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Aula 04 – Nutrição de Microorganismos 
 
Nutrição de Micro-organismos 
Estudo de micro-organismos em laboratório: 
 
Fornecimento de condições químicas e físicas adequadas 
↓ 
Crescimento celular: - identificação 
 - caracterização 
 - controle do crescimento 
1) Condições químicas: 
- Nutrientes: - síntese dos componentes celulares 
- obtenção de energia 
 
- Uso de nutrientes na classificação de microrganismos: 
- grande diversidade de nutrientes utilizados 
- exigências nutricionais típicas para cada espécie 
- localização em determinadas regiões 
- Macronutrientes – grandes quantidades: 
- Fonte de Carbono: 
- Formação de componentes estruturais, obtenção de energia 
Fonte inorgânica (CO2) → Célula autotrófica 
Fonte orgânica (carboidratos, lipídios, proteínas) → Célula heterotrófica 
 
- Fonte de energia: 
Compostos químicos → Célula quimiotrófica 
(orgânicos e inorgânicos) 
 
Luz → Célula fototrófica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bactérias quimioheterotróficas: 
- Importância médica → obtenção de moléculas orgânicas em hospedeiro animal ou vegetal 
- Importância industrial → degradação de poluentes (pesticidas, plásticos, hidrocarbonetos) 
- Versatilidade do metabolismo: 
Algumas bactérias → uso exclusivo de glicose 
Pseudomonas → uso de diferentes carboidratos, aminoácidos, hidrocarbonetos, pesticidas 
Bactérias quimioheterotróficas: 
- Uso de polímeros → necessidade de hidrolases extracelulares: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Fonte de Nitrogênio: - Componente estrutural, obtenção de energia 
- Proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos 
 
Fonte inorgânica: N2, NO3-, NO2-, NH3 
Fonte orgânica: aminoácidos, peptídeos 
 
Uso de peptídeos → necessidade de hidrolases extracelulares 
 
 
- Fonte de Enxofre: - Componente estrutural, obtenção de energia 
- Proteínas 
 
Fonte inorgânica → SO42-, H2S 
Fonte orgânica → aminoácidos sulfurados (cisteína, metionina) 
 
- Fontes de Potássio, Magnésio, Cálcio, Sódio, Ferro, Fosfato 
- Micronutrientes ou elementos-traço: 
- Necessários em pequenas quantidades 
- Presença na água e outros componentes 
- Zn → cofator de enzimas 
- Co → vitamina B12 
- Mn, Vn 
 
- Fatores de crescimento: 
- Compostos orgânicos que não são sintetizados por determinado microrganismo 
- Não são utilizados para obtenção de energia 
- Variável para cada espécie 
- Aminoácidos, nucleotídeos, vitaminas 
 
- Microrganismo prototrófico: 
- Não necessita de fatores de crescimento 
- Grande capacidade biossintética 
- Microrganismos do solo, água 
- Ex: Escherichia coli, algumas leveduras 
 
- Microrganismo auxotrófico: 
- Precisa de fatores de crescimento 
- Menor capacidade biossintética 
- Microrganismos de alimentos, mucosas, sangue 
 
Microrganismos patogênicos 
 
- Ex: Staphylococcus aureus, Salmonella typhi, Bacillus anthracis 
 
- Meios de cultura: 
- Grande quantidade de água (70-80% peso celular) 
- Nutrientes necessários 
- Meio básico: - fonte de Carbono 
 - fonte de Nitrogênio 
 - sais minerais 
 
- Meio mínimo: 
- mínimo necessário para o desenvolvimento de um microrganismo 
- sem fatores de crescimento 
- cultivo de microrganismos prototróficos 
 
- Meio definido: 
- constituintes conhecidos qualitativamente e quantitativamente 
- com fatores de crescimento 
- cultivo de microrganismos auxotróficos de metabolismo conhecido 
 
- Meio complexo: 
- composição química indefinida 
- todos os fatores de crescimento presentes 
- sangue, extrato de levedura, extrato de carne, peptona, leite 
- cultivo de microrganismos auxotróficos de metabolismo desconhecido 
 
- Bactérias que não crescem em meios de cultura: 
- Falta de um meio de cultura universal 
- Necessidade de grande quantidade de fatores de crescimento 
- Patógenos intracelulares obrigatórios 
- Uso de culturas de células, animais de laboratório, ovos embrionados 
- ex: Treponema pallidum 
 
 
 
 
 
2) Condições físicas: 
- Temperatura: - Faixa de temperatura ideal (30-40°C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Classificação de microrganismos quanto à temperatura de crescimento 
 
 
 
 
- Microrganismos psicrófilos: 
- Crescimento abaixo de 20°C 
- Bactérias e arqueas do Ártico, Antártica, geladeira 
- Limitação: presença de água em estado líquido 
Água do mar, alimentos: congelamento abaixo de 0°C 
 
- Microrganismos mesófilos: 
- Crescimento entre 20°C e 40°C 
- Microrganismos patogênicos 
- Microrganismos psicrotolerantes: mesófilos que também crescem na faixa de 
microrganismos psicrófilos → deterioração de alimentos 
 
 Bactérias psicrotróficas: Listeria monocytogenes ; Staphylococcus aureus 
 
- Microrganismos termófilos: 
- Crescimento entre 40°C e 70°C 
- Bactérias e arqueas do solo 
 
- Microrganismos hipertermófilos: 
- Extremófilos 
- Crescimento acima de 70°C 
 - Arqueas de fontes termais, gêiseres 
 
 
Adaptações a baixas temperaturas: 
- membrana plasmática com ácidos graxos insaturados 
 - proteínas com predomínio de estruturas α-hélice e aminoácidos polares 
 
 
 
 
 
 
 
 
Adaptações a altas temperaturas: 
- membrana plasmática em monocamada, ácidos graxos saturados e ligações do tipo éter 
em fosfolipídeos 
- proteínas com aminoácidos hidrofóbicos no interior da estrutura 
 - teor GC em ácidos nucleicos 
 
Membrana de Arqueas hipertermófilas 
 
 
 
 
- pH: 
 
Microrganismo acidófilo: pH abaixo de 7 
- Fungos, bactérias, arqueas 
- Presença em certos alimentos → impedem a contaminação por outros microrganismos: 
iogurte, mucosas 
 
Microrganismo neutrófilo: pH 7 – 8,5 
- Bactérias e protozoários patogênicos 
 
Microrganismo basófilo: pH acima de 8,5 
- Bactérias, arqueas 
- Lagos e solos especiais 
 - Aplicação industrial: produção de hidrolases extracelulares basófilas → proteases de 
detergentes 
 
 
 
 
 
Presença de determinados 
microrganismos em determinados 
alimentos/ambientes 
de acordo com o pH 
 
 
 
 
 
 
 
 
pH do citoplasma sempre mais próximo da neutralidade: 
- Passagem de íons pela membrana plasmática 
- Estabilidade de macromoléculas (proteínas, DNA, RNA) 
Controle do pH em meio de cultura: tampões de pH 
 
- O2 (potencial de oxi-redução): 
 
Microrganismo aeróbio obrigatório: 
- necessidade da presença de O2 → aceptor final de elétrons na respiração aeróbia 
- capacidade de remoção de radicais livres de Oxigênio → presença de 3 enzimas: 
Superóxido dismutase (SOD), Peroxidase e Catalase 
 
 
 
 
 
 
 
 
Microrganismo aeróbio microaerófilo: 
- necessidade de pequena quantidade de O2 
- presença de moléculas sensíveis a altos níveis de O2 
 
Microrganismo anaeróbio: 
- sobrevivência apenas na ausência de O2 → não usa O2 como aceptor final de elétrons na 
respiração aeróbia 
- incapacidade de remoção de radicais livres de Oxigênio → ausência de SOD, peroxidase 
e catalase 
 
 
- Anaeróbio estrito: O2 é letal 
 
 
- Aerotolerante: - tolera pequenas quantidades de O2 
 - remoção de O2 por oxidação de compostos orgânicos: glicose → ácido 
glicônico 
 
Microrganismo facultativo: 
- crescimento na presença ou ausência de O2 
- metabolismo versátil 
 - presença de SOD, peroxidase e catalase 
 
 
 
Resazurina: indicador redox 
 
Tioglicolato: agente redutor 
(redução de O2 a H2O) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Crescimento de bactérias anaeróbias 
 
Aula 05 - Crescimento de Micro-organismos 
Crescimento: Aumento do númerode células → população ou cultura 
 
1) Fissão ou divisão binária: 
- Divisão celular simétrica 
- Realizado pela maioria das bactérias 
 
 
 
-Etapas da fissão binária: 
1- Aumento do tamanho da célula 
 
- autolisinas → ação na parede celular: 
- hidrólise das ligações β1-4 da glicana 
- hidrólise das ligações cruzadas 
 
- adição de novas unidades básicas da peptidoglicana 
 
- síntese de todos os componentes celulares 
 
2 – Replicação do DNA – ligação à membrana plasmática (FtsK) 
 
 
3 – Formação do septo de divisão 
- invaginações dos envoltórios celulares 
 
- separação das duas moléculas de DNA 
 
- Bacilos: divisão em apenas um plano 
- Cocos: divisão em 1, 2 ou 3 planos 
 
Streptococcus, Staphylococcus – divisão celular incompleta 
 
4 – Separação das duas células-filhas 
 
 
Proteínas Fts de procariotos (filamentosas termossensíveis) 
 
FtsZ: similar à tubulina de eucariotos 
FtsA: similar à actina de eucariotos 
 
Divissomo – interação de proteínas Fts para formação do septo de divisão 
 
 
Determinação da morfologia celular: 
Posicionamento da proteína MreB em estrutura em espiral, ao longo de bacilos 
Similaridade à actina de eucariotos 
Ausência em cocos 
 
 
 
 
2) Tempo de geração: 
- Intervalo de tempo para ocorrência de uma fissão binária 
- Crescimento exponencial → dobro do número de células 
 
 
1 → 2 → 4 → 8 → 16 ................... 2n células 
 21 22 23 24 n = número de gerações 
 
Tempo de geração (G) = Tempo total 
 Número de gerações (n) 
 
n = log Nt – log N0 Nt – número final de células Nt = N02n 
 log 2 N0 – número inicial de células 
 
 
- Fatores que alteram o tempo de geração: 
- Espécie bacteriana - fatores estruturais e genéticos: 
 
Escherichia coli – 20 min 
Staphylococcus aureus – 30 min 
Mycobacterium tuberculosis – 18 horas 
Treponema pallidum – 33 h 
 
- Nutrientes disponíveis: E. coli: 20 min (caldo simples) 
 13 min (leite) 
 
- Temperatura: E. coli: 20 min (37°C) 
 60 min (30°C) 
 
 - pH, disponibilidade de O2 
 
 
3) Curva de crescimento: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fase lag / Fase log / Fase estacionária / Fase de morte 
 
 
 
 
 
1 – Fase lag: adaptação ao meio de cultura 
 
- transporte de nutrientes 
- síntese de enzimas induzidas 
- duração variável de acordo com a composição do meio de cultura: 
 
Meio complexo → meio mínimo: aumento da fase lag 
 
Transferência entre meios iguais, em fase log: supressão da fase lag 
 
 
2 – Fase log ou exponencial: divisões celulares consecutivas 
 
 
3 – Fase estacionária: nº constante de células viáveis 
 
- exaustão de nutrientes 
- acúmulo de produtos tóxicos 
- inativação de enzimas 
- produção de antibióticos 
- esporulação 
 
4 – Fase de morte ou declínio: diminuição do nº de células viáveis 
- acúmulo excessivo de produtos tóxicos 
 
 
6) Métodos de crescimento bacteriano em laboratório: 
 
- Crescimento em batelada - Curva de crescimento 
- Sistema fechado 
 
- Crescimento contínuo – Manutenção da cultura em fase log 
- Sistema aberto 
 
- Turbidostato: Controle do nº de células por medida da turvação 
 
- Quimiostato: Controle do nº de células pela quantidade limitante de crescimento de um 
dos nutrientes 
- Fermentadores industriais 
- Estudos enzimáticos 
 
 
- Crescimento sincrônico – toda a população em uma mesma fase da fissão binária 
 
- Estudos de regulação enzimática, síntese de componentes 
- Métodos: - alternância de temperatura 
- esporulação 
- ausência de um nutriente 
 
 
 
 
7) Quantificação do crescimento bacteriano: 
 
- Contagem de células: 
- Células totais: câmara de contagem 
- rápido, fácil 
 - pouca precisão (células mortas / partículas) 
 
 
 
 
 
 
 
 - Câmara de Neubauer 
 
- Células viáveis: diluições seriadas e plaqueamento 
- medicamentos, alimentos, água 
- grande sensibilidade 
- variações na incubação (meio de cultura, tempo de cultivo, temperatura) 
- uso de meios de cultura seletivos para detecção específica 
 
 
- Determinação da massa celular: 
- Peso seco (20-30% do peso úmido) 
- Medida da turvação: - rápido, não-destrutivo 
 - pouca precisão 
 
 
- Avaliação de atividades bioquímicas: 
- Produção de ATP 
- Consumo de O2 
 
- Correlação direta crescimento x atividade bioquímica 
 
Aula 06 - Obtenção de energia por micro-organismos procarióticos 
 
- Importância → manutenção do metabolismo celular 
 
- Vias catabólicas: 
- degradação de compostos 
- obtenção de energia 
 
- Vias anabólicas: 
- síntese de compostos 
- gasto de energia 
 
 
- ATP → molécula de transferência de energia: 
 
ATP → ADP + PO42- + energia 
 
- Processos de síntese de ATP: 
 
1 - Fosforilação em nível do substrato: 
 
 
 
 
 
 
2 - Via ATPase membranar → necessidade de moléculas doadoras de elétrons: 
 
- Coenzimas reduzidas em vias catabólicas: 
NAD+ + 2 e- + 2 H+ → NADH + H+ 
FAD+ + 2 e- + 2 H+ → FADH2 
- Compostos inorgânicos: H2, Fe2+, NO2- 
 
 
1) Bactérias quimioheterotróficas: 
 
- Uso de moléculas orgânicas 
- Principal molécula orgânica → glicose 
- Dois mecanismos: - Respiração 
 - Fermentação 
 
- Respiração: 
- oxidação completa da molécula orgânica: 
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O 
Glicose 
 
- Três etapas: - vias glicolíticas (Embden-Meyerhof , Entner-Doudoroff e Pentoses-
fosfato ) 
 - ciclo de Krebs 
 - fosforilação oxidativa 
 
 
-Via de Embden-Meyerhof: - via glicolítica clássica 
- eucariotos, procariotos 
 
Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 
↓ 
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH 
 
- Glicose → Glicose 6-fosfato: 
Eucariotos, vários procariotos: hexocinase / gasto de ATP 
 
Alguns procariotos: translocação de substrato (sistema fosfotransferase) 
Modificação química do substrato na passagem pela membrana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Vantagem do sistema fosfotransferase: 
Uso preferencial da glicose pelo bloqueio do transporte de outros carboidratos que utilizam 
o mesmo sistema 
 
Proteína IIAGlc defosforilada: presença de glicose no meio – bloqueio de proteínas 
membranares dos outros sistemas de fosfotransferase 
 
 
 
- Via de Entner-Doudoroff: - via das Pseudomonas 
- ausência de fosfofrutocinase 
- produção de NADPH → uso em biossíntese 
 
Glicose + ADP + Pi + 2 NADP+ 
↓ 
2 Piruvato + ATP + 2 NADPH 
 
 
-Via das pentoses-fosfato: 
Glicose + ATP + 2 NADP+ 
 ↓ 
Ribulose 5-fosfato + CO2 + ADP + Pi + 2 NADPH 
 
- NADPH → biossíntese 
-Ribulose 5-fosfato → estrutura de DNA, RNA, NAD, ATP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relação da via das pentoses-fosfato com a 
via glicolítica clássica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Ciclo de Krebs: - Citoplasma de procariotos 
- Oxidação total da glicose 
- Grande produção de coenzimas reduzidas 
 
 
2 Piruvato + 2 ADP + 2 Pi + 2 FAD+ + 8 NAD+ 
↓ 
6 CO2 + 2 ATP + 2 FADH2 + 8 NADH 
 
 
Via glicolítica, Ciclo de Krebs: conversão de aminoácidos, lipídeos, carboidratos vias 
anfibólicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Fosforilação oxidativa: 
- Cadeia transportadora de elétrons: 
- membrana plasmática de procariotos 
- composição variada: flavoproteínas / quinonas / citocromos 
 - organização em valores crescentes de potencial de redução (E ) 
Menor valor de E → tendênciaa perder elétrons (oxidação) 
Maior valor de E → tendência a receber elétrons (redução) 
 
Par oxidação-redução: 
Quanto maior ΔE, maior a energia liberada. 
- Coenzimas reduzidas na via glicolítica, ciclo de Krebs → baixo valor de E 
 
- Compostos inorgânicos (O2, NO3-) → alto valor de E (aceptores de elétrons) 
 
- Energia liberada → formação de gradiente de prótons na membrana → força próton-motora 
 
- ATPase na membrana: 
- canal de prótons 
- síntese de ATP 
1 NADH → síntese de 3 ATP 
 1 FADH2 → síntese de 2 ATP 
 
 
 
Força próton-motora em procariotos: 
- síntese de ATP 
- movimento do flagelo 
- transporte de substratos contra o gradiente de concentração 
 
Respiração aeróbia: - O2 é o aceptor final dos elétrons da cadeia 
- eucariotos, vários procariotos 
 
 
Respiração anaeróbia: - O2 não é o aceptor final de elétrons da cadeia 
- vários procariotos 
- processo anaeróbico 
 
Possíveis aceptores de elétrons: 
NO3- → NO2- Pseudomonas, Bacillus, Escherichia 
SO42- → H2S 
S0 → H2S 
Fe3+ → Fe2+ 
 
Menores valores de E do que O2 → menor liberação de energia: 
 
1 NADH → 2 ATP 1 FADH2 → 1 ATP 
 
- ocupação de diferentes ambientes 
- crescimento mais lento do que em aerobiose 
 
- Fermentação: 
- oxidação parcial da molécula orgânica 
- síntese de ATP por fosforilação em nível do substrato 
- via mais utilizada: glicólise 
- sem cadeia transportadora de elétrons 
- presença de ATPase membranar → gasto de ATP para formação de gradiente de prótons 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- produto final → nome da fermentação 
- importância: - identificação do microrganismo 
 - processos industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Fermentação lática: 
Streptococcus mutans → cárie 
Acidificação de mucosas 
Acidificação de alimentos → preservação (leite, iogurte, picles) 
 
-Fermentação etanólica: 
Leveduras, algumas bactérias 
Álcool combustível, bebidas alcoólicas 
Liberação de CO2 → fermento biológico 
 
-Fermentação de aminoácidos: 
- Clostridium 
- Fermentação de pares de aminoácidos: 
- Clostridium perfringens: putrescina, cadaverina 
 
- Comparação Respiração x Fermentação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bactéria facultativa: 
- com O2 → respiração aeróbia (↑ ATP) 
- sem O2 → respiração aneróbia ou fermentação 
 
 
 
 
E. coli: respiração aeróbia/ respiração anaeróbia do nitrato / fermentação 
 
Presença de O2 → respiração aeróbia 
(repressão da expressão de nitrato redutase, enzimas de fermentação) 
 
 
Ausência de O2, presença de NO32- → respiração anaeróbia 
(ausência da repressão de nitrato redutase, repressão da expressão de enzimas de fermentação) 
 
Ausência de O2 e NO32- → fermentações 
 
2) Bactérias quimioautotróficas: 
- Fonte de energia: oxidação de compostos químicos inorgânicos 
 
- Variedade de compostos químicos usados (H2, NO2-, Fe2+, S0) 
 
- Cadeia transportadora de elétrons na membrana 
 
- Formação de gradiente de prótons → síntese de ATP 
 
- Aceptor de elétrons variado 
 
 
- Oxidação de H2: 
- Presença de hidrogenases: 
- membranar: doação de elétrons para a cadeia 
- citoplasmática: redução de NAD+ para a síntese de compostos 
orgânicos 
 
- Oxidação de compostos contendo Nitrogênio: 
- Nitrosomonas: NH4+ → NO2- 
- Nitrobacter: NO2- → NO3- 
 
3) Bactérias fotoautotróficas: 
- Energia luminosa 
 ↓ 
Energia química (ATP) 
 
- Pigmentos para absorção de energia luminosa: 
Bacterioclorofilas → membrana 
Carotenóides, ficobilinas 
 
- Emissão de elétrons pelos pigmentos para a cadeia transportadora de elétrons 
 
-Fotossíntese anoxigênica: - bactérias verdes e púrpuras 
 - anaerobiose 
 - doador de elétrons variável, menos H2O → composto inorgânico 
(H2, H2S) 
 
- Fotossíntese oxigênica: 
- vegetais, algas, cianobactérias 
- produção de O2 a partir de H2O 
 
 
4) Bactérias fotoheterotróficas: 
- fotossíntese anoxigênica 
- bactérias verdes e púrpuras 
- doador de elétrons → composto orgânico (*) 
 
Aula 07 – Antimicrobianos I 
1) Definições: 
- Antibióticos → substancias químicas produzidas por microrganismos que são capazes de 
inibir o crescimento de outros microrganismos 
 
- Quimioterápicos → agentes antimicrobianos sintetizados em laboratório 
 
Definição atual: 
Antimicrobianos → substancias produzidas por microrganismos ou por síntese química 
(parcial ou total) que inibem o crescimento de outros microrganismos 
 
2) Histórico: 
- Paul Ehrlich (1909): Salvarsan (sífilis) 
- 1929: Alexander Fleming → contaminação de Penicillium notatum em uma placa com 
crescimento de Staphylococcus aureus→ morte bacteriana 
- 1935: Prontosil (Streptococcus) 
- 1940: Howard Florey, Ernst Chain → purificação da penicilina do sobrenadante de cultura 
de P. notatum 
- 1944: Selman Waksman → estreptomicina no sobrenadante de cultura de Streptomyces 
griseus 
 
3) Microrganismos produtores: 
- Bacterias: Streptomyces, Bacillus 
- Fungos: Penicillium, Cephalosporium 
 
Objetivo → controle de populações microbianas no ambiente (solo, agua) 
Produção industrial x produção microbiana 
 
 
4) Propriedades desejáveis: 
Toxicidade seletiva - o agente deve agir de forma que cause morte celular do patógeno ou 
iniba o seu crescimento, produzindo pouco ou nenhum efeito tóxico no hospedeiro: 
 
Ação em estruturas celulares/vias metabólicas exclusivas do micro-organismo 
- Poucos efeitos colaterais 
- Absorção via oral 
- Amplo espectro de ação 
- Bactericida, e não bacteriostático 
- Efeito prolongado 
- Eficaz em baixa concentração 
- Estável quimicamente 
- Ativo em diversos fluidos corporais 
- Não-alergênico 
- Custo baixo e fácil produção 
- Não-susceptível a resistência microbiana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Distribuição de antimicrobianos pelo corpo humano: 
Sistema nervoso central → penicilinas, cloranfenicol 
Ouvido → Penicilinas, sulfas 
Pleura, Pericárdio → penicilinas, sulfas, clindamicina, cloranfenicol 
Pulmão → Tetraciclinas, isoniazida, rifampicina 
Pele → tetraciclinas, clindamicina 
Trato urinário → Quinolonas 
 
Seleção do antimicrobiano apropriado (com toxicidade seletiva): 
1) Susceptibilidade do patógeno 
 
2) Efeitos colaterais – hospedeiro e microbiota 
 
3) Capacidade de alcançar o sitio da infecção em concentração/atividade adequadas 
Trato urinário (quinolonas), SNC – lipossolúveis (penicilinas) 
 
4) Espectro de ação – contra Gram + e/ou Gram – 
 
5) Ação bactericida ou bacteriostática (de acordo com o estado imunológico) 
 
Não havendo efeito: troca do antimicrobiano (possibilidade de resistência) 
 
5) Métodos para avaliação da susceptibilidade dos patógenos aos antimicrobianos: 
1) Antibiograma 
 
2) CMI (Concentração mínima inibitória) 
 
3) CMB (Concentração mínima bactericida) 
6) Mecanismos de ação dos antimicrobianos: 
- Síntese da parede celular 
 
- Função da membrana plasmática 
 
- Reações enzimáticas centrais do metabolismo 
 
- Síntese de proteínas 
 
- Estrutura e funcionamento dos ácidos nucleicos 
 
 
7) Inibidores da síntese da parede celular bacteriana: 
- Parede celular → resistência a pressão osmótica 
 
- Bactericida em células em divisão 
 
- Com toxicidade seletiva (peptidoglicana exclusiva de bactérias) 
 
- Sem ação em Mycoplasma 
 
 
7.1) Beta-lactamicos: 
- Penicilinas, Cefalosporinas 
 
 
 
- Mecanismo de ação: analogia estrutural do anel beta-lactamico com o dimero D-alanil-D-
alanina 
Analogia estrutural ↔ Inibição competitiva de uma enzima 
 
 
- Alvos de beta-lactâmicos: 
Transpeptidase – formação de ligações cruzadas 
D-alaninacarboxipeptidase (Gram -) – remoção de D-alanina terminal 
PBPs → proteínas de ligação a penicilina 
 
Escherichia coli → PBPs 1a, 1b, 2, 3, 4, 5, 6 
 
Alterações morfológicas especificas: 
1a, 1b → transpeptidases (alongamento) 
2 → manutenção da forma em bastonete 
3 → formação do septo de divisão 
4, 5, 6 → D-alanina carboxipeptidases 
 
- Efeito: lise em células em divisão (ação das autolisinas) 
 
- Mecanismos de resistência a beta-lactamicos: 
 
1) Inativação do antibiótico → beta-lactamases (penicilinases, cefalosporinases) 
 
Gram +: enzima extracelular 
Gram -: enzima Periplasmática 
Possibilidade → associação do beta-lactâmico com um inibidor de beta-lactamase 
(ex: acido clavulânico) 
 
 
2) alteração do sitio-alvo → produção de PBP (transpeptidase) com maior afinidade pelo 
dímero D-alanil-D-alanina e menor afinidade pelo antibiótico 
 
Staphylococcus aureus: produção de PBP2 distinta 
 
 
3) bloqueio da entrada do antibiótico na célula: 
 
Gram -: presença da membrana externa 
 
Pseudomonas aeruginosa: 
- beta-lactamase 
- PBPs diferentes 
- membrana externa com sistema restrito de transporte por porinas 
 
 
- Variedade estrutural das penicilinas: 
- Penicilinas naturais: 
 
Penicilina G (benzil penicilina): 
- só para Gram + 
- só por via IV (sensível ao suco gástrico) 
- sensível a beta-lactamase 
- vários casos de alergia na população 
 
 
 
Penicilina V: 
- só para Gram + 
- resistente ao suco gástrico (uso por via oral) 
- sensível a beta-lactamase 
- menos casos de alergia 
 
 
 
- Penicilinas semi-sintéticas: a partir do ácido 6-amino penicilânico 
 
a) Penicilinas resistentes a beta-lactamase: meticilina 
- Só eficaz contra bactérias Gram + 
- Staphylococcus aureus → cepas resistentes a meticilina (MRSA) → produção de PBPs 
distintas 
 
 
b) Penicilinas de amplo espectro (Gram + e Gram-): 
- ampicilina, amoxicilina 
- associação com acido clavulânico – sensibilidade a beta-lactamase 
 
 
c) Penicilinas anti-Pseudomonas: carbenicilina 
- maior espectro de ação 
- sensível a beta-lactamase 
 
 
 
- Variedade estrutural das cefalosporinas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.2) Cicloserina: 
- Streptomyces orchidaceus 
- Análogo estrutural da D-alanina 
- Alvos: alanina racemase 
 D-alanil-D-alanina sintetase 
- Resistência: produção de grande quantidade das enzimas 
- Efeitos colaterais: tóxico ao SNC 
 
7.3) Vancomicina: 
- Streptomyces orientalis 
- Glicopeptídeo → ligação irreversível ao dímero D-alanil-D-alanina da peptidoglicana 
- Alvos: transglicosilação / transpeptidação 
- Apenas para Gram + → MRSA e enterococos 
- Efeitos colaterais (rins, ouvidos) 
- Resistencia: bactérias que só sintetizam tetrapeptídeo → impedimento da ligação da 
vancomicina (1997) 
 
 
 
 
7.4) Bacitracinas: 
- Bacillus subtilis 
- Polipeptideo 
- Efeitos colaterais → uso tópico 
- Alvo: ligação ao pirofosfato do bactoprenol-PP 
 inibição da pirofosfatase 
 
 
Aula 08 – Antimicrobianos II 
 
 8) Inibidores da função da membrana plasmática: 
- Importância da membrana plasmática – estrutura essencial 
- Independente da divisão celular 
- Baixa toxicidade seletiva – semelhanças com a membrana de eucariotos 
 
8.1) Polimixinas: 
- Bacillus polymyxa 
- Polipeptídeo com diaminobutírico (DAB) e ácido graxo 
- Alvo: inserção na membrana plasmática alteração da estrutura e propriedades da 
membrana 
 
8.2) Poliênicos: 
- Alvo: ligação ao ergosterol formação de poros na membrana (fungos, Mycoplasma) 
- Possível ligação ao colesterol 
- Anfotericina B e Nistatina 
 
 
8.3) Imidazóis: 
- Cetoconazol, miconazol 
- Bloqueio da síntese de ergosterol por impedir a demetilação do precursor lanosterol 
- Ativos contra fungos e protozoários 
- Toxicidade seletiva: obtenção de colesterol na alimentação 
 
 
9) Inibidores de reações enzimáticas centrais do metabolismo: 
 
9.1) Sulfas: 
- Análogo estrutural do ácido p-amino benzóico (PABA), componente do ácido fólico 
- Ácido fólico → participação na síntese de vitaminas, purinas e aminoácidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Alvo: dihidropteroato sintetase → síntese do ácido fólico 
 
- Ação bacteriostática 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem → obtenção de ácido fólico na dieta 
- bactérias → membrana impermeável ao ácido fólico 
 
- Mecanismos de resistência: 
- bactérias com membrana permeável ao ácido fólico 
- síntese de dihidropteroato sintetase com maior afinidade por PABA do que por 
sulfas 
 
- Uso em sinergia com trimetoprim: 
- inibidor da dihidrofolato redutase 
- potencialização do efeito dos dois compostos 
 
 
 
9.2) Isoniazida: 
- Três mecanismos de ação: 
 
1º - Interrupção da síntese de ácido micólico 
- Tratamento de infecções por micobactérias 
- Tuberculose, hanseníase 
 
Analogia estrutural com a nicotinamida e a vitamina B6 
 
 
2º - Ação sobre a enzima NADase 
- Degradação do excesso de NAD 
- Análogo estrutural de nicotinamida (NAD) 
- Membrana plasmática: NADase-proteína repressora 
- Ação: rompimento da ligação à proteína repressora 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: NADase na membrana mitocondrial interna → impermeável à isoniazida 
 
 
3º - Ação sobre transaminases 
- Síntese de aminoácidos 
- Análogo estrutural de piridoxamina (vitamina B6) 
- Sem toxicidade seletiva: 
- necessidade de administração de vitamina B6 
- ação da isoniazida apenas sobre a NADase 
 
10) Inibidores da síntese de proteínas: 
 
10.1) Aminoglicosídeos: 
- Estreptomicina, gentamicina, neomicina, tobramicina, kanamicina 
 
 
- Alvo: proteína S12 da subunidade 30S do ribossoma procarioto → deformação do ribossoma e 
interrupção da síntese proteica 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: subunidade 40S com proteínas distintas 
- mitocôndria impermeável 
- Mecanismos de resistência: 
- fosforilação, adenilação ou acetilação do antibiótico 
- bloqueio da entrada na célula 
 
 
10.2) Tetraciclinas: 
 
- Alvos: - proteínas S4, S14 e S18 da subunidade 30 S 
 - bloqueio da ligação do aminoacil-RNAt ao ribossoma → interrupção do 
alongamento da cadeia 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: subunidade 40S com proteínas distintas 
- mitocôndria impermeável 
 
- Mecanismos de resistência: 
- produção de proteínas ribossomais distintas 
- bloqueio da entrada do antibiótico na célula 
- efluxo do antibiótico 
 
 
10.3) Cloranfenicol: 
 
- Alvos: - proteína L16 da subunidade 50S do ribossoma procarioto 
 - peptidil transferase 
 - alteração da conformação do ribossoma → interrupção da síntese protéica 
 
- Sem toxicidade seletiva: 
 - entrada na mitocôndria → interrupção da síntese de hemeproteínas 
 
- Resistência: acetilação do antibiótico 
 
 
10.4) Eritromicina: 
-Alvos: - proteína L15 da subunidade 50S 
 - fixação do RNAt ao ribossoma 
 - interrupção da translocação do ribossoma pelo RNAm 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: subunidade 60S com proteínas distintas 
- mitocôndria impermeável 
 
- Mecanismo de resistência: alterações na estrutura da subunidade 50S 
 
 
10.5) Lincomicina, clindamicina: 
- Alvos: - proteína L16 da subunidade 50S 
 - fixação do RNAt ao ribossoma 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: subunidade 60S com proteínas distintas 
- mitocôndria impermeável 
 
- Mecanismo de resistência: alterações na estrutura da subunidade 50S 
 
 
 
10.6) Mupirocina: 
- Alvo: ligação à isoleucil-RNAt sintetase bacteriana 
 bloqueio da incorporação de isoleucina à proteína 
 
- Uso tópico (rápida metabolização) 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: enzimas com estrutura distinta 
 
10.7) Linezolid: 
- Nova classe de antibióticos:oxazolidinonas 
 
- Alvo: - ligação ao RNAr 23S da subunidade 50S 
 - interação do RNAm com as 2 subunidades do ribossoma 
 procarioto → interrupção da síntese de proteínas 
 
- Ativo contra MRSA e enterococos resistentes à vancomicina 
 
- Restrição da comercialização para retardar a seleção de resistência 
 
11) Inibidores da função de ácidos nucleicos: 
 
11.1) Rifamicinas: 
- Alvo: subunidade β da RNA polimerase → interrupção da síntese de RNA → interrupção 
da síntese de proteínas 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: RNA polimerase com composição distinta 
- mitocôndrias impermeáveis ao antibiótico 
 
- Mecanismo de resistência → produção de RNA polimerase distinta 
 
 
11.2) Quinolonas: 
- Ácido nalidíxico, norfloxacina, ciprofloxacina 
 
- Alvo: subunidade A da DNA girase (topoisomerase) 
 sem desenrolamento do DNA procarioto → sem transcrição e sem replicação do 
DNA 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: topoisomerase com composição distinta 
 
- Mecanismo de resistência → modificações na DNA girasse 
 
 
11.3) Novobiocina: 
- Alvo: subunidade B da DNA girase 
sem desenrolamento do DNA procarioto 
sem transcrição e sem replicação do DNA 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: topoisomerase com composição distinta 
 
- Mecanismo de resistência → modificações na DNA girasse 
 
 
 
11.4) Nitro-imidazóis: 
- Metronidazol 
 
- Alvo: ligação à ferredoxina da cadeia transportadora de elétrons de bactérias e 
protozoários anaeróbios 
 
 
transferência de elétrons para o grupo nitro do metronidazol 
↓ 
formação de radicais livres (hidroxilamina) 
↓ 
ionização do DNA 
↓ 
alteração da conformação → interrupção de replicação e transcrição 
 
 
- Toxicidade seletiva: 
- homem: metabolismo aeróbio → sem ferredoxina 
 
 
Aula 09 – Noções de Genética Bacteriana I 
 
1) Organização do material genético bacteriano: 
1.1) Estrutura do cromossoma bacteriano: 
 
- estrutura essencial à viabilidade celular 
 
- função: codificação de genes essenciais ao metabolismo 
 
- DNA fita dupla, geralmente circular, único 
 
- nucleotídeos: citosina, timina (pirimidinas) 
 adenina, guanina (purinas) 
 
- pareamento C-G e A-T por pontes de hidrogênio (fracas, rompidas pelo aumento de 
temperatura) 
 
- sem envoltório nuclear (citoplasma) 
 
- altamente compacto: DNA super-enrolado e estabilizado por poliaminas 
 
 
 
 
 
 
- Topoisomerases (DNA girases): empacotamento e relaxamento do DNA 
 
- Duplicação: semiconservativa (início: sítio ori) 
DNA helicase: separação das fitas 
 
DNA polimerase III: mais importante – incorporação de nucleotídeos complementares; necessita 
de “iniciador” de RNA 
 
- Gene: sequência de nucleotídeos necessária para a síntese de RNA para a formação de uma 
proteína 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RNA polimerase: síntese de RNA a partir de uma das fitas do DNA 
 formada por várias subunidades 
 
Fator sigma (σ): ligação da RNA polimerase ao promotor 
 
Promotor: sequência do DNA que determina o início da transcrição – sítio de ligação da RNA 
polimerase 
 
(Diferentes fatores σ: ligação a promotores distintos) 
 
Operon: genes de função relacionada transcritos juntos, a partir de um só promotor 
 
 
Tradução: leitura do RNAm em ribossomas códons: sequência de três nucleotídeos 
especificidade códon – aminoácido sequência de leitura – sítio de ligação ao ribossoma 
 
 
Comparação do processamento da informação genética: 
 
 
 
 
 
 
 
1.2) Elementos móveis em bactérias: 
 A) Plasmídios: 
- DNA fita dupla, geralmente circular 
- tamanho variável (menores do que o cromossoma) 
- número de cópias variável 
- plasmídios distintos em uma mesma célula 
- duplicação independente do cromossoma 
- presença geralmente facultativa 
 
- função: conferir características fenotípicas adicionais: 
 
- Transferência de material genético entre duas bactérias por conjugação (plasmídio F) 
- Resistência a antibióticos (plasmídios R): 
 
Outras funções relacionadas com genes de plasmídios: 
- Produção de toxinas 
- Produção de antibióticos 
- Degradação de poluentes e pesticidas 
- Utilização de diferentes fontes de Carbono 
- Fixação de N2 
 
- Cura: perda espontânea de plasmídios (mantidos apenas pela pressão seletiva) 
 
B) Elementos de transposição (Transposons): 
- Segmentos lineares de DNA fita dupla em número variável 
- Duplicação dependente de outras moléculas de DNA 
- Capacidade de mudar de posição (transpor) entre diferentes moléculas de DNA - 
transposase 
- Consequências: transferência de características fenotípicas para outras moléculas de 
DNA; possível inativação de genes no DNA receptor 
 
- Transposons Simples (sequências de inserção): 
- gene da transposase 
- repetições invertidas nas duas extremidades 
 
-Transposons compostos: 
- transposons simples nas duas extremidades 
- genes para resistência a drogas, toxinas entre os transposons simples 
 
Consequências da transposição: 
- Transferência de genes de resistência a antimicrobianos 
- Inativação de genes – indução de mutagênese 
 
C) Integrons: 
- transposons contendo gene da integrase e sequência de nucleotídeos específica para 
reconhecimento por essa enzima 
- integrase: une (integra) duas moléculas de DNA 
Consequência da integração: incorporação de vários genes de resistência a antibióticos 
 
D) Ilhas de patogenicidade: 
- grandes sequências de nucleotídeos (> 30kb) inseridas no cromossoma bacteriano 
- vários genes de patogenicidade agrupados 
- presentes apenas em cepas patogênicas de uma certa espécie ou em parasitas 
relacionados 
- flanqueadas por transposons simples, contêm integrases, transposases, sequência de 
origem de replicação de plasmídios 
- alta mobilidade (adaptação ambiental) 
- mecanismo de transferência – desconhecido 
 
2) Variabilidade genética em bactérias: 
 
2.1) Mutação: alteração na sequência de bases de um gene 
 
- Espontânea: 
- erro na duplicação do DNA pela DNA polimerase 
- evento raro: 1 mutante em 106 – 1010 células 
- mecanismos de reparo da DNA polimerase 
- gera variações na população 
- pode ser causada por elementos de transposição 
 
- Induzida: 
- agentes exógenos capazes de modificar a sequência do DNA de forma aleatória 
- agentes químicos – ex: análogos de base 
5-bromo-uracil: capacidade de parear com guanina 
 
- agentes físicos – ex: radiação 
ultravioleta, raios X inserção ou deleção de 
bases 
 
- Consequências da ocorrência 
de uma mutação 
 
 
 
- Substituição de um par de 
bases (mutação pontual): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Adição ou deleção de um par de bases: 
alteração na fase de leitura do RNAm - proteína não-funcional 
 
 
- Importância das mutações: - controle do crescimento bacteriano (mutantes defeituosos) - 
geração de mutantes auxotróficos 
 
 
 
 
 
 
- possíveis efeitos benéficos – correção de um defeito em um gene 
- Teste Ames: avaliação do poder mutagênico de compostos químicos 
 
Salmonella typhimurium 
auxotrófica para histidina 
↓ 
Obtenção de mutantes 
prototróficos em meio mínimo 
 
 
 
2.2) Recombinação não-homóloga: Ação de enzimas que reconhecem determinadas 
sequências de nucleotídeos e promovem a combinação de diferentes moléculas de DNA 
 
A) Transposição: transposases (repetições invertidas) 
 
 
B) Recombinação sítio-específica: integrases 
 
 
Aula 10 – Noção de Genética Bacteriana II 
 
 2.3) Recombinação homóloga: troca de material genético homólogo entre duas moléculas 
de DNA 
 
- Diferentes processos de transferênciado DNA de uma célula doadora para uma célula 
receptora 
 
- Importância: transferência de características fenotípicas entre duas células 
 
Célula doadora Arg+ x Célula receptora Arg- 
 ↓ 
Células receptora Arg+ 
 
Proteína Rec – responsável pela recombinação do DNA 
 
 
A) Conjugação: 
- necessidade de contato físico entre a célula doadora e a célula receptora 
- transferência principal de plasmídios F 
 
Contato físico entre as células: 
- bactérias Gram negativas: pilus sexual 
 
- possível transferência de genes do cromossoma pela conjugação: 
- células Hfr – alta frequência de recombinação 
- transposons simples no plasmídio e no cromossoma sofrem recombinação 
 
Contato físico entre bactérias Gram positivas: 
Bactéria receptora: feromônios sexuais 
Bactéria doadora: substância de agregação (parede celular) 
 
Ocorrência da conjugação: 
Alta: - entre espécies do mesmo gênero; 
 - entre espécies de gêneros diferentes. 
 
Grande disseminação de genes de resistência a antimicrobianos. 
 
B) Transformação: 
- presença de DNA no meio ambiente proveniente de bactérias lisadas 
- ocorrência: baixa: 
- entre espécies do mesmo gênero; 
 
Gram positivas: Streptococcus, Staphylococcus, Bacillus 
Gram negativas: Haemophilus, Neisseria 
 
- entre gêneros diferentes: apenas entre Staphylococcus e Streptococcus 
 
 
C) Transdução: 
- transferência de DNA via bacteriófagos 
 
Bacteriófagos: 
- material genético envolto por proteínas (capsídeo) com especificidade de ligação a 
componentes da superfície bacteriana que tenham variação estrutural (antígeno O, cápsula) 
- controle da própria replicação apenas no citoplasma bacteriano 
 
- Transdução generalizada: transferência de qualquer segmento de DNA 
- Transdução especializada: 
- transferência de determinados segmentos de DNA 
- fagos temperados: DNA contém o gene da integrase e se insere no cromossoma 
bacteriano 
 - ocorrência - baixa: entre espécies do mesmo gênero 
 
D) Variabilidade: 
- Conjugação > Transformação > Transdução 
- Rápida disseminação de genes – seleção das células mais adaptadas 
- Expansão da resistência a antimicrobianos 
 - Ausência de pressão seletiva: perda dos caracteres de patogenicidade, como plasmídios 
 
3) Tecnologia do DNA recombinante: 
Expressão de proteínas eucarióticas em células procarióticas 
- Etapa 1 - Obtenção e fragmentação do DNA de interesse: 
 - Proteína eucariótica: 
- obter RNAm 
- transcriptase reversa (RNAm → DNA) para remoção de introns 
 - Uso de endonucleases de restrição bacterianas para fragmentar o DNA com 
extremidades complementares (coesivas) 
 
- Etapa 2 – Ligação dos fragmentos de DNA de interesse com um vetor de clonagem 
 
Vetor de clonagem: 
- replicação autônoma 
- replicação em grande número de cópias 
- vários sítios únicos para enzimas de restrição 
- promotores adequados para sua expressão 
- incorporação de sequência que codifique a excreção da proteína de interesse 
- marcadores metabólicos (resistência a antibióticos, degradação de metabólitos) 
- Exemplos: plasmídios, fagos temperados, cosmídios (plasmídio + DNA fago) 
- Etapa 3 – Introdução do DNA em uma bactéria hospedeira (clone recombinante) 
Conjugação, transdução ou transformação (íons Ca2+, eletroporação) 
 
 
- Etapa 4 - Amplificação dos clones recombinantes em meio de cultura 
Verificação da presença do vetor de clonagem: 
- detecção da resistência a antimicrobianos 
 - genes repórter (degradação de metabólito do meio) 
 
- Etapa 5 – Detecção do clone recombinante produtor da proteína eucariótica: 
 
- Detecção da proteína de interesse (anticorpos) 
 
 - Sondas moleculares - Segmento de DNA com sequência complementar ao DNA de 
interesse, com nucleotídeos radioativos 
 
- Mutação sítio-dirigida: 
- Indução da mutação em pontos específicos de um gene: 
Síntese de pequena sequência de nucleotídeos contendo a alteração (mutação) desejada 
 Importância: melhoria da proteína a ser produzida