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PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 1 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... MICROBIOLOGIA ELABORADO POR: PROF. Dr. Thiago Alves Santos de Oliveira 2018 PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 2 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... SEGURANÇA NO LABORATÓRIO DE MICROBIOLOGIA DESCRIÇÃO TEÓRICA As aulas práticas de Microbiologia têm como objetivo ensinar ao acadêmico os princípios gerais e métodos utilizados no estudo de microbiologia. Nestas aulas utiliza-se uma variedade de bactérias, sendo algumas patogênicas para o homem, portanto é essencial que as normas sejam seguidas, a fim de se evitar contaminações acidentais. (REIS, 2008). Segundo a OMS erros humanos, más técnicas e má utilização do equipamento estão na origem dos acidentes em laboratório e infecções relacionadas com o trabalho, assim é fundamental o atendimento a todos os requisitos de segurança, objetivando minimizar a ocorrência de acidentes. No Brasil as normas de trabalho em laboratórios são definidas pelo conselho nacional de biossegurança. Biossegurança é definida como sendo a condição de segurança alcançada por um conjunto de ações destinadas a prevenir, controlar, reduzir ou eliminar os riscos inerentes às atividades que possam comprometer a saúde humana, animal, vegetal e o ambiente. (BRASIL, 2006). A OMS faz referência aos perigos relativos de microrganismos infecciosos por grupos de risco (Grupos de Risco 1, 2, 3 e 4). Esta classificação só deve ser utilizada em trabalho laboratorial. No quadro a seguir estão descritos os grupos de risco. CLASSE DE RISCO 1 Baixo risco individual e baixo risco para a comunidade – organismo que não causa doença ao homem ou animal. Ex. microrganismos usados na produção de cerveja, vinho, pão e queijo. (Saccharomycescerevisiae, Lactobacillus casei, Penicilliumcamembertii, etc). CLASSE DE RISCO 2 Risco individual moderado, risco coletivo baixo - um agente patogênico que pode causar uma doença no homem ou no animal, mas que é improvável que constitua um perigo grave para o pessoal dos laboratórios, a comunidade, o gado ou o ambiente. A exposição a agentes infecciosos no laboratório pode causar uma infecção grave, mas existe um tratamento eficaz e medidas de prevenção e o risco de propagação de infecção é limitado. Ex. Clostridium tetani, Staphylococcus aureus. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 3 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... CLASSE DE RISCO 3 Alto risco individual, baixo risco coletivo - Um agente patogênico que causa geralmente uma doença grave no homem ou no animal, mas que não se propaga habitualmente de uma pessoa a outra. Existe um tratamento eficaz, bem como medidas de prevenção. Ex. bactérias - Bacillusanthracis, Chlamydiapsittaci, Mycobacterium tuberculosis. Vírus – hepatite B e C, HIV, febre amarela, dengue. Parasitas – Trypanosoma cruzi. CLASSE DE RISCO 4 Alto risco individual e coletivo - Um agente patogênico que causa geralmente uma doença grave no homem ou no animal e que se pode transmitir facilmente de uma pessoa para outra, direta ou indiretamente. Nem sempre está disponível um tratamento eficaz ou medidas de prevenção. Ex. Vírus de febres hemorrágicas, Vírus Ebola. Quadro 1: Classificação de risco biológico dos microorganismos. De acordo com a ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) as características físicas estruturais e de contenção de um laboratório estão de acordo com o tipo de microrganismo que será manipulado em suas dependências. O quadro abaixo mostra os equipamentos e instalações apropriadas para cada um dos laboratórios. NB-1 Neste caso, o laboratório não está separado das demais dependências do edifício. De um modo geral, o trabalho é conduzido em bancada. Os equipamentos de contenção específicos, como cabines de segurança biológica, não são exigidos. O pessoal de laboratório deverá ter treinamento específico nos procedimentos realizados no laboratório e deverão ser supervisionados por cientista com treinamento em microbiologia ou ciência correlata. É necessário o uso de jaleco. Seu uso é apropriado ao ensino básico e a pesquisa PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 4 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... NB-2 Neste caso, o pessoal de laboratório deve ter treinamento técnico específico no manejo de agentes patogênicos e devem ser supervisionados por cientistas competentes. O laboratório não está separado das demais dependências do edifício, porém, o acesso deve ser limitado durante os procedimentos operacionais. O trabalho é conduzido em bancada, e, em casos de procedimentos em que ocorra a produção de aerossóis, estes devem ser conduzidos em cabines de segurança biológica. É necessário o uso de roupas de proteção individual, como jaleco, máscara e óculos. É adequado aos procedimentos de pesquisa e diagnóstico de microrganismos em tecidos, como o sanguíneo, por exemplo NB-3 A equipe laboratorial deve possuir treinamento específico no manejo de agentes patogênicos e potencialmente letais. Devem ser supervisionados por cientistas que possuam vasta experiência com estes agentes. Todos os procedimentos que envolverem a manipulação de material infeccioso devem ser conduzidos dentro de cabines de segurança biológica ou outro sistema de contenção física. Os manipuladores devem usar roupas de proteção individual. O laboratório deve ter área de acesso específica, com ambientes selados ou fluxo de ar unidirecional. É aplicável para laboratórios clínicos, de diagnóstico e pesquisa. NB-4 Assim como no NB-3 a equipe laboratorial deve possuir treinamento específico no manejo de agentes patogênicos e potencialmente letais. Devem ser supervisionados por cientistas que possuam vasta experiência com estes agentes. O laboratório deve estar separado das demais dependências do edifício. Há um controle da entrada e saída de pessoas. É necessário mudar totalmente de roupa PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 5 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... e de sapatos antes de entrar e de sair do laboratório. Os manipuladores devem usar roupas especiais de proteção individual. O trabalho é dirigido em cabines de segurança biológica ou outro sistema de contenção física. Nas instalações do laboratório NB-4 é preciso manter pressão negativa do ar, ou seja, o sistema de ar é controlado. Quadro 2: Classificação dos laboratórios segundo o nível de biossegurança. OBJETIVO Apresentar aos estudantesr os EPIs e EPCs presentes em um laboratório didático de Microbiologia. Conhecer os princípios da Biossegurança e implantar normas de segurança no laboratório de Microbiologa. MATERIAIS Equipamentos de proteção individual (EPIs); Equipamentos de proteção coletiva (EPCs). PROCEDIMENTO Apresentação dos EPIs utilizados no laboratório. Apresentação dos EPCs presentes no laboratório. São recomendações para o trabalho no laboratório de microbiologia: 01. Toda amostra biológica deve ser considerada potencialmente contaminada; 02. Não deixar seus pertences (bolsas, livros, celulares etc) sobre as bancadas onde os experimentos serão realizados. 03. O uso do jaleco ouavental é obrigatório, em alguns casos também se devem usar luvas, touca e máscara. 04. Cabelos longos devem ser amarrados de forma a não interferir com reagentes e equipamentos. 05. Retirar todos os acessórios pessoais (brincos, anéis, relógios e pulseiras); 06. No início de cada análise/aula, deve-se traçar um plano de trabalho considerando o tempo necessário para sua realização; 07. Limpar e desinfetar a superfície das bancadas antes e depois de cada aula prática. 08. Lavar as mãos e calçar luvas de procedimento, quando necessário, ao iniciar a análise/aula, lavar as mãos antes de sair do laboratório e sempre que for necessário; 09. Sandálias e chinelos não devem ser utilizados no laboratório; 10. Não comer, beber ou fumar no laboratório; 11. Se for portador de algum ferimento nas mãos, procurar não tocar no material; PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 6 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 12. Identificar as amostras, bem como o material a ser utilizado antes de iniciar a análise/aula. Todas as etiquetas têm que ser auto-adesivas; 13. Retirar o material da amostra para análise com materiais estéreis como pipetas, pinças, colheres, etc. Nunca utilizar as mãos; 14. Manter canetas, dedos e outros longe da boca; 15. No caso de derramamento do material contaminado, proceder imediatamente a desinfecção. O mesmo procedimento deverá ser repetido se ocorrer ferimentos ou cortes. Deve manter-se um registro escrito de tais acidentes; . Não utilizar material de uso pessoal para limpar os objetos de trabalho; 17. Avisar ao professor em caso de contaminação acidental; 18. Depositar todo o material utilizado em recipiente adequado, jamais os deixando sobre a bancada. 19. Flambar as alças, agulhas e pinças antes e após o uso; 20. Os cultivos após a leitura devem ser encaminhados para esterilização, portanto não os colocar na estufa ou despejar na pia; 21. Colocar os materiais contaminados (pipetas, lâminas e etc.) em recipientes apropriados colocados na bancada; 22. Seguir as normas de uso de aparelhos. O microscópio deve ser manuseado cuidadosamente e após o seu uso, desligá-lo, limpá-lo, e colocar a capa; 23. Os tubos de ensaios e as placas de Petri estéreis, bem como aqueles com crescimento de microrganismos só poderão ser abertos nas proximidades da chama para evitar contaminação; 24. Ao acender o Bico de Bunsen, verificar se não há vazamento de gás ou substâncias inflamáveis por perto; 25. Não cheirar os meios de cultura inoculados; 26. Os tubos de ensaio e placas de Petri devem ser manuseados adequadamente. Os tampões de algodão, bem como as tampas das placas de Petri nunca podem ser colocados sobre a bancada; 27. As alças de repicagem devem ser aquecidas ao rubro antes e depois de serem utilizadas. Porém, antes de tocar a cultura, deve-se esperar que a alça esfrie próximo à chama; 28. A roupa de proteção laboratorial utilizada não deve ser guardada nos mesmos armários da roupa normal; 29. Todos os recipientes devem estar claramente rotulados com indicação de: conteúdo, aviso de perigo, precauções especiais, data de recebimento e preparação, data de abertura para uso, data de vencimento, fabricante; PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 7 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 30. Nunca esquecer, ao término da aula, de limar a bancada, desligar e cobrir os equipamentos (microscópios etc), fechar o bico de Bunsen e a válvula de segurança e lavar as mãos antes de deixar o laboratório. QUESTÃO PARA DISCUSSÃO Em sua opinião, qual a importância das normas e instruções de segurança no laboratório de Microbiologia? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 8 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... MICROSCOPIA DESCRIÇÃO TEÓRICA Microrganismos constituem um grupo de seres vivos de dimensões bastante variáveis de acordo com o grupo a que pertencem. Eles são muito pequenos, e são medidos em unidades que não são familiares em nossa vida diária. Assim, os microrganismos e seus componentes estruturais são medidos em micrômetros (1 µm = 0,000001 m (10-6 )) e nanômetros (1nm = 0,000000001m (10-9 )). (VERMELHO et al, 2006; TORTORA; FUNKE; CASE, 2005) Levando-se em consideração que um ser humano que enxergue muito bem seja capaz de perceber, a olho nu, estruturas com diâmetro de 0,2 mm, chega-se a conclusão de que, para a observação dos microrganismos e seus detalhes, são necessários microscópios. Dependendo do tipo de análise, bactérias, protozoários e algas podem ser observados ao microscópio óptico ou de luz. Já para as partículas virais, o microscópio eletrônico é o único equipamento capaz de desvendar a sua estrutura. (VERMELHO et al, 2006). O termo microscópio é derivado do latim micro, que significa pequeno, e do grego skopos, olhar. (TORTORA; FUNKE; CASE, 2005). Em 1674, o holandês Antonie Van Leeuwenhoek, munido de microscópio rudimentar dotado de uma única lente, com baixo poder de resolução polido por ele próprio, observou, pela primeira vez microrganismos, tais como algas, protozoários, leveduras e bactérias. (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; MORETTI, 2009). Enquanto o microscópio óptico utiliza luz para observar espécimes, o microscópio eletrônico emprega um feixe de elétrons para produzir uma imagem ampliada. O microscópio óptico composto é o mais utilizado; é assim chamado por apresentar dois sistemas de lentes, através dos quais a imagem ampliada é obtida. O objeto normalmente está colocado sobre uma lâmina de vidro. A ocular é o sistema de lentes próximo ao olho do observador. Objetiva é o que fica montado no fim do tubo do microscópio. (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; TORTORA; FUNKE; CASE, 2005). O microscópio óptico (Figura 1.) moderno tem uma série de lentes, e utiliza a luz visível como fonte de iluminação. A objetiva produz uma imagem real ampliada do objeto, a qual é ainda aumentada em escala muito maior pela ocular sendo a mesma captada pelo olho do observador. Porém, não é suficiente apenas ampliar uma imagem, é necessário também resolver (distinguir) pequenos detalhes de uma estrutura. Ou seja, o sistema óptico deve ter a capacidade de distinguir objetos separados por pequenas distâncias. Em microscopia, quanto mais curto o comprimento de onda luminosa usado no instrumento, maior a resolução. (TORTORA; FUNKE; CASE, 2005; PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 9 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; VERMELHO et al, 2006). Para que se tenha uma imagem clara e detalhada em um microscópio óptico composto, as amostras devem ter um alto contraste com a substância pela qual a luz passa, ou seja, o seu meio. Para tanto, devemos distinguir o índice de refração das amostras daquele do seu meio. Figura 1. Microscópio óptico composto O índice de refração do meio intercalante é o espaço que a luz tem de percorrer depois que deixa o objeto até alcançar a lente objetiva. Quando uma lente seca é utilizada, o ar é o meio intercalante, mas quando se utiliza lentes de imersão em óleo, neste caso o índice de refração do óleo é mais elevado do que o ar; e tem o mesmo efeito que o aumento do diâmetro da objetiva. Se o óleo for usado em uma lente que não a de imersão, a imagem torna-se borrada, com baixa resolução. (TORTORA; FUNKE; CASE, 2005; VERMELHO et al, 2006). A microscopia óptica inclui: microscopialuminosa, microscopia de campo escuro, microscopia de fluorescência, microscopia de contraste de fase e microscopia ultravioleta. Porém, o microscópio óptico composto de campo claro (ou microscopia luminosa) é o mais utilizado para a observação de microrganismos. No entanto, a observação de material biológico exige a PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 10 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... utilização de métodos de coloração, pois a maioria dos microrganismos, quando observados em microscópio óptico parecem quase incolores. (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; VERMELHO et al, 2006). OBJETIVOS Manusear adequadamente um microscópio óptico. Aprender a focalizar lâminas contendo microrganismos no microscópio. Observar a morfologia dos microrganismos contidos nas lâminas. MATERIAIS Lâminas com microrganismos identificados como 01, 02 e 03; Microscópio óptico composto; Óleo de imersão; Solução de limpeza para as lentes do microscópio. Papel absorvente para limpeza das lentes QUESTÕES PARA DISCUSSÃO 01. Qual é a finalidade do óleo na focalização em imersão? 02. Como se calcula o aumento final do objeto após a focalização? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 11 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... ESTUDOS DAS CARACTERÍSTICAS CULTURAIS DE BACTÉRIAS – COLORAÇÃO DE GRAM DESCRIÇÃO TEÓRICA Microscópio óptico, fato que dificulta a visualização e distinção de caracteres morfológicos daqueles. Assim faz-se necessário uma melhoria do contraste na microscopia, resultado este que pode ser obtido empregando-se algumas técnicas como a de coloração (MADIGAN et al., 2010; VERMELHO et al., 2006). Segundo TORTORA et al. (2005), coloração seria o ato de corar os micro- organismos utilizandose de corantes que evidenciem determinadas estruturas. Os corantes, sais compostos por íons positivos e negativos, que de acordo com classe, um destes será colorido e denominado cromóforo. Em corantes básicos, como o cristal violeta, o azul de metileno, o verde de malaquita e a safranina; o cromóforo será o íon positivo, os quais apresentaram forte afinidade aos compostos celulares carregados negativamente, como ácidos nucléicos e polissacarídeos ácidos, bem como às estruturas da superfície celular. Já em corantes ácidos, como a eosina, a fucsina ácida e a nigrosina; o colorido são os íons negativos, o quais são repelidos pela superfície bacteriana carregada negativamente (na maioria das bactérias) gerando uma preparação de bactérias incolores contra um fundo corado, a coloração negativa (MADIGAN et al., 2010; TORTORA et al., 2005). Em microbiologia são mais comumente utilizados três tipos de coloração: simples, aplica apenas um tipo de corante; diferencial, são aplicados dois corantes que resultam em colorações distintas em diferentes tipos de bactérias; e a especial, empregada no intuito de destacar estruturas ou partes específicas dos micro-organismos, a exemplo dos endósporos e flagelos. As colorações são etapas importantes para isolar e identificar micro-organismos em amostras clínicas e ambientais, sendo entretanto necessários dados fisiológicos ou genéticos para uma identificação completa (VERMELHO et al., 2006; TORTORA et al., 2005). A técnica mais empregada para a análise de bactérias é a coloração de Gram, classificada como coloração diferencial. Este método de coloração de bactérias foi desenvolvido pelo médico dinamarquês Hans Christian Joachim Gram (1853 - 1838), em 1884 e se baseia na capacidade das paredes celulares de bactérias Gram-positivas de reterem o corante cristal violeta no citoplasma durante um tratamento com etanolacetona enquanto que as paredes celulares de bactérias Gram- negativas não o fazem Dessa forma, a coloração de Gram, consiste em duas sequências de coloração, com diferentes corantes, possibilitando a visualização de dois grupos de bactérias, as Gram positivas PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 12 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... e as Gram-negativas, além da observação de sua morfologia e tamanho. (MADIGAN et al., 2010; TORTORA et al., 2010). A primeira etapa da coloração de Gram é o esfregaço bacteriano, seguido de fixação deste a lâmina microscópica, através de secagem ao ar ou próximo a chama, para que as partes do micro-organismo de interesse sejam preservadas. A seguir a lâmina com o esfregaço fixado é recoberta por um corante básico, como o cristal violeta, de coloração púrpura, impregnando as células, sendo esta a coloração primária. Após certo tempo, este corante deve ser lavado com água destilada. O esfregaço deve ser então recoberto com o mordente (composto químico que fixará o corante, tornará a combinação um composto insolúvel), como a solução de iodo (lugol), que deve ser utilizada nesta etapa. Antes da aplicação do próximo corante, deve-se utilizar um agente descorante (remove o púrpura das células de algumas espécies), como o álcool etílico a 95% ou até uma mistura de álcool etílico e acetona (95:5). Está solução é então lavada e por segue-se à coloração com o segundo corante básico (vermelho), que pode ser a safranina ou fucsina, após determinado período de tempo prossegue-se a lavagem e secagem cuidadosa com papel. Por fim a amostra estará pronta para observação ao microscópio (SANT’ANNA e CERQUEIRA, 2007; MADIGAN et al., 2010; TORTORA et al., 2005; VERMELHO et al., 2006). As Gram-positivas retém a cor do primeiro corante (cristal violeta) e as bactérias Gram- negativas, por conta de sua constituição celular, perdem a cor do primeiro corante, retendo a cor do segundo contra corante (fucsina ou safranina) (TORTORA et al., 2010). Diferenças estruturais nas paredes celulares dos diversos tipos de bactérias afetam a retenção ou a liberação dos corantes, provocando assim reações distintas à coloração de Gram. As espécies Gram-positivas apresentam uma espessa parede celular de peptideoglicano (dissacarídeos e aminoácidos), diferentemente das Gram-negativas, nas quais essa parede é mais compacta, sendo que este tipo de bactérias possuirá também uma camada de lipopolissacarídeo (lipídeos e polissacarídeos) na parede celular. O cristal violeta e o lugol tem a capacidade de penetrar facilmente nas células, formando uma combinação de cristal violeta e iodo (CV-I). O complexo CV-I é um composto maior que a molécula do cristal violeta que adentrou a célula, não sendo permitido por isso sua remoção pelo álcool da camada de peptideoglicano das células Gram-positivas. Logo, bactérias Gram-positivas irão reter a cor do corante cristal violeta. Nas Gram-negativas entretanto o processo de lavagem com álcool irá quebrar a camada externa de lipopolissacarídeo e remover o complexo CV-I através da fina camada de peptideoglicano. Assim, as Gram-negativas ficaram incolores e adquiriram a cor do contra corante, adicionado em seguida, safranina e se coram de rosa (TORTORA et al., 2010). A maioria dos cocos PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 13 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... (à exceção dos gêneros Neisseria e Veillonellaque, que são Gram-negativos) e os bacilos dos genêrosCorynebacterium, Listeria, Bacillus,Lactobacillus e Clostridium são Gram-positivos. Os demais bacilos e os víbrios são Gram-negativos (SANT’ANNA e CERQUEIRA, 2007). OBJETIVOS Preparar lâminas fixadas. Realizar a coloração de Gram para diferenciar as bactérias em dois grupos.Observar as formas, arranjos, cor, tamanho das células dos micro-organismos. MATERIAIS Cultura de bactérias; Água destilada; Fucsina ou safranina; Cristal violeta; Lugol (solução de iodo); Álcool 95%; Lâminas; Lamínulas; Alça de repicagem; Bico de Bunsen; Papel absorvente; Microscópio óptico; Óleo de imersão; Solução de limpeza para as lentes do microscópio; PROCEDIMENTOS Coloração Diferencial: Coloração de Gram: 1. Prepare um esfregaço, transferindo assepticamente uma porção da cultura da bactéria em meio sólido para uma lâmina contendo uma gota d’água destilada. Utilizando a alça de repicagem faça movimentos circulares para formar uma suspensão na área central da lâmina; 2. Fixe o esfregaço, deixando secar ao ar, próximo ao bico de Busen; ou passando rapidamente três vezes a lâmina sobre a chama e deixando-a esfriar; 3. Coloração de Gram: cubra o esfregaço com o corante cristal violeta por 1 min, em seguida, com o auxílio da pisseta, lave rápida e delicadamente com água destilada (ATENÇÃO PARA NÃO COLOCAR A LÂMINA INVERTIDA!); 4. Cubra o esfregaço com a solução lugol por 1 min, lave com água; Faculdade Maria Nilza. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 14 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 5. Lave a lâmina com etanol 95 % rapidamente (até que não se desprenda mais corante do esfregaço); 6. Lave o excesso de álcool com água; 7. Cubra o esfregaço com solução de fucsina, por 30 segundos; 8. Lave a lâmina com água e deixe secar; 9. Faça a observação ao microscópio do material (lembre-se das etapas de utilização do microscópio discutidas em aula anterior). QUESTÕES PARA DISCUSSÃO 1- Explique quais as diferenças entre bactérias Gram-positiva e Gram-negativa. 2- Como a coloração de Gram pode ser útil na prescrição de um tratamento com antibióticos? 3- Cite alguns fatores que podem levar a erros e influenciar na coloração de Gram.Faça um desenho da visualização da lâmina ao microscópio, descrevendo a forma, arranjo e coloração dos micro-organismos observados. SANT’ANNA, R. de S.; CERQUEIRA, A. de M. F. Apostila de Aulas Práticas Bacteriologia Nutrição. Universidade Federal Fluminense, Instituto biomédico, Departamento de Microbiologia e Parasitologia, 2007. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 15 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... PREPARO DE MATERIAIS E VIDRARIAS PARA ESTERILIZAÇÃO DESCRIÇÃO TEÓRICA O estudo dos microrganismos é de grande importância, tanto acadêmica quanto prática. O entendimento de suas atividades em ambientes naturais é extremamente importante para a agricultura. Também, a compreensão dos mecanismos biológicos envolvidos nas doenças infecciosas é de vital importância para seu controle. Mas estudá-los em condições naturais é difícil e a maior parte do conhecimento provém de estudos laboratoriais com culturas puras de amostras isoladas (MORETTI, 2009). Um laboratório de Microbiologia destina-se ao estudo de microrganismos, compreendendo entre outras atividades, seu isolamento, identificação, caracterização, quantificação e conservação. A este estudo aplicam-se “técnicas microbiológicas”, que envolvem uma série de operações e normas padronizadas, instalações e instrumental próprios (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). Em meados da década de 1870 os cientistas do grupo de Koch e os do grupo Pasteur, desenvolveram as técnicas básicas de microbiologia, ainda hoje em uso, tais como, técnicas de esterilização de material e meios de cultura e o uso de agar para a solidificação de meios de cultura (MORETTI, 2009). No estudo de microrganismos são imprescindíveis as seguintes operações: execução de preparações microscópicas, esterilização de vidrarias, preparo de meios de cultura e materiais diversos, técnicas de cultivo, isolamento e outros ensaios microbiológicos (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). Muitas são as tarefas importantes nas atividades de um laboratório de Microbiologia, tais como lavagem, secagem, preparo de vidraria, montagem e esterilização (SOARES, CASIMIRO; AGUIAR, 1987). No dia a dia, são poucos ou nenhuns os materiais contaminados que precisam ser retirados do laboratório ou destruídos. A maior parte dos recipientes de vidro, instrumentos e roupa de laboratório são reutilizados ou reciclados. O princípio dominante é que todo o material infeccioso deve ser descontaminado, esterilizado em autoclave ou incinerado no laboratório (GENEBRA, 2009). LAVAGEM DE VIDRARIAS As condições de higiene e limpeza devem sempre prevalecer e são de fundamental importância em um laboratório de Microbiologia. A lavagem do material em uso deve observar as seguintes etapas: (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). MATERIAL AINDA NÃO USADO: Água com sabão; água corrente; água destilada. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 16 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... MATERIAL EM USO: - CONTAMINADO: Autoclavação; água com sabão; enxágue com água corrente; água destilada. – NÃO CONTAMINADO: semelhante ao anterior, sem necessidade de autoclavação (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). SECAGEM A vidraria lavada deverá secar em estufa a cerca de 70°C e posteriormente, se for o caso, será preparada, montada e esterilizada convenientemente (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). PREPARO E MONTAGEM DO MATERIAL DO LABORATÓRIO A montagem consiste na preparação do material para ser esterilizado e posteriormente usado nas atividades de laboratório. Pois, estes ficariam sem efeito se viessem a ser recontaminados pelos microrganismos do ar. É necessário, portanto, que o material a ser esterilizado, venha a ser protegido contra contaminação posterior. PIPETAS: Lavadas e secas, deve-se colocar preferencialmente um pequeno tufo de algodão a cerca de 2 cm da extremidade de aspiração da pipeta. Colocar em recipientes metálicos com a parte de aspirar para cima ou enroladas individualmente em papel. PLACAS DE PETRI: A tampa funciona como um protetor do meio, dentro da placa, contra contaminação exterior. Devido ao fato das placas não serem fechadas hermeticamente, haverá eventual acesso de ar e microrganismos para o interior da placa, em caso de manuseio excessivo. Placas de Petri são esterilizadas em recipientes metálicos, sacos plásticos apropriados ou envolvidas em papel em grupos de 2,3 ou 4 unidades. TUBOS DE ENSAIO: Contendo meios de cultura, são geralmente tamponados com algodão não absorvente ou hidrófobo. Os tampões devem penetrar, aproximadamente 2 a 3 cm no interior dos tubos e permanecem bem ajustados, de modo a poder suportar o próprio peso, quando suspensos vazios. FRASCOS ERLENMEYER: são usados para conter um volume maior de meio de cultura, são tamponados com algodão envolvido por gaze. As demais vidrarias são protegidas simplesmente colocando um papel cobrindo a parte interna e amarrando um barbante ou fita adesiva em volta (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). ESTERILIZAÇÃO AUTOCLAVE: Equipamento que emprega o vapor d’água sob pressão. A esterilização em autoclave é mais eficaz quando os organismos entram em contato diretamente com o vapor ou estão contidos em um pequeno volume de solução aquosa. Sob essas condições, o vapor em uma pressão a cerca de PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 17 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 15psi (pressão por polegada quadrada), 121° C, matarátodos os organismos e seus endosporos em aproximadamente 15 minutos. O calor requer tempo extra para alcançar o centro de materiais. Recipientes grandes também necessitam de tempo extra: • Tubo de ensaio (18 X 150 mm), com volume de 10 mL, necessitam de 15 min para esterilização. • Frasco de Erlenmeyer (2000 mL), com volume de 1.500 mL, necessitam de 30 min para esterilização. A autoclave é utilizada para esterilizar meios de cultura, soluções e inúmeros outros itens que podem suportar altas temperaturas e pressões (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; TORTORA; FUNKE; CASE, 2005). Os materiais para a descontaminação na autoclave devem ser colocados em recipientes ou sacos plásticos apropriados e autocláveis (BRASÍLIA, 2009). ESTUFA OU FORNO PASTEUR: Esteriliza pelo vapor seco, através da oxidação das proteínas dos organismos. A temperatura e o tempo de exposição são de 170° C por 60 min. É utilizado para vidrarias como: Placas de Petri, tubos de ensaio tamponados, frascos, dentre outros. FILTRAÇÃO: é amplamente utilizada para a esterilização de soluções que contenham substâncias termolábeis. Bactérias e outros microrganismos maiores podem ser removidos de líquidos, passando-os através de filtros de celulose ou nitrocelulose com poros inferiores aos seus diâmetros, impedindo-lhes a passagem. É útil para esterilizar líquidos, como vacinas, por exemplo, que são destruídas pelo calor (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987; TORTORA; FUNKE; CASE, 2006). OBJETIVOS Executar técnicas de preparo e montagem de material para esterilização. Caracterizar os diversos métodos de esterilização. MATERIAIS Vidrarias (pipetas, placas de Petri, tubos de ensaio, frascos Erlenmeyer, béqueres) Papel Kraft ou Jornal; Barbante ou Fita Adesiva; Algodão hidrófobo; Gaze; Clipe para papel; Tesoura; Estilete; Marcador Permanente. METODOLOGIA PIPETAS 1. Com o auxílio de um clipe aberto coloca-se um pequeno tufo de algodão a cerca de 2 cm da extremidade de aspiração da pipeta. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 18 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 2. As pipetas enroladas em papel para esterilização obedecem aos seguintes procedimentos: 2.1. Dobre o jornal formando tiras com 4 cm de espessura. Em seguida, obedecendo ao desenho das dobras, e com o auxílio de uma tesoura ou estilete recorte-as. 2.2. Depois de recortadas às tiras enrola-se a pipeta. 2.3. Com o marcador permanente escreva no papel a quantidade de mL correspondente a pipeta enrolada. 2.4. Depois de enroladas uma a uma, as pipetas são agrupadas e enroladas novamente. PLACAS DE PETRI 01. As placas de Petri quando esterilizadas envolvidas em papel (em grupos de 2, 3 ou 4) devem ser embrulhadas adequadamente. TUBO DE ENSAIO 01. Os tubos de ensaio que não utilizam tampa de metal ou plástico, são geralmente tamponados com algodão hidrofóbico. 02. Utilize um tufo de algodão, enrole-o de maneira que permaneça bem firme, penetre cerca de 2 a 3cm no interior do tubo para que permaneça bem ajustado de modo a suportar o próprio peso quando suspenso vazio. Externamente o tampão deve ter algodão suficiente para oferecer uma boa superfície de cobertura das bordas do tubo e para ser segurado com firmeza; 03. O tampão deve entrar e sair do tubo com facilidade FRASCOS ERLENMEYER 01. Os frascos Erlenmeyer são tamponados por algodão envolvido por gaze. 02. Com a gaze envolva o algodão, que deve penetrar de 2 a 3 cm no interior do Erlenmeyer. Externamente o tampão deve ter algodão suficiente para oferecer uma boa superfície de cobertura das bordas do Erlenmeyer. 03. Com um pedaço de barbante ou fita adesiva amarre o tampão. 04. Recorte as sobras do barbante e da gaze. 05. Para finalizar, recorte um pedaço da folha de jornal e envolva o tampão já no Erlenmeyer. BÉQUER 01. O béquer, assim como as demais vidrarias, é protegido, simplesmente colocando um papel cobrindo a parte interna e amarrando um barbante em volta. QUESTÕES PARA DISCUSSÃO 01. Qual a importância do uso de algodão hidrofóbico nas preparações e montagens de vidrarias? 02. Uma pipeta foi descartada com material contaminado. Descreva sucintamente s etapas pelas quais a pipeta deve passar até a sua reutilização como vidraria estéril. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 19 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... MEIOS DE CULTURA: PREPARAÇÃO DESCRIÇÃO TEÓRICA O estudo de bactérias exige o prévio isolamento e identificação, para tanto, são utilizad osdiversos meios de cultura diferentes. Meio de cultura é uma mistura de nutrientes que possibilitam o crescimento in vitro de microorganismos. A maioria das bactérias cresce em meios de cultura. As exceções são as ricketsias, clamídias, Mycobacterium leprae e Treponema, que são parasitos intracelulares obrigatórios. Neste caso, estes microorganismos podem ser cultivados em culturas de células e ovos embrionados. Inoculação é a contaminação proposital de um meio de cultura, ou seja, é a transferência de um determinado número de microorganismos para um meio de cultura a fim de que estes se desenvolvam e permitam a sua identificação. A inoculação das bactérias em diferentes meios envolve várias técnicas de semeadura. Toda a manipulação realizada em laboratório (com meios, cultura e material utilizado) requer certos cuidados para evitar a contaminação. Esses procedimentos são denominados técnicas assépticas. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Meios de Cultura Os diversos meios de cultura existentes podem ser classificados de diversas formas: PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 20 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... MATERIAL Para a atividade prática serão utilizados: - Meio de Cultura (NA) - Placa de Petri - Tubo - Agua Destilada METODOLOGIA Preparação do meio de cultura conforme o fabricante; PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 21 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Verter meio em placa de Petri; Verter meio em tubo inclinado Verter meio em tubo em camada alta PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 22 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... SEMEADURA E CONTAGEM DE MICRORGANISMOS DESCRIÇÃO TEÓRICA A escolha para o cultivo de microrganismos varia de acordo com o tipo de meio de cultura e a finalidade do cultivo, porém o isolamento, cultivo e identificação de microrganismos requerem técnicas adequadas de inoculação em meios de cultivo que proporcionem seu rápido crescimento, livre de contaminações (REIS, 2008; SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). O estabelecimento de uma zona de esterilidade é garantido pela regulação do bico de Bunsen. É somente nesta zona, estéril, que os tubos ou recipientes com meios de cultura, estéreis ou com material a ser inoculado, deverão ser abertos ou manipulados. Qualquer outro material deverá ser mantido nesta área, para ser preservada sua esterilidade. As manipulações devem ser feitas, preferencialmente, por trás da chama do bico de Bunsen. As alças ou agulhas, de platina ou níquel-cromo, devem ser flambadas imediatamente antes e depois de qualquer transferência. Elas devem ser flambadas em todo o seu comprimento, a partir de alguns centímetros do cabo de Kolle, até ao rubro, mantendo-as na posição vertical à chama do bico deBunsen. Deixar esfriar nas proximidades da chama. (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). É importante, também, flambar a boca dos tubos ou frascos contendo culturas e meios, imediatamente antes e depois da transferência. Nunca colocar tampas ou tampões de algodão dos tubos ou frascos sobre a bancada ou mesa de trabalho. Descartar pipetas usadas em recipientes contendo soluções detergentes ou desinfetantes. Dispor o material de trabalho em posição adequada à fácil manipulação, de preferência em posição vertical e em suportes e estantes apropriadas, sem risco de acidentes ou trocas. Identificar adequadamente o material de trabalho (SOARES; CASIMIRO; AGUIAR, 1987). Dentre as técnicas conhecidas para o cultivo de microrganismos pode-se destacar a técnica do esgotamento, que podem ser estrias em toda a placa, ou estrias em quadrantes. E, a técnicas das diluições em placas (VERMELHO et al, 2006). A técnica do esgotamento consiste em semear, com o auxílio de uma alça de inoculação, uma porção da suspensão de microrganismos, fazendo na superfície do meio uma seqüência de estrias não sobrepostas, que vão das bordas para o centro para o centro da placa. Já técnica das diluições em placa pode ser utilizada tanto para o isolamento como para a contagem de microrganismos (VERMELHO et al, 2006). Existem várias condições em que é conveniente quantificar a população microbiana de uma determinada amostra como, por exemplo, na PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 23 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... quantificação da população de microrganismos da água e alimentos, a fim de avaliar a qualidade microbiológica dos mesmos. Os microrganismos podem ser quantificados de forma direta, contando-se microscopicamente o número de células presentes num determinado material ou superfície e por contagem do número de microrganismos viáveis utilizando um meio de cultura apropriado, ou indiretamente, efetuando-se análises da turbidez, determinação do peso seco, concentração de substâncias químicas (proteínas, pesquisa de determinada enzima ou produto final de uma via metabólica, DNA, RNA). Essa possibilidade permite que se avalie a quantidade de microrganismos na água, em alimentos, superfícies, ar ou até mesmo em culturas puras. O método de contagem padrão em placas é utilizado tanto para quantificação de grandes grupos microbianos (Ex: aeróbios mesófilos, aeróbios psicrotróficos, bolores e leveduras, enterococos, bactérias láticas), como para gêneros e espécies em particular. O princípio envolvido na contagem é baseado na premissa de que, quando ficada em um meio de cultura sólido adequado, cada célula microbiana presente na amostra irá formar uma colônia isolada, visível a olho nu. Desse modo ao se semear uma diluição de uma suspensão bacteriana, pode- se determinar o número de bactérias viáveis na população original pela contagem do número de colônias que se desenvolvem após o período de incubação. Porém, como as células microbianas muitas vezes ocorrem em agrupamentos (pares, tétrades, cachos, cadeias, etc), não é possível estabelecer uma relação direta entre o número de colônias e o número de células. Essa correlação é feita entre o número de colônias e o número de “Unidades Formadoras de Colônias” (UFC), que podem ser tanto células individuais como agrupamentos característicos de certas espécies microbianas (SILVA et al, 2010). Para as várias técnicas de contagem de viáveis o material contendo bactérias ou outros microrganismos é diluído seriadamente e alíquotas de cada diluição são semeadas em placas com um meio adequado. Vários são os diluentes que podem ser utilizados: água peptonada, solução salina fisiológica, solução tampão fosfato, etc. OBJETIVO Treinar o discente na manipulação de meios de cultura em condições de assepsia; Executar técnicas básicas de semeadura de microrganismos em meios de cultura; Conhecer e executar técnica de contagem padrão de células viáveis. Técnicas de Semeadura As técnicas de semeadura são o método pelo qual se transfere inóculos bacterianos de um meio de cultura ou material a ser analisado (secreções, alimentos) para um outro meio de cultura. Para garantir que apenas o microorganismo desejado seja semeado, são utilizadas as PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 24 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... técnicas assépticas: procedimentos que devem ser adotados visando a não contaminação de materiais, meios e culturas. As técnicas de assepsia incluem: è fazer a desinfecção da área de trabalho e anti-sepsia das mãos ANTES e DEPOIS de qualquer trabalho. (1) trabalhar SEMPRE na área de segurança: uma área de aproximadamente 10 cm ao redor da chama do bico de Bunsen. (2) è esterilizar adequadamente todo material (p.ex.: alças e agulhas bacteriológicas) ANTES e DEPOIS de seu uso à sempre aquecer da base para a ponta, evitando a formação de aerossóis. (3) è flambar a boca dos frascos e tubos ANTES e DEPOIS das inoculações, evitando a contaminação da cultura/material a ser analisado e garantindo que somente o microorganismo desejado será inoculado. (4) De acordo com as características físicas dos meios de origem e destino, além da finalidade da inoculação, podem-se utilizar diferentes técnicas de inoculação. A transferência de inóculo de um meio para outro também é denominada genericamente como repique. A seguir, veremos quais são as técnicas de inoculação: · Semeadura em meios sólidos PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 25 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 26 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 27 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Semeadura em meios semi-sólidos Semeadura em meios líquidos PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 28 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... OBJETIVOS Após a realização da atividade prática você será capaz de: è executar e determinar a finalidade das principais técnicas de semeadura de bactérias em diferentes meios (líquidos, semi-sólidos e sólidos), tanto em tubos quanto em placas; è caracterizar os diferentes meios de cultura e a finalidade de cada um; è identificar e executar as técnicas de assepsia em laboratório. MATERIAL Para a atividade prática serão utilizados: - Placa de Petri com Agar - Tubo com Agar inclinado - Placa de Petri estéril - Tubo com Agar semi-sólido - Tubo com Agar em camada alta - Cultura bacteriana em caldo e em Agar - Amostra de água em tubo (para a técnica do pour plate) - Pipetas estéreis - Alça e agulha bacteriológicas A partir de cultura em placa: - a partir de um crescimento isolado obtido em placa, pegar uma colônia com auxílio de uma alça bacteriológica e transferir para o tubo com caldo, através do processo de difusão. A partir de cultura em caldo: - a partir de um crescimento obtido em caldo, realizar as seguintes inoculações: 1. Com auxílio de uma alça bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com caldo, através da técnica de difusão. 2. Com auxílio de uma alça ou agulha bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com Agar inclinado, através da técnica de estria (sinuosa ou reta).PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 29 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 3. Com auxílio de uma alça bacteriológica, transferir o inóculo para a placa com Agar, através da técnica de esgotamento em estrias (3 ou 4 estrias). 4. Com auxílio de uma agulha bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com Agar semi sólido, através da técnica de picada central. A partir da amostra de água: - com o auxílio de uma pipeta estéril, transferir 1 ml da amostra de água para uma placa estéril e adicionar o meio fundido, realizando a técnica do pour plate. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 30 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. Observar e interpretar o crescimento nos meios, destacando aquele empregado no isolamento de colônias (esgotamento em estrias). EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. Qual a diferença entre os meios “de enriquecimento” e “seletivo”? 2. Qual a finalidade da técnica do “spread plate” ou técnica do espalhamento? 3. Por que não devemos cruzar as estrias na técnica do esgotamento em estrias? 4. Por que devem ser realizadas as técnicas assépticas? 5. Por que utilizamos diferentes meios durante a análise de um determinado material (p.ex.: alimento)? 6. Para uma cultura que esteja guardada há muito tempo (sob refrigeração), qual o tipo de meio devemos utilizar para retornar a utilizá-la numa atividade prática? 7. Para determinar a presença de um microorganismo específico num material que esteja muito contaminado, quais os tipos de meios que devemos utilizar? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 31 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... BACTÉRIAS NO AMBIENTE INTRODUÇÃO A presença de bactérias pode ser verificada em quase todos os ambientes. A exposição de alimentos, sua manipulação e conservação incorretas, são fatores que levam à sua contaminação por microorganismos. Os microorganismos podem ter relação com o alimento de três formas: è adicionados intencionalmente: são aqueles que provocam alterações desejáveis nos alimentos, como os lactobacilos, que fermentam o leite, transformando-o em iogurte, queijo (etc). è deterioradores: durante o seu desenvolvimento, estes microorganismos causam mudanças desagradáveis nos alimentos, tornando-os impróprios para o consumo, como os coliformes, que deterioram alimentos como queijos frescais, leite (etc). è patogênicos: podem colonizar o alimento e representam um risco à saúde de quem ingerir este alimento (com o microorganismo ou com toxinas formadas por este), como Salmonella sp., Staphylococcus aureus e outros. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA As bactérias estão presentes em todos os ambientes. Muitas vezes, sua presença não é prejudicial, como os microorganismos que colonizam a nossa pele e o nosso trato gastrintestinal. Algumas vezes esta presença é até benéfica, como a utilização de microorganismos na indústria de alimentos na produção de alimentos fermentados, como diversas bebidas. Quem nunca ouviu falar em alimentos pré e pró bióticos? São alimentos que contém em sua composição microorganismos vivos que, quando no nosso organismo, causam reações benéficas (como auxiliar a regulação do trânsito gastrintestinal), ou estimulam os microorganismos da nossa microbiota normal a exercer seu papel benéfico no nosso organismo (como a produção de vitamina K pelas bactérias do nosso trato gastrintestinal). Mas, nem sempre a relação alimento x microorganismos x homem é benéfica. Diversos microorganismos têm a capacidade de nos causar doenças, até mesmo os microorganismos da nossa microbiota normal (em casos de redução da atividade imunológica, causando doenças oportunistas), e muitos casos podem ser veiculados por alimentos. É importante ressaltar que os alimentos por si só não são fontes de contaminação, mas podem veicular esta contaminação adquirida, podendo causar doenças. As principais fontes de contaminação são o solo e a água, as plantas, os utensílios utilizados na preparação do alimento (contaminação cruzada), PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 32 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... o trato gastrintestinal do homem e de animais, os próprios manipuladores de alimentos, a ração animal, a pele dos animais, e até o ar. A indústria de alimentos vem crescendo e a preocupação com a obtenção de alimentos com qualidade tanto do ponto de vista tecnológico (o alimento deve ser nutritivo, competitivo, aceitável no mercado, etc.) quanto microbiológico (segurança alimentar) está cada vez mais desenvolvida. O nutricionista tem papel fundamental nesse controle, pois a manipulação, preparo e conservação inadequados estão freqüentemente associados a doenças (intoxicações ou infecções) microbianas. O manipulador de alimentos deve ter treinamento constante para que não contamine o alimento com técnicas e hábitos anti-higiênicos. É dever do nutricionista conhecer os riscos associados à precariedade no cuidado com os alimentos para melhor orientação e supervisão das atividades de qualquer UAN (Unidade de Alimentação e Nutrição), restaurante ou indústria, evitando a disseminação de doenças através dos alimentos. OBJETIVOS Após a realização da atividade prática você será capaz de: è constatar a presença de bactérias no ambiente; è compreender a importância dos critérios básicos de higiene na produção e manipulação de alimentos, visando evitar a contaminação dos mesmos por bactérias ambientais ou por portadores de microorganismos patogênicos; è diferenciar fontes de contaminação e veículos de contaminação; comentar sobre o papel de bactérias ambientais como eventuais deterioradoras de alimentos. MATERIAL - 2 Placas de Petri com Agar - swab estéril EXECUÇÃO DA PRÁTICA Bactérias no ambiente: - 1 placa com Agar deve ser exposta ao ambiente, fora da área de segurança. Cada grupo deixará a placa em exposição por um tempo diferente (5 / 10 / 15 / 20 minutos) - após o tempo de exposição, a placa deve ser tampada novamente. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 33 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Bactérias nas superfícies: - 1 placa com Agar deve ser dividida em 4 quadrantes - em cada quadrante deve ser inoculado um material diferente, para a verificação de bactérias em diversas superfícies, de acordo com o diagrama representado a seguir: Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. Observar e interpretar o crescimento nos meios. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. Qual o papel do nutricionista na qualidade microbiológica dos alimentos? 2. Por que é necessário tomar medidas de controle no ambiente em que se preparam e/ou manipulam alimentos? 3. O que é contaminação cruzada? 4. Os alimentos podem ser considerados fonte de contaminação? 5. Quais são as principais fontes de contaminação dos alimentos? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 34 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Controle Microbiano INTRODUÇÃO Como já vimos, as bactérias estão em quase todos os ambientes e superfícies, e não é desejável que muitos materiais se contaminem com elas, como os alimentos, os utensílios utilizados na suapreparação, medicamentos, e outros. Para tanto, podemos aplicar diversos métodos de controle microbiano. O crescimento microbiano é fortemente influenciado por fatores ambientais (fatores extrínsecos), quais sejam: temperatura ambiental, umidade relativa do ambiente, composição gasosa do ambiente. O controle microbiano compreende uma série de procedimentos com a finalidade de reduzir a quantidade, eliminar, diminuir / impedir a multiplicação de microorganismos existente em ambientes, utensílios, e superfícies vivas ou inanimadas. A conservação de alimentos envolve sempre o uso de uma ou mais técnicas empregadas no controle microbiano. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Antes de conhecer os processos utilizados para controle microbiano e compreender seu modo de ação, é importante que alguns conceitos muito utilizados sejam definidos: è Desinfecção: redução do número de microorganismos em uma matéria inanimada (ambientes, superfícies, objetos, alimentos) è Sanitização: igual a desinfecção (termo utilizado na indústria de alimentos) è Esterilização: destruição total de microorganismos em um material è Anti-sepsia: redução do número de microorganismos em matéria viva (pele) è Assepsia: conjunto de técnicas e/ou medidas assépticas, que visam a não contaminação de algo (por exemplo, de alimentos durante o preparo) Definidos estes conceitos, podemos comentar sobre os principais meios de controle microbiano, que pode ser feito através de agentes químicos ou físicos. Controle Microbiano por Agentes Físicos · Calor PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 35 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Pode ser utilizado em duas formas: calor seco e calor úmido. É o método mais empregado para destruição de microorganismos devido ao seu baixo custo de aplicação, fácil aplicação, eficácia e praticidade. O calor úmido é mais eficaz que o calor seco, pois a água é melhor condutora de calor quando comparada com o ar. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 36 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Radiações Filtração Outros PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 37 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Controle Microbiano por Agentes Químicos · Álcool Etílico É um dos métodos químicos mais empregados para controle microbiano, por seu baixo custo, relativa eficácia e fácil aplicação. Pode ser usado como desinfetante ou anti-séptico. Possui maior atividade germicida quando hidratado (60 – 70%), pois nessa condição possui maior poder penetrante. O álcool absoluto possui poder bacteriostático, enquanto o álcool hidratado a 70% possui poder bactericida.São apontados diversos mecanismos de ação para o etanol: - ação detergente: solvente de lipídeos - ação desidratante: retira água das células - ação desnaturante: agindo sobre proteínas celulares Fenóis e Derivados O fenol é um desinfetante fraco, porém é utilizado como um desinfetante de referência para ser comparado com outros produtos. Um coeficiente maior que 1 indica que o produto é mais ativo que o fenol. Atua como desnaturantes de componentes protéicos Dentre os cresóis, o mais importante é a creolina, uma mistura de cresóis muito utilizada para pisos e sanitários. O hexaclorofeno é muito utilizado na antissepsia cirúrgica. · Halogênios Os principais halogênios utilizados no controle microbiano são o Cloro e o Iodo. è Cloro: É usado como desinfetante de águas, alimentos e pisos. Seu mecanismo de ação é dado pela reação: Cl2 + H2O → HCl + HClO O ácido hipocloroso é instável, se decompondo espontaneamente em HCl + 1/2 O2, que eliminará os microorganismos através de oxidação de componentes celulares. è Iodo: reage de forma irreversível com aminoácidos aromáticos de proteínas celulares (fenilalanina e tirosina), desnaturando-as. Devido à grande possibilidade de alergias, seu uso como anti-séptico na prática cirúrgica vem diminuindo, sendo substituído por clorexidine e PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 38 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... similares. · Detergentes catiônicos Alteram a permeabilidade da membrana. É mais ativo contra Gram negativos. Exemplo: compostos quaternários de amônio à cloreto de benzalcônio. · Sais de Metais Pesados Os metais pesados agem na inativação de enzimas, por sua alta afinidade por apoproteínas. Os principais metais pesados utilizados no controle microbiano são: è Mercúrio (Hg): já foi muito utilizado como anti-séptico, mas seu uso está decaindo devido ao risco de intoxicação por absorção cutânea. è Sulfato de Cobre (CuSO4): utilizado como desinfetante para águas de recreação è Nitrato de Prata (AgNO3): é um anti-séptico altamente eficiente contra gonococos, que causam oftalmia em recém-nascidos e gonorréia em adultos com vida sexual ativa. · Ácidos Tanto os ácidos orgânicos quanto os inorgânicos são muito utilizados na conservação de alimentos. São mais utilizados os ácidos fracos, e na forma de sal, pois assim apresentam maior solubilidade. A atividade antimicrobiológica dos ácidos fracos é atribuída a sua forma não dissociada (HA), pois esta penetra através da membrana tornando-se ionizada após alcançar o interior da célula. A concentração intracelular destes ácidos orgânicos altera o funcionamento normal do gradiente envolvido no sistema de transporte da membrana celular. A concentração da forma não dissociada do conservante químico no alimento é determinada pelo pKa (pH n qual 50% da molécula está na forma dissociada) do ácido e do pH do meio, como mostra a fórmula a seguir: Álcalis Os principais álcalis utilizados são o NaOH, o KOH e o Ca(OH)2. O NaOH, principalmente, está presente nos sabões, conferindo-lhes relativa ação anti-séptica. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 39 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... · Corantes básicos São mais eficiente contra Gram-positivos. Exemplo: Cristal Violeta, Azul de Metileno. · Redutores Reduzem compostos celulares, levando as células à morte. Aldeídos e derivados: formaldeído e formalina são utilizados para desinfetar paredes e pisos, mas causam irritações cutâneas. · Oxidantes Oxidam componentes celulares levando à morte das células. São muito utilizados como desinfetantes. Exemplo: Ozônio, água oxigenada, permanganato de potássio, peróxido de zinco. Óxido de etileno (gás): é um agente alquilante, age inativando proteínas e ácidos nucléicos. À temperatura de 52°C o óxido de etileno passa do estado líquido para o gasoso. Seus vapores são utilizados para esterilização de materiais de borracha ou plástico. · Antimicrobianos Possuem ação seletiva contra microorganismos, ao contrário dos anteriores. São um método biológico de controle microbiano. Serão abordados num próximo assunto. OBJETIVOS Após a realização da atividade prática você será capaz de: è conceituar e diferenciar os termos utilizados no controle microbiológico; è descrever os agentes físicos e químicos utilizados no controle microbiano; è entender o funcionamento de autoclaves e fornos de esterilização, diferenciando calor úmido de calor seco è compreender as diferenças encontradas na ação dos diferentes métodos de anti-sepsia utilizados. MATERIAL - Culturas bacterianas- 2 Placas de Petri com Agar - Soluções anti-sépticas - Gaze estéril PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 40 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... - Tripé e tela de amianto - Recipiente com água em ebulição EXECUÇÃO DA PRÁTICA Agentes Químicos - dividir uma placa de Petri com Agar em 4 quadrantes - semear os 4 quadrantes da seguinte forma: - 1º quadrante: um aluno encosta o dedo suavemente no Agar - 2º quadrante: outro aluno lava o dedo com água e sabão por 1 minuto, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo - 3º quadrante: outro aluno faz a anti-sepsia de seu dedo com gaze embebida em álcool etílico a 70%, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo - 4º quadrante: um outro aluno faz a anti-sepsia de seu dedo com gaze embebida em álcool iodado, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo Agentes Físicos - calor - dividir uma placa de Petri em 8 partes e semear as culturas bacterianas no espaço respectivo ao tempo 0 - para os próximos espaços, colocar as culturas em banho-maria fervente até atingir o tempo especificado: - 5 minutos à reinocular - 10 minutos à reinocular - 20 minutos à reinocular PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 41 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. - Observar e interpretar o crescimento nos meios. Exercícios de fixação 1. Qual a diferença entre anti-sepsia e assepsia? 2. Qual o modo de ação do calor seco? E do calor úmido? Qual o mais eficaz? 3. Qual é o tipo de calor mais utilizado para a indústria de alimentos? Por quê? 4. Por que o álcool etílico utilizado como desinfetante e anti-séptico deve ser hidratado? 5. Qual o mecanismo de ação dos ácidos utilizados na conservação de alimentos? 6. Por que a autoclave, embora funcione numa temperatura muito mais baixa que os fornos ou estufas de esterilização, também possuem ação esterilizante? Teste de Sensibilidade a Antimicrobianos – TSA (Antibiograma) Introdução O sucesso na terapêutica antimicrobiana de uma infecção bacteriana depende da sensibilidade do agente à droga utilizada. Algumas bactérias apresentam um perfil de sensibilidade previsível e constante, no entanto muitas outras são altamente suscetíveis ao desenvolvimento ou aquisição de resistência a diversos antimicrobianos. Atualmente, o uso adequado e criterioso de antimicrobianos é muito importante para prevenção da seleção de amostras bacterianas multirresistentes. PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 42 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... O teste de sensibilidade a antimicrobianos ou antibiograma permite o esclarecimento objetivo do perfil de sensibilidade do patógeno e a utilização de drogas eficazes no tratamento. O antibiograma ou TSA é indicado para qualquer microrganismo relacionado ao processo infeccioso, mas principalmente àqueles cuja sensibilidade a drogas normalmente empregadas na terapia não seja previsível como por exemplos: S. aureus, bacilos gram-negativos não fermentadores (Pseudomonas), bacilos Gram negativos fermentadores (enterobactérias) etc. A seleção dos antimicrobianos para a realização dos antibiogramas de rotina deve seguir alguns princípios. Uma das estratégias adotadas é o reconhecimento que alguns agentes antimicrobianos podem ser agrupados em classes, baseando-se no seu espectro de atividade. Assim, um só representante de classe necessita ser testado, a não ser quando dentro de uma mesma classe de antimicrobianos não exista a possibilidade de equivalência. Fundamentação teórica Uma bactéria é considerada sensível a um antimicrobiano quando o seu crescimento é inibido, in vitro, por uma concentração três, ou mais vezes, inferior àquela que o antimicrobiano atinge no sangue, caso contrário ela é considerada resistente. O meio termo (bactérias moderadamente resistentes) é dado por aquela cujo crescimento é inibido por concentrações intermediárias. Na interpretação dos resultados, consideramos as bactérias intermediariamente resistentes como resistentes. A concentração inibitória do antimicrobiano pode ser determinada direta ou indiretamente. A determinação direta é feita pelos chamados métodos da diluição, e, a indireta, pelo método de difusão em placa com discos impregnados com as drogas. - Método de Diluição (MIC): No método de diluição, concentrações variadas do antibiótico, obtidas pela diluição em Caldo ou Agar, são inoculadas com o microrganismo. A concentração mais baixa do antibiótico que evita o crescimento após a incubação de 12 a 24 horas é a concentração inibitória mínima, é a medida da sensibilidade. - Método da Difusão do Disco: Nos testes pelo método de difusão, discos de papel impregnados com o antibiótico são colocados uniformemente na superfície do Agar semeado com o microrganismo. Forma-se, então, um gradiente de concentração pela difusão do antibiótico a partir do disco para o Agar com conseqüente inibição do crescimento do microorganismo sensível ao determinado (os) antibiótico (os). Devido à sua simplicidade e por poderem ser realizados rapidamente, os métodos de difusão com disco (de Bawer e Kirby) têm preferência sobre os de diluição para os testes de rotina, mas é PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 43 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... indispensável que sejam, rigorosamente padronizados, pois a presença de algumas substâncias nos meios podem influenciar o tamanho do halo de inibição. Para minimizar os riscos de resultados errôneos, utilizamos o Agar Mueller-Hinton como meio de crescimento, pois este é um meio padronizado e sem componentes que possam interferir nos resultados. Deve-se ressaltar que o teste de sensibilidade deve ser realizado com uma cultura pura, devendo-se fazer uma coloração de Gram antes de qualquer TSA para a confirmação da pureza da cultura. A base para o julgamento de sensibilidade é o tamanho real do halo de inibição (zona sem crescimento em volta dos discos de antibiótico). O tamanho do halo sozinho não é uma medida quantitativa da atividade do antibiótico, assim, é errôneo pensar que quanto maior o halo, mais potente seja o antibiótico. Por essa razão, comparações diretas dos diâmetros dos halos produzidos por antibióticos não relacionados são falsos e não devem ser realizados. Deve-se interpretar a sensibilidade de acordo com os dados obtidos (diâmetro do halo) em comparação aos dados da tabela de interpretação do antibiograma, com antibacterianos de uso corrente na terapêutica clínica. Os antimicrobianos podem ser classificados de acordo com sua ação na célula bacteriana: PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 44 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Na escolha do antimicrobiano a ser utilizado, devem ser avaliados os seguintes critérios: toxicidade seletiva, bactericida, amplo espectro, não deve ser alergênico, não deve provocar efeitos colaterais e não devem ter microorganismos resistentes. É necessário que se observe o tempo mínimo para uso do agente antimicrobiano, para evitar a seleção de microrganismos resistentes. Graças ao uso descuidado de agentes antimicrobianos, a taxa de casos de microrganismos multirresistentes vem aumentando nos últimos anos. Um exemplo é o tratamento da tuberculose, que consistena administração de uma combinação de antibióticos (2 a 3) por um longo período (6 meses). O abandono precoce do tratamento acaba por selecionar cepas MDR (multi drug resistent). PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 45 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Durante a execução da prática utilizaremos a Escala Mac Farland, que consiste num método de quantificação de microorganismos através de turbidez. A escala é preparada com ácido sulfúrico e cloreto de bário em diversas concentrações, que reagem formando cloreto de bário obtendo diversos graus de turbidez. A concentração aproximada de microorganismos é dada conforme a leitura de absorbância realizada, de acordo com a tabela a seguir. Geralmente utilizamos uma concentração de microrganismos equivalentes ao padrão 0,5 da escala MacFarland, ou seja, 1,5x108/ml. O discente deve conhecer bem a funcionalidade dos antibiogramas e dos antibióticos que são utilizados para o tratamento de infecções a partir do conhecimento à sensibilidade das bactérias aos mesmos, para então acompanhar a dieta do indivíduo, fazendo as devidas modificações necessárias devido as inúmeras interações fármaco-nutrientes e a biodisponibilidade dos fármacos, sem esquecer as possíveis deficiências de vitaminas e minerais que podem vir a acontecer devido as introdução de alguns antibióticos. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: è conceituar antibiograma (TSA) e identificar os grupos ou quadros clínicos nos quais o antibiograma é indicado; è diferenciar os métodos de diluição (CIM ou MIC) do método de difusão e descrever as etapas para a realização deste último; è compreender a influência de alguns fatores no diâmetro do halo e inibição; è ler e interpretar resultados possíveis de um antibiograma; è citar alguns grupos microbianos aonde o TSA deve ser feito através de outras técnicas. Material - Cultura bacteriana - Tubo com solução salina estéril - Swab estéril - Tubo no 0,5 da escala de Mac Farland - Pipeta estéril - Placa de Agar Mueller-Hinton PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 46 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... - 4 discos de antibióticos diferentes - Pinça - Régua graduada Execução da prática - ajustar a densidade do inóculo acrescentando a cultura à solução salina até esta se igualar à turvação do tubo 0,5 da escala de Mac Farland (lembrando que o ajuste é feito por turbidez, e não pela cor que o caldo se apresenta). - embeber o swab na suspensão bacteriana padronizada e inocular na placa de Mueller-Hinton de modo a obter um crescimento confluente (estriar em pelo menos 3 direções) aguardar um tempo para que o Agar absorva o inóculo (mais ou menos 10 minutos) e, com o PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 47 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... auxílio de uma pinça estéril, colocar os discos de antibióticos sobre o Agar, pressionando levemente cada disco para que este fique aderido ao meio. Deixar entre eles e deles à borda da placa um espaço não inferior a 15 mm. Incubar 18-24 horas a 35o C. Medir com régua o diâmetro do halo de inibição, comparar com os dados da tabela e expressar seus resultados. Meios utilizados na prática Exercícios de fixação 1. Qual a diferença entre os métodos de difusão e impregnação em discos? 2. Por que o método de impregnação do antimicrobiano em discos é mais utilizada? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 48 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... 3. Qual a importância da inoculação ser realizada de modo correto, permitindo crescimento confluente? 4. Podemos comparar os halos de inibição obtidos com antimicrobianos diferentes ou em diferentes concentrações? PROTOCOLO DE EXPERIMENTO DE AULAS PRÁTICAS 49 Oliveira, T. A. S. (2018) Protocolo de experimento de aulas práticas de microbiologia... Bibliografia Bossolan, N. R. S. Introdução à Microbiologia. IFSC – LCE – Disciplina Biologia 3. 2002. Brown, A. E. 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