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AGENTES INFECCIOSOS CENTRO UNIVERSITÁRIO FAMETRO Núcleo de Educação a Distância - NEAD ead.fametro.com.br 2 Agentes Infecciosos - Aula 1 APRESENTAÇÃO Seja bem-vindo à disciplina Agentes Infecciosos! A metodologia adotada pela UNIFAMETRO na modalidade a distância conta com aulas ministradas no Ambiente Virtual de Aprendizagem Moodle, favorecendo atividades colaborativas, aproximando professores e alunos distantes fisicamente. Para a melhor compreensão do assunto, é importante que, além da leitura desse conteúdo, você participe das atividades e tarefas propostas no cronograma e consulte dicas e complementos sugeridos no decorrer da disciplina. Este material também está disponível para impressão ou para download em formato pdf em ead.fametro.com.br. É importante ressaltar que, nessa metodologia, o seu compromisso com a aprendizagem é fundamental para que ela aconteça. Portanto, participe, lendo os textos antes de cada aula para interagir melhor nos momentos de comunicação virtual e presencial, nas discussões com os tutores, professores e colegas de curso. Bons estudos! 3 Agentes Infecciosos - Aula 1 PARA COMEÇO DE CONVERSA SUGESTÕES A disciplina AGENTES INFECCIOSOS é dividida em 12 aulas, nas quais você encontrará o conteúdo, bem como conteúdos adicionais e sugestões de leituras. Ao longo do texto, você irá se deparar com vários ícones que irão ajudá-lo neste percurso em busca do conhecimento, tais como: Esses ícones nortearão a sua leitura, oferecendo amplas possibilidades de aprofundamento. A linguagem dialógica aqui utilizada também irá aproximá- lo das aulas ora apresentadas, levando-o à motivação e ao entendimento da disciplina. Esperamos, por meio da diagramação desse material, contribuir com sua interação plena com os conteúdos. Agora que já estamos “conectados”, mãos à obra! SUGESTÕES PARA REFLETIR! PARA LER EXEMPLO OBJETIVOS ATENÇÃO! 4 Agentes Infecciosos - Aula 1 Essa unidade tem como Objetivos de Aprendizagem: Conceitual: compreender a estrutura e as exigências nutricionais da célula bacteriana. Procedimental: Utilizar, em variados contextos, o conhecimento sobre a morfologia, coloração e fisiologia na prática clínica. Atitudinal: Ter habilidade para interpretar resultado microbiológicos de acordo com a coloração utilizada. da personalidade a partir de um referencial teórico. PARA SUA REFLEXÃO Nas atividades do dia-a-dia nos deparamos com algumas questões de microbiologia, por exemplo: por que a carne não pode ficar mergulhada em água em temperatura ambiente para descongelar? Qual é a explicação científica? TERMOS-CHAVE: Citologia. Morfologia. Fisiologia. Meio de Cultura. Aula 1: Citologia e Fisiologia Bacteriana 5 Agentes Infecciosos - Aula 1 Citologia Bacteriana As células evoluíram em dois tipos fundamentalmente distindos, eucarióticas e procarióticas, podendo ser diferenciadas com base em sua estrutura e na complexidade de sua organização. A primeira grande diferença é que os procariotos são unicelulares e os eucariotos podem ser uni ou multicelulares. A célula eucariótica possui um núcleo verdadeiro que contém múltiplos cromossomos, sendo circundado por uma membrana nuclear. Enquanto o nucleoide de uma célula procariótica consiste em uma única molécula circular de DNA (haploide) organizado frouxamente, desprovido de membrana nuclear. Além dos diferentes tipos de núcleos, as duas classes celulares distinguem-se por várias outras características: as células eucarióticas contêm organelas, como mitocôndrias e lisossomos, assim como ribossomos (80S), enquando os procariotos não contêm organelas e exibem ribossomos menores (70S). Estruturas das células microbianas. A maioria dos procariotos apresenta uma parede celular externa rígida contendo peptideoglicano, um polímero de aminoácidos e açúcares, como seu componente estrutural exclusivo. As células de eucariotos, ao contrário, não contêm peptideoglicano. Outra diferença é a membrana plasmática, rica em esteróis na célula eucariótica e ausente nos procariotos, com exceção de Mycoplasma e Ureaplasma que são desprovidos de parede. Bactérias, fungos, protozoários e helmintos são denominados de acordo com o sistema binomial 6 Agentes Infecciosos - Aula 1 de Linneus, que emprega o gênero e espécie, ao passo que os vírus não são denominados dessa forma. Ex: Bacillus cereus ou B. Cereus, Staphylococcus aureus ou S. aureus, Escherichia coli ou E. Coli. Morfologia das células bacterianas As bactérias de importância médica são caracterizadas morfologicamente por: tamanho, forma e arranjo. Quanto ao tamanho elas podem variar de 0,3 por 0,8 µm até 10 por 25 µm (um micrômetro -µm- corresponde a 10-6 em relação ao metro). Há inúmeras espécies de bactérias, de formas variadas, que sob certas condições podem ser alteradas. A morfologia bacteriana pode ser classificada em: cocos, SAIBA MAIS! TEXTO: http://www.unirio.br/dmp/microbiologia/nutricao-integral/ aulas-teoricas/3-%20Caracteristicas%20Gerais%20das%20 Bacterias%20- Citologia-%2001-2017.pdf SUGESTÕES 7 Agentes Infecciosos - Aula 1 bacilos, espirilos, espiroquetas e vibriões. • Cocos: São células geralmente arredondados, 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 em arranjos denominados: a) Diplococos: são os que permanecem em pares após a divisão. a) Estreptococos: são aqueles que se dividem e permanecem ligados em forma de cadeia (forma de colar de contas). b) Tétrades: são aqueles que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de quatro. c) Sarcinas: são os que se dividem em três planos, permanecendo unidos em forma de cubo com oito bactérias. d) Estafilococos: são aqueles que se dividem em múltiplos planos e formam cachos (forma de cacho de uva). Arranjos de cocos vistos pelo microscópio eletrônico de varredura. 8 Agentes Infecciosos - Aula 1 • Bacilos: Também conhecidos por bastonetes ou bastões são células cilíndricas ou em forma de bastão. Existem diferenças consideráveis em compimento e largura entre as várias espécies de bacilos. As porções terminais de alguns bacilos são quadradas, outras arredondadas e, ainda, outras são afiladas e pontiagudas. Morfologia e arranjo bacteriano dos bacilos • Vibriões: são células em bastão curvos, ou seja, em forma de vírgula. • Espirilos: são células espiraladas ou helicoidais assemelhando-se a um saca rolha. • Espiroquetas: são bactérias móveis helicoidais. Outras formas bacterianas vistas pelo microscopio eletrônico de varredura. 9 Agentes Infecciosos - Aula 1 Existem modificações dessas três formas básicas (cocos, bacilos e espirilos), chamada de pleomórficas. O pleomorfismo é a alteração da forma básica da bactéria decorrente de contaminação da cultura, envelhecimento da cultura, entre outros fatores. Estruturas Celulares Bacterianas Parede bacteriana A parede celular bacteriana é uma estrutura complexa, semirrígida, responsável pela forma da célula. A parede celular circunda a frágil membrana plasmática (membrana citoplasmática), protegendo o interior da célula das alterações adversas no ambiente externo. A principal função da parede celular é prevenir a ruptura das células bacterianas quando a pressão da água dentro da célula é maior que fora dela. A parede celular é composta de uma rede macromolecular denominada peptideoglicano (também conhecida como mureína), que está presente isoladamente ou em combinação com outras substâncias. De acordo com a composição da parede celulas as bactérias 10 Agentes Infecciosos - Aula 1 podem ser classificadas em Gram-positivas ou Gram-negativas. Parede celular de bactérias acidorresistentes As microbactérias, por exemplo de Mycobacterium tuberculosis (agente etiológico da tuberculose),apresentam uma parede celular incomum, com uma concentração elevada de lipídeos, especialmente os ácidos micólicos, que promovem resistência à descoloração por álcool-ácido, sendo denominadas acidorresistentes. Membrana citoplasmática Localiza-se imediatamente abaixo da parede celular. A membrana citoplasmática é o local onde ocorre a atividade enzimática e o transporte de moléculas para dentro e para fora da célula. É muito mais seletiva à passagerm 11 Agentes Infecciosos - Aula 1 de substâncias externas que a parede celular. Estruturas externas a parede celular Glicocálice É um envoltório externo à membrana plasmática que ajuda a proteger a superfície celular contra lesões mecânicas e químicas. O glicocálice, quando mais denso e organizado é descrito como uma cápsula e contribui para a evasão do sistema imunológico. Flagelos São apêndices filamentosos que servem para locomoção bacteriana. Existem quatro tipos de arranjos de flagelos, conforme demonstrado na figura abaixo: Fímbrias e pilis São apêndices semelhantes a pêlos sendo mais curtos, mais retos e mais finos que os flagelos. A função das fímbrias é fixar a bactéria em superfícies inanimadas, células e tecidos vivos. Os pilis, normalmente, são mais longos que as fímbrias, havendo apenas um ou dois por célula. Os pilis unem-se as células bacterianas na preparação para transferência de DNA de uma célula para outra. 12 Agentes Infecciosos - Aula 1 Transferência de material genético de uma célula para outra (conjugação bacteriana). Nucleoide Região do citoplasma bacteriano que contém uma única molécula circular longa de DNA de dupla fita, o cromossomo bacteriano. Ribossomos Servem como locais de síntese proteica. São compostos de duas subunidades, cada qual consistindo de proteínas e de um tipo de RNA denominado ribossômico. Esporos Estado fisiológico experimentado apenas por algumas bactérias Gram- positivas (como espécies de Bacillus e Clostridium). São formados no interior da célula bacteriana e denominados endósporos. Morfologicamente são células desidratadas com paredes espessas e camadas adicionais, altamente resistentes ao calor, frio, dessecação ou agentes químicos. Colorações Mais Utilizadas em Microbiologia Coloração de Gram A coloração de Gram é um passo importante na caracterização e classificação inicial das bactérias. Esse método permite que as bactérias sejam visualizadas no microscópio óptico e diferenciadas em dois principais grupos de bactérias: Gram-positivas e Gram-negativas. O método de coloração de Gram recebeu esse nome em homenagem ao patologista dinamarquês Hans 13 Agentes Infecciosos - Aula 1 Christian Joachim Gram. A identificação de uma bactéria em Gram-positiva ou Gram-negativa é o primeiro direcionamento para a identificação. Este método permite que rapidamente levantemos uma hipótese diagnóstica, direcionando os testes e exames complementares. É um método rápido, prático e barato que utiliza os seguintes corantes, nesta ordem: 1. Cristal violeta, 2. Lugol, 3. Solução descorante contendo álcool e acetona ou apenas álcool, e 4. Fucsina. As bactérias Gram-positivas coram- se de roxo com o cristal violeta e as Gram-negativas se coram em vermelho assumindo a cor do contra-corante, a fucsina. Coloração de Ziehl-Neelsen A coloração de Ziehl-Neelsen baseia-se na capacidade de algumas bactérias (micobactérias e actinomicetos) resistirem aos métodos comuns de coloração devido à composição altamente lipídica da parede celular. Após um processo de coloração especial à quente, uma vez coradas, não sofrem ação de descorantes fortes, como a solução de álcool-ácido. Desta forma, a fucsina de Ziehl cora todas as bactérias de vermelho, e após a descoloração com álcool-ácido, somente os bacilos álcool-ácido resistentes (B.A.A.R.) conservarão esta cor. Para facilitar a visualização cora-se o fundo com azul de metileno, estabelecendo-se um contraste nítido entre elementos celulares, outras bactérias (azuis) e os B.A.A.R (vermelhos). SAIBA MAIS! VÍDEO: https://www.youtube.com/watch?v=oZ50aktmG6I https://www.youtube.com/watch?v=09egn3CVYc8 SUGESTÕES 14 Agentes Infecciosos - Aula 1 Fisiologia e Crescimento bacteriano O crescimento bacteriano requer fontes adequadas de energia e nutrientes, além de condições ambientais específicas que podem favorecer ou inibir o crescimento microbiano. Um aspecto importante para o crescimento é a oferta de água, pois favorece as reações bioquímicas da célula. Em seguida, apresentaremos os principais fatores envolvidos no metabolismo bacteriano. Fontes de energia e carbono As bactérias de importância para a saúde humana são denominadas quimiorganotróficas. Isso significa que estes micro-organismos obtêm energia para o crescimento pela oxidação de compostos orgânicos e utilizam fontes de carbono também orgânicas. Os nutrientes obtidos no ambiente são classificados em macronutrientes e micronutrientes, relacionando-se às quantidades necessárias para o metabolismo. Metabolismo O metabolismo microbiano inicia-se no ambiente externo, quando as macromoléculas são catabolisadas em moléculas menores. Estas pequenas moléculas, resultantes do catabolismo, são transportadas para o interior da bactéria e podem ser utilizadas para a síntese (anabolismo) de componentes celulares. Temperatura A temperatura ótima de crescimento é definida como a temperatura de incubação que possibilita o mais rápido crescimento durante o menor tempo de acordo com o período de geração de cada gênero bacteriano. Desta forma, as bactérias podem ser classificadas em: 1. Psicrófilas: 0ºC ou menos (12-30ºC) 2. Mesófilas: 25-40ªC 3. Termófilas: 45-60ºC 15 Agentes Infecciosos - Aula 1 Oxigênio Quanto à utilização de oxigênio, os micro-organismos podem ser classificados em aeróbios, anaeróbios, microaerófilos e facultativos. São aeróbios quando necessitam de oxigênio, anaeróbios quando se desenvolvem na ausência de oxigênio e facultativos quando podem viver em condições aeróbias ou anaeróbias. Alguns autores incluem também os microaerófilos, quando o crescimento é melhor numa pressão reduzida de oxigênio e os aerotolerantes, que toleram o oxigênio. pH A maioria dos micro-organismos que causam doença no homem crescem melhor em pH neutro (6,5-7,5). Porém, alguns gêneros bacterianos proliferam melhor em ambientes com pH mais baixo, como Lactobacillus, presentes no trato genital feminino e responsável pela acidez típica daquele sítio. Halofilismo Micro-organismos halofílicos são aqueles que respondem de modo diferenciado à pressão osmótica e, portanto, são capazes de crescer em condições elevadas de sal, como as espécies de Vibrio. Aqueles que são parcialmente tolerantes são denominados halotolerantes, a exemplode Staphylococus aureus. Ambos são importantes para a saúde humana. 16 Agentes Infecciosos - Aula 1 Fases do crescimento bacteriano O crescimento bacterinao pode ser dividio em quatro fases: 1. Fase de latência (lag) • Adaptação às novas condições; • Reprogramação genética, síntese de enzimas e de outras moléculas. 2. Fase exponencial (log) • Crescimento logarítmico e reprodução celular extremamente ativa. • Fase utilizada para verificar a atividade metabólica das bactérias. 3. Fase estacionária • Redução dos nutrientes, acúmulo de subprodutos e mudança de pH. 4. Fase de morte • Redução drástica dos nutrientes e mudança de pH; • Morte celular. Fases do crescimento bacteriano Isolamento de Bactérias no Laboratório O isolamento de micro-organismos é últil para identificação, realização de testes de sensibilidade e outros ensaios. O cultivo microbiano in vitro (no laboratório) permite verificar se um paciente está sofrendo um processo infeccioso ou se determinado produto alimentício está de acordo com as 17 Agentes Infecciosos - Aula 1 normas de vigilância sanitária. O primeiro passopara o isolamento é o cultivo em meio de cultura apropriado. Meio de cultura O meio de cultura é uma preparação química que possui nutrientes necessários para que os micro-organismos de determinada amostra (biológica ou não) se multipliquem, permitindo seu estudo, identificação e análise. Os principais componentes de um meio de cultura são fontes de carbono, energia (açúcares), nitrogênio, fósforo e sais minerais. Cada tipo de meio de cultura é indicado para uma função e um micro- organismo específico: alguns visam nutrir e estimular o crescimento, enquanto outros inibem determinado grupo de organismo e até podem indicar uma via metabólica específica. Os meios de cultura são classificados de acordo com seu estado físico, podendo ser sólido, quando possui agentes solidificantes como o ágar, semissólido, quando a consistência de ágar é intermediária, ou líquido, quando não possui solidificantes, caracterizando-se como caldo. Conheça os principais meios de cultura utilizados na prática clínica: Ágar Sangue – favorece o crescimento da maioria dos micro-organismos. A conservação dos eritrócitos íntegros favorece a percepção da hemólise, dividindo-se em α-hemólise, quando a hemólise é parcial, β-hemólise, quando a hemólise é total, e não- hemolíticas (foto) quando os eritrócitos não são lisados. Este meio é particularmente útil para a diferenciação de espécies do gênero Streptococcus. Ágar MacConkey – é um meio seletivo para bactérias Gram- negativas e diferencial quanto a utilização da lactose como fonte de carbono. Bactérias que utilizam a lactose geram 18 Agentes Infecciosos - Aula 1 colônias de cor rosa (foto). O meio é destinado à detecção, isolamento e contagem de coliformes e patógenos intestinais presentes na água, nos laticínios e em materiais biológicos. Ágar Chocolate – destinado ao isolamento e cultivo de diversos micro-organismos, principalmente os fastidiosos (alta exigência nutricional) como Neisseria spp. e Haemophilus spp., micro-organismos de difícil crescimento em meios simples. É constituído de meio base e hemácias lisadas que conferem a cor marrom ao meio. Ágar Cled – meio de cultura enriquecido, destinado ao isolamento e cultivo de micro-organismos, recomendado para amostras de urina. SAIBA MAIS! TEXTO: ht tp ://www.anv isa .gov.br/serv icosaude/manuais/ microbiologia/mod_4_2004.pdf SUGESTÕES 19 Agentes Infecciosos - Aula 1 Básica MURRAY, P. R.; ROSENTHAL, K. S.; PFALLER, M. A.; Microbiologia médica. 6. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. NEVES, D. P. et al. Parasitologia humana. 12. ed. São Paulo: Atheneu, 2012. TRABULSI, L. R.; ALTERTHUM, F. Microbiologia. 5. ed. São Paulo: Atheneu, 2008. Complementar KONEMAN, E.W.; Diagnóstico microbiológico: texto e atlas colorido. 5. ed. Rio de Janeiro: MEDSI, 2001. REY, L. Bases da parasitologia médica. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. SANTOS, N. S. O.; ROMANOS, M. T. V.; WIGG, M. D.; Introdução à virologia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002. SIDRIM, J. J. C.; ROCHA, M. F. G.; Micologia médica à luz de autores contemporâneos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. VERMELHO, A. B.; Práticas de microbiologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. REFERÊNCIAS 20 Agentes Infecciosos - Aula 1 ANOTAÇÕES
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