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Aula 2 FUNDAMENTOS DE MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA GABRIELA CECCON CHIANCA Objetivos CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BACTÉRIAS Citologia bacteriana (morfologia das bactérias, flagelos, pêlos, fímbrias, glicocálice, parede celular, membrana plasmática, estruturas celulares internas, reprodução, formas de resistência) Papel das estruturas como mecanismo de agressão Características gerais das bactérias Características gerais das bactérias ❖São seres unicelulares, aparentemente simples, sem carioteca, ou seja, sem membrana nuclear ❖Há um único compartimento, o citoplasma ❖O material hereditário, uma longa molécula de DNA, está enovelado na região central, sem qualquer separação do resto do conteúdo citoplasmático ❖Suas paredes celulares, quase sempre, contêm o polissacarídeo complexo peptideoglicano ❖Usualmente se dividem por fissão binária (DNA é duplicado e a célula se divide em duas) Tamanho Tamanho ❖Invisíveis a olho nu, só podendo ser visualizadas com o auxílio do microscópio, as bactérias são normalmente medidas em micrômetros (μm) – 0,5-1 μm de diâmetro ou largura ❖Vs célula eucariota – aproximadamente 5mm ❖Mas como é invisível a olho nu, se na placa semeada eu consigo ver as bactérias? Tamanho Morfologia Morfologia ❖Cocos – são células geralmente arredondadas, mas podem ser ovoides ou achatadas em um dos lados quando estão aderidas a outras células. ❖Os cocos quando se dividem para se reproduzir, podem permanecer unidos uns aos outros, o que os classificam em: ❖Diplococos – são os que permanecem em pares após a divisão. ❖Estreptococos - são aqueles que se dividem e permanecem ligados em forma de cadeia. ❖Tétrades – são aqueles que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de quatro ❖Estafilococos - são aqueles que se dividem em múltiplos planos e formam cachos de uva ❖Sarcinas - são os que se dividem em três planos, permanecendo unidos em forma de cubo com oito bactérias. ❖Bacilos/bastonetes – são células cilíndricas ou em forma de bastão Cocos Bacilos Morfologia Morfologia ❖Formas helicoidais ou espiraladas: constituem o terceiro grupo morfológico sendo caracterizada por células de forma espiral que se dividem em: ❖Espirilos: possuem corpo rígido e se movem às custas de flagelos externos, dando uma ou mais voltas espirais em torno do próprio eixo ❖Espiroquetas: São flexíveis e locomovem-se provavelmente às custas de contrações do citoplasma, podendo dar várias voltas completas em torno do próprio eixo. ❖Além desses três tipos morfológicos, existem algumas formas de transição. Quando os bacilos são muito curtos, podem se assemelhar aos cocos, sendo então chamados de cocobacilos. Quando as formas espiraladas são muito curtas, assumindo a forma de vírgula, eles são chamados de vibrião Forma x arranjo ❖Qual a forma? ❖Qual o arranjo? Forma x arranjo ❖Qual a forma? Cocos ou bacilos ❖Qual o arranjo? Diplococos, estreptococos, estafilococos... Estruturas bacterianas ESTRUTURAS Periplasma Citoplasma: Apêndices de superfície: 1. Membrana citoplasmática 2. Membrana externa 3. Parede celular 4. Cápsula, camada limosa e camada S 1. Flagelo 2. Pili / fímbria 1. Cromossoma e nucleóide 2. Ribossoma 3. Grânulos / corpúsculos de inclusão Envoltório: Elementos essenciais x não essenciais Elementos essenciais → 20% ❖ lipídeos; ❖ proteínas; ❖ polissacarídeos; ❖ moléculas de PM; ❖ nucleotídeos. 1. Citoplasma ❖Envolvido pela membrana citoplasmática. ❖Substância fluída com diferentes estruturas. ❖Composição: ❖Água → 80% X Procariotos Eucariotos Não há organelas, fluxo citoplasmático e citoesqueleto. 1. Citoplasma ❖ Cromossoma (nucleóide) ❖ Ribossoma ❖ Grânulos/inclusões citoplasmáticas ❖ Vacúolos gasosos 1. 1. Cromossoma (nucleóide) ❖ Informação genética. ❖ Não está separado por uma membrana nuclear ❖ Ácido desoxirribonucléico (DNA). ❖ Único cromossoma circular em dupla hélice, superenovelado (uma única molécula circular longa de DNA de dupla fita). Célula eucariótica Célula procariótica 1. 1. Cromossoma (nucleóide) Cromossoma: > Informação genética essencial Plasmídeo: Informação genética adicional 1. 1. Cromossoma (nucleóide) ❖Genoma → todo o material genético do organismo. ❖Plasmídeos (DNA extra-cromossômico): ❖informações genéticas adicionais, vantagens seletivas. (Podem transportar genes para atividades: resistência aos antibióticos, tolerância aos metais tóxicos, produção de toxinas e síntese de enzimas) Polissomos ou polirribossomos 1.2. Ribossoma ❖Síntese de proteínas. ❖Grande número ❖Composição: ❖rRNA (60%); ❖ proteínas (40%). ❖Os ribossomos procarióticos diferem dos eucarióticos no número de proteínas e de moléculas de RNA. Devido a essa diferença, a célula microbiana pode ser morta pelo antibiótico, enquanto a célula do hospedeiro eucariótico permanece intacta 1.3. Grânulos/ inclusões citoplasmáticas ❖Podem ou não estar presentes num dado momento. ❖M.O. com colorações especiais. ❖Natureza química variável. ❖Funções: ❖substância reserva (nutriente) ❖subunidades de macromoléculas → estruturas celulares 2. Membrana citoplasmática 2. Membrana citoplasmática ❖Dupla camada lipídica 2. Membrana citoplasmática ❖ Funções: ❖Compartimentalização ❖ Permeabilidade seletiva/Transporte de substâncias ❖ Funções das organelas eucariotas ❖Transporte de íons ❖Produção de energia ❖Respiração Celular ❖ Sustentação do Flagelo ❖Mesossomos – separação cromossomos na divisão celular 3. Parede celular 3. Parede celular ❖Funções: ❖Proteção da célula bacteriana ❖ Dá forma às bactérias ❖ Confere rigidez (peptideoglicana) ❖Mantém pressão osmótica intrabacteriana (impede rompimento) ❖ Importante na multiplicação bacteriana ❖ Receptora de Moléculas ❖ Diferenciação entre grupos bacterianos 3. Parede celular ❖Hans Christian Joachim Gram (1853-1938) ❖Observação da diferença de coloração entre algumas bactérias 3. Parede celular ❖Gram Positivas: ❖Quantidade maior de peptideoglicano em sua parede celular, o que torna a parede dessas bactérias mais espessa e rígida do que a das bactérias Gram negativas ❖Composta de proteídas, lipídeos, peptideoglicano e ácidos teicóicos ❖São sensíveis à lisozima ❖Sua parede constitui o local de ação de alguns antibióticos além de apresentar elementos básicos para identificação sorológica. 3. Parede celular ❖Gram negativas: ❖Parede celular dessas bactérias é menos espessa - fina camada de peptideoglicano ❖São mais complexas do que as Gram positivas ❖Possuem membrana externa composta por fosfolipídios, lipoproteínas e lipopolissacarídeos (LPSs) – estão localizados exclusivamente na camada externa da membrana, enquanto que os fosfolipídeos estão presentes quase completamente na camada interna ❖porção lipídica do LPSs é também conhecida como endotoxina e pode causar febre, diarréia, destruição das células vermelhas do sangue e um choque potencialmente fatal 3. Parede celular Elementos não- essenciais 1. Cápsula ❖Virulência bacteriana ❖ Pouco antigênica ❖ Anti-fagocitária ❖O glicocálice bacteriano é um polímero viscoso e gelatinoso que está situado externamente à parede celular. Na maioria dos casos, ele é produzido dentro da célula e excretado para a superfície celular ❖São importantes no potencial de produção de doenças da bactéria 2. Flagelo ❖Apêndices longos e finos com origem na MC. ❖Observados principalmente em Bastonetes. ❖Motilidade celular. ❖Diferem quanto ao no ❖Apresentaçãovariada 2. Flagelo (A) Monotríquio (ex. Vibrio cholerae) (B) Lofotríquio (C) Anfitríquio (D) Anfilotríquio (E) Peritríquio (ex. Escherichia coli) 3. Pili e fímbrias ❖Projeções finas, curtas e mais numerosas na superfície de algumas bactérias. ❖ Complexos de pilina ❖Vistos apenas ao ME. ❖Adesão. 3. Pili e fímbrias Pili → transferência de material genético (conjugação); normalmente são mais longos e tem apenas um ou dois por célula: ◦ Pili F (pili da fertilidade ou sexual): ◦ F+→macho (doador); ◦ F-→ fêmea (receptora). Fímbria → adesão à superfícies e outras células ◦ Colonização→ doença; ◦ Biofilme 4. Endosporo ❖Se formam dentro da célula bacteriana ❖São exclusivos de bactérias ❖São células desidratadas altamente duráveis, com paredes espessas e camadas adicionais ❖Na forma de esporos, essas bactérias têm a capacidade de resistir à ação de agentes químicos diversos, às temperaturas inadequadas, aos meios de radiação, ácidos e outras condições desfavoráveis ❖Poucos gêneros Ex. Clostridium e Bacillus 4. Endosporo Reprodução Reprodução ❖Ocorre em condições ideais – meio nutritivo adequado; concentração de CO2; temperatura... ❖Geralmente a reprodução das bactérias é assexuada por FISSÃO BINÁRIA: ❖Duplicação do material genético ❖Uma única célula parental se divide em duas células filhas idênticas ❖Tempo de geração → intervalo de tempo requerido para que cada MO se divida u para que a população de uma cultura duplique em número ❖É diferente para cada espécie e é fortemente influenciado pela composição nutricional do meio em que o microrganismo se encontra Reprodução ❖Alguns procariotos se reproduzem assexuadamente por modelos de divisão celular diferentes da fissão binária, tais como Resistência Por que ela ocorre? ❖Uso indiscriminado de antimicrobianos – tratamentos subterapêuticos; superdosagens → seleção de bactérias mais resistentes ❖Tratamento de viroses ❖Aumento do comprometimento do sistema imunológico, ❖As intervenções invasivas ❖Transferência de pacientes entre clínicas ❖Falha nos procedimentos de controle de infecção ❖Precauções de isolamento ineficazes Por que ela ocorre? O surgimento da resistência à antibióticos, é uma consequência direta de seu emprego, e a resistência é, então, estabelecida pela pressão seletiva mostrada por estes fármacos Resistência ❖Crê-se que esses genes de resistência desenvolveram-se há centenas de milhões de anos nas bactérias do solo, com a finalidade de proteger contra os antibióticos produzidos por outras bactérias do solo, ou contra seus próprios antibióticos ❖No processo inicial de desenvolvimento de resistência bacteriana hospitalar, as bactérias ambientais recebem tratamento antimicrobiano em doses limitadas, suficientes para impedir, na maioria dos casos, que um paciente manifeste sinais de infecção. ❖No entanto, com o passar do tempo, o grau de resistência e o número de bactérias resistentes aumentam, invertendo o quadro a favor das bactérias. ❖Este processo genético e anormal de aquisição de resistência, não permite que a mesma desapareça, quando estabelecida. Mecanismos genéticos de resistência Resistência Plasmidial Resistência Cromossômica Transposons 1. Resistência Plasmidial ❖Certos plasmídios possuem genes responsáveis pela síntese de enzimas que destroem um antibiótico antes que ele destrua a bactéria. São os chamados plasmídios R (de resistência aos antibióticos). ❖Eles também possuem genes que permitem sua passagem de uma bactéria para outra (fator F). ❖Quando dois ou mais tipos de plasmídios R estão presentes em uma mesma bactéria, os genes de um deles podem passar para outro por recombinação gênica: conjugação, transformação e transdução. ❖Esse mecanismo faz com que surjam plasmídios R portadores de diversos genes para resistência a diferentes antibióticos. ❖Os plasmídios podem estar integrados no cromossomo, sendo capazes de transferir genes cromossômicos. Muitos são promíscuos, isto é, passam o gene de resistência para espécies não aparentadas geneticamente 2. Resistência cromossômica Resistência cromossômica depende de mutação espontânea, evento raro, ela é dirigida quase sempre a uma só droga e os genes são transferidos com freqüência relativamente baixa. Por isso, seu impacto clínico é menor que o da resistência plasmidial. Bactérias sensíveis podem receber, de graça, genes cromossômicos mutantes de bactérias já resistentes, através dos processos de transformação, conjugação e transdução 3. Transposons ❖Os transposons são segmentos de DNA com grande mobilidade, eles codificam a enzima transposase - responsável por sua transferência para outros segmentos de DNA. ❖Eles são promíscuos: criam as variações invadindo diversos sítios do DNA hospedeiro, mas às vezes exageram, produzindo mutações letais ❖Descobriu-se em 1974 que grande parte dos genes de resistência considerados plasmidiais ou cromossômicos estão localizados sobre transposons e apresentam as propriedades destes: disseminação rápida dentro da célula ou entre célula Aula prática Observação de esfregaço próprio 1. Acender o bico de Bunsen – SOMENTE comigo do lado! 2. Colocar uma gota pequena de salina na lâmina 3. Realizar coleta do material e acrescentar à gota de salina 4. Esperar secar na área de segurança 5. Fixar a lâmina (passar 3 vezes pela chama do bico de bunsen) 6. Corar 7. Observar ao microscópio Coloração de Gram
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