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Resumo de microbiologia prática ❖ Biossegurança no Laboratório Medidas que visam prevenir, minimizar ou neutralizar os riscos inerentes ao trabalho, que possam comprometer a saúde dos homens, animais e ambiente. • Equipamentos de proteção individual (EPI): Jalecos ou aventais (cores claras e sempre fechado); luvas, máscaras, gorro, óculos; • Equipamentos de proteção coletivo (EPC): bico de bunsen e microincinerador de alça; dispositivos de pipetagem; anteparo para microscópio de imunofluorescência; chuveiro de emergência, lava-olhos; extintores de incêndio; cabines de segurança biológica; Riscos frequentes nas aulas práticas: • Inalação acidental de microrganismos sob forma de aerossóis; • Ingestão de culturas microbianas durante a pipetagem; • Contaminação com culturas (contato direto = pele, cortes pré- existentes ou nos olhos); inalação. • Cortes com vidrarias quebradas; • Queimaduras a partir de material aquecido, chama do bico de Bunsen ou reagentes. Principais medidas de precaução dos riscos durante as aulas práticas: 1 Inocula bacs mais rápido devido a superfície de contato, e se for aeróbicos promova-se agitação • Ao terminar a prática laboratorial deve-se realizar antissepsia das mãos e antebraço; • Usar jaleco, calça comprida, sapatos fechados e cabelos presos; • Ter cuidado com o bico de Bunsen; • Não se dispersar ao manipular microrganismos; • Não abrir placas ou tubos contendo microrganismos longe do bico de Bunsen; • Usar luva ao manusear vidraria ou material quente; • Não despejar material contaminado no esgoto; • Avisar ao professor qualquer ocorrência! ❖ Nutrição microbiana Fatores de afetam o crescimento: Oxigênio; Temperatura; pH; Disponibilidade de água Toda vez que tem uma amostra é importante saber quais mos se quer identifica. Logo o meio de cultura tem que ser adequado, assim como as condições. O meio de cultura tem que possuir nutrientes e condições especificas para cada tipo de mos. Como o ph e a temperatura, ph 6,5-7 são para bacs e 5,0 para fungos. E por fim o oxigênio, a maioria dos mos são aeróbicos, e usam para formar energia, porem há mos patogênicos anaeróbicos estritos. Tipos de meio de cultura: Meio de cultura líquido = CALDO 1 Meio de cultura semissólido2 = AGAR (0,1 A 1,4 g de agar-agar/100ml de água). Meio de cultura sólido 3= AGAR (1,5 a 3,0 g de agar-agar/100ml de água). 2 Identificar bactérias com motilidade, ajudando na identificação. 3 Isolamento inicial do microrganismo Composição química a. Meio sintético ou quimicamente definido: todos os componentes e quantidades são conhecidos. b. Meio complexo: contém componentes cuja composição não é precisa. Exemplos: extrato de carne, extrato de levedura, peptona, sangue, leite, etc. Utilização • Meio de uso geral: Permite o crescimento da maioria dos microrganismos presentes na amostra. • Meio de enriquecimento: Favorece o crescimento de um microrganismo específico através da adição de determinados compostos. • Seletivo: Favorece o crescimento de determinados microrganismos através da adição de agentes inibidores que impedem o desenvolvimento de outros. • Diferencial: Permite a distinção de microrganismos através de reações ou produção de estruturas. ❖ Esterilização de Materiais e Meios. Controle do Crescimento Microbiano. Técnicas usadas • Esterilização: destruição de todas as formas de vida microbiana, incluindo as formas de resistência. • Desinfecção (60°-80°C): diminuição da carga microbiana de superfície inanimada. • Antissepsia: diminuição da carga microbiana de superfície viva. (Ex.: Machucado) • Assepsia: conjunto de técnicas necessárias para não permitir a contaminação microbiana. (Conj. De técnicas) Ação dos agentes físico-químico • Coagulação proteica: calor, luz, formol, ácido fênico, álcool, clorexidina. • Oxidação proteica: água oxigenada, iodo, cloro, permaganatos, fogo. • Inativação de enzimas: calor, ácidos e bases fortes. • Interferência na troca de íons, paralisando o metabolismo: detergentes e corantes. • DNA e RNA: luz UV, calor. Métodos físicos I. Calor seco: I. Flambagem (chama redutora e oxidante): Levar o metal ao rubro: Alça de platina = para não formar aerossóis, após seca, passá-la na chama redutora e depois na chama oxidante até o rubro; Passar a “boca” das vidrarias na chama oxidante. II. Forno Pasteur (ar quente) Preparo das vidrarias vazias e metais; ESTERILIZAÇÃO: 180 ºC A 200 ºC POR 1:30 horas. II. Calor úmido: (desnatura as proteínas) I. Pasteurização: Aquecimento a 63°C/30min - pasteurização baixa; Aquecimento a 72°C/25seg - pasteurização alta. (não esteriliza) II. Tindalização: 4Aquecimento III. A 63/80°C/30min em intervalos de 24 horas por três dias consecutivos. (Materiais que desnaturam acima de 100°C). IV. Água fervente5 (5 minutos a 100 °C). V. Vapor saturado (igual à água fervendo) VI. Autoclavação : Esteriliza em 15- 20min por 120°C. Usado em meios de cultura, soluções e matérias de descartes. VII. Filtração- Membrana que retém os mos. O kitasato é usado, logo também precisa ser esterilizado. Técnica de esterilização com poros menores a 0,02um. Utilizado em subst. termolábeis. VIII. Radiação (esteriliza) - Raio gama- ionizante: Alto poder de penetração devido ter pequeno comprimento de onda. Mata os mos por causa da oxidação dos componentes celulares pelos radicais livres formados pela ionização da água. Usado em material plástico descartável (luva, placa de petri, filtro,etc.) -Raio ultravioleta: Alcança a célula e chega no DNA, mais especificamente nas bases hidrogenadas, quando vão multiplicar acaba gerando mutações e 4 É considerado uma técnica de esterilização por com intervalo de 24h em temperatura ambiente, faz com que os esporos voltem ao estado vegetativo e sejam eliminados na próxima etapa. matando a célula. Não penetra, só superficialmente. ❖ Isolamento de microrganismos Os microrganismos são encontrados em todos os lugares, até mesmo em lugares que acharam não haver vida. Apenas uma pequena porcentagem é maligna. Por exemplo, produção de alimentos por meio da fermentação e a microbiota intestinal. Isolamento de bactérias aeróbicas • Esgotamento do inoculo por estrias Quanto maior o número de estrias, mais se esgota o líquido da suspensão e cada vez vão ficando menos microrganismos, até que nas últimas estrias microrganismos isolados geram colônias isoladas. 1°- Simples -> Esgota bem em cima, diminuindo a quantidade de bactérias nas ultimas estrias, podendo separar as colônias 2° Composta -> Alça esterilizada antes de cada setor, levando apenas a última parte da estria anterior. Mais eficiente! • Método “spread plate” Uma pequena quantidade da amostra, geralmente 0,1mL, é colocada no meio de cultura. Espalhasse com o auxílio de uma 5 Não é uma técnica de esterilização pois os esporos são eliminados em temperatura acima de 100°C. É uma técnica de eliminação microbiana alça de vidrode forma homogênea. A colônia fica na superfície. • Método “pour plate” A amostra é depositada na placa e misturado com o meio de cultura que vem em seguida. Após a inoculação se tem colônias embaixo e pela superfície. Isolamento de bactérias anaeróbicas • Meios de cultura redutores Meios contendo agentes redutores que não deixa o O2 livre, proporcionando ambiente anaeróbico. • Técnica de Zeissler Estilo decantador. Utiliza uma bomba de vácuo que tira o O2 e coloca CO2, porém é caro e dependente. Uma maneira é colocar uma vela para consumir o O2. • Técnica de Gaspak Jarra de vidro contendo pastilha com água que resulta em hidrogênio, combinando com O2, se transformando em H20 e CO2, porém essa pastilha é cara. ❖ Aspectos macroscópicos e coloração para estudo microscópio de bactérias Técnicas de coloração bacteriana ESFREGAÇO: Suspensão = Lâmina + gota da suspensão de bactérias, espalhar com alça de platina no centro da lâmina, secar passando o fundo da lâmina no calor da chama do Bico de Bunsen; após seco o esfregaço, passar o fundo da lâmina pelo menos 4 vezes na chama oxidante do Bico de Bunsen para fixar. Colônia = Lâmina + gota de água destilada + pequena porção da colônia, misturar com a água, espalhar com alça de platina no centro da lâmina, secar passando o fundo da lâmina no calor da chama do Bico de Bunsen. Após seco o esfregaço, passar o fundo da lâmina pelo menos 4 vezes na chama oxidante do Bico de Bunsen para fixar. • Coloração de Gram - Diferencia Gram + de Gram -, evidencia morfologia. O corante cristal violeta se liga na parede celular. Em seguida se coloca Lugol, uma subst. mordente (se liga no cristal, formando um complexo maior, dificultando a saída do corante. O álcool que diferencia. Ele irá desidratar as camadas expressas do peptídeo do Gram +, dificultando a saída do crital violeta. Na Gram -, solubilizará a membrana externa (fosfolipídios fácies) e, como tem uma fina camada de peptídeos, não irá segurar o cristal. Esta etapa que determina qual cora. Na etapa da fucsina ou safranina, se for Gram +, a fucsina não entrará completamente, pois a bactéria já estra preenchida pelo cristal violeta e lugol. Na Gram -, a fucsina se liga a parede celular. • Coloração simples com fucsina- Evidencia morfologia (cora a bactéria). • Técnica com nigrosina - Evidencia morfologia (tinge a lâmina). A nigrosina é adicionada ao esfregaço O esfregaço não pode ser fixado no fogo, é seco ao ar. Na tinta contem fenol para matar os microrganismos, evitando contaminação. Características gerais Fungos ❖ Aspectos macroscópicos e preparo de lâminas para visualização de fungos filamentosos Eucariontes- possui organelas, carioteca e é maior que o procarioto. Sua parede celular tem tudo menos peptídeoglicano. Todo fungo precisa de compostos orgânicos para sintetizar ATP, são quimioheterotróficos. Características gerais • São organismos eucarióticos que podem ser: - Pluricelulares (Filamentosos) - Unicelulares (Leveduras) • São organismos heterotróficos: Sapróbios: são fungos que se nutrem de matéria morta. Parasitas: são aqueles que vivem à custa de outro ser vivo, prejudicando-o e podendo até matá-lo. Objetivos do isolamento: Identificação, estudos dos requerimentos nutricionais, pesquisa de produtos metabólicos, etc. Métodos de isolamento de fungos filamentosos Diluição, estrias ou fragmento do material em superfície de meio sólidos. Em fungos parasitas se faz raspagem ou pedaço (tipo biopsia). Grande parte das doenças em plantas são fungos, devido o fungo liberar esporos assexuais que são dispersos no ambiente. As “feridas” nas plantas ocorrem, pois, o fungo se multiplica radialmente, se alimentam dos nutrientes ao seu redor. Para retirar e isolar esses fungos, recomenda-se que na parte inferior periférica da lesão. Se no centro da lesão há proliferação, pode ser saprófito, pois está se aproveitando do tecido morto. Aspectos coloniais dos fungos filamentosos • Algodonoso (hifas mais espaçadas) • Aveludado (hifas mais juntas) • Pulverulento (por causa dos conídios) Características celular/morfologia I. Estrutura vegetativa • Hifas septadas • Hifas não septadas II. Estruturas de reprodução assexuada (conídeos) Aspergillus niger: aspecto colonial pulverulenta e hifas septadas, sua estrutura de reprodução tem estipede, vesícula, métula, fiálide e na ponta conideo. Penicilluim sp: aspecto aveludada, hifas septadas e estrutura de reprodução tem estipede, ramo, fiálide e conídeos. Rhizopus sp: aspecto colonial pulverulento, possui hifas não septadas. Sua estrutura de reprodução começa com rizoide e a partir daí geram alguns esporangióforos, esporângio, columela e esporos. O que diferencia esses 3 fungos é a morfologia de como formam os conídeos. I. Macroconideos: formam diferentes conídeos, não precisam visualizar a morfologia da estrutura e sim a morfologia do conídeo em si. Preparo de lâminas de fungos filamentosos a) Colônia de fungo em meio de cultura ou, sobre um substrato – uso da alça de platina em forma de “L, retirando um fragmento profundo da colônia; b) Colônia de fungo em meio de cultura, sobre um substrato ou crescimento sobre a superfície – uso da fita adesiva Reagentes: a) Clarificante = NaOH ou KOH: (estruturas com queratina) = raspados de pelo, pele, casco, chifre, unha, etc. Lâminas de Aspergillus niger. b) Corante = Azul de Algodão: Para lâminas de colônias de fungo, exceto A. niger. Método de microcultivo ou cultivo em lâmina Tem como objetivo o fungo cresça ao longo da lamínula p/ conseguir preservar os componentes. Tem como desvantagem a demora de 7 a 15 dias p/ inocular. ❖ Contagem microbiana Técnicas de contagem de células I. Contagem microscópica direta (Câmara de Neubauer): Coloca-se uma amostra na câmara de Neubauer que possui várias regiões definidas por “grades”. Leva-se essa placa para o microscópio e contabiliza o número de células no quadrado e faz a conta de quantas células tem em média. II. Densidade Ótica (espectrofotômetro): Se contabiliza através da absorbância. Método indireto. III. Massa seca A cada 24h recorda-se a colônia, seca em estufa e pesa. O aumento crescente de peso indica o crescimento microbiano. IV. Contagem de células viáveis por plaqueamento a) Diluição seriada e plaqueamento O n° de diluições será determinado pela amostra. Tem que ter de 30 a 300 colônias para ser viável. Spread plate: Pega 0,1mL do tubo, coloca na placa e adiciona o meio de cultura e inocula. As colônias crescerão na superfície e no “meio/entre” o meio de cultura. Pour plate: Pega 1,0mL da amostra, adiciona o meio de cultura e se homogeneíza em movimentos de “8”. Após a incubação se faz a conta de n° de colônias. Inóculo 1ml: UFC/ml amostra = Nº Colônias x Diluição (+) 0,1ml: UFC/ml amostra = Nº Colônias x Diluição (+) x 10 ❖ Testes bioquímicos para identificaçãode gêneros e espécies de microrganismos Métodos clássicos de identificação • Identificação colonial - Importante para fungos filamentosos. • Identificação microscópica (fungos) -Características morfológicas (características no Gram em bactérias, presença de esporos, presença de estruturas em fungos filamentosos e leveduras etc...) • Identificação bioquímica Para identificar um mos, pode-se fazer sequencia de genoma para confirmar, mas esse é um método caro, mesmo que a mais sensível. Teste bioquímico serve para identificar alguma característica especifica. Ex.: Saber se um mos produz determinada enzima, então o cultiva em um meio com esse substrato dessa enzima e se produzir produto tem a bactéria. Este é um método indireto que serve para identificar alguma característica que os mos tem no DNA, podendo saber qual espécie o mos pertence. Alguns testes bioquímicos: I. Redução de nitrato (mais complexo e longo): Redução assimilativa do nitrato (NO3): todo mos tem como fonte preferencial de N o NH3 (comumente), mas alguns mos usam NO3. Para isso o mos precisa ter 2 enzimas: nitrato redutase e nitrito redutase. Então se o mos cresce em um meio cheio de NO3 quer dizer que tem essas enzimas. Procedimento: Inocular o microrganismo em caldo nitratado e incubar. Leitura: Nitrato positivo 1 gota do caldo nitratado Reativo de Griess Isloway A + Reativo de Griess Isloway B Se ficar rosa é positivo para nitrito, se der negativo deve-se continuar os testes pois pode ter sido transformado em amônia. Amônia 1 gota do caldo nitratado +Reativo de Nessler Se ficar amarelo/marrom é positivo para amônia, se der negativo pode-se ter nitrato. Nitrato 1 gota do caldo nitratado + Ácido Sulfúrico + Cristais de difenilamina Se ficar azul é negativo para nitrato, caso contrário é positivo, bactéria com metabolismo rápido, então não sobrou nada. Amostra NO2 NH3 NO3 Resultado A + +/- +/- POSITIVO B - + +/- POSITIVO C - - - POSITIVO D - - + NEGATIV0 II. Produção de enzimas: a) Urease Alguns mos metabolizam ureia pois tem a enzima uréase. Procedimento: Inocular o microrganismo meio Christensen (caldo contendo uréia e o indicativo de pH vermelho de fenol) e incubar. Leitura: Se ficar amarelo significa que esta ácido, sendo negativo para uréase e vermelho é positivo. b) Gelatinase Alguns mos metabolizam gelatina como fonte de nutrientes. Procedimento: Inocular o microrganismo em picada profunda na gelatina nutriente e incubar por 24-48h. Leitura: Colocar o tubo a temperatura de 4º por 30 minutos, porque a 27ºC a gelatina fica mole podendo gerar resultado falso positivo. Método indireto pois não detecta os aa consumidos e sim a consistência. Mole- gelatinase positivo. c) Caseinase (hidrólise da caseína) Procedimento: Inocular o microrganismo em placa de petri contendo agar caseina (20% de leite desnatado), incubar e avaliar o crescimento. Leitura: Avaliar a produção de halo transparente ao redor da colônia, se tiver é positivo a caseína. Isso ocorre pois a caseína é uma enzima extracelular, ou seja, o mos excreta essa enzima e a mesma hidrolisa, formando halo transparente já que o meio é turvo. É um método indireto. d) Amilase (hidrolise de amido) Procedimento: Inocular o microrganismo em placa de petri contendo ágar contendo 2% de amido, incubar e avaliar o crescimento. Leitura: Cobrir a placa com solução de iodo-iodetada. Se tiver um halo transparente ao redor das colônias é amilase positiva, caso não tenha é amilase negativo. e) Celulase Procedimento: Inocular o microrganismo em caldo omelianski e inserir uma tira de papel filtro estéril e incubar. Leitura: Avaliar a degradação do papel que está em contato com o caldo. Se o papel for degrado é celulose positiva, caso esteja inteiro é celulose negativo. f) Catalase Procedimento: Inocular o microrganismo em meio de cultura livre de sangue ou derivados e incubar. Leitura: Acrescentar ao meio de cultura gotas de peróxido de hidrogênio (H2O2) e avaliar a formação de bolhas. Em caso de formação de bolhas, é catalase postiva, caso não tenha é negativa. Outra forma é colocar uma gota do meio na lâmina e pingar H2O2. III. Prova do SIM (sulfeto de hidrogênio, indol e motilidade) São 3 perguntas: Procedimento: Inocular o microrganismo perpendicular ao meio SIM contido em tubo e incubar. Leitura: Motilidade: Avaliar o crescimento além da linha do inóculo. Produção de H2S: Avaliar a presença de pigmento negro. Produção de Indol: adicionar gotas do reativo de Kovac e avaliar a coloração. A- Sem mobilidade B- Pigmentos negros, positivo a H2S C- Positvo a produção de H2S e a formação de indol. D- Positivo a formação de indol e negativo a mobilidade E- Negativo a formação de indol e mobilidade F- Positivo a mobilidade. IV. Fermentação de carboidratos (zimograma): Procedimento: Inocular os microrganismos em caldo contendo um único tipo de açúcar, indicador de pH e Tubo de Durhan e incubar. Leitura: Avaliar a diminuição do pH através da alteração da cor do indicativo utilizado e possível formação de bolhas no interior do Tubo de Durhan. Coloraçao: verde- meio básico Amarelo- meio acido V. Assimilação de carboidratos Procedimento: Em meio de cultura livre de fonte de carbono, dividir a placa em setores, semear a suspensão do microrganismo e adicionar os açúcares estéreis (em pó ou líquido) a serem testados com uma distância de pelo menos 1,5cm do outro. Leitura: O microrganismo cresce ao redor do açúcar quando o utiliza para seu crescimento. Se tiver crescimento é positivo, esse teste não quer saber qual a via ou enzima, apenas se metaboliza tal fonte de C. • Identificação genética Genes de gêneros ou espécies. Sequenciamento genético. Por aparelhos: Maldi-Tof (Espectrometria de massa). ❖ Teste de sensibilidade a antimicrobianos Antibiograma é o teste in vitro realizado para se verificar a sensibilidade de um microrganismo patogênico a um ou vários antibióticos e antes de fazer isso é importante se identificar o gênero da bactéria. Existem 3 tipos: • Testes de difusão em meio sólido (Kirby-Bauer). - Observação de zonas claras (halos) representando a inibição do crescimento. Cultivar a bactéria até se obter 1,5x108 UFC/mL (0,5 escala de Mc Farland), depois espalhar esse caldo num meio e colocar discos de antibióticos na placa. Essa grande quantidade é para que a célula cresça em toda a placa. O principio desse teste é o crescimento ou não da bactéria ao redor do disco, caso não tenha crescimento ao redor do disco, há formação de um halo de inibição e o diâmetro é medido, comparando na tabela e julgando se é resistente ou sensível. Caso não tenha crescimento, é resistente. Logo, a bactéria será sensível se não crescer e resistente se crescer. • Determinação de MIC. (Concentração Inibitória Mínima) I. Micro diluição em caldo: Colocar em vários tubos, concentrações crescentes do antimicrobiano a ser testado, e com a mesma quantidade de bactérias. Após a inoculação se verificaa turbidez dos tubos, onde o 1° tubo que não tenha crescimento microbiano, ou seja, sem turbidez. Este teste pode ser feito depois do primeiro, ai determina a quantidade mínima do antibiótico. II. E-test: Preparado igual o teste de difusão em meio solido. A leitura é feita a partir da fita que é posta no meio (ao invés de discos) e a MIC (concentração inibitória mínima) é determinada a partir do menor valor que deixou de ter o crescimento bacteriano. Caso tenha um halo, mas ainda tenha bactéria, é a resistência de milhares delas. ❖ Conjugação bacteriana Transferência genética entre uma bactéria F+ (que tem plasmídeo conjugativo) e f-. É um processo supernatural e rápido. O único problema é quando no plasmídeo tem o gene de resistência a antimicrobianos. Para ver este processo ocorrer, é necessário inocular as bactérias em caldos diferentes e então serão misturados num meio e inoculadas durante 1h20 por 37°C. Despois disso terá 3 tipos de bacs, as 2 originas (F+,F- ) e a transconjugantes, que carregará esse plasmídeo conjugativo e os genes da F+ e F- . A forma de ver se funcionou é colocar, por exemplo, no meio com 2 antibióticos (um que cada bac tenha resistência) e se ela crescer deu certo. Fim.