O Mundo Microbiano

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O mundo microbiano e você
Os microorganismos são muito importantes para a manutenção do equilíbrio na Terra, como as cianobactérias que realizam fotossíntese, convertendo energia solar em energia química.
Alguns micro-organismos vivem associados ao homem e a outros animais, sendo necessários para uma boa saúde. Como as bactérias da flora intestinal, e o fungo Candida albicans presente na flora vaginal.
Alguns microorganismos são utilizados para produzir alimentos, como as leveduras para que haja a fermentação de massa de bolo, iogurtes que apresentam lactobacilos, além de produtos químicos. Contudo, alguns desses microorganismos causam doenças, como Staphylococcus aureus.
Tipos de microorganismos
Bactérias são unicelulares, contudo não possuem membrana nuclear delimitando o DNA, por isso são chamados de procariotos. As três principais formas das bactérias são: bacilos, cocos e espirilos. Sendo que a maioria delas possui parede celular formada por peptídeoglicanos, se dividem por fissão binária e muitas possuem flagelos para a movimentação. As bactérias possuem ampla variedade de compostos químicos para sua nutrição.
Archea são células procarióticas, contudo quando possuem paredes celulares estas não são compostas por peptídeoglicanos. Esses microorganismos geralmente são encontrados em ambientes extremos e são divididas em três grupos: metanogênicas que produzem metano como resultado da respiração, halofílicas extremas vivem em ambientes com altas concentrações de sais, e as termofílicas extremas que vivem em águas sulforosas e quentes. As arquiobactérias não são conhecidas como causadoras de doenças em humanos.
Fungos são eucariotos por possuírem o DNA genômico delimitado por uma membrana nuclear. Esses organismos podem ser unicelulares ou multicelulares, contudo não realizam fotossíntese, apesar de alguns fungos multicelulares como os cogumelos se assemelharem a plantas. Os fungos verdadeiros possuem parede celular de quitina, enquanto os fungos unicelulares, como as leveduras, possuem formas ovais sendo maiores que as bactérias. Os bolores formam massas visíveis chamados de micélios que são compostos por longos filamentos (hifas), os crescimentos cotonosos (semelhantes ao algodão) são os micélios. Os fungos podem se reproduzir de maneira sexuada ou assexuada, eles se nutrem a partir da absorção de nutrientes do solo, água do mar, entre outros ambientes.
Protozoários são microorganismos eucariotos unicelulares. Eles podem se movimentar através de cílios, flagelos e pseudópodes. Podem se reproduzir de forma sexuada ou assexuada. Além disso, podem ser de vida livre ou parasitas.
Algas são eucariotos fotossintetizantes e que podem se reproduzir de forma sexuada ou assexuada. As paredes celulares de muitas algas são formadas por celulose e as algas de interesse para os microbiologistas geralmente são unicelulares. Elas possuem uma importante atuação no equilíbrio da natureza, pois para a fotossíntese utilizam água, luz solar e dióxido de carbono, como resultado há produção de oxigênio e carboidratos, que são utilizados por outros microorganismos.
Vírus são estruturas tão pequenas que só podem ser visualizados com o microscópio eletrônico, sendo também acelulares. O material genético pode ser composto somente por um tipo de ácido nucleico, RNA ou DNA, que estão circundados pelo envoltório proteico. Os vírus só podem se multiplicar utilizando o maquinário da célula parasitada, eles não são considerados seres vivos, pois fora das células parasitadas eles são inertes.
Classificação dos Microorganismos
Bactérias – possuem parede celular composta de peptídeoglicanos.
Archea – quando possuem parede celular, não são compostas por peptídeoglicanos.
Eukarya- (eucariotos)
Protista; Fungi; Animalia; Plantae.
Uma Breve história da microbiologia
Robert Hooke (1665) com um microscópio simples, observando uma fina camada de cortiça relatou a existência das células. Utilizando o microscópio composto ele conseguiu ver as células individualmente. Essa descoberta marcou o início da teoria celular, de que todas as coisas vivas são compostas de células.
Anton Van Leeuwenhoek foi o primeiro pesquisador a observar microorganismos vivos através da lente de um microscópio simples, que ele chamou de animálculos. 
Geração espontânea - muitos cientistas e filósofos acreditavam que algumas formas de vida poderiam surgir espontaneamente de matéria orgânica morta, como as moscas surgirem do estrume.
Francesco Redi encheu duas jarras com carne em decomposição, uma deixou aberta e as moscas deixaram seus ovos, e com isso houve a presença de larvas, enquanto a outra jarra foi lacrada e como as moscas não puderam por seus ovos as larvas não apareceram. Mostrando evidências contra a teoria de geração espontânea. Contudo, os antagonistas de Redi falaram que faltava o ar fresco para o desenvolvimento das larvas. Então, Redi colocou uma jarra coberta e nenhuma larva apareceu na jarra.
John Needham mesmo após o aquecimento de caldos antes de coloca-los em frascos fechados, as soluções resfriadas eram colonizadas por microorganismos. Contudo, Lazzaro Spallanzani realizou o aquecimento do caldo e logo sendo colocado em um frasco lacrado não havia a colonização por microorganismos, mostrando que esses microorganismos se desenvolveram devido a presença do ar. Mas, Needham alegou que faltava a “força vital” o oxigênio.
Teoria da biogênese- Rudolf Virchow argumentava que células vivas poderiam surgir apenas de células vivas preexistentes.
Louis Pasteur demonstrou que os microorganismos presentes no ar podiam contaminar soluções estéreis, mas o ar por si só não podia criar microorganismos. Ele colocou um meio de cultura em frascos com extremidade da abertura no formato de um pescoço longo e curvo em forma de S. O conteúdo dos frascos foi fervido e resfriado. O meio de cultura nos frascos não apodreceu e nem apresentou características de contaminação. O método utilizado por Pasteur permitiu que o ar entrasse no frasco, mas o pescoço curvado capturava todos os microorganismos do arque poderiam contaminar o meio de cultura. Ele mostrou ainda que os microorganismos poderiam estar sobre sólidos, líquidos entre outros materiais e que o calor poderia destruir a vida microbiana, essas formam as bases para a técnica de assepsia.
Pasteur desenvolveu um método para a identificação do bicho-da-seda que estava contaminando a indústria da seda.
Fermentação e Pasteurização – Mercadores pediram para Pasteur descobrir o por quê do vinho e da cerveja azedarem. Pasteur descobriu que as leveduras convertiam os açúcares em álcool na ausência de oxigênio e que o estrago da bebida ocorria devido ao crescimento de bactérias , que na presença de oxigênio transformavam o álcool em vinagre. A solução de Pasteur foi o aquecimento do vinho e da cerveja, esse processo foi chamado de Pasteurização. 
Teoria do germe e da doença – capacidade dos microorganismos de causar doenças, baseada na descoberta de Pasteur que a levedura, ligação entre um microorganismo e alterações químicas e físicas em material orgânico.
Joseph Lister começou a tratar feridas cirúrgicas com uma solução de fenol, que matava as bactérias. 
Robert Koch - primeira prova que as bactérias realmente causavam doenças. Ele descobriu uma bactéria em forma de bastonete, conhecida atualmente por Baccilus anthracis, no sangue de um gado que morrera de antraz. Ele cultivou a bactéria em um meio de cultura e inoculou em um animal saudável. Depois que esse animal adoeceu e morreu, Koch isolou as bactérias de amostras de sangue e comparou com a bactéria anteriormente observada e comprovou que era a mesma bactéria. Esses procedimentos são conhecidos como postulados de Koch.
Edward Jenner coletou primeiro raspados da ferida de varíola bovina (forma branda) e inoculou em um voluntário de 8 anos de idade, por meio de arranhões com agulha contaminada. Os arranhões deram origem a bolhas. Em poucos dias, o voluntário estava com a forma mais amena da doença, mas se recuperou e nunca mais contraiunem varíola bovina e nem a varíola humana. O nome desse processo foi vacina. Isso ocorreu devido a similaridade dos dois vírus. Posteriormente, Pasteur descobriu que mesmo com a virulência diminuída, por meio de técnicas laboratoriais, ainda é possível induzir a resposta imune do indivíduo.
O sucesso da quimioterapia é baseado no fato de que alguns compostos químicos são mais nocivos aos microorganismos do que ao hospedeiro infectado.
Paul Ehrlich especulou sobre uma bala mágica, que poderia promover a morte do patógeno sem prejudicar o hospedeiro. Ele descobriu o agente químico salvarsan, derivado de arsênio, contra a sífilis. 
Alexander Fleming observou que placas de cultura tinham sido contaminadas por fungos, quando ele foi analisar o padrão de crescimento. Ao redor dos fungos havia um alo claro, indicando que o fungo produziu uma substância que inibia o crescimento bacteriano, essa substância foi chamada, posteriormente de penicilina.
Os micróbios e o bem-estar humano
Os microorganismos degradam plantas e animais mortos reciclando elementos químicos para serem utilizados por plantas e animais vivos. Além disso, as bactérias saprófitas decompõem a matéria orgânica de esgotos. Tem-se também o processo de biorremediação que é a utilização de bactérias para limpar resíduos tóxicos. As bactérias que causam doenças em insetos estão sendo utilizadas para o controle biológico de pragas. Os controles biológicos são específicos para determinadas pragas e não prejudicam o meio ambiente. O uso de microorganismos na produção de alimentos e produtos químicos é chamado de biotecnologia. Com o auxílio da técnica de DNA recombinante, as bactérias podem ser utilizadas para produzir proteínas, hormônios (insulina) e vacina. Na terapia gênica, os vírus são utilizados como vetores para transportar segmentos de gene de DNA e injetá-los dentro das células de pessoas que contém esse determinado gene defeituoso ou não contém. Bactérias geneticamente modificadas são utilizadas para proteger as plantas contra o inseto e contra o frio, além de prolongar o tempo de prateleira.
Os micróbios e as doenças humanas
Todas as pessoas possuem microorganismos ao redor ou dentro do corpo que fazem parte da microbiota ou flora normal. A capacidade de um determinado microorganismo de infectar e a resistência do indivíduo a infecções irão determinar se haverá ou não a instalação da doença. Uma doença infecciosa é aquela em que o microorganismo invade um hospedeiro susceptível. As comunidades bacterianas que formam camadas limosas sobre a superfície são chamadas de biofilmes. Uma doença emergente é uma doença nova ou modificada que mostra um aumento da incidência em um passado recente ou um potencial aumento em um futuro próximo.
Preparação de amostras para microscopia óptica
A coloração significa simplesmente corar os microorganismos com um corante que enfatize certas estruturas nas células. Importante também a fixação, que pode ser feita através do calor, pois permite a adesão do microorganismo na lâmina, simultaneamente, ocorre a morte do microorganismo. E preserva várias partes do microorganismo em seu estado natural com pequenas distorções. Sem a fixação a coloração poderia lavar o micróbio.
As colorações diferenciais reagem de modo distinto com diferentes tipos de bactérias, podendo ser usado para diferenciá-las.
Coloração de Gram- classifica as bactérias em dois grandes grupos: gram-positivas (roxo) e gram-negativas (vermelho). A coloração pelo cristal violeta é dita coloração primária, pois no momento inicial cora todas as células de roxo. O agente descolorante remove a púrpura das células de algumas espécies, mas não de outras. Os diferentes tipos de bactérias reagem de modo distinto à coloração de gram, pois possuem diferenças estruturais em suas paredes celulares, que afetam a retenção ou a liberação do complexo cristal violeta-iodo. As bactérias gram-positivas possuem uma camada de peptídeoglicanos mais espessa que as bactérias gram-negativas. Além disso, as bactérias gram-negativas contem uma camada de lipopolissacarídeo como parte de sua parede celular.
Quando o cristal violeta é aplicado nas bactérias, o cristal violeta e o iodo penetram facilmente nas bactérias e, dentro delas, formam o complexo cristal violeta- iodo. Devido ao tamanho do complexo cristal violeta-iodo, não pode ser removido da camada intacta de peptídeoglicanos das células gram-positivas pelo álcool (O álcool desidrata a parede celular e a torna mais rígida). Como consequência, as células gram-positivas retêm a cor do cristal violeta. Nas células gram-negativas, o álcool rompe a camada externa de lipopolissacarídeo e o complexo cristal violeta-iodo é removido pela fina camada de peptídeoglicano. Como resultado, as células gram-negativas permanecem incolores até que sejam corados pela fucsina (contracorantes).
A coloração de gram não é universal, pois algumas bactérias não se coram ou se coram fracamente pelo gram. Essa técnica é mais consistente quando realizada com bactérias jovens, em crescimento. A partir da coloração de gram é possível observar o formato da bactéria e sua organização. Além disso, fornece informações clínicas importantes, pois as bactérias gram-positivas geralmente são mais sensíveis a penicilinas e cefalosporinas. Já as bactérias gram-negativas são mais resistentes a antibióticos, pois não conseguem passar pela camada externa de lipopolissacarídeos. 
Célula Procariótica
As bactérias possuem três formas básicas: cocos (formato esférico), bacilos (formato de bastão) e espiral. Os cocos geralmente possuem formato redondo, porém podem ser ovais, alongados ou afilados em uma das extremidades. Quando os cocos permanecem aos pares após a divisão são chamados de diplococos, já aqueles que se dividem e permanecem ligados em cadeia são os estreptococos. Os que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de 4 são tétrade, já os que se dividem em três planos e permanecem em grupos de 8 são sarcina. Os que se dividem em múltiplos planos e permanecem em grupos semelhantes a cachos de uva são os estafilococos.
Os bacilos geralmente se dividem no seu eixo curto, com isso existe menor grupamento de bastonetes. Existem os diplobacilos e estreptobacilos. Outros são mais ovais, chamados de cocobacilos. 
As bactérias espirais – bastões curvos vibriões; forma helicoidal espirilos; forma helicoidal e flexível espiroqueta. Os espirilos se locomovem a partir de um apêndice chamado de flagelo, já as espiroquetas se movimentam por filamentos axiais, que estão contidos dentro de uma bainha externa flexível.
Geneticamente, a maioria das bactérias é monomórfica, mantém uma única forma. Contudo, uma série de condições ambientais pode alterar sua forma e dificultar a identificação. Existem ainda as pleomórficas que podem ter muitas formas.
Estruturas externas a parede celular
Glicocálice – polímero viscoso e gelatinoso, presente externamente à parede celular e é composta de polissacarídeos, polipeptídeos ou ambos. A sua composição varia amplamente entre as espécies. A substância é produzida no interior da célula e secretada para a superfície da célula. Se a substância é organizada e está firmemente aderida à parede celular, denomina-se cápsula. Se a substância for desorganizada e não estiver firmemente aderida é chamada de camada viscosa.
As cápsulas geralmente protegem a bactéria da fagocitose = fator de virulência.
Substância polimérica extracelular – auxilia na formação dos biofilmes, pois permite a comunicação entre as células e a fixação em várias superfícies.
O glicocálice pode ainda proteger a célula da desidratação e sua viscosidade impede a saída de nutrientes da célula.
Flagelos – bactérias sem flagelo são denominadas de atríqueas. Os flagelos podem ser peritríqueos (distribuídos em toda a célula) ou polares (em um ou ambas as extremidades da célula). Os polares podem ser monotríqueo (um único flagelo), lofotríqueo (um tufo de flagelos) ou anfitríqueo (ambas as extremidades da célula).
O flagelo é formado pela flagelina,distribuída em várias cadeias que se entrelaçam em torno de um centro oco. A longa região mais externa é chamada de filamento. O filamento está aderido a um gancho. A terceira parte do flagelo é o corpo basal, que ancora o flagelo na parede celular e à membrana plasmática. 
O flagelo move a célula pela rotação do corpo basal, formando um feixe que empurra o líquido circundante e propele a bactéria. A bactéria é capaz de alterar a velocidade e a direção de rotação dos flagelos, com isso possui vários padrões de mobilidade. Se movendo em direção favorável ou para longe de um ambiente adverso. As bactérias móveis possuem receptores em várias localizações que captam estímulos químicos, como oxigênio, galactose e a ribose. Se o estímulo é atraente as bactérias se movem nessa direção, se forem repelentes há um aumento do número de desvios.
A proteína flagelar antígeno H é útil para diferenciar entre os sorovares.
Filamentos axiais ou endofilamentos – maneira exclusiva da movimentação das espiroquetas, a movimentação dos filamentos produz rotação da bainha externa que impulsiona as espiroquetas.
Fimbrias e pili – são apêndices semelhantes a pêlos que são mais curtos, finos e retos que o flagelo. Essas estruturas são formadas pela pilina. As fímbrias podem ocorrer em polos da célula ou estarem distribuídas homogeneamente por toda a célula. Elas estão envolvidas na formação de biofilmes. Os pilis normalmente são mais longos que as fimbrias e são utilizados para a movimentação celular, pela translocação bacteriana (movimentos abruptos, curtos e intermitentes) e mobilidade por deslizamento (permite movimentar em ambientes com baixo conteúdo de água), e para a transferência de DNA, por meio da conjugação. A bactéria que recebe o DNA pode possuir uma nova função como a resistência a antibióticos.
A parede celular
A parede celular bacteriana é uma estrutura complexa, semirrígida e responsável pela forma da bactéria. A parede celular circunda a frágil membrana plasmática, protegendo-a e ao interior da célula das alterações no meio externo. A principal função da parede celular é prevenir a ruptura da célula quando a pressão da água é maior dentro da célula do que fora dela. A parede celular bacteriana é formada por peptídeoglicano, que pode estar presente de forma isolada ou em combinação com outras substâncias. O peptídeoglicano consiste de um dissacarídeo repetitivo ligado por polipeptídeos, os dissacarídeo são monômeros de NAG e NAM, que estão relacionados à glicose. Moléculas alternadas de NAM e NAG formam um esqueleto e as filas adjacentes são ligadas por polipeptídeos. As cadeias laterais paralelas podem ser ligadas diretamente umas às outras por ponte cruzada peptídica. 
NAM e NAG são ligados por ligações covalentes B-1,4. As lisozimas rompem essas ligações desestabilizando a parede celular. A penicilina interfere na ponte cruzada peptídica, levando à lise pela ruptura da membrana plasmática.
Parede gram-positivas: Consiste de muitas camadas de peptídeoglicano, formando uma estrutura espessa e rígida. Além disso, a parede contem ácido teicoico, que consistem principalmente de álcool e fosfato, existem dois tipos o ácido lipoteicoico que se extende da membrana plasmática e o ácido teicoico da parede, que está ligado a camada de peptideoglicana. Devido a sua carga negativa, pelo fostato, regulam a entrada e saída de íons positivos na célula. Também podem assumir o papel no crescimento celular, impedindo a ruptura extensa da parede e a possível lise celular.
Parede gram-negativas: contem uma ou poucas camadas de peptídeoglicanos (sendo mais susceptíveis ao rompimento mecânico) e uma camada externa de lipopolissacarídeos, lipoproteínas e fosfolipídeos. Entre essas duas camadas existe o periplasma, que contem várias enzimas de degradação e proteínas de transporte. As paredes celulares da gram-negativa não possuem ácidos teicoicos. 
Camada externa possui uma forte carga negativa, o que é importante para a evasão da fagocitose e nas ações do complemento, além de fornecer uma barreira contra antibióticos e enzimas digestivas.
O lipopolissacarídeo (LPS) possui três componentes: lipídeo A, um cerne polissacaridico e um polissacarídeo O. Quando as bactérias morrem liberam o lipídeo A que atua como uma endotoxina, a qual está associada a febre, dilatação de vasos venosos, choque e formação de coágulos sanguíneos. O cerne polissacarídico possui função estrutural, fornecer estabilidade. O polissacarídeo O funciona como um antígeno, sendo útil para diferenciar as bactérias gram-negativas.
Paredes celulares e mecanismo da coloração de Gram : tem como bases as diferenças na estrutura das paredes celulares bacterianas e como cada uma dessas estruturas reage aos vários reagentes. O cristal violeta, o corante primário, cora de púrpura as bactérias gram-positivas e gram-negativas, pois entram no citoplasma de ambos os tipos celulares. Quando adiciona-se o lugol, ele forma um complexo com o cristal violeta muito grandes para escapar da parede celular. A aplicação de álcool desidrata os peptídeoglicanos das células gram-positivas para torna-la mais impermeável ao cristal violeta-iodo. Já nas células gram-negativas, o álcool dissolve a membrana externa e deixa pequenos buracos na camada de peptídeoglicanos, por onde o complexo cristal violeta-iodo saem pela célula. Como eles ficam incolores após a lavagem com álcool adiciona-se o contracorante safranina, corando as células gram-negativas de vermelho.
Paredes celulares atípicas: entre os procariotos, certos tipos de células não possuem parede celular ou têm pouco material de parede. Com isso, possuem membranas citoplasmáticas extremamente rígidas e se encontram em meios osmoticamente protegidos. 
Parede álcool-ácido resistente- micobactérias contem alta concentração de ácido micólico em sua parede o que previne a entrada de corantes, incluindo o gram. O ácido micólico forma uma parede externa a uma fina camada de peptídeoglicano, essas duas camadas são unidas por um polissacarídeo.
Dano à parede celular
As substâncias químicas que danificam a parede celular bacteriana ou interferem na sua síntese frequentemente não danificam as células do hospedeiro, pois a constituição da parede celular bacteriana é diferente daquelas estruturas presentes na célula eucariótica. 
A parede celular pode ser danificada por lisozimas, presentes na lágrima, na saliva e muco. A lisozima catalisa a hidrólise das pontes entre os açúcares nos dissacarídeos repetitivos do esqueleto de peptídeoglicano, podendo levar a lise celular, se houver remoção da parede celular e não houver a lise, a célula é chamada de protoplasto. Quando a lisozima é aplicada nas células gram-negativas a parede não é destruída na mesma extensão, devido a camada externa.
Penicilina interfere na formação da ligação cruzada peptídica da camada peptideoglicana, impedindo, assim, a formação da parede celular funcional, as bactérias gram-negativas são mais resistentes devido a camada externa e elas possuem menos ligações cruzada peptídicas
Estruturas internas à parede celular
Membrana plasmática dos procariotos consiste principalmente de fosfolipídeos, que estão distribuídos em duas camadas (bicamada lipídica) e proteínas. Como não possuem esteróis, as membranas plasmáticas dos procariotos são menos rígidas do que eucariotos. 
A função mais importante da membrana plasmática é agir como uma barreira seletiva. Nessa função a membrana plasmática possui permeabilidade seletiva, ou semipermeável. Isso significa que certas moléculas e íons passam através das membranas enquanto outros são impedidos. A moléculas grandes possuem dificuldade para passar, pois são maiores que os poros nas proteínas integrais. As substâncias lipídicas entram e saem da membrana com maior facilidade. As membranas plasmáticas dos procariotos são importantes na digestão de nutrientes e na produção de energia. As membranas plasmáticas das bactérias contem enzimas que catalisam as reações de degradação de nutrientes e produção de ATP. Os desinfetantesrompem os fosfolipídeos de membrana, levando a lise celular.
Citoplasma: o citoplasma dos procariotos não possuem citoesqueleto e correntes citoplasmáticas.
Nucleoide: uma única molécula longa e contínua de DNA de fita dupla, com frequência arranjada de forma circular, denominada cromossomo bacteriano. O cromossomo bacteriano não é circundado por um envelope nuclear e não possui histonas. A bactérias contêm pequenas moléculas de DNA circular de fita dupla denominadas de plasmídeo, eles não estão conectados ao DNA cromossômico e se replicam independentemente. As pesquisas indicam que estão associados às proteínas da membrana plasmática, os plasmídeos podem ser adquiridos ou perdidos sem dano celular. Os plasmídeos podem transportar genes associados a resistência a antibióticos, tolerância a metais tóxicos, produção de toxinas. Eles podem ser transferidos de uma bactéria para a outra.
Ribossomos: local de síntese proteica. Os ribossomos procariotos se diferem do eucarioto pelo número de proteínas e de moléculas de RNA ribossômico. Os ribossomos procariotos são denominados 70S (subunidade menor 30S e maior 50S) e os de células eucariotas são 80S. O S refere-se a velocidade de sedimentação durante a centrifugação em alta velocidade, que está associado ao peso, tamanho e forma. Antibióticos como a estreptomicina e gentamicina se ligam a subunidade menor dos ribossomos e impedem a síntese proteica.
Inclusões: são depósitos de reserva. As células podem acumular certos nutrientes e usá-los quando estão escassos no meio ambiente. As macromoléculas nas inclusões evitam o aumento da pressão osmótica que ocorreria se essas moléculas estivessem no citoplasma.
Grânulos metacromáticos são reservas de fosfato inorgânico que pode ser usada na síntese de ATP.
Grânulos polissacarídicos composto de glicogênio e amido.
Inclusões lipídicas armazenamento de lipídeos. 
Grânulos de enxofre armazenamento de enxofre, como fonte de energia.
Carboxissomos são inclusões que contem a enzima, que é necessária para a fixação do dióxido de carbono durante a fotossíntese.
Vacúolos de gás são cavidade ocas encontrados em muitos procariotos aquáticos. São utilizados para manter a flutuação, para que as células possam se manter em uma profundidade adequada para receber oxigênio e nutrientes.
Magnetossomos são inclusões de óxido de ferro.
Endosporos
Quando os nutrientes essenciais se esgotam as bactérias gram-positivas formam uma célula especializada de repouso, o endósporo. Os endósporos são células desidratadas altamente duráveis, com paredes espessas e camadas adicionais. Quando liberados no ambiente podem sobreviver a ambientes extremos, em altas temperaturas, falta de água e exposição a muitas substâncias químicas e radiação. O processo de formação do endósporo no interior da bactéria é chamado de esporulação, o qual é iniciado quando um nutriente chave fica escasso. No primeiro estágio o DNA recém-replicado e uma pequena porção do citoplasma são isolados por uma invaginação da membrana plasmática, chamada de septo do esporo. O septo torna-se uma membrana dupla que circunda o cromossomo e o citoplasma. Essa estrutura inteiramente fechada é o pré-esporo. Camadas espessas de peptídeoglicano são dispostas entre as duas membranas. Então uma capa de proteína se forma em torno de toda a membrana externa. Esse revestimento é responsável pela resistência dos esporos. A célula original é degradada e o esporo é liberado. Os esporos não realizam reações metabólicas. Ácido dipicolínico. O esporo retorna ao seu estado vegetativo pela germinação. A esporulação não é um meio de reprodução, não se aumenta o número de células.
Metabolismo microbiano
Metabolismo é o conjunto de reações químicas que as substâncias sofrem dentro do organismo. Já o catabolismo seria a degradação de macromoléculas em um organismo, havendo liberação de energia para o ATP, liberando calor pode ocorrer através da hidrólise, por exemplo, que quebra a macromolécula em duas moléculas pela adição de água. O anabolismo é a construção de uma molécula complexa a partir de moléculas mais simples. Nas reações anabólicas é transferido ATP para as moléculas complexas e ocorre perda de calor.
As enzimas diminuem a energia de ativação das reações químicas facilitando a conversão do substrato em produto. A capacidade de acelerar uma reação química sem a necessidade do aumento da tempera tudo é essencial para os seres vivos. Assim, as enzimas são consideradas catalisadores biológicos. A apoenzima (porção da enzima inativa) somada ao cofator (porção não proteica) há produção de holoenzima, que é uma enzima completa e ativa. As enzimas ativas se ligam a substratos específicos no sítio de ligação.
O NAD+ e o NADP+ são carreadores de energia e são cofatores enzimáticos.
Mecanismos de ação enzimática
O substrato entra em contato com o sítio de ligação da enzima;
Forma-se um complexo enzima-substrato;
Transformação das moléculas de substrato;
Liberação dos produtos da reação;
A enzima está livre para catalisar outra reação.
A energia é conservada nos sistemas biológicos devido às reações de oxidação e redução. As células utilizam essas reações para a obtenção de energia a partir de moléculas nutrientes, ou seja, para extrair a energia dos compostos orgânicos e armazená-la em uma forma química os organismos passam os elétrons de um composto para o outro por meio das reações de oxirredução.
Produção de energia
Um fosfato deve ser adicionado ao ADP para a formação do ATP. A adição de fosfato a um composto químico é chamado de fosforilação. Existem três tipos de fosforilação:
Nível de substrato: o grupo fosfato de um composto químico é removido e transferido para o ADP, levando a formação de ATP. EX: glicólise e fermentação.
Oxidativa: envolve um sistema de transporte de elétrons. É mais eficiente, pois produz a maior parte do ATP utilizado pelo organismo. É realizado na membrana plasmática dos procariotos e na membrana mitocondrial interna no eucariotos.
Fotofosforilação: ocorre somente nas células fotossintéticas.
Catabolismo de carboidratos
A glicose é a molécula mais importante utilizada como fonte de energia pelas células.
Glicólise- há gasto de 2 ATPs, ganho de 4 ATPs + 2 NADH, o saldo é 2 ATPs + 2 NADH. Na glicólise anaeróbica não ocorre a formação do piruvato, mas sim do lactato.
Alternativas à glicólise:
Via pentose fosfato – não há produção de ATP, os produtos formados são NADPH, agente redutor, e ribose-5-fosfato que é componente de nucleotídeos e ácidos nucleicos. Esse processo ocorre na ausência de oxigênio. Importante devido a produção de pentoses intermediárias para a síntese de ácidos nucleicos, de glicose a partir do dióxido de carbono na fotossíntese e de certos aminoácidos. E. coli, B. subitilis.
Via Entner doudoroff – produz duas moléculas de NADPH e uma de ATP é exclusiva de bactérias gram-negativas. Pseudomonas sp.
Respiração celular é o principal processo para a geração de ATP, nessa etapa ocorre a oxidação do ácido pirúvico. Na respiração aeróbica o aceptor final é o oxigênio, já na anaeróbica o aceptor final não é o oxigênio.
Ciclo de Krebs : 3NADH, 1FADH, 1ATP e 3CO2.
Cadeia transportadora de elétrons: ocorre reações de redução, na qual os elétrons são transferidos do NADH e do FADH2 para o ATP. As flavoproteínas, ubiquinonas e citocromo são proteínas necessárias para esse processo ocorrer.
Na respiração anaeróbica os aceptores finais são nitrato, carbonato e sulfato. A respiração anaeróbica possui uma desvantagem que seria o baixo saldo energético, resultando em um crescimento lento. Mas possui uma vantagem adaptativa em ambientes extremos, onde a concentração de oxigênio é muito baixa.
Fermentação não necessita de oxigênio e utiliza compostos orgânicos como aceptor final de elétrons. Nesse processo, não ocorre o ciclo de Krebs, nem a cadeia respiratória. O saldo de ATP é baixo, pois grande parte da energia está retido nos produtos finais: ácido lático e álcool etílico.
Fermentação lática- é feita em ambientes com ousem oxigênio, mas ele não é utilizado, sendo assim o microorganismo deve ser anaeróbio facultativo.
Homolática- só ocorre a produção do ácido lático.
Heterolática- além do ácido lático, ocorre a produção de outras substâncias.
Fermentação alcóolica- ocorre a produção de etanol e CO2. 
Fermentação mista- como produtos finais há etanol e múltiplos ácidos (acético, lático,succinico e fórmico).
Testes bioquímicos e identificação bacteriana
Todo o microorganismo produz alterações no meio em que se desenvolve. As provas bioquímicas consistem na verificação das transformações químicas que ocorrem em um substrato pela ação de um determinado microorganismo. Essas provas são uma importante ferramenta para diferenciar os gêneros e as espécies bacterianas.
Diferenciar Shigella de Salmonela: A salmonela metaboliza o tiossulfato, formando o sulfeto de hidrogênio que quando reage com o ferro resulta na produção do sulfeto ferroso, composto com cor escura.
Teste de fermentação – é utilizado um meio contendo carboidrato manitol. Quando o microorganismo fermenta o manitol o meio muda de cor para amarelo, indicando positividade, ou mantem rosa quando não realiza a fermentação. Nesse teste, pode haver também a produção de gás que é captado pelo tubo invertido de Durham.
Crescimento microbiano
Fatores necessários para o crescimento
Fatores físicos
Temperatura – a maioria dos microorganismos cresce bem nas temperaturas ideiais para os seres humanos. Contudo, existem microorganismos que vivem em temperaturas extremamente altas que impediriam a sobrevivência de outros microorganismos. Os microorganismos são classificados em três grupos: psicrófilos (crescem em baixas temperaturas, próximo de 15°C), mesófilos (crescem em temperaturas moderadas, de 25 a 40°C) e termófilos (crescem em temperaturas elevadas, 50°C a 60°C). Existem a temperatura mínima de crescimento, temperatura ótima de crescimento e a temperatura máxima de crescimento (acima dessa temperatura a velocidade de crescimento decai rapidamente, provavelmente devido a desnaturação de proteínas). Refrigeração tem como base que em baixas temperaturas a velocidade de replicação dos microorganismos é muito baixa. Psicrotróficos tem temperatura de crescimento de 20 a 30°C e são responsáveis pela deteriorização de alimentos.
Hipertermófilas – temperatura ótima de 80°C em águas quentes associadas à água vulcânica. A Taq polimerase utilizada na PCR é derivada das bactérias hipertermófilas.
PH – se refere a acidez ou a alcalinidade de uma solução. A maioria dos microorganismos crescem em uma faixa estreita de pH perto da neutralidade, entre 6,5 e 7,5. As bactérias acidófilas são resistentes à acidez. A alcalinidade também inibe o crescimento bacteriano, mas não é utilizado pela indústria alimentícia. 
Pressão osmótica – pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para a célula. A perda osmótica de água causa uma plasmólise, ou encolhimento do citoplasma celular. O crescimento da célula é inibido quando a membrana plasmática se separa da parede celular. Por isso se preserva alimentos com sal para a retirada de água das células microbianas e posteriormente levar a morte. Halófilos extremos são microorganismos que crescem em ambientes com alta concentração de sais e os halófilos obrigatórios necessitam desses ambientes para crescer. Halófilos facultativos não requerem altas concentrações de sal para crescer, mas conseguem.
Fatores químicos
Carbono- é o esqueleto estrutural da matéria viva, ele é necessário para todos os compostos orgânicos que constituem uma célula viva.
Nitrogênio, enxofre e fósforo- necessário para a síntese proteica, síntese de DNA e de RNA.
Elementos traços- essencial para as funções de certas enzimas, geralmente como cofator.
Oxigênio- Muitas formas comuns de vida têm sistemas metabólicos que requerem oxigênio para a respiração aeróbica. Os microorganismos que utilizam o oxigênio molecular produzem mais energia a partir dos nutrientes que os microorganismos que não utilizam o oxigênio. Os microorganismos que necessitam do oxigênio para sobreviver são chamados de aeróbicos obrigatórios. Os aeróbicos obrigatórios tem uma desvantagem já que o oxigênio é pouco solúvel na água. Por isso muitas bactérias têm desenvolvido ou mantem a capacidade de crescer na ausência de oxigênio. Esses microorganismos são os anaeróbicos facultativos (são capazes de utilizar o oxigênio quando ele está presente, mas conseguem crescer na sua ausência, realizando a fermentação e a respiração anaeróbica). Os anaeróbicos obrigatórios são incapazes de utilizar o oxigênio para as reações produtoras de energia. Os anaeróbicos aerotolerantes não podem utilizar o oxigênio para o crescimento, mas o toleram bem, pois possuem um sistema que neutraliza as formas tóxicas do oxigênio(SOD). Microaerófilas são aeróbicas, necessitando de oxigênio, contudo elas só crescem em concentração de oxigênio inferior à do ar. Eles produzem quantidades letais de formas tóxicas do oxigênio se expostos à atmosfera normal de oxigênio. ENZIMAS QUE DEGRADAM AS FORMAS TÓXICAS DO OXIGÊNIO CATALASE SUPERÓXIDO-DISMUTASE E PEROXIDASE
Fatores orgânicos de crescimento – são compostos orgânicos essenciais que um organismo é incapaz de sintetizar. 
Biofilmes
Os microorganismos tipicamente vivem em comunidades chamadas de biofilmes. Os biofilmes residem em uma matriz composta por polissacarídeos, contem também DNA e proteínas, com frequência chamada de limo. Uma conexão química entre as células, permite as células coordenarem sua atividade e agrupam em comunidades que fornecem benefícios. Os biofilmes geralmente são fixados em superfícies. Essa comunidade pode ser formada por uma espécie ou de grupos diversos de microorganismos. Dentro da comunidade de um biofilme as bactérias podem compartilhar nutrientes e são protegidas de fatores danosos presentes no meio ambiente. A proximidade estreita nos biofilmes podem permitir que as bactérias troquem material genético através da conjugação.
Um biofilme geralmente se forma a partir de uma bactéria nadadora que se fixa em uma superfície e se multiplica. Se essa bactéria crescesse em uma monocamada uniformemente fina, os nutrientes não estariam disponíveis nas camadas mais profundas e os resíduos tóxicos se acumulariam. Os microorganismos evitam isso formando estruturas nas formas de pilares com canais entre eles, através dos quais a água pode trazer nutrientes e retirar resíduos. Os biofilmes podem ser benéficos, como nos ruminantes, mas pode ser maléficos em tubulações. Os microorganismos nos biofilmes são mil vezes mais resistentes aos microbicidas. Por isso, a maioria das infecções hospitalares são causados por biofilmes, biofilmes podem ser formados também nas valvas cardíacas, desenvolvendo endocardite. A lactoferrina, que está presente em grandes quantidades nas lesões humanas, pode inibir a formação de biofilmes, isso ocorre pois a lactoferrina fixa o ferro e o ferro é necessário para a mobilidade superficial, importante para a agregação das bactérias nos biofilmes.
Meios de cultura
O material nutriente preparado para o crescimento de microorganismos é chamado de meio de cultura. Os microorganismos introduzidos em um meio de cultura para iniciar o crescimento são chamados de inóculo. O meio de cultura deve conter nutrientes adequados para que determinado microorganismo, deve conter ainda uma quantidade de água adequada, pH apropriado e uma concentração de oxigênio adequada ou talvez nenhum. O meio deve ser estéril. Depois, a cultura em crescimento deve ser incubada. Os meios são utilizados para o isolamento e identificação de microorganismos.
Meio quimicamente definido – Para sustentar o crescimento bacteriano, o meio deve fornecer uma fonte de energia, assim como fonte de carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e quaisquer outros fatores orgânicos que o microorganismo é incapaz de sintetizar. Os organismos que necessitam de muitos fatores orgânicos de crescimento são ditos fastidiosos.
Meio complexo- a composição exatavaria de acordo com o lote. Nos meios complexos, as necessidades de energia, enxofre, fósforo são fornecidos essencialmente por proteínas. Se um meio complexo apresentar forma líquida é chamado de caldo nutriente. Quando o ágar é adicionado é chamado de ágar nutriente.
Meios e métodos para o crescimento anaeróbico – são utilizados os meios redutores, esses meios contem o tioglicolato de sódio que se combina quimicamente com o oxigênio e o elimina do meio de cultura. As placas de petri devem ser armazenadas em jarras seladas das quais o oxigênio é removido quimicamente após as placas de culturas terem sido introduzidas. Em um sistema desenvolvido recentemente cada placa atua como uma câmara anaeróbica, pois contem a enzima oxirase que combina o oxigênio com o hidrogênio, formando água à medida que retira o oxigênio.
Técnicas especiais de cultura – Muitas bactérias não podem ser cultivadas em meios artificiais de laboratório, como as bactérias intracelulares obrigatórias. Elas devem ser cultivadas em estufas de dióxido de carbono especiais para microorganismos que crescem em altas ou baixas concentrações de CO2. Também podem ser utilizadas jarras com velas para consumir todo o oxigênio do local e aumentar a concentração de CO2. Os microorganismos que crescem melhor em altas concentrações de CO2 são chamados de capnofílicos.
Meios de cultivo seletivo e diferencial – os meios seletivos são elaborados para impedir o crescimento de bactérias indesejáveis e permitir o crescimento da bactéria de interesse. Já os meios diferenciais facilitam a diferenciação das colônias de um microorganismo. O ágar hipertônico manitol, quando o microorganismo fermenta o manitol é produzido um ácido que muda a cor do meio para amarelo, utilizado para identificação do Staphylococcus aureus .
Meios de enriquecimento – geralmente é líquido e fornecem nutrientes e condições ambientais que favorecem o crescimento de um microorganismo e de outro não, ele é elaborado para amplificar o número de microorganismos até níveis detectáveis. 
Obtenção de culturas puras
A maioria dos materiais infecciosos contém diversos tipos de bactérias. As colônias microbianas, geralmente, possuem aparências diferentes, o que permite distinguir um microorganismo do outro. O método mais comum de isolamento para obter culturas puras é o método de esgotamento por estrias, que funciona bem quando o organismo a ser isolado está presente em grande número em relação à população total. Contudo, quando os microorganismos estão presentes em pequenas quantidades, seu número pode ser aumentado com meio de enriquecimento seletivo antes do isolamento.
Controle do Crescimento bacteriano
A terminologia do controle microbiano
Esterilização é a remoção ou a destruição de todas as formas de vida microbiana. Os príons, no entanto são altamente resistentes à esterilização. O aquecimento é o método mais comum para matar os microorganismos, incluindo os endósporos. Os agentes utilizados no processo de esterilização são chamados de esterilizantes e podem ser gases ou líquidos. A esterilização comercial é o tratamento limitado do calor suficiente para mataras os endósporos de Clostridium botulinum em alimentos enlatados. O controle voltado para a destruição de microorganismos nocivos, na forma vegetativa é chamado de desinfecção. Nesse caso, pode-se utilizar substâncias químicas, radiação ultravioleta, vapor e água fervente. Na prática, a desinfecção geralmente é realizada com substâncias químicas sobre uma superfície ou substância inerte. Quando esse tratamento é dirigido aos seres vivos é chamado de antissepsia, e o produto químico é chamado de antisséptico. Degerminação é a remoção mecânica da maioria dos microorganismos em uma área limitada. A sanitarização é destinada a diminuir as contagens microbianas nos utensílios alimentares a níveis seguros de saúde pública. Os nomes dos tratamentos que causam a morte direta dos microorganismos possuem o sufixo cida. Outros tratamentos só inibem o crescimento do microorganismo e possuem o sufixo stático ou stase. Assepsia é a ausência de contaminação significativa.
Taxa de morte microbiana
Quando as bactérias são aquecidas ou tratadas com substâncias químicas antimicrobianas, elas normalmente morrem em uma taxa constante.
O número de microorganismos: quanto maior o número de microorganismos no início, mais tempo é necessário para eliminá-los.
Influências ambientais: a presença de matéria orgânica frequentemente inibe a ação dos antimicrobianos químicos.
Tempo de exposição: Os antimicrobianos químicos geralmente requerem exposição prolongada pra que os microorganismos ou os endósporos mais resistentes sejam afetados.
Ações dos agentes de controle bacteriano
Alteração na permeabilidade da membrana – Danos aos lipídeos ou as proteínas que constituem a membrana plasmática por agentes antimicrobianos leva ao extravasamento do conteúdo celular no meio externo e interferem no crescimento da célula.
Danos às proteínas e ao ácido nucleico – A forma tridimensional das enzimas é mantida por ligações químicas que unem as porções adjacentes da cadeia de aminoácidos onde ela se sobra sobre si mesma. Algumas dessas ligações são ligações de hidrogênio que são susceptíveis ao rompimento pelo calor ou produtos químicos. Esse rompimento leva a desnaturação da proteína. As ligações covalentes podem ser rompidas por produtos químicos e calor suficiente. Danos ao DNA e RNA, por calor, radiação ou substâncias químicas frequentemente são letais para a célula.
Métodos físicos de controle microbiano
Calor
O calor aparentemente mata os microorganismos pela desnaturação das enzimas, que resulta em modificações da forma tridimensional inativando-as. O ponto de morte térmica é a menor temperatura em que todos os microorganismos em uma suspensão líquida específica serão mortos em 10 minutos; tempo de morte térmica é o tempo mínimo em que todas as bactérias em uma cultura líquida específica morrem, em dada temperatura. O tempo de redução decimal é o tempo em minuto para que 90% de uma população bacteriana é morta em uma dada temperatura. 
Esterilização por calor úmido – O calor úmido mata os microorganismos principalmente pela desnaturação, que é causada pelo rompimento da ligação de hidrogênio, a qual mantem o formato tridimensional das enzimas. A fervura mata quase todos os microorganismos na forma vegetativa, quase todos os vírus, fungos e seus esporos em cerca de 10 minutos. Contudo, alguns vírus e endósporos não são destruídos rapidamente, alguns endósporos bacterianos podem sobreviver até 20 horas na fervura. A fervura, então não é um método de esterilização confiável, contudo é utilizado para a sanitarização como a fervura de mamadeira de bebê.
A esterilização confiável feita a partir do calor úmido é produzida pela autoclave, com o vapor sob pressão. A autoclave é o método preferido de sanitarização, a não ser que o objeto não suporte altas temperaturas, ou alta umidade. Quanto maior a pressão na autoclave, maior a temperatura. A esterilização com autoclave é mais eficaz quando o vapor entra em contato com o microorganismo ou o material está contido em pequeno volume de água. O calor requer tempo extra para alcançar o centro de materiais sólidos, pois nesse caso não há a formação de correntes de convecção de distribuição do calor eficientes como ocorre nos líquidos. A esterilização de um sólido necessita que o vapor entre em contato direto na superfície do material. Também deve se ter cuidado com o aprisionamento de ar no fundo do tubo, pois ele não será substituído pelo vapor, já que o ar é mais pesado que o vapor (o vapor sob pressão falha na esterilização quando o ar não é completamente removido). Por isso, esses recipientes devem ser colocados em posição invertida. O material é sabidamente esterilizado, pois existem fitas que mudam de cor quando a temperatura e tempos corretos são atingidos.
Pasteurização – elimina os microorganismos patógenos, além de reduzir o número de microorganismos, prolongando a qualidade do alimento quandomantido sob refrigeração. Muitas bactérias resistentes ao calor, termodúricas, sobrevivem a pasteurização. O aquecimento por exemplo em substâncias viscosas é menos eficientes e a gordura pode proteger os microorganismos presentes nos alimentos. Na indústria alimentícia, geralmente utiliza-se o teste da fosfatase para saber se a pasteurização foi feita. Se a pasteurização estiver ocorrida, o teste da fosfatase é negativo, pois a fosfatase foi inativada. Existem a pasteurização de alta temperatura e curto tempo, na qual além de matar os patógenos reduz o número de bactérias totais, o leite também pode ser esterilizado pelos tratamentos de temperatura ultraelevadas. Quanto maior a temperatura menos tempo é necessário para matar o mesmo número de microorganismos.
Esterilização por calor a seco – mata por efeitos de oxidação, o método mais simples de esterilização a seco é através da chama direta. Existe também a esterilização em ar quente, na qual o material é colocado no forno mantido em altas temperaturas, durante aproximadamente duas horas.
Filtração
A filtração é a passagem de um líquido ou de gás por meio de um material semelhante a uma tela, com poros pequenos que permitem reter os microorganismos. Um vácuo é criado no frasco coletor e a pressão do ar força a passagem do líquido pelo filtro. A filtração é utilizada para microorganismos sensíveis ao calor, como alguns meios de cultura, enzimas entre outros. Existem os filtros de partículas de ar de alta eficiência que permitem a passagem de microorganismos com diâmetros menores do que 0,3 um. Os filtros de membrana compostos de substâncias como ésteres de celulose ou polímeros de plásticos são muito utilizados nas indústrias e no laboratório. As espiroquetas ou o micoplasma sem parede celular são flexíveis e algumas dessas células passam pelo filtro.
Baixas temperaturas
O efeito das baixas temperaturas depende do micróbio específico e da intensidade da aplicação. A refrigeração comum possui efeito bacteriostático, reduzindo a velocidade do crescimento bacteriano, contudo os psicótrofos ainda crescem lentamente em temperaturas baixas. As temperaturas abaixo do congelamento aplicadas rapidamente, tendem a tornar o microorganismo dormente, mas não necessariamente os mata. O congelamento lento é mais prejudicial as bactérias, pois os cristais de gelo formados, crescem e rompem a estrutura celular e molecular bacteriana.
Alta pressão
Se a pressão for alta o suficiente, as estruturas dos carboidratos e das proteínas serão alteradas, resultando na rápida inativação das bactérias na forma vegetativa. Os endósporos são relativamente resistentes a alta pressão. Podem-se matar os endósporos com ciclos de pressão que permita a germinação do endósporo e, posteriormente, a morte da forma vegetativa. Esse processo manter o sabor, a cor e os valores nutricionais dos produtos.
Dessecação
Na ausência de água, os microorganismos não podem crescer ou se reproduzir mas podem se manter viáveis por vários anos. Então, quando a água é oferecida a eles, podem retomar o seu crescimento e a divisão. Esse é o princípio da liofilização. A resistência das células vegetativas à dessecação depende da espécie e do ambiente do microorganismo.
Pressão osmótica 
O uso de sal e açúcar para conservar o alimento. As altas concentrações dessas substâncias criam um meio hipertônico que ocasionam a saída de água das células bacterianas, sendo que a umidade é essencial para o crescimento bacteriano.
Radiação
A radiação apresenta vários efeitos sobre as células dependendo do comprimento de onda, intensidade e duração. Existem dois tipos de radiação que matam os microorganismo: a radiação ionizante formada pelos raios X, raios gama e feixe de elétrons de alta energia. O principal efeito da radiação ionizante é a ionização da água, que formam radicais hidroxila altamente reativos, principalmente com compostos orgânicos, como o DNA. A chamada teoria-alvo da lesão por radiação presume que as partículas ionizantes passam através ou juntos a porções vitais das células, isso constitui um golpe. Alguns golpes podem causar mutações não letais, enquanto muitos golpes causarão mutações suficientes para matar o microorganismo.
Reação não ionizante como a luz ultravioleta. A luz ultravioleta causa danos ao DNA das células expostas, produzindo ligações entre as bases pirimídicas adjacentes, principalmente a timina. Os dímeros de timina impedem a replicação normal do DNA durante a reprodução celular. Uma desvantagem da utilização da luz UV é que ela não é muito penetrante, assim os microorganismos a serem mortos devem ser expostos diretamente aos raios. Além disso, a luz UV pode lesionar os olhos dos humanos e podem causar queimaduras e câncer na pele.
Os alimentos contendo umidade são aquecidos no micro-ondas e o calor gerado matará a maioria dos microorganismos na forma vegetativa. Os alimentos sólidos se aquecem de modo desigual, pois a umidade é distribuída de forma heterogênea. 
Fatores químicos
São usados para controlar o crescimento dos microorganismos em tecidos vivos e objetos inanimados. Poucos agentes desinfetantes promovem a esterilidade, a maioria deles reduz o número de microorganismos a níveis aceitáveis ou removem as formas vegetativas dos patógenos. A concentração de um desinfetante influencia na sua ação, além disso o pH do meio tem grande influência sobre a atuação do desinfetante. A desinfecção é um processo gradual, por isso para sua atuação ele deve ser deixado com contato com a superfície durante horas.
Avaliando um desinfetante 
Em relação à efetividade dos desinfetantes.
Teste de uso-diluição
As culturas de bactérias secas são colocadas em uma solução de desinfetante na concentração recomendada pelo fabricante. Após a exposição, os cilindros de metal ou de vidro são transferidos a um meio que permitirá o crescimento de quaisquer bactérias. A efetividade dos desinfetantes pode ser determinada pelo número de culturas de bactérias que se desenvolveram.
O método de disco-difusão
É utilizado em laboratórios de ensino. Um disco de papel é embebido em um agente químico é colocado em uma placa de ágar que foi previamente inoculada com a bactéria-teste e incubada. Após a incubação, se o produto químico é eficaz forma-se um alo branco / claro representando a inibição do crescimento.
Tipos de desinfetantes
Fenol e compostos fenólicos- atualmente raramente ele é usado como desinfetante ou antisséptico, pois irrita a pele e tem um odor desagradável. Com frequência o fenol é utilizado em pastilhas devido a anestesia local, mas possui poucos efeitos antimicrobianos devido a baixa concentração, mas acima de 1% pode ter esse feito antimicrobiano. Os compostos fenólicos contém uma molécula de fenol alterada para reduzir suas propriedades irritantes ou aumentar sua atividade antimicrobiana. Esses compostos lesam as membranas lipídicas do microorganismo, o que resulta no vazamento do conteúdo celular. Os compostos fenólicos permanecem ativos em presença de compostos orgânicos, são estáveis e permanecem por longos períodos após a aplicação. 
Halogênios
Iodo e o cloro são agentes antimicrobianos eficazes. O iodo é um dos desinfetantes mais eficazes contra todos os tipos de bactérias, endósporos, vários fungos e alguns vírus. O iodo impede a síntese de proteínas e causa anormalidades na membrana celular das bactérias, pois formam complexos com os aminoácidos e com ácidos graxos insaturados. O iodo está disponível como uma tintura, isto é, em uma solução em álcool aquoso, ou combinado a um composto orgânico, chamado de iodóforos (não mancham e são menos irritantes).
O cloro como gás ou em combinação com outras substâncias químicas. Sua ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso que se forma quando o cloro é adicionado a água. Esse ácido é um forte agente oxidante que torna grande parte do maquinário enzimático não-funcional. Esse ácido é neutro e se difunde tão rapidamente quanto a água pela parede celular. O hipoclorito de sódio é usado como desinfetante domésticoe alvejante. Quando a qualidade da água potável é duvidosa, o alvejante pode fornecer um equivalente a coloração municipal, durante uma emergência. A maioria dos sistemas de tratamento de água municipais utilizam combinações de amônia e de cloro, cloraminas.
Álcool 
matam efetivamente bactérias e fungos, mas não os endósporos e os vírus não envelopados. O álcool promove a desnaturação das proteínas, mas eles também podem promover alterações na membrana plasmática, pois dissolvem os lipídeos. Os álcoois tem a capacidade de agir no microorganismo e posteriormente evaporar e não deixar resíduos. Contudo, os álcoois não são bons antissépticos, quando aplicados em feridas. Eles causam a coagulação de uma camada de proteínas sob a qual as bactérias podem crescer. A concentração ótima é de 70%. O etanol puro é menos efetivo que soluções aquosas, pois a desnaturação depende de água. 
Metais pesados e seus compostos 
podem ser biocidas ou antissépticos, quando moedas de prata ou de cobre são colocadas em placas de petri inoculadas pequenas quantidades de metal se desprendem da moeda e se difundem para o meio e inibem o crescimento bacteriano. Quando os íons metálicos se combinam com os grupos sulfidrila das proteínas celulares, ocorre a desnaturação. O sulfato de cobre é usado principalmente para destruir as algas verdes que crescem em reservatórios, tanques, piscinas e aquários.
Agentes de superfície 
podem reduzir a tensão superficial entre as moléculas de um líquido. 
Sabões e detergentes: O sabão tem pouca atuação como antisséptico, contudo tem grande importância pela remoção mecânica dos microorganismos durante a esfregação. Além disso, os sabões rompem os filmes oleosos em partículas pequenas, realizando a emulsificação. Despois as partículas emulsificadas, são retiradas pelo sabão e pela água. Assim, mostra-se a importância na degerminação.
Compostos quaternários de amônio – sua capacidade de limpeza está associada a cargas positivas da sua molécula, eles são bactericidas fortes contra bactérias gram-positivas e um pouco menos ativos contra as gram-negativos, são ainda amebicidas, fungicidas e viricidas contra vírus envelopados, contudo eles não matam os endósporos. Seu modo de ação é desconhecido mas eles atuam na membrana plasmática, eles alteram a permeabilidade da membrana e ocorre a saída de componentes citoplasmáticos essenciais como o potássio. Cepacol e zephiran. Contudo, sua atividade é reduzida por compostos orgânicos e neutralizada por sabões ou detergentes aniônicos. Algumas espécies de Pseudômonas conseguem crescer nesses compostos.