Microbiologia Básica: Importância, Biossegurança e Controle de Microorganismos

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Estudo Dirigido 1 – Microbiologia Básica – 2011
Cite a importância dos microorganismos nas diversas áreas em que estes podem ser empregados.
Os processos de tratamento de esgotos utilizam as bactérias (anaeróbicas) no processo de degradação dos resíduos orgânicos;
Nas usinas de reciclagem de lixo, são utilizados na produção de adubo;
Na indústria farmacêutica são utilizadas para a produção de antibióticos e vitaminas.
A indústria química emprega as bactérias na produção de acetona, metanol, butanol e outros.
Podem ser usadas na produção de alimentos, como iogurtes, queijos, leites fermentados e outros;
A moderna biotecnologia permitiu a modificação do material genético de algumas bactérias, fazendo com que elas passassem a produzir insulina para o tratamento da diabetes;
A cirurgia plástica faz o uso da toxina botulínica (produzida por bactérias) para atenuação de rugas;
Controle de pragas de insetos por microorganismos;
O que é biossegurança e qual seu fundamento?
Adota-se o termo biossegurança como a ciência voltada para o controle e a minimização de riscos advindos da prática de diferentes tecnologias, seja em laboratório seja no meio ambiente. 
O fundamento básico da biossegurança é assegurar o avanço dos processos tecnológicos e proteger a saúde humana, animal e o meio ambiente. 
As práticas de biossegurança baseiam-se na necessidade de proteção ao operador, seus auxiliares e a comunidade local contra riscos que possam prejudicar a saúde. 
Descreva os níveis de biossegurança e quais os riscos para cada nível. Cite exemplos de microorganismos que podem ser trabalhados em cada nível.
Classe de risco 1: organismo que não causam doenças em humanos e animais.
Classe de risco 2: patógeno que causa doença, mas não consiste em risco serio.
Classe de risco 3: patogeno que geralmente causa doenças graves em humanos e animais, e pode representar serio risco para manipular.
Classe de risco 4: patogeno que representa grande ameaça para humanos e animais, representa grande risco para o manipular e pode ser transmitido de um indivíduo para outro.
Quais os procedimentos em caso de acidente com material biológico?
Notificar responsável 
Isolar o local, limitar área com papel toalha
Saturar com água sanitária ou hipoclorito 1% por 30 min.
Descartar o material 
lavar área de trabalho 
Lavar as mãos 
Defina: limpeza, descontaminação, desinfecção, anti-sepsia e esterilização.
Limpeza: remoção mecânica de matéria orgânica e microorganismos.
Descontaminação: limpeza com agentes químicos ou físicos.
Desinfecção: é a eliminação parcial dos microorganismos de material inanimado usando substancias químicas, radiação ultravioleta, água fervente ou vapor.
Anti-sepsia: semelhante à desinfecção, porem relacionada a tecidos vivos, e realizada por produtos químicos denominados anti-sépticos.
Esterilização: é a eliminação total dos microorganismos e esporos por métodos químicos ou físicos.
Descreva os métodos físicos e químicos de controle de crescimento de microorganismos.
Método físico: 
Temperatura: calor seco ou úmido (método seguro, de baixo custo e não gera produtos tóxicos). Acima da temperatura ideal de crescimento ocorre desnaturação de proteínas estruturais levando a morte do microrganismo. 
Radiação: reduz ou elimina microorganismos. Tem vários efeitos sobre as células, dependendo do seu comprimento de onda, intensidade e duração.
Filtração
Dessecação: Envolve a remoção de água das células microbianas para controle de crescimento microbiano.
Liofilização: congelamento rápido e remoção da água por sublimação; bacteriostático, usado na indústria de alimentos e preservação de culturas bacteriana;
Defumação: Diminui o teor de água por exposição de alimentos durante horas ou dias à fumaça de madeira em combustão.
Método Químico:
Usam substâncias químicas de origem natural ou sintética para eliminar ou inibir crescimento de micro-organismos. 
Efeito estático: (bacteriostático, fungistático ou virustático); 	inibição de crescimento
Efeito microbicida: (bactericida, fungicida, viruscida); morte do microrganismo;
Quais são os três domínios em que os microorganismos podem ser classificados?
Bacteria; Archaea; Eucaryota;
 Cite as diferenças básicas entre procariotos e eucariotos.
Procariotos:
Presente: DNA circular, ribossomos (distribuídos no citoplasma), membrana citoplasmática (fosfolipideos) e parede celular (peptideoglicano).
Ausente: membrana nuclear, histonas, mitocôndrias, aparelho de golgi, reticulo endoplasmático e lisossomos.
Eucariotos:
Presente: DNA linear, membrana nuclear, histonas, mitocôndrias, aparelho de golgi, reticulo endoplasmático, lisossomos, ribossomos (livres e ligados ao RE rugoso) e membrana citoplasmática (colesterol).
Ausente: parede celular.
Nomeie a morfologia dos arranjos bacterianos abaixo:
Cocos; Diplococos; Esporos bacterianos;
Estreptococos; Estafilococos; Vibriões;
Espirilos; Bacilos;
Cite as diferenças entre as paredes bacterianas de uma bactéria gram positiva, gram negativa e de uma micobactéria.
Gram-positivas: sua parede celular é composta por uma bicamada lipídica seguida de uma grande camada de peptideoglicano.
Gram-negativas: sua parede celular é formada por uma bicamada lipídica, seguida de uma fina camada de peptideoglicano, uma nova camada de fosfolipideos com porina , e uma ultima camada de lipídeos.
Micobacterias: sua parede celular é formada por uma bicamada lipídica, seguida de uma camada de peptideoglicano, depois arabinogalactano, seguido por ácido micólico com porinas, e uma ultima camada de lipídeos.
Explique em que consiste o método de coloração gram. Por que as bactérias gram positivas coram em roxo e as gram negativas, em rosa?
Na técnica de Gram, colora-se bactérias com um corante violeta especial. A bactéria que assim obtiver uma cor roxa, será gram positiva e a que obtiver coloração rósea, gram negativa. A gram positiva ganha coloração roxa porque sua camada mais externa, a parede celular, formada por peptideoglicano, absorve a tinta. Já a gram negativa é rósea porque, apesar de também ter parede celular, esta fica abaixo de uma membrana adicional, parecida com a membrana plasmática, típica deste grupo de bactérias, logo não ocorrendo absorção.
Procedimento:
Confeccionar o esfregaço;
Corar com violeta de cristal por 60 segundos;
Lavar com esguicho de água destilada;
Cobrir com Iodo de Gram ou Lugol por 60 segundos;
Lavar com esguicho de água destilada;
Descorar com álcool a 95%, ou acetona, 10-20 segundos;
Lavar com esguicho de água destilada;
Corar com safranina por 60 segundos
Lavar com água destilada, secar e observar ao microscópio.
O primeiro corante (cristal-de-metila) penetra na bactéria assim como o mordente (Soluto de Lugol). Intracelularmente forma-se um complexo corante-iodo, insolúvel em água, que vai corar o protoplasma e a parede celular. A camada de peptideoglicano é maior em bactérias gram positivas, as gram negativas, por sua vez possuem pouco peptideoglicano e são coradas pelo vermelho de safranina.
A lavagem com álcool dissolve o complexo corante-iodo, e se a parede celular for permeável a este, arrasta-o para fora da célula. As bactérias capazes de preservar a coloração roxa do 1º corante, o violeta de Genciana, designam-se por Gram positivas. As bactérias que, após a lavagem com álcool-acetona, são incapazes de reter o violeta de Genciana, designam-se por Gram negativas, corando pela fucsina diluída que se fixa apenas nas bactérias Gram-negativas. Esta técnica de coloração permite então a distinção entre bactérias com parede celular mais ou menos rica em peptideoglicanos. 
Na coloração de Ziehl –Neelsen, qual o princípio de coloração? Por que algumas bactérias coram-se de rosa e outras de azul?
Há bactérias que são resistentes à coloração, mas que uma vez coradas vão resistir fortemente à descoloração, mesmo por ácidos fortes diluídos e álcool absoluto. Às bactérias que possuem esta propriedade dizemos que são ácido-álcool resistentes. Esta característicaé devida ao elevado teor de lipídios estruturais (ex. ácido micólico) na parede celular destas bactérias, que provoca uma grande hidrofobicidade, dificultando a ação dos mordentes e diferenciadores de corantes aquosos. A técnica de Ziehl-Neelsen evidencia esta ácido-álcool resistência. Segue o seguinte protocolo:
Confeccionar o esfregaço seguindo as técnicas atuais de biossegurança;
Cobrir a lâmina com fucsina fenicada (o mordente é o ácido fénico);
Aquecer a lâmina até à emissão de vapores (é importante não deixar ferver);
Aguardar 5 a 8 minutos;
Lavar com água corrente;
Cobrir a lâmina com álcool-ácido 3% até descorar totalmente o esfregaço;
Lavar com água corrente;
Cobrir a lâmina com azul de metileno durante 1 minuto;
Lavar com água corrente;
Secar;
A fucsinaaa fenicada, atuando a quente, vai corar todas as células bacterianas e outras estruturas presentes no esfregaço de vermelho. O ácido diluído em álcool aplicados vão descorar todas as bactérias exceto as ácido-álcool resistentes, que permanecem coradas de vermelho pela fucsina. Assim, ao serem observadas após coloração e contraste, com azul de metileno, encontraremos as bactérias:
Ácido-álcool resistentes: coradas de vermelho.
Não ácido-álcool resistentes: coradas de azul
Classifique as bactérias abaixo quanto à distribuição dos flagelos:
Monotríquias: único flagelo em uma das extremidades;
Lofotríquias: tifo de flagelos em uma ou ambas as extremidades;
Anfitríquias: único flagelo em cada extremidade;
Peritríquias: cercadas de flagelos;
Descreva os tipos básicos de morfologia dos fungos e suas características.
Fungos filamentosos: o talo (corpo) de um fungo filamentoso consiste em filamentos longos de células conectadas. Esses filamentos são denominados hifas.
As hifas são divididas em vegetativas (função de nutrição) e aéreas (função reprodutiva).
Fungos leveduriformes: 
Descreva as vantagens e desvantagens da microbiota normal.
Vantagens: inibem a colonização por patógenos potencialmente patogênicos (através de competição de nutrientes), produzem vitaminas B e K no intestino e há um estímulo antigênico que assegura o desenvolvimento do sistema imune.
Desvantagens: potencialmente patogênica quando microorganismos atingem locais estéreis ou quando o sistema imune torna-se ineficaz.
Descreva as três relações possíveis entre o microorganismo e o hospedeiro, citando exemplos.
Mutualismo: quando os microorganismos e o hospedeiro são beneficiados.
Comensalismo: quando um dos organismo é beneficiado e o outro não é afetado.
Parasitismo: somente as bactérias se beneficiam causando danos ao hospedeiro.
Defina: infecção, doença, patogenicidade, virulência e fator de virulência.
Infecção: entrada e multiplicação de microorganismos.
Doença: condição na qual a infecção por um microorganismo gera sinais e sintomas (danos ao hospedeiro).
Patogenicidade: habilidade de causar doença.
Virulência: grau de patogenicidade.
Fator de virulência: componente, produto ou estratégia bacteriana, que contribui para o estabelecimento de uma doença.
Explique como se desenvolvem os biofilmes.
Geralmente, a dinâmica de formação de um biofilme ocorre em etapas distintas. Inicialmente temos os organismos denominados colonizadores primários, que se aderem a uma superfície, geralmente contendo proteínas ou outros compostos orgânicos. As células aderidas passam a se desenvolver, originando microcolônias que sintetizam uma matriz exopolissacarídica (EPS), que passam a atuar como substrato para a aderência de microrganismos denominados colonizadores secundários. Estes colonizadores secundários podem se aderir diretamente aos primários, ou promoverem a formação de coagregados com outros microorganismos e então se aderirem aos primários.
Assim, o biofilme corresponde a uma "entidade" dinâmica pois, de acordo com os microrganismos que o compõem, teremos condições físicas, químicas e biológicas distintas. Estas alterações fazem com que cada biofilme seja único, de acordo com os microrganismos presentes. Neste sentido, ao longo do tempo a composição microbiana dos biofilmes geralmente sofre alterações significativas. 
Desenvolvimento de um biofilme: 
(a) Colonização primária de um substrato; 
(b) crescimento, divisão celular e produção do exopolissacarídeo (EPS), com o desenvolvimento de microcolônias; 
(c) coadesão de células individuais, de células coagregadas e grupos de células idênticas, originando um biofilme jovem, de múltiplas espécies; 
(d) maturação e formação de mosaicos clonais no biofilme maduro.
Descreva os estágios de interação microorganismo-hospedeiro, explicando o que acontece em cada estágio.
Entrada: os microorganismos entram no hospedeiro.
Invasão:é a capacidade dos microorganismos penetrarem em células e/ou tecidos do hospedeiro.
Disseminação: quando os microorganismos começam a se reproduzir e se espalhar pelo hospedeiro.
Defina endotoxinas, exotoxinas e micotoxinas.
Toxinas bacterianas são substancias bacterianas venenosas para o hospedeiro, danificam fisicamente ou alteram o metabolismo das células do hospedeiro. 
Endotoxinas: é o LPS que é liberado durante a lise bacteriana, fazem parte da porção externa da parede celular das bactérias gram negativas. Essas toxinas simulam macrófagos para liberar citocinas que estimulam sintomas, como febre, náusea e calafrios.
Exotoxinas: são proteínas secretadas (principalmente por bactérias Gram positivas) toxicas para células eucarióticas, que se ligam a receptores alterando a função da célula e acelerando a sua morte. São solúveis, portanto podem ser disseminadas no hospedeiro. 
Micotoxinas: são substancias toxicas produzidas pelos fungos e causam danos as células hospedeiras, são mutagênicas e carcinogênicas. 
Como ocorre o ciclo de replicação viral?
Aderência Penetração Desnudamento Replicação Montagem Liberação
O que é endósporo e qual sua estrutura?
Endósporo é uma estrutura dormente, dura, e não-reprodutiva produzida por um número pequeno de bactérias do grupo Firmicutes. A função primária da maioria dos endósporos é garantir a sobrevivência da bactéria por períodos de "stress" ambiental. Eles são portanto resistentes a ultravioleta e radiação gama, seca, lisozima, temperatura, fome, e desinfetantes químicos. Endósporos são comumente encontrados no solo e na água, onde eles sobrevivem por longos períodos de tempo. Algumas bactérias produzem exósporos ou cistos ao invés de endósporos.
Descreva a função das seguintes estruturas externas à parede celular:
Cápsula: proteção contra fagocitose e aderência a superfícies favorecendo a formação de biofilmes.
Pili: transferência do material genético.
Fímbria: função de adesão entre bactérias.
Flagelo: locomoção.
Quais as principais vias de fermentação microbiana?
Fermentação Mista, Lática, Alcoólica, Propiônica e Butírica.
Qual a classificação das bactérias de acordo com sua temperatura ótima de crescimento?
Psicrófilos: temperatura ótima 15°C, encontradas em oceanos.
Mesófilos: temperatura ótima 37°C.
Termófilos: temperatura ótima 50 a 60°C. 
Classifique os tubos abaixo, de acordo com a necessidade ou não de oxigênio para o crescimento das culturas.
Aeróbio estrito.
Anaeróbio estrito.
Anaeróbio facultativo.
Micro aerófilo.
Anaeróbio aerotolerantes.
O gráfico abaixo demonstra as fases de crescimento bacteriano. Identifique cada fase, descrevendo o que ocorre em cada uma delas.
Lag:adaptação metabólica, síntese de enzimas necessárias para o crescimento. O numero de indivíduos não aumenta nesta fase.
Log: as células iniciam seu processo de divisão entrando no período de crescimento exponencial.
Estacionaria: em determinado momento a taxa de crescimento diminui (falta de nutrientes). O numero de morte celular é equivalente ao numero de células novas, então, a população torna-se estável.
Declínio: ocorre quando o numero de células mortas excede o número de células novas.
Desenhe a estrutura de um vírus, identificando cada componente.
Como os vírus se tornam envelopados?
Osvírus envelopados são aqueles nos quais o nucleocapsídeos encontram-se envolvido em uma bicamada lipídica, esta é adquirida durante o processo de brotamento a partir da membrana plasmática da célula hospedeira.
Descreva o ciclo de vida dos bacteriófagos.
Ciclo lítico:
Ancoragem ou adsorção: o fago se fixa á parede da bactéria, através das fibras da cauda, que se ligam a moléculas especificas da parede celular bacteriana. É necessário que exista uma complementaridade entre as moléculas do fago e os receptores da bactéria.
Penetração: a cauda do bacteriófago libera lisozima, a bainha da cauda se contrai, o centro da cauda atravessa a parede bacteriana e o fago injeta o DNA no interior da bactéria.
Biossintese: o DNA do fago induz a maquinaria de síntese da célula hospedeira a produzir novos fagos. A síntese protéica do hospedeiro é interrompida pela degradação de seu RNA induzida pelo vírus pela ação de proteínas virais que interferem na transcrição.
Maturação: fase de combinação espontânea dos componentes virais, onde ocorre a montagem das partículas do fago.
O DNA do fago é empacotado no capsídeo; A cabeça do fago é ligada á cauda e suas fibras por ultimo; Lise celular é auxiliada pela ação da lisozima codificada pelo fago;
Liberação: após a montagem dos fagos, a célula se rompe, lançando-os no meio externo. A lisozima, enzima codificada pelo fago, facilita a ruptura da parede bacteriana. Fagos virulentos – Ciclo lítico.
Como pode ser feita a quantificação dos vírus?
Metodos físicos: Metodos moleculares (PCR); Testes sorológicos (radioimunoensaio e imunoensaios de enzima); Ensaios de hemaglutinação (vírus com hemaglutinina); Microscopia eletrônica;
Metodos biológicos: dependem da morte e da infecção animal, ou dos efeitos citopáticos em cultura de tecido em uma serie de diluições do vírus. O titulo é expresso como 50% da dose infecciosa recíproca da diluição do vírus que produz o efeito em 50% das células. 
Como os vírus causam câncer?
Através de TRANSFORMAÇÃO NEOPLÁSICA, que é quando ocorre a divisão descontrolada das células infectada por vírus DNA tumoral. Depois da infecção há a inserção de todo ou parte de seu DNA em sítios aleatórios do DNA hospedeiro. As proteínas virais bloqueiam os efeitos dos genes supressores de tumores, os quais impedem divisões celulares descontroladas).
O que são viróides e príons?
Viróides 
São partículas infecciosas de RNA menores que os vírus;
Consiste de uma única molécula de RNA circular e de baixo peso molecular;
Dentro de células, não apresentam capsídeos ou envelopes;
Não necessitam de vírus auxiliar;
Não produzem proteínas;
São copiados no núcleo da célula hospedeira;
Interrompem o metabolismo da célula hospedeira;
Podem inibir processamento de RNAm na célula hospedeira interrompendo a síntese protéica, ocasionando a morte celular;
Ainda não são conhecidos viróides que infectam animais;
Os efeitos patogênicos são variáveis;
Ex: doença do tubérculo da batata;
Príons
É uma partícula protéica infecciosa extremamente pequena;
São resistentes a inativação por calor e radiação;
Não são destruídas por enzimas, mas são sensíveis a agentes que desnaturam proteínas, como fenol e uréia.
Apresentam pareamento direto de aminoácidos;
São proteínas normais que se enrolam incorretamente, possivelmente como resultado de uma mutação. As proteínas dos príons parecem permanecer juntas no interior da célula formando pequenas fibras ou fibrilas. Como as fibrilas não podem ser organizadas corretamente na membrana plasmática, estes agregados acabam matando a célula. 
Coloração Gram - Princípio:
Primeiro: atentem à estrutura da parede celular de cada tipode bac:
Gram +: fosfolipídeo + peptídeoglicano
Gram -: fosfolipídeo + peptídeoglicano + lipídeo + LPS.
Agora atentem a cada fase da coloração:
1. Cristal violeta: cora o citoplasma de roxo, independente do tipo celular.
2. Lugol: aumenta a afinidade do cristal violeta. Forma um complexo insolúvel dentro da célula.
3. Descorante (álcool): SOLVENTE LIPÍDICO.
4. Fucsina: cora de vermelho.
Portanto: ao utilizar o descorante, as bactérias gram negativas perdem a camada lipídica revestida de cristal violeta e descoram, ao colocar a fucsina, fica da cor da fucsina (rosa), certo????? 
Coloração de Ziehl:
É a mesma coisa, olha a estrutura da parede. Ao utilizar o descorante, a camada lipídica das micobactérias, por exemplo, dissolve e as bacs ficam só com a cor do último corante (azul de metileno).
Falei besteira na coloração de Ziehl! Isso é o que dar não prestar atenção! Rs!
Em Ziehl, as micobactérias são álcool resistentes, devido ao elevado teor de lípidos estruturais (ex. ácido micólico) na parede celular destas bactérias, que provoca uma grande hidrofobicidade, dificultando a ação dos mordentes e diferenciadores de corantes aquosos.
Vou colocar um trecho aqui que eu encontrei que eu acho que explica bem:
O diagnóstico das Micobactérias patogênicas (Mycobacterium tuberculosis e Mycobacterium leprae),
por bacterioscopia direta é feito através dos métodos de coloração de Ziehl-Neelsen e de Kinyoun,
os quais utilizam a característica destas bactérias de possuírem paredes celulares com alto teor de
lipídeos (cerca de 60%, principalmente de Ácido micólico), que quando tratadas pelo corante Fucsina
fenicada, coram-se de vermelho e persistem ao descoramento subseqüente por uma solução de
Álcool-ácido forte (diferenciador). É por isto que são conhecidas por Bacilos Álcool-Ácido Resistentes
(BAAR). As outras bactérias, que não possuem tais paredes celulares ricas em lipídeos, têm a sua
coloração pela Fucsina descorada pela solução de Álcool-ácido e coram-se em azul pela coloração
de fundo do Azul de metileno (contra-corante).