A célula procariótica Biosegurança

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Kennedy Bonjour
Sumário 
• Histórico; 
• Bactérias: 
– Morfologia 
– Componentes da célula bacteriana: 
• Estruturas internas à parede celular; 
• Parede celular e coloração de Gram; 
• Estruturas externas à parede celular; 
• Endosporos bacterianos; 
– Teoria endossimbionte 
 
 
Histórico 
 
• 1674 comerciante holandês – 
 Antonie van Leeuwenhoek 
• Microscópio de uma única lente 
 Observou e desenhou os 
 organismos – “animalículos” 
 Royal Society of London 
 bactérias e protozoários 
 
 Bases da microbiologia 
 
Antonie Van 
Leeuwenhoek 
O microscópio Antonie van Leeuwenhoek 
“A árvore da Vida” 
Bactérias 
• Origem à 3,5 bilhões de anos atrás; 
• Organismos simples de uma única célula 
(unicelulares) 
– grupos de células unidas ou até mesmo em 
colônias organizadas (Myxococcus); 
• Procariotos: material genético não é 
envolto por membrana bilipídica; 
• Possuem parede celular na sua maioria 
composta de peptidoglicano (carboidrato 
e proteína); 
• Tamanho varia de 0,2 a 2,0 µm x 2 a 8 µm; 
• Podem ter forma bem definida ou podem 
ser pleomórficas (do grego: pleo = cheio, 
repleto; morphos= forma.) 
 
Células procariontes 
Células 
eucariontes 
 Envoltório nuclear Ausente Presente 
DNA Desnudo 
Combinado com 
proteínas 
Cromossomas Únicos Múltiplos 
Nucléolos Ausentes Presentes 
Divisão Fusão binária Mitose e meiose 
Ribossomas 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S) 
Endomembranas Ausentes Presentes 
Mitocôndrias Ausentes Presentes 
Cloroplastos Ausentes 
Presentes em células 
vegetais 
Parede celular Não celulósica 
Celulósica em células 
vegetais 
Exocitose e endocitose Ausentes Presentes 
Citoesqueleto Ausente Presente 
Tamanho das células bactérias 
Tamanho das células bactérias 
Tamanho das células bactérias 
Célula Eucariota 
Levedura 
Tamanho relativo entre células 
Eucariótica e Procariótica 
Morfologia das Células 
Bacterianas 
Cocos 
Bacilos 
Espirilos 
Espiroquetas 
Filamentosas 
A célula procariótica 
MORFOLOGIA 
Estafilococos 
Sarcinas 
Tétrade 
Estreptococos 
Diplococos 
Cocos: onde 
largura e 
comprimento das 
células são 
aproximadamente 
iguais. Células com 
formato esférico 
Cocos quanto ao arranjo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dividem-se e ficam ligados formando uma de cadeia ou fileira 
Ex: Estreptococos 
Cocos quanto ao arranjo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dividem-se e ficam ligados aos pares = Diplococos 
Ex: Pneumococo 
Cocos quanto ao arranjo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dividem-se em dois planos e permanecem em grupos de quatro 
= Tétrades 
Ex: Micrococcus 
Cocos quanto ao arranjo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dividem-se em três planos permanecem com oito bactérias 
Ex: Sarcinas 
Cocos quanto ao arranjo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dividem-se em vários planos permanecendo agrupados 
formando cachos 
Ex: Estafilococos 
Bacilo único 
Diplobacilo 
Estreptobacilo 
Cocobacilo 
Vibrião 
Espirilo 
Espiroqueta 
A célula procariótica 
MORFOLOGIA 
Estreptobacilos Diplobacilos 
Bacilos quanto ao arranjo 
Os bacilos se dividem ao longo de seu eixo curto 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bacilo único Diplobacilo Estreptobacilo 
Estruturas típicas de uma célula procariótica 
Componentes de uma célula procariótica 
CÉLULA PROCARIÓTICA 
Estruturas internas à parede celular 
Cromossomo = nucleóide 
• Única molécula circular longa 
 de DNA de fita dupla aderido à 
 membrana citoplasmática 
• Ausência de cariotéca 
• Ausência de proteínas histonas 
• Carrega informação genética 
 
Cromossomo bacteriano 
DNA – E. coli 
4 milhões de pares de base 
1 mm de comprimento 
Cromossomos de E. coli 
DNA – E. coli 
4 milhões de pares de base 
1 mm de comprimento 
Estruturas internas à parede celular 
 Plasmídio 
• Pequena molécula de DNA fita dupla 
auto-replicantes circulares - 5 a 100 
genes (extracromossômicos); 
– Alto numero de cópias 
– Baixo número de cópias 
• Não são cruciais à bactéria em 
condições “normais”; 
• São facilmente transferidos entre 
bactérias e até mesmo entre bactérias 
e eucariotos; 
• Ampla utilização em biologia 
molecular. 
 
 
Plasmídeos: importantes 
codificadores de resistência 
Estruturas internas à parede celular 
Ribossomos 
 
• Observado pela primeira vez por 
George E. Palade 1955 - M.E 
• Síntese protéica 
• Dezenas de milhares – aspecto 
granulado ao citoplasma 
• Antibióticos (aminoglicosídeos, 
tetraciclinas) interagem com as 
subunidades e interferem na 
síntese protéica 
Estruturas internas à parede celular 
• Grânulos de reserva 
 
 Grânulos de armazenagem, 
reserva: polissacarídeos, 
lipídeos, grânulos de enxofre 
= obtenção de energia 
 
• Base para identificação: 
 Ex:. grânulos metacromáticos 
(fosfato inorgânico) se coram 
em vermelho com corante 
azul 
 Corynebacterium diphtheriae 
Estruturas internas à parede celular 
• Citoplasma 
 
• Constituição – água, 
 proteínas, carboidratos, 
lipídeos, íons inorgânicos. 
• Estruturas: DNA, ribossomos e 
grânulos de reserva 
• Não possui um citoesqueleto 
Estruturas internas à parede celular 
• Mesossomos 
 
• Invaginação da membrana 
 celular ou simples dobras 
 
• Funções: papel na divisão celular, aderência do 
cromossomo e enzimas respiratórias, esporulação, 
ou artefatos. 
• Aumentar superfície membrana 
Estruturas internas à parede celular 
• Membrana plasmática 
 
• Estrutura que reveste o 
citoplasma - camada dupla de 
fosfolipídeos (cabeças 
polares e apolares) e caudas 
apolares (ácido graxo), 
proteínas e enzimas 
• Permeabilidade seletiva - 
• Membrana plasmática 
 
• Estrutura que reveste o citoplasma - camada dupla de 
fosfolipídeos : cabeças polares e caudas apolares (ácido 
graxo), proteínas e enzimas; 
• Permeabilidade seletiva: 
• Transporte passivo: difusão simples e facilitada; 
• Transporte ativo: de fora para dentro, gasto de 
energia ATP 
• Sítio de ação de antimicrobianos (polimixinas), álcoois, 
compostos de amônio quaternário = desinfetantes causa 
morte celular. 
 
Membrana plasmática 
Caudas apolares 
(ácido graxo) 
Parede celular 
• Parede celular 
• Confere forma e rigidez às 
bactérias 
• Função: prevenir ruptura pela 
pressão da água dentro para 
fora. 
• Composição química da parede 
= diferenciar grupos bacterianos 
• Gram positivo e Gram negativo 
 
Parede celular 
Estrutura complexa , semi-rígida, responsável pela forma da célula 
Estrutura das paredes 
celulares bacterianas 
 
Hans Christian Joachim Gram 
 
• Médico bacteriologista e 
farmacologista dinamarquês 
 
• Berlim 1884 - observou que 
bactérias tratadas com diferentes 
corantes, adquiriam cores 
diferenciadas. 
 
 “Método de Gram” 
Hans Christian Joachim Gram 
1853-1938 
Técnica de coloração do Gram 
Coloração de Gram mostrando bactérias Gram-Positivas e Gram-negativas 
Parede celular gram-positiva 
Parede celular gram-negativa 
Diferenças entre Gram positivo e Gram negativo 
Cristal violeta 
 Lugol 
Álcool 
Fucsina 
Gram + Gram - 
Parede celular Gram positiva 
• Microscopiaeletrônica 1950 
 
• Rede de macromoléculas: peptideoglicano ~90% do 
peso seco da parede 
 - N-acetilglicosamina (NAG) 
 - ácido N-acetilmurâmico (NAM) 
 - ácidos teicóicos (álcool + fosfato) = especificidade 
antigênica da parede e identificação laboratorial. 
 - ácido lipoteicóico 
• São sensíveis à penicilina 
 
Unida por pontes peptídicas e 
aminoácidos 
Parede celular Gram positiva 
Parede celular Gram positivo 
Bacilos Gram positivos Cocos Gram positivos 
Parede celular Gram negativo 
 
• Consistem de uma ou algumas camadas de 
peptídeoglicano ~5-10% do peso seco; 
• Membrana externa: lipoproteínas, lipopolissacarídeos 
(LPS) e fosfolipídeos. 
• Carga negativa evasão da fagocitose e ação do 
complemento 
• Barreira para: antibióticos, enzimas digestivas, 
detergentes, sais biliares e certos corantes. 
• Porinas, formam canais que transportam moléculas 
através da membrana externa. 
Parede celular Gram negativo 
 
• O LPS é composto por duas moléculas: 
 - Polissacarídeo O atuam como antígenos (E. coli 
enterohemorrágica EHEC) 
 - Lipídeo A (endotoxina tóxica) – patogenicidade da 
célula bacteriana - sepse ou choque séptico! 
 
• Entre as membranas externa e plasmática = espaço 
periplásmico contendo: enzimas e proteínas de transporte 
 
Parede celular Gram negativa 
Reconhecimento do LPS pelo 
sistema imune 
Parede celular Gram negativa 
Bacilos Gram negativos Cocos Gram negativos 
Paredes celulares atípicas 
• Existem grupos com paredes 
atípicas: 
– Mycobacterium (~60% lipídeos) 
– Corynebacterium 
 
• Alguns grupos não tem parede 
celular: 
– Mycoplasma spp. 
 
 
Estruturas externas à parede celular 
• Cápsula 
 Glicocálice – polissacarídeo viscoso e 
 gelatinoso 
• Permite adesão a superfícies, impede 
 ressecamento e fornecer nutrientes 
• Proteção contra fagocitose 
• Fator de virulência 
• Antígeno de superfície (Importância no diagnóstico) 
– S. mutans, K. pneumoniae, H. influenzae, E. coli (antígeno K) 
• Coloração negativa 
 
Cápsula bacteriana 
Cápsula 
 
Estruturas externas à parede celular 
• Flagelos 
 
• Apêndices filamentosos – 
proteína flagelina atua como 
antígeno (H) diferenciação de 
tipos 
• 50 antígenos H para E. coli 
(O157:H7) 
• Motilidade 
• Vantagem: mover-se em direção 
a um ambiente favorável ou não 
= taxia 
Flagelo bacteriano 
Flagelo bacteriano 
Flagelos peritríquios 
Arranjos básicos de flagelos bacterianos 
Monotríquio Anfitríquio 
Lofotríquio Peritríquio 
Flagelos 
Quimiotaxia e fototaxia 
Endoflagelo bacteriano 
• Filamentos axiais 
• Similares aos flagelos 
• Enovelam em torno da célula 
• Espiroquetas 
• Movimento de saca-rolhas 
• Treponema, Leptospira, Borrelia 
Filamentos axiais ou endoflagelos 
Estruturas externas à parede celular 
• Fímbrias 
 Estruturas semelhantes a pêlos 
 Função: aderência à superfície 
 Variam em números 
 
• Pili mais longos – 
 um ou dois por célula 
• Transferência de DNA – conjugação 
 bacteriana 
Estruturas externas à parede celular 
Neisseria gonorrhoeae 
Fímbrias 
Fímbrias 
 
 
• Conjugação bacteriana 
 Mecanismo pelo qual a informação 
 genética é transferida de uma 
 bactéria para outra mediada por 
 plasmídeo que é replicado e 
 transferido para a célula 
 receptora Célula F- 
Célula F+ 
Célula F- 
Estruturas externas à parede celular 
Endósporos bacterianos 
 
• Estrutura de resistência formada no interior de certas 
bactérias Gram-positivas, em condições adversas do meio, 
como perdas nutricionais (carbono, nitrogênio e água); 
• São altamente resistentes ao calor, falta de água, e agentes 
físicos e químicos ; 
• Importância clínica e indústria de alimentos; 
• Esporulação (esporogenese), germinação 
• Ex: bactérias dos gêneros: Clostridium e Bacillus 
Endósporos bacterianos 
Endósporos bacterianos 
Forma vegetativa 
Endósporo 
Teoria Endossimbiótica, 
Conclusões 
• Estruturas das células bacterianas 
determinam o comportamento das 
espécies em cultivo laboratorial e em 
casos de doença humana; 
• São alvos de drogas antimicrobianas 
(drogas seletivas); 
• São possíveis alvos diagnósticos. 
Biosegurança em Laboratório 
de Microbiologia 
KENNEDY BONJOUR 
Introdução 
• "a biossegurança é o conjunto de ações
voltadas para a prevenção, minimização
ou eliminação de riscos inerentes às
atividades de pesquisa, produção, ensino,
desenvolvimento tecnológico e prestação
de serviços, visando à saúde do homem,
dos animais, a preservação do meio
ambiente e a qualidade dos resultados"
Fonte: Teixeira, P. & Valle, S. Biossegurança: uma abordagem 
multidisciplinar. Rio de Janeiro: Ed. Fiocruz, 1996. 
Classificação de risco dos 
agentes 
• Grupo 1: Microrganismos que, até o momento, não
causam doenças para o homem (baixo risco individual e
coletivo) e que não representam riscos para o ambiente
(Lactobacillus, Lactococcus, Saccharomyces, Bacillus
polymyxa, cepas não patogênicas de E. coli, dentre
outros);
• Grupo 2: Microrganismos que podem causar doenças
no homem, mas a exposição laboratorial raramente
produz doença. Mesmo assim, para essas doenças
existem medidas profiláticas e terapêuticas eficientes
(Espécies de Salmonella (exceto S. typhi), E. coli
patogênicas, Proteus, Staphylococcus, Streptococcus,
Neisseria, Listeria, dentre outros);
Classificação de risco dos 
agentes 
• Grupo 3: Microrganismos que podem causar doenças
graves no homem e apresentam risco elevado para os
laboratoristas. Eles podem apresentar riscos de serem
disseminados para a população, mas para as doenças
causadas existem medidas profiláticas e terapêuticas
eficazes (Mycobacterium tuberculosis, Coxiella burnetti);
• Grupo 4: Microrganismos que causam doenças
humanas graves e apresentam risco elevado para os
laboratoristas e para a população em geral. Eles são
agentes altamente infecciosos que se propagam
facilmente, podendo causar a morte das pessoas
infectadas, pois não existem atualmente medidas
profiláticas ou tratamentos efetivos.
 
Barreiras Secundárias
• Laboratório com porta
• Pias para lavar as mãos
• Superfícies fáceis de limpar
• Bancos impermeáveis à água
• Mobiliário resistente
• Janelas fechadas e com telas protetoras
• Construção normal, sem ventilação
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 1 
(NB1) 
Laboratório NB-1 
• Diz respeito ao laboratório em contenção,
onde são manipulados microrganismos da
classe de risco 2.
• Se aplica aos laboratórios clínicos ou
hospitalares de níveis primários de 
diagnóstico, sendo necessário, além da 
adoção das boas práticas, o uso de 
barreiras físicas primárias (cabine de 
segurança biológica e equipamentos de 
proteção individual) e secundárias 
(desenho estrutural e organização do 
laboratório). 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 2 
(NB2) 
Equipamento de segurança (Barreiras Primárias) 
• NB1 MAIS:
• Uso de Cabines de biossegurança
(classe II) para trabalhar com agentes
infecciosos envolvendo:
– Aerossóis e derramamentos
– Grandes volumes
– Altas Concentrações
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 2 
(NB2) 
Laboratório NB-2 
Fluxo laminar classe II 
 
 
Barreiras Secundárias 
• NB1 e NB2, Mais: 
– Prédio separado ou em zona isolada 
– Dupla porta de entrada 
– Escoamento do ar interno direcionado– Passagem de ar única 
– 10 a 12 trocas de ar/ hora 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 3 
(NB3) 
Barreiras Secundárias 
• Proteger equipamentos geradores de aerossol 
• Anti-sala do Laboratório, fechada 
• Paredes, pisos e tetos resistentes à água e ser 
de fácil descontaminação 
• Todo material de trabalho colocado dentro da 
capela de segurança 
• Tubos de aspiração a vácuo protegidos com 
desinfetante líquido ou filtro Hepa. 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 3 
(NB3) 
Barreiras Primárias 
Práticas especiais para NB2 mais: 
Utilização de capela de fluxo laminar 
Classe II ou III para manipular material 
infeccioso 
Uso de equipamentos para proteção 
respiratória (máscaras com pressão de ar 
negativa e filtro) 
 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 3 
(NB3) 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 3 (NB3) 
Laboratório NB-3 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 
(NB4) 
 
Barreiras Secundárias 
• Mesmas condutas de Classe 1,2,3 mais: 
• Prédio separado ou em zona isolada 
• Dupla porta de entrada 
• Escoamento interno do ar uni-direcional 
• Passagem de ar individual 
• Sistemas altamente aperfeiçoados para 
suprimento, exaustão de ar, formação de 
vácuo e descontaminação 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 (NB4) 
 
 Barreiras Secundárias 
• Fechar hermeticamente os equipamentos 
geradores de aerossóis 
• Obrigatório utilizar autoclave de dupla 
porta 
• Ante-Sala de entrada fechada, com pisos, 
paredes e teto vedados de forma a se 
obter espaço lacrado. 
• Abertura e fechamento de portas 
eletronicamente programado de forma a 
não permitir aberturas simultâneas. 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 (NB4) 
 Barreiras Secundárias 
• Eliminação de líquidos - deve passar por um 
método de descontaminação aprovado e 
antes do descarte deve haver a certificação 
• Instalação de sistema seguro de 
comunicação da parte interna com externa 
do Laboratório 
• Manter ligados a geradores, os 
equipamentos responsáveis pelo 
insuflamento de ar e abertura de portas. 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 (NB4) 
Barreiras Primárias 
• As já utilizadas nas Classes 1,2e 3 mais: 
• Cabine de Segurança II ou III para 
manipulação de agentes patogênicos 
• Utilização de máscara facial com pressão 
+ 
• Descontaminação, por produtos químicos 
ou vapor em temperaturas elevadas, de 
todo líquido eliminado (até água de 
banho) e resíduos sólidos 
 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 (NB4) 
NÍVEL DE BIOSSEGURANÇA 4 
(NB4) 
Laboratório NB-4 
Independente do laboratório… 
• …algumas normas gerais:
– O conhecimento dos riscos pelo manipulador:
• A formação e informação das pessoas envolvidas,
principalmente no que se refere à maneira como essa
contaminação pode ocorrer, o que implica no conhecimento
amplo do microrganismo ou vetor com o qual se trabalha;
– Lavar as mãos antes e após a manipulação de micro-
organismos;
– Sempre usar dentro do laboratório avental, sapatos
fechados e calça comprida. Quando for necessário
usar luvas, óculos de segurança, protetor auricular,
etc.
Independente do laboratório… 
– O uso de avental limpo é obrigatório em todos os
laboratórios. Com o mesmo rigor, é proibido o uso de
aventais fora dos laboratórios como, por exemplo, em
gabinetes, anfiteatros, salas de reuniões, sanitários,
sala de lazer, etc.;
– Jamais pipete com a boca;
– Não fume, não se alimente ou beba no laboratório;
– Luvas devem ser utilizadas para proteger as mãos
e/ou o experimento. Portanto, remova-as para tocar
em portas, maçanetas, livros e cadernos, telefone,
etc.;
Obrigado !!!!