Microbiologia básica resumo

Prévia do material em texto

Microbiologia I
Microbiologia é o estudo da vida pequena – do pequeno – pequeno significa invisível ao olho nu.
Micróbio = micro-organismo = microrganismo 
Um grupo constituído por bactérias, arqueas, fungos, algas, protozoários e vírus (ainda se discute se é um ser vivo ou não, então há uma interrogação neste último).
Tipicamente, encontramos bactérias entre 2μm a 0,2 μm com faixa de 1 μm. A ciência da microbiologia gira em torno de dois temas que estão interconectados: (1) o entendimento da natureza e funcionamento do mundo microbiano, e (2) a aplicação do nosso entendimento acerca da microbiologia para benefício da humanidade e do planeta Terra.
Características dos microrganismos: 
Além de serem invisíveis ao olho nu, só é possível olhá-los direito com o microscópio eletrônico, que vai tornar possível observar dentro do microrganismo. 
Eles existem em grande número: os procariotos totais compreendem cerca de 5x10³0 células, podendo totalizar 5x10¹² toneladas da biomassa da Terra. 
Eles crescem e são bem persistentes. Uma bactéria em condições ótimas, pode se duplicar a cada 20 minutos. Em condições desfavoráveis, elas podem viver até séculos, em forma de endósporos (uma forma inativa) até ter condições boas novamente e assim, voltar a sua forma ativa. 
São seres que colonizam todos os nichos e tornam a Terra habitável.
São os únicos habitantes na Terra em 80% do tempo de vida da mesma, este longo tempo foi essencial para o desenvolvimento de diversos mecanismos metabólicos. 
Mais características dos microrganismos:
São a origem de todas as formas de vida; são filogeneticamente mais diversos que plantas e animais; extremamente abundantes, crescem em praticamente todos os locais da Terra; realizam transformações da matéria essencial a vida em escalas local e global; participam de inúmeras relações simbióticas com animais, plantas e outros micro-organismos; podem causar doenças; fontes de alimentos e uteis na produção e conservação de alimentos; uteis na produção industrial de antibióticos, vacinas, hormônios etc; importantes na aplicação da engenharia genética, tecnologia de DNA recombinante, terapia gênica; tratamento de esgoto; biorremediação; guerra biológica e bioterrorismo; 
A fundação da microbiologia foi dada por volta de 1673-1723, quando Van Leeuwenhoek inventou o primeiro microscópio, constituído de uma única lente, onde era possível ver somente através da claridade do sol. Van descreveu os micro-organismos como “pequenos animálculos”. Antes dessa descoberta, com o experimento de Redi, a geração espontânea saiu de cogitação, porém após a descoberta de Van, ela voltou à tona. De onde os “animálculos” surgiam? De matéria inanimada? Só após as series de experimentos de Spallanzani, Needham e Pasteur que o fim da geração espontânea chegou por completo, vendo que os micro-organismos vinham de vida. 
Mesmo com o experimento de Pasteur onde havia fervura, alguns micro-organismos sobreviviam a tal fervura, foi quando John Tyndall entrou em cena realizando 3-12 ciclos de 30-60 minutos de fervura, acabando efetivamente com os micro-organismos – processo chamado de Tindalização. 
Ferdinand Cohn (1828-1898), era um botânico e microscopista e acreditava que as bactérias pertenciam ao Reino Vegetal. Descreveu o ciclo de vida dos Bacillus, incluindo seu endósporo (estrutura resistente que resiste ao calor de Pasteur, mas não a tindalização). 
Robert Koch criou uma série de postulados sobre os micro-organismos causarem doenças:
1. O organismo deve estar constantemente presente em animais que apresentam a doença e ausentes em animais sadios;
2. O organismo deve ser cultivado em cultura pura, fora do corpo do animal;
3. Tal cultura, quando inoculada em animais suscetíveis; deve ser capaz de provocar os sintomas característicos da doença;
4. O organismo deve ser isolado a partir de animais experimentais e novamente cultivado em laboratório, apresentando características iguais às do organismo originalmente isolado;
Desenvolvimento de técnicas, ferramentas e conceitos:
Cultivar micro-organismos: manter micro-organismos em meio apropriado em laboratório. 
Meio de cultura: meio em que há crescimento microbiano, local onde há crescimento e é fonte de nutrientes ao mesmo tempo.
Cultura: os próprios micro-organismos já crescidos.
Cultura pura: cultura de micro-organismos de uma única espécie. 
Temos o uso de ágar, criado por Fannie e Walter Hesse, meios sólidos e semissólidos. Utilização de placas de Petri ou tubos de ensaio, entre outros. 
Linha do tempo da descoberta dos micro-organismos:
1866: Ernst Haeckel adiciona o Reino Protista, apenas com seres unicelulares (protozoários, algas, bactérias e fungos).
1939: Barkley cria o Reino Monera, apenas com bactérias.
Décs. De 1950-1970: popularização da microscopia eletrônica.
1969: Robert Whittaker cria o Reino Fungi, apenas com fungos.
1965: Emile Zuckerkandl e Linus Pauling sugerem a observação de diferenças/semelhanças em blocos de genes ou de proteínas.
1970-1980: Carl Woese estuda o gene da subunidade 16S e 18S do rRNA e determina a existência de três grupos (Domínios).
Citologia Procariótica
 
O DNA de um procarionte está localizado no nucleóide (cromossomo da célula bacteriana, bem típico). 
São seres que possuem três camadas de proteção: de dentro pra fora, a primeira é a membrana celular, a segunda é a parede celular (constituida de peptideoglicano) e a terceira é uma cápsula (esta é uma estrutura acessória, podendo estar presente ou não em uma bacteria).
A parede celular não exclusivo das bacterias, uma vez que células vegetais também as possuem, a diferença entre elas está na sua constituição, com as paredes celulares vegetais tendo celulose. 
O plasmídeo, as vezes presente na bacteria, as vezes não. Possui DNA dispensável à vida.
O flagelo do procarionte é utilizado para movimentação. Possuem também um grão de alimento, utlizado como reserva energética. 
Ribossomos procariotos e eucariotos são muito similares na forma. As subunidades menores dos ribossomos procariotos e eucariotos tem uma cabeça e uma base com uma plataforma com uma protuberância que se estende para um lado como visto na figura abaixo à esquerda; entretanto, características adicionais da subunidade menor dos ribossomos eucariotos incluem uma ponta que se estende da cabeça da subunidade menor no lado oposto da fenda e um conjunto de lobos no final da subunidade oposta à cabeça (na figura acima, à direita); acredita-se que os lobos contém sequências adicionais que fazem rRNA 18s maior que o 16s bacteriano. 
E por isso que utilizando essas sequencias diferentes, 18s e 16s, pode-se analisar e diferenciar um ribossomo bacteriano de um ribossomo eucarionte. VOLTAR AQUI
Tamanho dos micro-organismos: relação superfície/volume (S/V):
Nutrientes e dejetos são transportados através da membrana citoplasmática, a velocidade de transporte determina a velocidade de crescimento das células. Quanto menor o tamanho, maior a relação S/V, portanto, maior potencial de crescimento. Ex: 
A razão S/V de uma célula afeta vários aspectos de sua biologia, incluindo a sua evolução. Uma vez que a taxa de crescimento celular depende, entre outras coisas, da taxa de troca de nutrientes, a razão S/V maior das células menores permite uma troca de nutrientes mais rápida por unidade de volume celular, em comparação com células maiores. Como resultado, as células menores geralmente crescem mais rapidamente que as células maiores, e uma determinada quantidade de recursos (os nutrientes disponíveis para promover o crescimento) sustentará uma população maior de células pequenas que de células grandes. Isso, por sua vez, pode afetar a evolução.
Toda vez que uma célula se divide, seu cromossomo também é replicado. Quando o DNA é replicado, podem ocorrer erros ocasionais, denominados mutações. Como a taxa de mutações parece relativamente igual em todas as células, grandes ou pequenas, quanto maior o número de replicações cromossômicas, maior seráo número total de mutações na população celular. As mutações correspondem à “matéria-prima” da evolução; quanto maior o conjunto de mutações, maiores as possibilidades evolutivas. Assim, pelo fato de as células procarióticas serem bastante pequenas e também geneticamente haploides (permitindo a expressão imediata de mutações), elas geralmente exibem uma capacidade de crescimento e evolução mais rápidos do que as células maiores, geneticamente diploides. Nas células diploides maiores, não somente a razão S/V é menor, mas os efeitos de uma mutação em um único gene podem ser mascarados por uma segunda cópia não mutada do gene. Essas diferenças fundamentais em tamanho e genética, entre as células procarióticas e eucarióticas, são as principais razões de o porquê os procariotos se adaptam mais rapidamente às mudanças nas condições ambientais, sendo capazes de explorar mais facilmente novos hábitats, que as células eucarióticas. Será vista a aplicação desse conceito em capítulos posteriores, quando serão abordadas, por exemplo, a enorme diversidade dos procariotos e a rapidez de sua evolução. 
A morfologia em microbiologia nada mais é do que a forma celular. Os tipos mais clássicos são os ilustrados abaixo, porém, podemos encontrar na natureza outras formas mais incomuns, como formas quadradas. E são conheicdos, também, muitas variações de morfologia desse tipo básico, como por exempl, um bacilo mais curto, mais fino, mais longo ou mais largo, sendo um bacilo simplesmente uma célula mais longa em uma dimensão que outra.
Obs: Cocos = coccus. Cocci (plural); Bacilos também são conhecidos como bastonetes; Em bactérias apendiculadas, se cortar a hifa da mesma, pode causar uma injúria tão grande que a célula pode morrer; bactérias filamentosas em geral são células bacilares formando um filamento. 
O arranjo de cocos e bacilos, podem ser diferenciados e denominados conforme tais diferenças, como representado abaixo:
A morfologia de uma bactéria é fácil de perceber, porém não é um indicador bom para determinar a bactéria em si, por exemplo, arqueas bacilares podem se mostrar muito parecidas a bactérias bacilares em microscópio óptico. O que determina a morfologia de uma bactéria ainda não é sabido ao certo. No entanto, suspeita-se da existência de várias forças seletivas que definem a morfologia de uma determinada espécie. Elas incluem a otimização da captação de nutrientes (células pequenas e aquelas com elevadas proporções na relação S/V); mobilidade natatória em ambientes viscosos ou próximos a superfícies (células espiraladas); mobilidade por deslizamento (células filamentosas); entre outras. Portanto, a morfologia não é dada por uma única característica e sim um conjunto. 
O material genético de um procarionte é encontrado disperso no citoplasma, sem estar envolvido por uma dupla camada lipídica ou ligado a histonas. Esse material tem forma geralmente circular, em cromossomo único. O procarionte possui uma região com maior densidade de DNA, denominada nucleoide. E eles possuem também materiais genéticos extras: plasmídeos. 
O DNA de uma bactéria muitas vezes pode ser confundido como “pouco” por estarem de forma bem compacta no seu cromossomo único, porém é um material abundante, como podemos ver nessa imagem de DNA de uma E. coli:
Os ribossomos de bactérias estão presente em grande quantidade, dezenas de milhares por células (estando em maior quantidade ainda se a bactéria estiver metabolicamente ativa). São estruturas de síntese proteica e possuem um tamanho de cerca de 70S (unidade Svedberg - unidades relativas de sedimentação em ultra-centrifugação). São também alvos de antibióticos, devido ao fato de que existe uma diferença entre o ribossomos eucarionte do ribossomo procarionte (eucarionte 80S e procarionte 70S). Desse modo, é possível desenvolver antibióticos que atuam nos ribossomos procariontes e não atuam nos eucariontes, inibindo a síntese proteica de uma bactéria. 
Inclusões e compartimentos citoplasmáticos: 
Uma organela é um compartimento membranoso separado, com composição lipídica e proteica distenta e função característica. É comum em eucariotos. Além das organelas, temos inclusões citoplasmáticas, que não possuem separação e compartimentos, que são separados. 
Essas inclusões e compartimentos citoplasmáticos em bactérias geralmente são utilizados no armazenamento de nutrientes, acumulando os mesmos em caso de fartura e usando os mesmos em caso de carência. 
São eles: 
– Volutina/acidocalcisomo: grânulos que acumulam fosfato inorgânico. Esses grânulos podem ser degradados e utilizados como fontes de fosfato na biossíntese de ácidos nucleicos e fosfolipídeos e, em alguns organismos, podem ser utilizados diretamente na produção do composto rico em energia, ATP.
– Inclusões lipídicas (poli-β-hidroxialcanoatos): PHAs são sintetizados pelas células quando há um excesso de carbono, e são clivados para uso como fontes de carbono ou energia quando as condições o permitem. Muitas bactérias e arqueias produzem PHAs. = PHB
– Grânulos de enxofre: armazenamento de enxofre.
– Grânulos de glicogênio: armazenamento de glicose.
– Carboxissomos (ribulose 1,5-difosfato carboxilase) e outros microcompartimentos (acetaldeído, propionaldeído...)
– Clorossomos: armazenamento de pigmentos.
– Vesículas de gás: utilizada para a flutuação em bactérias na água, durante o dia, essa vesícula é cheia para a bactéria subir e ter acesso melhor à luz solar e durante a noite, ela se esvazia para a bactéria descer e fugir de predarores (zooplâncton) que ficam na coluna d’água. 
– Magnetossomos: orientação magnética – são como pedras magnéticas enfileiradas que tem a sensibilidade do campo magnético da Terra, podendo assim se deslocar.
– Anamoxissomos: metabolismo Anammox (ANaerobic AMMonium OXidation)
O citoesqueleto de uma bactéria auxilia na manutenção de sua forma, na divisão celular e no deslocamento de vesículas internas. 
A membrana plasmática é constituída por uma bicamada lipídica, contendo uma camada polar: glicerolfosfato e uma camada apolar: ácidos graxos. é estruturalmente fraca e confere pouca proteção contra a lise osmótica, contudo, é a estrutura ideal para executar a sua principal função na célula: permeabilidade seletiva. Tem a fluidez semelhante a de um azeite. Possui em sua composição, proteínas integrais e periférias, glicoproteínas e glicolipídeos. A superfície externa da membrana citoplasmática volta-se para o ambiente e, em bactérias gram-negativas, interage com uma variedade de proteínas de ligação a substratos ou proteínas que processam grandes moléculas, transportando-as para o interior da célula (proteínas periplasmáticas). 
Com relação à estrutura e função da membrana, temos: delimitação da célula; permeabilidade seletiva; proteínas transportadoras; manutenção de gradientes; receptores, ligantes, sinalização celular; transporte de elétrons; segregação do DNA na divisão celular.
O que confere mais rigidez à membrana são hapanóides (os mais comuns – são moléculas planares e apolares que ficam intercaladas na camada fosfolipídica, função análoga aos esteróis), com exceção na Mycoplasma (que possui esteróis):
A parede celular é constituída de peptideoglicanos (=mureína), que é exclusivo das bactérias. Além de proteger contra a lise osmótica, as paredes celulares conferem forma e rigidez à célula. O conhecimento da estrutura e função da parede celular é importante não apenas para o entendimento de como as células procarióticas funcionam, mas também devido ao fato de que muitos antibióticos têm como alvo a síntese da parede celular, deixando a célula suscetível à lise. Uma vez que as células humanas carecem de parede celular, esses antibióticos são obviamente vantajosos no tratamento de infecções bacterianas.
As paredes celulares de bactérias apresentam uma camada rígida, que é a principal responsável pela rigidez da estrutura. Essa camada rígida, denominada peptideoglicano, é um polissacarídeo composto por dois derivados de açúcares– N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico – além de 4 aminoácidos, incluindo l-alanina, d-alanina, ácido d-glutâmico e, ou l-lisina ou uma molécula estruturalmente similar, ácido diaminopimélico (DAP), que é exclusiva dos procariontes. Como pode ser observado, tem isômeros D e L, garantindo à bactéria uma resistência à proteases, uma vez que proteases (ex humanos) reconhecem ligações somente L e não D-L. 
As cadeias longas de peptideoglicanos são biossintetizadas adjacentes entre si, formando uma folha circundando a célula. As cadeias individuais são interligadas por meio de ligações cruzadas dos aminoácidos. Somente após a realização das ligações cruzadas, o peptideoglicano mostra-se rígido nas direções X e Y.
Em bactérias gram-negativas, a ligação cruzada do peptideoglicano é formada de uma ligação peptídica entre o grupo amino do DAP de uma cadeia de glicano e o grupo carboxil da d-alanina terminal da cadeia de glicano adjacente. Em bactérias gram-positivas, a ligação cruzada ocorre por meio de uma ponte interpeptídica, sendo os tipos e o número de aminoácidos presentes nessa ponte variáveis de espécie para espécie. 
A parede celular pode ser clivada pela lisozima, que cliva as ligações da mesma e permite que água entre na célula e ocorra a lise celular. Esta enzima é encontrada em secreções animais incluin- do lágrimas, saliva e outros fluidos corporais, e atua como uma importante linha de defesa contra infecções bacterianas.
Uma parede celular tão resistente não é boa porque impede a célula de crescer, assim como impede na sua divisão. Por esse motivo, a parede está continuamente sendo hidrolisada e remontada, especialmente em regiões de crescimento celular. 
Bactérias gram-positivas: 
Cerca de 90% de sua parede celular é formada por peptideoglicano, possui também ácido teicóico embebidas em sua parede. O termo “ácido teicoico” refere-se a toda a parede celular, a membrana citoplasmática e polímeros capsulares compostos por glicerol-fosfato ou ribitol fosfato. Os ácidos teicoicos são ligados covalentemente ao ácido murâmico no peptideoglicano da parede celular. Devido ao fato de os fosfatos serem carregados negativamente, os ácidos teicoicos são parcialmente responsáveis pela carga elétrica negativa geral da superfície celular. Determinados ácidos teicoicos são ligados covalentemente a lipídeos de membrana, e esses são denominados ácidos lipoteicoicos (diferentes dos ácidos teicoicos que são ligados ao peptideoglicano da parede!!)
Bactérias gram-negativas:
Em bactérias gram-negativas, apenas uma pequena quantidade da parede celular total consiste em peptideoglicano, enquanto a maior parte é composta pela membrana externa. Essa membrana externa possui uma bicamada lipídica, porém, diferente da membrana plasmática, o seu folheto externo é composto principalmente por lipopolissacarídeos (LPS) – mas não somente por LPS - e seu folheto interno por fosfolipídeos. A porção polissacarídica do LPS consiste em dois componentes, o polissacarídeo cerne e o polissacarídeo O-específico, que varia de espécie para espécie. E sua composição proteica consiste em porinas e lipoproteínas (que ancoram a membrana externa ao peptideoglicano). 
Estruturalmente, o LPS também possui um lipídeo A:
• Lipídeo A (endotoxina): N-acetilglicosamina fosfato ligada a ácidos graxos
• Polissacarídeo interno: Estabilidade estrutural
• Polissacarídeo O: Específico, geralmente
ramificado; fortemente antigênicoAlém do seu papel em fornecer rigidez à parede das células gram-negativas, uma importante propriedade biológica do LPS está relacionada com sua toxicidade aos animais. Patógenos gram-negativos comuns para o homem incluem espécies de Salmonella, Shigella e Escherichia, entre muitas outras, e alguns dos sintomas gastrintestinais provocados por esses patógenos são decorrentes dos componentes tóxicos da membrana externa. A toxicidade é associada à camada LPS, particularmente, ao lipídeo A. O termo endotoxina refere-se a esse componente tóxico do LPS. Algumas endotoxinas provocam sintomas violentos em seres humanos, incluindo gases, diarreia e vômitos. 
Além disso, a membrana externa também consiste na determinação do espaço periplasmático (espaço entre espaço entre a membrana externa e a membrana plasmática). Um espaço rico em enzimas, transportadores, quimioreceptores, entre outros).
Tanto ácido teicoico e LPS possuem carga negativa, conferindo resistencia às bactérias, devido ao fato de que nossos macrófagos também possuem carga negativa, sofrendo uma repulsão. 
• Proteção contra lise ( pressão intracitoplasmática): rigidez da estrutura (ligações covalentes, ligações -1,4, pontes de hidrogênio)
• Manutenção da forma da bactéria
• Dificulta a fagocitose: carga negativa
• Dificulta a ação de antibióticos: – disposição alternada dos isômeros D e L dos aminoácidos da ponte peptídica
• Geram os principais antígenos bacterianos de superfície (LPS e ácido teicóico)
O glicocálix é composto por cápsula e camadas limosas. A cápsula relativamente é bem delimitada, possui a composição polissacarídea, peptídica ou proteica. É capaz de excluir moléculas (como, por ex corantes). A cápsula está mais para o exterior, no meio, encontramos a camada limosa, que é amorfa e geralmente é polissacarídea. Já mais internamente, encontramos uma substância polimérica extracelular (EPS). A EPS é amorfa, possui polissacarideos, DNA e proteínas. É comum em biofilmes.
Biofilmes: população ou comunidade microbiana estruturada e coordenada, aderida a uma superfície. Esse biofilme mantém nutrientes e também protege as bactérias, uma vez que é mais difícil entrar as coisas.
• Rochas, sedimento, plantas, animais, dentes, catéteres, tubulações, monumentos, piscinas, interface água-ar...
• Gradientes nutricionais -- estratificação espacial e diferenciação fisiológica.
Glicocálix também ropes, são analisadas em Escherichia coli. Parecem cordas e são utilizadas para aderir melhor a bactéria a uma superfície (ex, Escherichia coli em alface).
Relação entre estrutura e função do glicocálix:
• Proteção contra dessecação
• Proteção contra fagocitose
• Fixação no substrato/ biofilme
• Concentração de moléculas de interesse (ex.: nutrientes e enzimas)
• Comunicação entre microrganismos
• Manutenção de condições físico-químicas do microambiente.
Os endoesporos são formas quiescentes de bactérias Gram-positivas (geralmente comuns em bacilos). São desidratados e possuem baixo metabolismo, co uma resistência altíssima a calor, radiação, dessecação, pH. Uma célula vegetativa forma um endosporo quando esta se encontra em uma situação que não é favorável para a mesma. Há o processo de formação do endosporo e quando este endosporo se encontra em um local mais apropriado, ele sofre germinação e volta a ser uma célula vegetativa.
Obs: demora menos de 1 hora para uma bactéria fazer um endosporo e há a possibilidade da mesma morrer no caminho.
Os flagelos (estruturas acessórias) são apêndices longos e finos, apresentando uma extremidade livre e outra extremidade ligada à célula. Os flagelos bacterianos são tão delgados (15-20 nm, dependendo da espécie) que a visualização de um único flagelo ao microscópio óptico é possível somente após procedimentos de coloração especiais que aumentam o seu diâmetro. A sua rotação depende da força próton motriz. 
Os flagelos não são retos, exibindo morfologia helicoidal. O filamento dos flagelos bacterianos é composto por várias cópias de uma proteína denominada flagelina.
Possui três partes principais: corpo basal (motor), gancho e filamento (flagelina). A base do flagelo é estruturalmente distinta do filamento. A base do flagelo apresenta uma região mais larga, denominada gancho. O gancho é composto por um único tipo de proteína e conecta o filamento à porção motora do flagelo na base. A porção motora do flagelo é ancorada na membrana citoplasmática e na parede celular. O motor é formado por um bastão central que passa por meio de uma série de anéis. Em bactérias gram-negativas, um anelexterno, chamado de anel L, é ancorado na camada lipopolissacarídica. Um segundo anel, chamado de anel P, é ancorado na camada de peptideoglicano da parede celular. Um terceiro conjunto de anéis, chamados de MS e anéis C, está localizado dentro da membrana citoplasmática e do citoplasma, respectivamente. Em bactérias gram-positivas, que não possuem membrana externa, apenas o par interior de anéis se mostra presente. Ao redor do anel interior e ancorado na membrana citoplasmática, está uma série de proteínas denominadas proteínas Mot. Um conjunto final de proteínas, denominadas proteínas Fli, funciona como o interruptor do motor, invertendo a direção da rotação dos flagelos em resposta a sinais intracelulares.
Um filamento flagelar não cresce a partir de sua base, como os pelos de um animal, mas sim a partir de sua ponta. O anel MS é o primeiro componente a ser sintetizado, sendo inserido na membrana citoplasmática. Em seguida, outras proteínas de ancoragem são sintetizadas juntamente com o gancho, antes da formação do filamento. 
As moléculas de flagelina sintetizadas no citoplasma passam por meio de um canal de 3 nm presente no interior do filamento e são adicionadas à extremidade, formando o flagelo maduro. A proteína “cap” está presente na extremidade do flagelo em crescimento. As proteínas cap auxiliam as moléculas de flagelina que difundiram-se pelo canal do filamento a organizarem--se na extremidade do flagelo (Figura 2.53). Aproximadamente 20.000 moléculas de flagelina são necessárias para formar um filamento. O crescimento do flagelo ocorre de maneira relativamente contínua, até que a estrutura atinja seu comprimento final. Flagelos quebrados ainda são capazes de rotacionar, e podem ser reparados pela adição de novas unidades de flagelina, que são transportadas pelo canal do filamento para repor as unidades perdidas.
A movimentação dos flagelos é feita através do run-and-tumble (corrida e oscilação). 
Na oscilação, a bactéria sente o ambiente. Quando ela sente que está chegando, as corridas são mais longas, quando sente que está se afastando, são menores para melhor percepção do ambiente. 
O motor dos flagelos funciona através de bombas de prótons na membrana plasmática, os prótons são jogados para o espaço periplasmático, tornando-o positivo. Como o interior da célula é negativo, os prótons têm tendência a voltar para dentro das células, mas farão isso passando pelas proteínas do motor logo a força próton motriz (eletroquímica) é convertida em energia cinética, gerando força suficiente para girar o gancho e este gira o filamento em movimento helecoidal. 
O filamento axial é semelhante aos flagelos, são encontrados revestido o espaço periplasmático de grams negativas e dá a forma das espiroquetas. São presos em uma ou nas duas pontas da espiroqueta e seu movimento de rotação promove a deslocação da bactéria. 
Pili: projeções nanofibrilares, não helecoidais, mais finas e curtas que os flagelos. São encontradas em grams-negativa. Possui diferentes nomes devido a sua função, quando é utilizada para conjugação é chamada de pilus sexual. Quando realiza uma interação célula-célula, é denominada pilus comum/somático. Quando realiza adesão da célula a alguma superfície, é chamada de fímbria. E quando realiza movimento de twitching (movimentação através de puxão), é chamado também de pilus comum/somático. 
Movimento de twitching: vários pili se aderem a superficie, o pili se retrai e puxa a bactéria para o local de adesão, após isso ocorre o processo de novo. 
Pili é proteico, tendo como subunidade a pilina. E sua síntese é realizada com a adição de subunidades à base (ao contrário do flagelo).
Cianobactérias: são grams negativo, fotossintetizantes, responsáveis pela oxigenação da atmosfera. Algumas possuem vesículas de gás, membranas internas (tilacoides), células individuais ou em filamentos (tricomas), alta organização celular. 
Técnicas de Coloração:
A Coloração de Gram é a mais importante. Foi esenvolvida em 1884 por Hans Christian Joachim Gram. É utilizada para determinar bactérias Gram-Positiva (roxas) e Gram-Negativa (rosa). Revelam as características ultraestruturais da parede celular no padrão da coloração. É realizada da seguinte maneira:
1 – Aplicação de cristal violeta, um corante de cor púrpura e deixa todas as células roxas. Aplicação feita por 1 minuto.
2 – Aplicação de Iodo(mordente) por 1 minuto. As células continuam roxas, o iodo se liga ao cristal violeta formando complexo CVI. LUGOL.
3 – Lavagem com alcool 100%, por 20 segundos. É um processo de descoloração, onde algumas ficam descoloridas (são essas as gram negativas) e algumas continuam roxas (são essas as gram positivas).
4 – Aplicação de safranina (contracorante) ou fuccina por 45 segundos. Havendo um processo de contracoloração, a safranina colore as células que ficara transparentes, dando a cor rosa às gram negativas.
Mas por que as gram positivas continuam roxas após a lavagem com álcool? Quando é adicionado o iodo e há a formação do complexo CVI, esse complexo fica preso na peptideoglicana das gram positivas, pois é uma parede bem grossa, coisa que não tem nas gram negativas. Por isso que mesmo com a lavagem, elas se mantém roxas, pois o cristal violeta ainda está presente na bactéria. Além da parede celular de gram negativa ser mais fina, a membrana externa da mesma é rica em lipídeos. Quando há aplicação de alcool em lipideos, o álcool desfaz parcialmente a membrana externa, o que contriibui para a saida do complexo CVI.
A etapa diferencial da coloração de Gram (a etapa crítica do processo) é a lavagem com álcool, pois é nela que se separa gram positiva de gram negativa.
A Coloração de Endosporos é realizada através de Schaefer-Fulton. Nessa coloração, utiliza-se verde malaquita a quente por 15 minutos. É necessário ir pingando o corante por 15 minutos, próximo ao fogo, sem deicar o corante evaporar. Após isso (já foi feita a coloração de endosporos propriamente dita), aplica-se safranina ou fuccina (corante que entra em qualquer célula vegetativa), para observar as células vegetativas em rosa e os endosporos em verde. Dentro de uma cultura pura, os endosporos são criados numa mesma posição. 
A Coloração de Ehrlich é utilizada para identificar bactérias com paredes cerosas, ex: Mycobacterium tuberculosis (tuberculose), Mycobacterium leprae (lepra), Nocardia (flora oral). Utiliza-se carbolfuccina (vermelho) a quente e a contracoloração é feita com azul de metileno, tendo como resultado as bactérias ácido-resistentes avermelhadas e as outras, azuis.
A Coloração de Flagelos é realizada através do espessamento do flagelo com ácido tânico para que eles possam ser observados em microscopia óptica. 
Nutrição e crescimento microbianos:
A obtenção de nutrientes bacteriana ocorre com uma digestão extracelular. A bactéria libera enzimas digestórias (Peptidases e proteinases; Lipases; Glicosidases; Nucleases, entre outras) para o meio externo, cliva o substrato, assim as bactérias levam os produtos em “blocos moleculares” para o interior da célula. E esse produtos são direcionados para as vias metabólicas. 
A diversidade de micro-organismos requer uma diversidade de meios de cultivo, pois cada micro-organismo possui seu meio específico. O cultivo de micro-organismos em laboratórios consiste em reproduzir as condições físico-químicas necessárias para o melhor crescimento possível. Como possuímos muita diversidade de metabolismo, não podemos dizer que conseguimos cultivar todos os micro-organismos.
Para esse crescimento melhor possivel, podemos controlar diversos fatores:
Temperatura: existe uma faixa de temperatura na qual uma bactéria pode sobreviver (mínima e máxima) e entre elas, temos uma temperatura ótima (onde há melhor crescimento). Dependendo do tipo de micro-organismos, sua temperatura ótima varia. 
Como observado no gráfico, psicrófilos são seres que possuem melhor crescimento na faixa dos 12C, psicrotóficos na faixa de 22C, mesófilos na faixa de 36C, termófilosna faixa de 61C e hipertermófilos na faixa de 90C a 100C.
Ph: o Ph ótimo para o crescimento também vai variar de acordo com como é a bactéria, podendo ser: 
Disponibilidade de água: osmolaridade. Essa quantidade de água disponivel tem a ver com a osmose. Em um local com muita salinidade, uma bactéria que não tolera sal, não sobrevive, pois ela realiza osmose afim de igualar os meios até sofrer plasmólise e “secar”.
Oxigênio: 
A zona óxica é a zona que possui oxigênio, as bactérias que ficam em grande concentração nesta zona, sem aparecer na zona anóxica (zona sem oxigênio) são aeróbios obrigatórios (a); os anaeróbios obrigatórios são encontrados em grande concentração somente na zona anóxica (b); os anaeróbicos facultativos: são bactérias aeróbicas – pode-se notar sua abundância na zona óxica- porem também conseguem se reproduzir em condições anaeróbicas (c); os microaerófilos são seres que gostam de oxigênio, porém pouco oxigênio, por isso observamos uma concentração um abaixo da zona óxica (d); e os anaeróbicos aerotolerantes são anaeróbicos, mas toletam oxigênio, coneguindo crescer igualmente nas duas zonas (e).
O cultivo anaeróbico consiste em uma manipulação permante sem oxigênio, podendo ser em uma jarra de anaerobiose ou em uma camara.
Macronutrientes: elementos como carbono, nitrogênio, enxofre e fósforo. Pode ser obtido através do meio de cultura ou da atmosfera do tubo, garrafa, placa de cultura.
Micronutrientes: elementos minerais traços/orgânicos. Como vitaminas, aminoácidos, fatores de crescimento, podendo er obtido através do meio de cultura. 
Os meios de cultura podem ser líquidos, semisólidos ou sólidos. Podem ser divididos em batelada (um meio de cultura onde se inocula uma vez apenas e aguarda ser totalmente consumido para ser reposto) e quimiostato (o meio de cultura é reposto continuamente, enquanto simultaneamente, há a drenagem de cultura já utilizado – contendo um pouco de micro-organismos). 
Os meios podem ser: 
• Meios (quimicamente) definidos: componentes e quantidades conhecidos
• Meios complexos: componentes de composição indefinida (ex.: extratos de carne, sangue, leite, etc)
• Meios de enriquecimento: favorecem a multiplicação de um (ou um grupode) micro-organismo(s)
• Meios seletivos: impedem o crescimento de um (ou um grupo de) micro-organismo(s) e permite o crescimento de outro(s)
• Meios diferenciais: permitem a distinção de colônias (espécies/cepas/fenótipos diferentes):
Ex: ágar-sangue.
No caso do ágar sangue, percebemos diferentes colonias através da hemólise, ou seja, a lise das hemácias, uma bactéria hemolítica que faz essa hemólise cria um halo ao seu redor, permitindo identificá-la como hemolítica.
Chromagar:
• Meios mínimos: componentes e quantidades mínimas necessárias ao crescimento microbiano.
• Meios minerais: sem compostos orgânicos. Quais tipos de micro-organismos pode crescer em um meio mineral? Micro-organismos autótrofos, fotossintetizantes, que sintetizam seu próprio alimento. Um ser heterotrófico não poderia crescer, pois não teria um meio para retirar nutrientes. 
Cultura pura: possui apenas uma espécie de bactéria. Colonias isoladas são origem a culturas puras, obtidas através da tecnica de esgotamento: gastando todo o conteudo no meio até obter poucos micro-organismos que irão fazer colonias separadamente:
Divisão bacteriana: a divisão binária é a mais comum, porém temos também fragmentação de filamentos (cianobactérias filamentosas).
São as divissomas (ptns do citoesqueleto) que definem o que é o meio da célula e onde deve começar. 
Podemos criar uma curva de crescimento:
• Fase lag: síntese de constituintes celulares
• Fase log: maior taxa de crescimento (exponencial)
• Fase estacionária: crescimento limitado, mas metabolismo ativo: falta de nutrientes, excesso de produtos metabólicos tóxicos
• Fase de morte: impossibilidade de manutenção do metabolismo basal. Excesso de excretas e falta de nutrientes.
Crescimento microbiano sobre superfícies:
Biofilme: população ou comunidade microbiana estruturada e coordenada, aderida a uma superfície.
Controle do crescimento microbiano:
Por que ter um controle? Manter níveis aceitáveis/ adequados de micro-organismos; Onde? Áreas médica, farmacêutica, industrial, alimentícia, artística, de pesquisa, de avaliação ambiental; Como? Métodos físicos e químicos.
Conceitos:
Limpeza - Remoção mecânica da sujeira econsequentemente dos próprios micro-organismos e de seus nutrientes. Geralmente lava-se com água, sabão, esponja, escova, pano ou ultrassom; enxágua-se com água e seca-se com pano limpo, ar quente ou ar comprimido.
Descontaminação - Remoção de agentes contaminantes; fricção com esponja, pano ou escova embebidos em produtos químicos; jatos de água quente
Sanitização - Diminuição dos micro-organismos a níveis seguros de saúde pública
Desinfecção - Redução do número de micro-organismos, especialmente patogênicos, em material inanimado. Utiliza agentes químicos (desinfetantes) e pode utilizar água quente. Existem três tipos de desinfetantes:
– De baixo nível: atuam sobre a maioria das bactérias, alguns vírus e fungos.
– De nível intermediário: atuam sobre micro-organismos mais resistentes, como micobactérias.
– De alto nível: atuam sobre todos os micro-organismos, menos endosporos.
Antissepsia - Semelhante à desinfecção, mas em tecidos vivos. Utiliza agentes químicos (anti-sépticos). 
Esterilização - Eliminação total dos micro-organismos, inclusive endosporos.
Superfícies: mobiliário, pisos, paredes e equipamentos. Tudo que podemos limpar.
Artigos (hospitalares): objetos, utensílios, acessórios, etc.
– Críticos: penetram na pele, mucosa e/ou tecidos. Requerem esterilização.
– Semicríticos: não-penetrantes, entram em contatocom pele não-íntegra e mucosas íntegras. Requerem esterilização.
– Não críticos: entram em contato com pele íntegra. Requerem desinfecção.
Antimicrobianos - Microbicidas (bacteriocidas, fungicidas, algicidas...): matam os micro-organismos; Microbiostáticos (bacteriostáticos, fungistáticos...): inibem a proliferação dos micro-organismos.
O nível de susceptilidade para remover o micro-organismo não tem a ver com a gravidade da doença causada pelo mesmo. Os alvos celulares são diversos, podem ser 1 ou mais de 1: parede celular, membrana plasmática, proteínas, ácidos nucleicos.
Métodos físicos de controle microbiano:
Temperatura: calor seco (desnatura as proteínas), é seguro, barato e não utiliza agentes tóxico. Pode-se utilizar:
Chama direta (flambagem) em alças e agulhas microbiológias. Podemos considerar que os micro-organismos estão mortos por terem suas proteinas desnaturadas e não podendo se reproduzir. 
Microinceneradores: com uma resistência elétrica.
Inceneração: consiste em incenerar todo o material, descatando-o e descontaminando-o. Mata os micro-organismos. 
Ar quente: estufas, fornos. Recomendações variadas (em torno de 170 °C por 2h)
Temperatura: calor úmido:
Pasteurização: não esteriliza, mas controla o crescimento microbiano. É muito utilizado na indústria de alimentos (leite, cerveja, extrato de tomate, cenouras)
– Temperatura ultra-alta (ultra-high temperature, UHT): 141 °C/ 2 s
– Temperatura alta (high temperature, short time, HTST): 72 °C/ 15 s
– Temperatura baixa (low temperature): 63 °C/ 30 min
Autoclavação: capaz de esterilizar até culturas de endosporos. A alta pressão permite que o vapor atinja uma alta temperatura (e é a temp. que mata os micro-organismos) – 1 atm (≈ 1 kgf/cm2; 1 bar; 15 psi) / 121 °C / 15 min)
Para avaliar se uma autoclave está boa ou não, realizamos o teste de esterelidade. Ex: Prospore. Uma ampola cheia de endosporos é colocada na autoclave e sujeita ao processo de autoclavação. Depois, essa ampola é colocada em uma estufa a 36C para incubação. Essa ampola contém um indicador de Ph, se ao final da incubação, a cor mudar (visualizando a alteração de ph), sabe-se que houve germinação na ampola, logo sua autoclave nãoestá boa. Se o ph continuar o mesmo, a autoclave matou os endosporos. 
Fervura: O mecanismo de ação da fervura é a desnaturação de proteínas. Não é um método de esterilização, mas após cerca de 15 minutos de fervura pode matar uma grande quantidade de micro-organismos, mas não é eficaz contra endósporos bacterianos e alguns vírus. Normalmente este método é utilizado em desinfecções caseiras, preparo de alimentos, etc.
Temperatura: refrigeração:
Muito utilizado na conservação residencial de alimentos (0-7 °C). É microbiostático para micro-organismos mesófilos, que têm sua proliferação inibida. – Atenção aos psicrófilos
Congelamento: Utilizado na conservação industrial e esidencial de alimentos (-4 °C). Formam-se cristais de gelo que podem perfurar a membrana plasmática, matando o micro-organismo. – Algumas vezes isso não ocorre devido à natureza do material (ex.: alimento). Nesse caso o congelamento é microbiostático.
Utilizado também na conservação de células, bactérias, embriões, etc. Congelamento controlado: Crioprotetores: substâncias que impedem a formação de cristais de gelo durante o congelamento e tem a preservação dos micro-organismos.
Radiação:
Radiação ionizante: Raios X e raios gama. – Ionizam a água, produzindo radicais livres; – Ionizam moléculas importantes, inutilizando-as (ex.: DNA e proteínas); – Fontes comerciais: 60Co e 137Cs; – Utilizada para materiais médicos e alimentos.
Radiação ultravioleta – Não ionizante; – Forma dímeros de timina no DNA, assim quando tem o emparelhamento com timina, há uma mutação. A DNA polimerase não consegue ler a T^T e colocar adenina. Os micro-organismos até têm mecanismos para resolver essa questão, mas não para tantas mutações e acabam morrendo. 
Microondas – (Não os domésticos!); – Esterilizam materiais aquosos; – Não pode ser utilizado com materiais metálicos
Filtração: Geralmente utilizada para gases e líquidos sensíveis ao calor: • Celulose, acetato, amianto, policarbonato, teflon... • Poros de 0,2 a 0,25 μm: eliminação da maioria das bactérias (exceto Mycoplasma); não elimina vírus • Princípio utilizado no fluxo laminar (câmara de contenção biológica/ cabine de segurança biológica).
Dessecação:
Liofilização – Congelamento rápido em N2 e remoção da água por sublimação; – Não forma cristais de gelo; – Utilizado na indústria de alimentos e na preservação de micro-organismos
Defumação – Exposição de alimentos por horas ou dias à fumaça de madeira em combustão (cresóis)
Remoção de oxigênio: Previne o crescimento de organismos aeróbios. Ex.: enlatamento; empacotamento a vácuo de café, carnes, etc.
Métodos químicos de controle microbiano: características gerais: substâncias naturais ou sintéticas; eliminam micro-organismos ou inibem seu crescimento; eficiência variável: • pH, temperatura, presença de matéria orgânica, fase de crescimento microbiano e presença de outros agentes físicos; toxicidade ampla ou seletiva
Desinfetantes: somente para superfícies e objetos inanimados. Diluição de uso é determina a concentração apropriada de uso e respeitar o determinado pelo fabricante, pois é a concentração suficiente, a quantidade em excesso não muda a qualidade.
Antissépticos: uso tópico em tecidos vivos (não podem ser ingeridos!). Possuem índice de toxicidade (I): medida de toxicidade em culturas de células.
Agentes alquilantes: alquilam grupos –COOH, –SH, –OH e –NH2 de proteínas e ácidos nucleicos, inativando-os. Cancerígenos. Utilizados em artigos termossensíveis (hospital). Ex: Glutaraldeído (desinfetante ou esterilizante), formaldeído (desinfetante ou esterilizante), óxido de etileno (gás esterilizante)
Halogênios (cloro e compostos clorados): oxidam grupos –SH e –NH2 de proteínas e ácidos nucleicos, inativando-os. Eficientes contra vírus, bactérias, fungos e endoesporos.
Forma mais efetiva: HOCl (ácido hipocloroso: formado na adição cloro ou hipoclorito de sódio na água) alta difusão na célula. Desinfecção hospitalar e de água (de beber e piscinas). Como aplicar: superfícies: 1 % por 10 min; depósitos de água, artigos não-metálicos: 0,02 % por 1 h; inativado por matéria orgânica; atividade residual; hipoclorito de cálcio ou sódio
Halogênios (iodo): Agente oxidante forte. Desinfetante ou antisséptico. 0,5-1 % de iodo em 77 % álcool (v/v) ou 70 %(p/v); 2 % em água; sabonetes. Células vegetativas, endosporos, fungos e alguns vírus. Ex povidine.
Compostos quaternários de amônio: Surfactantes (desestabiliza a tensão superficial da membrana). São adsorvidos em alto grau na parede da célula bacteriana, onde exercem sua ação antibacteriana. Antissépticos, sanitizantes e desinfetantes de baixo nível; mais efetivos contra Gram-positivas. Em altas concentrações, tóxico por inalação, ingestão e contato. Ex.: cetrimida, cloreto de benzalcônio. Exceção: Pseudomonas aeruginosa, resistente a cetrimida.
Detergentes e sabões: Surfactantes (desestabiliza a tensão superficial da membrana). Pouco valor antisséptico. Remoção mecânica da camada oleosa da pele e dos micro-organismos.
Peroxigênios (peróxido de hidrogênio e ozônio): Agente oxidantes. Peróxido de hidrogênio - Desinfetante (esterilizante) e antisséptico, A catalase humana converte H2O2 em H2O e O2, inibindo o crescimento de anaeróbicos; – Baixa toxicidade, não é inativado por matéria orgânica; Ozônio – Altamente reativo – Suplementa o cloro na desinfecção da água.
Álcoois: Desnaturação de proteínas; Desorganização de lipídios (membranas); A 60-90 %, são excelentes bactericidas, principalmente sobre formas vegetativas – Atua também sobre fungos e vírus envelopados. Etílico (uso geral) e isopropílico (vírus). 
Metais: • Selênio: tratamento de micoses de pele e caspa(xampus)
• Zinco: colírios (ZnSO4) e xampus (piritionato de zinco)
• Mercúrio: altamente tóxico, de uso proibido (tiomersal, antigo Merthiolate®)
• Prata (AgNO3): antigamente usado em colírios
Antibióticos: • Agentes químicos que podem ser usados em seres vivos, geralmente visando debelar uma doença bacteriana. – Produção por bactérias, fungos e vegetais – Produção sintética: “antimicrobiano” • Amplo espectro(atinge várias espécies) ou pequeno espectro (atinge somente um grupo). 
Antibiograma:
• Teste de laboratório que testa a sensibilidade de uma bactéria a um ou mais antibióticos
• Etapas do método de difusão de disco
– Espalhamento da bactéria
– Deposição dos discos embebidos em antibióticos
• Abreviação internacional
• Dose (massa de droga)
– Incubação
– Medição dos halos de inibição
– Comparação com tabela-padrão: