Estudo Dirigido Microbiologia, metabolismo, crescimento microbiano

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Estudo Dirigido
TEMAS: Morfologia, Crescimento, Controle de Crescimento e Metabolismo Microbiano 
Morfologia Microbiana
Cite as diferenças básicas entre as células de microrganismos procarióticos e eucarióticos
Células Procarióticas: são simples, o DNA não fica envolto por uma membrana, o núcleo não é definido pela carioteca e os ribossomos encontram-se dispersos no citoplasma. Apresentam parede celular externamente 
Células Eucarióticas: são mais complexas, seu núcleo é individualizado (envolto pela carioteca), presença de ribossomos, mitocôndrias retículo endoplasmático granuloso e não granuloso, complexo de golgi, centríolos, lisossomos, peroxissomos, mitocôndria.
Nomeie as formas e arranjos bacterianos abaixo:
Bactéria flagelada
Cocos
Esporo cocos
bacilos
espirilos
diplococos
vibriões
estreptococos
estafilococos
Cite e ilustre as diferenças entre as paredes celulares de bactérias Gram negativas e Gram Positivas: 
A parede celular das bactérias Gram positivas apresenta uma única camada de peptideoglicano e bem espessa, bem como membrana plasmática externa
A parede celular das bactérias Gram negativas apresenta uma camada de peptideoglicano mais fina, com a presença de uma membrana externa e aderidos a ela lipopolissacarídeos.
 4. O que é LPS e que funções desempenha quando presente na célula bacteriana?
LPS é um lipopolissacarídeo, também conhecido como uma endotoxina, é uma molécula tóxica presente nas membranas celulares externas das células gram negativas. O LPS é um ativador de respostas imunológicas do ser humano que será liberado quando ocorrer o rompimento da membrana da bactéria, as endotoxinas serão liberadas gerando as ações infecciosas ou inflamações mecânicas.
5. Observe as etapas da coloração de gram descrita abaixo, ilustre e informe o que ocorre em cada uma destas etapas para as bactérias G+ e G-. 
Etapa 1
Primeiramente deve-se realizar a preparação da lâmina com a fixação do esfregaço 
Etapa 2
Deve-se cobrir o esfregaço com o violeta de genciana por 1 minuto, após isto deve-se lava-la com água destilada 
Etapa 3
Todas as células absorvem a solução e colorem-se de púrpura
Etapa 4
Após retirar o excesso de violeta de genciana com água, aplica-se o iodo e deixa-o agir por 1 minuto
Etapa 5
Após a aplicação da solução de iodo as células ficam coradas de azul escuro, a lâmina deve ser lavada com água destilada
Etapa 6
Deve-se então lavar a lâmina com agente descorante (álcool) por aproximadamente 15 segundos para realizar a descoloração, em seguida lava-se a mesma com água destilada
Etapa 8
Aplica-se então o agente contrastante, ou contracorante, neste caso a sefranina 0, por 30 segundos, em seguida deve-se lava-la com água destilada 
Etapa 7
As células gram positivas ficaram coradas de azul enquanto as negativas ficam sem cor.
Etapa 9
Após a aplicação do agente contrastante e consequentemente após sua remoção, temos que as gram negativas colorem-se de vermelho, enquanto as gram positivas colorem-se de azul.
6. Diferencie a parede celular de bactérias e arquéias
Muitas das arquéias não apresentam parede células, contudo, as que apresentam são formadas por polissacarídeos e proteínas, enquanto as bactérias apresentam parede celular formadas por peptideoglicanos 
7. Diferencie a membrana plasmática de bactérias e arquéias
Nas bactérias a membrana plasmática atua na produção de energia para a célula e também possibilita a troca de substâncias com o meio externo, sua membrana é composta por fosfolipídios (o glicerol se liga aos ácidos graxos por meio de ligações químicas do tipo éster.)
Nas arqueas sua membrana é composta por lipídios ramificados que associam-se com glicerol-éter (o glicerol se liga aos hidrocarbonetos por meio de ligações químicas do Jpo éter.)
8. O que são e qual a função dos flagelos, pili e glicocálice microbianos?
Flagelos: São apêndices longos e finos que apresentam uma extremidade livre e outra extremidade ligada à célula microbiana, eles auxiliam no processo de deslocamento celular.
Pili são proteínas filamentosas que projetam-se da superfície da célula, realizam adesão celular, troca de material genético entre as células e também motilidade celular incomum
Glicocálice é um envoltório externo da membrana plasmática que realiza a proteção da célula contra ações químicas e físicas, reconhecimento celular, barreira de difusão (atuando como um filtro)
9. Classifique as bactérias quanto ao tipo de flagelação.
Podem ser: Polar: flagelos que localizam-se em uma das extremidades/polo da célula 
Lofotríquia: tufos de flagelos que localizam-se em uma das extremidades da célula 
Peritríquia: flagelos que se localizam-se em várias partes da célula 
10. O que são endospóros? Qual função desempenham?
São células diferenciadas que apresentam resistência ao calor, produtos químicos e radiação; estruturas de resistência e sobrevivência que permitem ao organismo resistir em condições adversas de crescimento.
CRESCIMENTO MICROBIANO:
1. Diferencie	crescimento	individual	de	crescimento	populacional	bacteriano.
Individual: cada espécie bacteriana tem um crescimento variável, depende muito de fatores nutricionais e genéticos de temperatura.; ocorre por fissão binária, onde se dá o alongamento das células, após acontece a formação do septo e por fim ocorre a finalização do septo com a formação da parede celular realizando a separação das células. 
Populacional: as células crescem em ritmo exponencial, ou seja, as bactérias vão duplicar-se a cada instante, conforme a população dobra a velocidade dobrará também, sendo assim, se as bactérias duplicarem, a velocidade também duplicará, se quadruplicar, a velocidade também quadruplicará e assim por diante, ou seja, a velocidade de crescimento vai ser proporcional ao crescimento da população em si.
2. Defina	e	explique	as	fases	do	crescimento	microbiano.	Faça	uma	representação	gráfica	destas	 fases. 
Fase lag: é a fase de adaptação do microrganismo, o tempo pode ser curto ou longo, depende da origem que o mesmo foi inserido e das condições do meio de cultura atual (a população desta fase está passando por uma  intensa atividade metabólica, principalmente sintetizando enzimas e moléculas variadas)
Fase log (exponencial), as células iniciam seu processo de divisão, aumentando seu crescimento, onde a reprodução celular está extremamente ativa e o tempo de geração dos mesmo é constante, período em que a atividade metabólica está mais elevada 
Fase estacionária: onde o crescimento e morte se igualam, a velocidade de crescimento diminui se igualando ao número de células novas, a população então torna-se estável.
Fase de morte: Ocorre o declínio do número de células viáveis. A curva exponencial é mais lenta que a de crescimento. Acontece então a lise celular.
3. Considere que um paciente com faringite (dor de garganta) que possui inflamação de origem bacteriana. Ao fazer uso	dessa	 medicação em qual	 das	 fases de crescimento microbiano	 espera-se que a medicação faça	efeito? 
Na fase log (de adaptação e crescimento),  pois é a fase onde há maior crescimento dos microrganismos e também a fase na qual os sintomas são bem aparentes (como febre, dor…), o antibiótico deve agir ainda sobre a fase de divisão e crescimento dos microrganismos para que não haja reprodução extremamente ativa e atividade metabólica diminui, passando assim para a fase estacionária e por fim fase de morte 
4. Sobre o sistema de cultura continua responda:
a. O que caracteriza	este sistema?
É uma cultura celular mantida em fase de log por longos períodos 
b. Que fatores modulam esse sistema?
Taxa de diluição ( meio fresco é adicionado/ meio usado é removido)
Concentração de um nutriente limitante (fontes de carbono e nitrogênio)
c. Por	que	é	amplamente	utilizado	em	processos	fermentativos como	produção	de	 etanol 	e	cerveja?
Pois a cultura continuada possibilita um certo controle da fase de crescimento e a indústria controlao andamento/ desenvolvimento dos microrganismos
5. Indique	os	fatores	físicos 	que	afetam	o	crescimento	bacteriano. 
São a temperatura, pressão osmótica e pH 
6. Diferencie	temperatura	minima,	máxima	e	ótima	para	o	crescimento	de	um	microrganismo. 
Temperatura ótima de crescimento: é o que permite um desenvolvimento  rápido, permitindo que o microrganismo realize sua atividade metabólica máxima   (atividade máxima microbiana)
Temperatura mínima: ocorre a gelificação da membrana, ela para de funcionar, de transportar nutrientes e a bactéria para de crescer 
Temperatura máxima: o microrganismo passou além da sua temperatura ótima (máxima permitida) o que ocasionou a desnaturação do mesmo. (desnaturação proteica, ocorre o colapso da membrana)
7. Classifique os microrganismos com base na temperatura ótima	de crescimento	dos mesmos. 
Psicrófilos (crescem em baixas temperaturas, com temperatura ótima de 4°), mesófilos (crescem em temperatura ambiente, com temperatura ótima de 39°), termófilos (crescem em altas temperaturas, com temperatura ótima de 60°)  e hipertermófilos (crescem em temperaturas extremamentes altas, com temperatura ótima de 88°).
8. Classifique	os	microrganismos	com	base	na	pH	ótimo de	crescimento	dos	mesmos. 
Neutrófilos preferem ambientes neutros, com pH entre 5,5 e 7,9
Acidófilos preferem ambientes ácidos, com pH 5,5
Alcalinófilos apresentam grande resistência a ambientes alcalinos, com preferência a ambientes com o pH acima de 8
9. Indique	os	fatores	químicos	que	afetam	o	crescimento	bacteriano.  
Carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre, fósforo, elementos traços, fatores orgânicos de crescimento
10. Descreva brevemente a importância dos elementos Carbono e Nitrogênio como fatores químicos que a afetam o crescimento de microrganismos
Carbono é fonte de energia , presentes em aminoácidos, ácidos graxos, ácidos orgânicos, carboidratos e bases nitrogenada; é a matéria prima básica para síntese de todos as estruturas celulares.
Nitrogênio é o segundo elemento celular mais abundante, presente em todas as proteínas e ácidos graxos, existe nas formas orgânicas e inorgânicas, todos os microrganismos são capazes de assimilar o NH4
11. Classifique os microrganismos com base na utilização de oxigênio.
Podem ser aeróbios: aqueles que requerem agitação (aeração forçada) e adição de O2 (aqueles que dependem de oxigênio para obter energia)
anaeróbios: Há a remoção de O2 através da adição de agentes redutores (não dependem de oxigênio para obter energia)
Facultativo: utiliza do oxigênio, porém se houver ausência do mesmo ele se reproduz igualmente
Microaerófilo: necessita de oxigênio mas em menor quantidade 
Anaeróbio Aerotolerante: não necessita de oxigênio, mas se há O2 eles o toleram.
12. O que é meio de cultura?
 É um material nutriente utilizado para cultivar microrganismos 
13. Quais vantagens do meio sólido oferece para o isolamento de microrganismos?
 Colaboram para uma melhor visualização da morfologia de colônias e melhor isolamento das mesmas
14. Por que o agar é o agente gelificante ideal para uso em microbiologia?
Pois a bactéria não degrada o ágar, só utiliza dele como suporte para o  crescimento microbiano
15. O que é uma cultura pura?
Todas as células são idênticas, tanto morfologicamente quanto geneticamente
16. Diferencie os meios quimicamente definido e complexo
Complexo:apresenta componentes que não são conhecidos, contendo compostos ricos e são mais adequados para microrganismos cujo metabolismo é desconhecido, pois apresentam maior variedade de compostos;
Já os quimicamente definidos apresentam composição conhecida e controlada de maneira exata, apresentando maior uniformidade
17. Defina os termos inóculo e cultura
Inóculo: são microrganismos que foram introduzidos no meio de cultura 
Cultura: são microrganismos que crescem e multiplicam-se dentro ou sobre um meio de cultura 
18. Diference os meios seletivos e diferenciais
Seletivos: apresenta compostos que inibem/impedem o crescimento de certos microrganismo mas não de outro
Diferencial: adiciona um indicador, como um corante, para diferenciar reações químicas que ocorrem durante o crescimento microbiano,  com a finalidade de identificar diferentes 
espécies de bactérias. 
19. Cite 2 exemplos de métodos utilizados na contagem bacteriana, explique com estes métodos funcionam, quais as vantagens e limitações dos mesmos.
Semeadura em espalhamento 
CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO
1.  Diferencie métodos bacteriocidas de bacteriostáticos.
Bacteriostático: devem estabilizar o crescimento da bactéria, não cresce mas mantém-se do mesmo jeito até que o agente bacteriostático seja removido.
Bactericida: deve matar as bactérias; eliminar ss mesmas através da lise celular   
2. Considere um microrganismo hipotético e ilustre o gráfico de crescimento deste microrganismo sob ação de um método bacteriostático. Faça o mesmo considerando o método bactericida.
 
3. Diferencie: esterilização, desinfecção, antissepsia e sanitização.
 Esterilização: é a destruição ou remoção de todas as formas de vida microbiana, incluindo os endosporos, possivelmente com exceção dos príons.
Desinfecção: é a destruição dos patógenos na sua forma vegetativa. 
Antissepsia: é a destruição de agentes patogênicos na forma vegetativa em tecidos vivos
Sanitização: é o tratamento destinado para reduzir as contagens microbianas nos utensílios alimentares a níveis seguros de saúde pública 
4. Indique as condições que influenciam a eficiência de um agente antimicrobiano.
Tamanho da população, intensidade ou concentração do agente microbicida, tempo de exposição ao agente microbicida, temperatura, natureza do material que contém os microrganismos e as características dos microrganismos presentes.
5.  Indique os principais métodos físicos de controle bacteriano.
Altas temperaturas, baixas temperaturas, filtração, radiação, diminuição da atividade de água
6.  Indique métodos físicos que são capazes de esterilizar materiais.
Altas temperaturas, esterilização pelo calor (o calor mata os microrganismos pela desnaturação de suas enzimas) ; autoclavação; flambagem; radiação não ionizante; 
7.  Indique métodos físicos que possuem efeitos apenas bacteriostáticos.
Temperatura baixa, filtração de ar,  pasteurização e diminuição da atividade de água
8. Qual método de controle físico é mais indicado para esterilizar salas de hospitais e cabines de fluxo laminar?
Radiação não ionizante
9 Indique os principais métodos químicos de controle bacteriano. 
Fenol e compostos fenólicos, halogênios, álcool, metais pesados, antibióticos, detergentes e agentes oxidantes 
10. Quais as características de um agente químico ideal?
Ter um efeito rápido, amplo espectro antimicrobiano, ação prolongada e irreversível, estabilidade química, inodoro ou odor agradável, não causar danos ao homem, de fácil aplicação e com baixo custo.
11. Discorra sobre a aplicação, mecanismo de ação, vantagens e desvantagens dos métodos químicos a seguir:
Halogênios:
 Iodos- aplicação: antisséptico, desinfetante de pequenas quantidades de água, desinfetantes de ar; mecanismos de ação: agente oxidante; Vantagens: ótimo agente microbicida; Desvantagens: presença de material orgânico diminuiu sua eficiência
Álcool- aplicação: superfícies humanas e inanimadas em geral: mecanismo de ação: desnaturação e remoção mecânica: vantagens: baixo custo, baixa toxicidade, fácil aquisição e aplicação: desvantagens: evaporação rápida sem deixar resíduos 
Detergentes- aplicação: tudo que pode ser lavável: mecanismo de ação: diminuem a tensão superficial (rompimento da membrana citoplasmática e remoção mecânica): vantagens: método simples, barato e eficaz: desvantagem: ação lenta e menos duradoura.
METABOLISMO MICROBIANO
1.  Diferencie catabolismo de anabolismo. Catabolismo: são reações envolvidas na quebra de moléculas complexas em moléculas menores; este processo forneceenergia para o organismo 
Anabolismo: constroem moléculas complexas a partir de moléculas mais simples e menores; este processo faz uso de energia para acontecer.
2. . Explique como o ATP é um intermediário entre o catabolismo e o anabolismo.
 O	ATP	é continuamente clivado para conduzir as	reações anabólicas (síntese),	sendo ressintetizado à custa das reações catabólicas (de quebra).
Compare o rendimento de energia (ATP) na respiração aeróbica e na fermentação, detalhando cada etapa. 
4. Descreva o mecanismo de ação enzimática
 Enzimas são catalisadores que modificam a velocidade de uma reação química, aumentando-a sem sofrer alterações no decorrer da reação (aceleram a reação); as enzimas ainda ligam-se a um substrato para gerar um produto.
5. Por que a especificidade enzimática é importante?
É para que atuem em apenas um único tipo de substrato e não nos demais (ex: lipases se ligam nos lipídios), colabora para que as enzimas não atuem em qualquer reação e sim em uma reação específica; a especificidade se dá, principalmente, pelo sítio ativo, onde a enzima se liga no substrato
6. Por que a inibição por retroalimentação é uma inibição não competitiva?
Pois apresenta um sítio ativo próprio, o produto final não se ligará no sítio ativo, e sim no sítio alostérico mudando a conformação da enzima em si.
7.  Quais os fatores que influenciam a atividade enzimática? Explique o mecanismo destes fatores
Temperatura: a atividade enzimática aumenta com o aumento da temperatura até que a enzima, uma proteína, seja desnaturada pelo calor e nativada. Neste ponto, a velocidade da reação diminui rapidamente.
pH: as enzimas apresentam um pH ótimo de funcionamento (ex, enzima que apresenta atividade máxima em pH 5,0)
Concentração do substrato: com o aumento na concentração de moléculas do substrato, a velocidade da reação aumenta até que os sítios ativos em todas as moléculas da enzima sejam preenchidos, no ponto em que é alcançada a velocidade máxima da reação
8. Explique o termo oxidação-redução
a Oxidação é a perda de elétrons e a Redução é o ganho de elétrons
Contudo a oxidação-redução é a transferência de elétrons de uma molécula para outra
9. Liste e exemplifique três tipos de reações de fosforilação que geram ATP.
 Fosforilação oxidativa: onde a energia liberada pela oxidação dos compostos químicos é utilizada para a síntese de ATP a partir de ADP (todas as reações oxidativas loiberam energia e muitos organismos desenvolveram vias que permitem a utilização desta energia para a síntese do ATP)
Fosforilação em nível de substrato: o grupo fosfato de um composto químico é removido e adicionado diretamente ao ADP.
Fosforilação: a energia da luz é utilizada para a síntese de ATP a partir de ADP.
10. Explique a função geral das vias metabólicas
 Liberação e armazenamento de energia é feita a partir de séries de reações controladas, em vez de uma explosão única; realiza sequência de reações químicas catalisadas por enzimas que transformam um substrato em produto final.
11. Preencha na tabela seguinte a fonte de carbono e a fonte de energia para cada tipo de organismo
 Fotoautotróficos tem como fonte de carbono o CO2  e como fonte de energia a luz
Foto-heterotróficos tem como fonte de carbono os compostos orgânicos e como fonte de energia a luz 
Quimioautotróficos tem como fonte de energia a química e como fonte de carbono o CO2
Quimioheterotróficos tem como fonte de energia a química e como fonte de carbono os compostos orgânicos