependem dos sistemas transportadores 
21 
Entrada e saída de nutrientes 
• Sistemas transportadores: 
a) envolvem 1 componente 
transmembrânico 
b) envolvem componentes 
periplasmáticos e 
transmembrânicos 
c) proteínas atuando em 
cooperação 
22 
• Transporte simples: 
promovida pela força próton 
motiva 
• Translocação em grupo: 
com modificação química 
promovida pelo fosfoenol 
piruvato (PEP) 
• Sistema ABC: proteínas 
plasmáticas de ligação 
envolvidas e ATP 
23 
Proteínas transportadoras 
Aquaporina AqpZ: 
exportador de água 
Translocases: Sec YEG (G -) 
Complexo integrado a membrana 
com 7 proteínas 
24 
Exemplos 
Proteínas transportadoras 
Fonte: http://www.nature.com/nrmicro/journal/v5/n11/fig_tab/nrmicro1771_F1.html 
Metabolismo bacteriano 
• Catabolismo: processamento da matéria orgânica 
para obter energia 
• Anabolismo: síntese de moléculas complexas a 
partir de moléculas mais simples 
• Estão acoplados, gerando energia (ATP) e 
moléculas para o crescimento bacteriano 
25 
Anabolismo e catabolismo 
26 
Metabolismo bacteriano 
• As vias metabólicas centrais (glicólise, via 
das pentoses e ciclo de Krebs) fornecem 
elétrons e o carbono para a biossíntese das 
macromoléculas 
• Vias anfibólicas: combinam reações de 
catabolismo e anabolismo para gerar 
moléculas para o crescimento 
27 
Metabolismo bacteriano 
• Reações anapleróticas: são reações nas 
quais compostos intermediários são 
utilizados no ciclo de Krebs para biossíntese 
de outras moléculas 
• Ex.: produção de oxaloacetato 
 Piruvato + ATP + CO2 → Oxaloacetato + 
ADP + Pi (enzima piruvato carboxilase) 
28 
Ciclo do ácido tricarboxílico 
29 
Bactérias possuem mitocôndrias? 
• Respiração aeróbica: conjunto de reações 
bioquímicas em que o oxigênio é o receptor 
final de elétrons. Ao longo desse processo a 
energia de moléculas orgânicas é, em parte, 
transferida para moléculas de ATP 
• Mesossomos: invaginações ou dobras 
presentes na membrana plasmática 
 Realizam o papel das mitocôndrias 
30 
Fermentação 
• Fermentação: microrganismossintetizam um 
composto orgânico produzido que é utilizado 
como aceptor final de elétrons 
• O ácido pirúvico e os elétrons transportados 
pelo NADH na glicólise são incorporados nos 
produtos finais da fermentação 
 Ex.: Fermentação lática: bactérias produzem 
ácido lático 
 Ex.: Fermentação alcoólica: mais comum com 
leveduras, produzem etanol 
31 
32 
Respiração x fermentação 
33 
Subprodutos da fermentação 
Fonte: http://textbookofbacteriology.net/pyrupath.jpeg 
• Acido lático: Lactobacillus, Streptococcus 
• Álcool etílico: Saccharomyces cerevisiae e 
Zymomonas 
• Ácido butírico: Clostridium butyricum, Eubacterium 
e Neisseriae 
• Ácidos mistos: Escherichia, Proteus 
• Metano: microrganismos metanogênicos convertem 
o nitrogênio como fonte primária de energia e usam 
o CO2 como aceptor final de elétrons, produzindo 
CH4 
34 
Subprodutos da fermentação 
• Fontes de transmissão de agentes infecciosos 
• Metabolismo bacteriano 
• Divisão bacteriana 
• Elementos genéticos 
Escopo da aula 
35 
 
• Processo de reprodução 
assexuada dos micro-
organismos que consiste 
na divisão de uma célula 
em duas idênticas 
36 
1. Aumento de volume celular 
2. Replicação do DNA 
3. Formação do septo de divisão 
4. Separação das duas células filhas 
37 
 
• Ataque das auto-
lisinas em pontos da 
parede celular 
• O cromossomo sofre 
replicação semi-
conservativa 
 
38 
 
• Origem da replicação: 
proteínas de iniciação 
“abrem” a dupla hélice 
• Formação da forquilha de 
replicação 
• Ação das helicases que 
hidrolisam o DNA 
avançando na forquilha 
39 
 
• Proteínas SSB: 
proteínas ligantes de 
fita simples 
• Fita líder: é copiada no 
sentido 5´ => 3´ de 
modo continuo 
• Fita complementar: 
replicação iniciada por 
primers RNA, fragmen-
tos de Okazaki 
40 
 
• Formação de RNA a 
partir de DNA 
• RNA mensageiro, 
RNA transportador, 
RNA ribossomal 
• As bactérias tem 
uma única RNA 
polimerase 
41 
• Molécula de mRNA pode codificar mais de 
uma proteína 
• Está sob controle de um único promotor 
• Operon: unidade completa de expressão 
gênica que possui 3 elementos: o 
promotor, o operador e os genes 
estruturais 
42 
 
• Promotor: sequência reconhecida pela RNA 
polimerase como delimitador do início da 
informação à ser transcrita 
• Operador: sequência adjacente ao promotor e que 
tem um papel na determinação da acessibilidade 
ao promotor 
• Genes estruturais: são as sequências 
codificadoras e podem variar em número de 2 a 20 
43 
 
44 
 
45 
 
• Fontes de transmissão de agentes infecciosos 
• Metabolismo bacteriano 
• Divisão bacteriana 
• Elementos genéticos 
Escopo da aula 
46 
Elementos genéticos 
• Plasmídeos 
• Bacteriófagos 
• Transposons 
 
 
47 
• Processo de transferência de genes que 
ocorrem geralmente por plasmídeos, 
podendo ocorrer com cromossomo 
bacteriano 
 
48 
Conjugação 
• Replicação por círculo 
rolante 
• Plasmidio F 
49 
Conjugação 
Conjugação 
50 
Fonte: http://microbiologiaja.blogspot.com.br/ 
Descrita em 1947 por Lederberg & Tatum 
Experimentos de transferência 
gênica entre bactérias 
51 Lederberg & Tatum, 1947 
Experimentos de transferência 
gênica entre bactérias 
52 
Lederberg & Tatum, 1947 
• Transferência de 
material genético 
através dos 
bacteriófagos 
53 
Transdução 
Transdução 
54 
Bactéria 
Doadora 
Transdução 
 
Fago 
Ciclo lítico 
DNA bacteriano 
transferido via 
transdução 
Bactéria 
Receptora Transdução 
 
Descrita em 1915 por Frederick Twort 
• Existem dois diferentes ciclos de replicação 
viral – lítico e lisogênico 
• Lítico: 
Replicação viral 
55 
Bactéria 
Bacteriófago 
 Os vírus se ligam a célula hospedeira 
 Processo denominado adsorção 
 Os vírus injetam seu DNA no interior das 
células 
 Os vírus se apoderam da maquinaria 
celular 
 Em seguida produzem os componentes 
virais 
DNA viral 
Proteína viral 
 Origem a novas partículas virais  Montagem de novos vírus 
 Lise da célula e liberação dos vírus para 
infectar novas células 
• Lítico: 
Ciclo de replicação viral 
56 
• Lisogênico: 
Ciclo de replicação viral 
57 
 Os vírus se ligam a célula hospedeira  O DNA viral penetra na célula  O DNA viral se insere no genoma 
bacteriano (prófago) 
 O DNA viral entra no estágio de latência 
 O vírus permanece latente aguardando o 
momento de ser ativado 
 Quando o genoma bacteriano é replicado, 
ele replica também o DNA viral 
 E as células se dividem por fissão binária 
Replicação passiva do vírus 
 Alguns vírus saem do estado latente e 
iniciam um ciclo lítico 
• Lisogênico para lítico: 
Ciclo de replicação viral 
58 
 O DNA viral é excisado do genoma do 
hospedeiro 
 Novos componentes virais são produzidos 
 Os vírus são montados 
 Liberados para infectar novas células 
Ciclo de replicação viral 
59 
 Ciclo 
lisogênico 
 Ciclo 
lítico 
• Algumas vezes durante a saída da célula 
hospedeira 
Ciclo de replicação viral 
60 
 Um fragmento do genoma bacteriano é 
removido com o DNA viral 
 Ou um fragmento do DNA viral fica retido no 
genoma bacteriano 
• Processo pelo qual o 
DNA na forma livre é 
incorporado por 
célula receptora 
• Células competentes 
• Eletroporação e 
choque térmico 
• Experimento de 
Griffith, 1928 
 
61 
Transformação 
Transformação 
62 
Fonte: http://microbiologiaja.blogspot.com.br/ 
Descrita em 1928 por Frederick Griffith 
Experimento de Griffith, realizado em 1928 
63 
• Elementos genéticos 
móveis ou transponíveis 
• Sequências de DNA 
capazes de se 
movimentar de uma 
região para outra no 
genoma 
• Descobertos por 
Barbara McClintock em 
1950 
 64 
Transposons 
65 
Tipos de transposons 
Fonte: Pray, 2008 
66 
Estrutura dos transposons 
• Flanqueados por regiões terminais repetidas 
invertidas 
Fonte: Pray, 2008 
• Quais são as fontes de transmissão de 
agentes infecciosos em animais? 
• Quais são as propriedades patogênicas das 
bactérias? 
• O que é um patógeno oportunista? 
• O que são endo e exotoxinas? 
• O que são microrganismos mesófilos? 
67 
Mensagens principais 
Mensagens principais 
• Quais são os principais subprodutos da 
fermentação? 
• Quais são as 4 etapas da divisão 
bacteriana? 
• O que é um mRNA policistronico? 
• Defina conjugação, transdução e 
transformação? 
• Qual a diferença entre o ciclo lítico e 
lisogênico? 
68 
69 
Fonte: http://www.google.com/imghp 
Sugestões de leitura 
70 
• Livros: 
– MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; PARKER, J. 2004. Microbiologia de Brook, 10a ed. São 
Paulo, Brasil: Prentice Hall, 608p. 
– NUNEZ, S., GARCEZ, A.S., RIBEIRO, M.S. 2015. Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana na 
Odontologia, Elsevier Brasil, Medical, 312p. 
– ROSENTHAL, K.S., PFALLER, M.A., MURRAY, P.R. 2009. Microbiologia Médica - 6ª Ed Rio 
de Janeiro: Editora Elsevier, 960p. 
– TORTORA, G.J. FUNKE, B.R., CASE.C.L. Microbiologia, 10ºed. 2012. 967p. 
– VERMELHO, A.B.; BASTOS, M.C.F., BRANQUINHA DE SÁ, M.H. 2008. Bacteriologia Geral. 
Guanabara Koogan, 604p. 
• Artigos: 
– PAPANIKOU, E., KARAMANOU, S., ECONOMOU, A. 2007. Bacterial protein secretion 
through the translocase nanomachine. Nature Reviews Microbiology 5, 839-851.– PRAY, L.A. 2008. Transposons: The Jumping Genes. Nature Education 1(1):204. 
• Sites: 
– http://icb.ufmg.info/mic/diaadia/wp-content/uploads/2014/03/Metabolismo-Energ%C3%A9tico-
Microbiano.pdf 
– http://www.microbiologybook.org 
Sugestões de leitura 
camposvet@unb.br 
 
Grato pela atenção!!! 
71