Resumo de Microbiologia - Prova 1

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Primeira prova - Microbiologia Médica 2/2020
Monitoras: Isabelle Oliveira Santos e Juliana Vieira Gama
Introdução
 ● A Microbiologia estuda a interação do ser humano com os microrganismos
Importância da Microbiologia 
· Doenças
 ● Identificação de novas doenças
 ● Tratamento, cura e prevenção
· Energia / meio ambiente
· Biotecnologia 
 ● Organismos geneticamente modificados
 ● Produtos farmacêuticos
 ● Terapia gênica
Obs.: Não serão formulados novos antibióticos por muito tempo! 
Obs2.: Não existem bactérias novas, sim mutações das conhecidas 
Obs3.: Há bactérias multirresistentes nos hospitais para as quais não há tratamento 
Conceitos
· Neutropenia febril
 ● Diminuição na quantidade de neutrófilos (comum em imunossuprimidos) e febre
· Antibiótico empírico
 ● Não houve cultura de bactéria, mas o médico começou o tratamento baseado nos dados que se tem: a pessoa tem a doença, mas o agente é desconhecido
· Antibiótico profilático
 ● Preventivo
 ● Autorizado para procedimentos invasivos
 Ex: dentistas incisão na gengiva Clavulin / Amoxicilina
· Antibióticos para anaerobiose
 ● Para bactérias anaeróbicas
 Ex: colonizadoras do TGI uso na cirurgia geral
· Bacteremia
 ● Bactéria no sangue
· Fungemia
 ● Fungo no sangue
· Viremia
 ● Vírus no sangue
· Parasitemia
 ● Parasito no sangue
· Sepse
 ● Encontrar microrganismo no sangue associado a uma resposta inflamatória sistêmica 
 * Controle voltado para os mediadores inflamatórios
 * Apenas 20% são diagnosticadas
· Agente oportunista
 ● Para infectar, depende da existência de um fator que favoreça sua sobrevivência: precisa de condições específicas (oportunidade) 
 * Beneficia-se da imunossupressão (estado imunológico comprometido) e prolifera a partir dela
 Ex. de imunossuprimidos: idosos, bebês prematuros (UTI neonatal), gestantes
Evidências Geológicas
 ● Microrganismos estão na Terra há mais tempo que os seres humanos 
· As bactérias são seres extremamente adaptados ao meio
 Ex.: meio = nosso corpo
Nesse sentido, células eucarióticas têm adaptação mais lenta e Consequentemente, se o tratamento utilizar sempre o mesmo antibiótico, haverá adaptação, pois, os antibióticos são produzidos com produtos de microrganismos.
 ● Há grande velocidade de multiplicação: as bactérias se multiplicam em pequenos intervalos de tempo. 
Obs.: a contaminação também depende da carga microbiana
● Há competição entre os microrganismos
Ex: Penicilina fungo Penicilium controlava bactérias que crescem ao seu redor substância purificada e usada como antibiótico
 - MAS: já existiam bactérias resistentes à Penicilina 
· Um microrganismo se torna patógeno ao sair do local de normalidade
 Ex.: extração de dente causadora de septicemia
História
· Robert Koch, 1884
 ● Desenvolveu um trabalho paralelo ao de Pasteur
 ● Postulados de Koch: 3 se isolarmos o microrganismo patogênico de um indivíduo doente e inoculá-lo em um indivíduo saudável, este desenvolverá a mesma doença
 ● Considera o trabalho com o bacilo da tuberculose, isolando-o, inoculando a bactéria no hospedeiro susceptível, no qual aquela se desenvolveu, recuperou material biológico desse hospedeiro e encontrou a bactéria inicial
 * Bactéria causadora da tuberculose: Bacilo de Koch cultivou o bacilo a partir de feridas tuberculosas (recuperou o bacilo a partir de material biológico)
 ● Importante porque ainda não se sabia o que era transmissível: acreditavam em massas, como o pântano
 * MAS: sabiam da existência de microrganismos
 ● Postulados abatidos com a descoberta dos vírus: parasitas intracelulares obrigatórios que não são recuperados porque precisam de células
 * A virologia ganhou força no século passado, com o desenvolvimento da biologia molecular, principalmente com a descoberta do HVI
 Ex: vírus da hepatite C descoberto em 1993 (pessoas que receberam transfusão sanguínea)
Classificações
· Eucariotos
 ● Protista (protozoário), fungos, plantas, animais
 ● Seres que possuem membrana nuclear 
 ● Aplicação: medicamentos antifúngicos podem errar o alvo de ataque e alcançar a célula do hospedeiro, por isso que são associados à toxicidade
 * Células compartilham organelas
 Ex.: medicamento que inibe a parede do fungo, o ergosterol, que é análogo do colesterol causa dano ao homem (Fluconazol)
· Procariontes
 ● Arqueobactérias
 ● Bactérias que sobrevivem em condições extremas: geralmente não são patogênicas 
 ● Halófilas; termoacidófilas; metanógenas
 ● Eubactérias
· Vírus
 ● São ou não seres vivos?
 ● Não são células, sim parasitas intracelulares obrigatórios 
Eubactérias
 ● Classificadas de acordo com a característica da parede celular (revestimento)
 Ex: diferentes tipos de bactérias causadoras de pneumonia (Importante no tratamento: hospitalar; populacional)
 ● Requisitos para a sobrevivência: boa multiplicação entre 36 e 37ºC; bom crescimento com pH neutro 
 ● Febre: corpo aumenta a temperatura, o que inibe a multiplicação microbiana (microrganismos não sobrevivem a altas temperaturas) = é benéfica a princípio, mas pode causar reações / respostas inflamatórias prejudiciais 
 ● pH ácido elimina a microbiota normal e abre porta para fungos
 Ex: infecções por cândida após menopausa e mudanças entre os ciclos menstruais
Estrutura dos Microorganismos 
1) Bactérias
 ● Microrganismos oportunistas como os fungos
· Fímbrias
 ● Estruturas que revestem as bactérias, ajudando no reconhecimento do local: aderem-se ao meio e não soltam. Ex.: antibióticos que bloqueiam a adesão bacteriana a estruturas do hospedeiro por atuarem nas fímbrias.
· Flagelo
 ● Função: locomoção
 ● Pode existir ou não. Ex: bactéria (E. coli) ascende e chega à bexiga, que é estéril, causando infecção urinária por isso que o exame de urina é realizado com o jato médio (da bexiga). Se fosse jato inicial: contaminação local positivo 
Obs.: o pulmão também é estéril
· Ausência de envoltório nuclear
 = procariotos
 ● O material genético (DNA) fica disperso, em suspensão, no citoplasma confere ↑ velocidade de multiplicação e de adaptação = bactérias podem expressar genes muito mais rapidamente que eucariotos. Ex: Projeto Genoma Humano em bactérias porque nossas células demoram a se multiplicar, a responder do ponto de vista genético
· Parede celular
 ● Estrutura exclusiva de bactérias 
 Obs.: cerca de 60 a 70% dos antibióticos são inibidores da parede celular
2) Vírus
 ● São entidades patogênicas
· Glicoproteínas ou GP
 ● Revestimento: relacionadas ao reconhecimento celular
 Ex: retrovirais inibem a fusão do HIV com o LT CD4+ = essa ligação ocorre através das GP
 Ex: são 6 vírus diferentes da hepatite (A, B e C são os principais tipos, mas há D e E), mas que apresentam em comum o tropismo pelo hepatócito devido à existência das glicoproteínas 
 ● Similares às fímbrias das bactérias
· Envelopados
 ● Precisam de fluidos para sua transmissão: via parenteral 
· Capsulados
 ● Somente vírus capsulados podem ser transmitidos via oral ou fecal
3) Fungos
 ● Toleram um pH mais baixo que as bactérias
 ● Microrganismos oportunistas como as bactérias
 ● Existem 2 tipos de fungos
· Fungos micelianos ou filamentosos
 ● Com hifas: são angio-invasivas
 Ex: fungo seio nasal palato (fica preto devido às hemorragias)
 ● Reproduzem por brotamento
 
Microbiota normal do corpo humano
 
● Microbiota = termo médico / técnico para “flora”
● Bactérias que colonizam o corpo sem, no entanto, serem patogênicos em condições normais
● Pele e mucosas com microbiota muito importante
· Pele
● Maioria das bactérias é Gram-positiva
● Terapia cirúrgica com medicamentos anti-Gram-positivas / antissépticos relacionados à microbiota da pele. Ex: Merthiolate; Clorohexdrine (banho com sabão de Clorohexdrine antes da cirurgia para DESCOLONIZAR o paciente).
· Mucosa
● Oral, conjuntiva, do TGI, vaginal: praticamente em todo o corpo
● Estômago não tem bactérias porque seu pH é ácido
Ex.: tratar a gastrite com inibidores da bomba de prótons e dois antibióticos (Claritromicina e Amoxicilina)
● Microbiota em níveis elevados no TGI: material fecal tem bactérias,mas menos de 1% causa infecção A MICROBIOTA CAUSA EQUILÍBRIO
● Porque os Antibióticos causam diarreia? Porque desequilibram a microbiota: qualquer via de administração tem absorção e a bactéria sente usar antibiótico somente quando necessário caso contrário = colonização pelas bactérias patogênicas (fímbrias ligam-nas aos tecidos)
● Microbiota bem estabelecida faz bem, causa equilíbrio 
● Crianças precisam encontrar os microrganismos para serem colonizadas por bactérias boas porque nascem estéreis
 ● Probióticos: medicamentos ou alimentos que regulam / recompõem a microbiota = alternativa que evita o uso desnecessário de antibióticos. Ex: Floratil, Yakult 
 ● Bactérias que compõem a microbiota do corpo humano são MAIS ADAPTADAS à colonização do que outras: na disputa com as bactérias exógenas, as da microbiota vencem. Uma modificação do pH, como ocorre nos diabéticos (acidose diabética), provoca colonização pelas bactérias patogênicas
Interação do ser humano com os microrganismos
· Doença (processo patológico) lesão 
 ● O microrganismo pode estar dentro ou fora da célula: a resposta imune depende do tipo de infecção. Ex: bactérias intracelulares = LT CD8+, não anticorpos Rickettsia infecta célula endotelial e rompe o vaso
 ● Infecções respiratórias agudas, AIDS, malária, doenças diarreicas, trato genital, sarampo, hepatite B
Colonização 
 ● Colonização é a etapa que ANTECEDE a infecção. Se for transitória e não infectar, desaparecerá. Se tiver sintomas, deverá ser tratada com antibiótico.
 ● A colonização depende de estruturas localizadas nas bactérias
 ● Antibiótico trata a infecção, não a colonização: se for usado para descolonizar, poderá causar problemas devido à resistência bacteriana. Ex.: mais de dois sítios anatômicos colonizados por cândida tem risco de candidemia = tratar o paciente, principalmente se for grávida
· Colonização permanente ou microbiótica
 ● Há grande carga microbiana nas mãos e no beijo
· Colonização transitória
 ● Lavar as mãos elimina as bactérias transitórias que não estão fortemente aderidas: difere-se da lavagem do cirurgião, que elimina até a microbiota permanente (para que esta não alcance as áreas estéreis do paciente)
 ● Pode se tornar permanente: a tendência é substituir a microbiota má por uma permanente. Por exemplo, um paciente internado em hospital tem contato com microrganismos diferentes, ou seja, com genes de virulência e resistência diferenciados. Em 7 dias ocorre mudança completa da sua microbiota.
Bactérias
Tamanho e formato das Bactérias
Morfologia da célula bacteriana
· A bactéria tem uma estrutura procariótica em termo de células
· Seu revestimento é formado por:
● Membrana citoplasmática: mosaico fluido (lipídios, proteínas), como a nossa
● Parede celular: externamente à membrana citoplasmática. Exclusividade das bactérias. Tem permeabilidade diferente da membrana citoplasmática (atuam sinergicamente, não podem existir isoladamente).
Parede celular
· Funções
● Definir e manter a forma da bactéria
● Manter a viabilidade da célula bacteriana
● A pressão intracelular / citoplasmática é maior que a externa = a concentração internamente é maior que a externa. Se a membrana não estiver bem estruturada (envoltório rígido), ocorrerá lise (a bactéria explode). Antibióticos bactericidas: matam a bactéria (provocam a lise da parede celular).
● Importante para o processo de reconhecimento da bactéria por parte da resposta imunológica e de colonização: sítio de reconhecimento (bactéria / local colonizado; resposta imune)
· Componentes
· Peptideoglicano
● Estrutura básica
● Para que a parede esteja bem formada / estruturada, o peptideoglicano é importante 
● Trama, cadeias, camadas, redes de tubos formados por ácido N-acetil glicosamina e ácido N-acetil murâmico: fileiras justapostas e sobrepostas (Alguns antibióticos cortam as cadeias entre esses ácidos. Ex: Vancomicina desestrutura o peptideoglicano)
● Cadeias de aminoácidos / polipeptídicas, como correntes, suportam a rede de tubos, localizam-se entre essas camadas, ficam cruzadas: ancoram, dão forma ao peptideoglicano.
● Local onde grande parte dos medicamentos de parede age: se não conseguir provocar lise, o antibiótico será mudado a bactéria tem adaptação mais rápida que a célula humana.
Coloração Gram 
● Coloração que possibilita a visualização das bactérias: realizado em até 5 minutos
● Auxilia a escolha do antibiótico correto: coleta material biológico faz o teste de Gram. Ex: cocos Gram-positivos em cacho (diagnóstico fechado com amostra de sangue) Staphylococcus 
● Cristal violeta: liga-se fortemente ao peptideoglicano gram-positivas e gram-negativas ficam violetas
● Descoloração: utilizar solvente (água, acetona) / descolorante que remove o cristal violeta gram-positiva retém o corante porque tem peptideoglicano mais espesso (continua roxa ou azul); gram-negativa fica como antes
● Safranina ou fucsina: gram-negativa fica vermelha; gram-positiva continua roxa (corou-se pelo cristal violeta) 
● Gram-positivas
- Roxas
- Membrana citoplasmática
- Parede celular
- Estrutura de envoltório celular diferente das gram-negativas: peptideoglicano na parede celular
Camada única e bem espessa (grossa, com diâmetro maior e capacidade de proteção diferenciada) de peptideoglicano, externamente à membrana citoplasmática (Impacto direto na microbiota da pele: maior parte das bactérias que vivem na pele, já as Gram-negativas precisam de umidade (colonizam mucosas, não a pele). Logo, qualquer procedimento cirúrgico na pele, como cirurgia plástica: profilaxia com antibióticos que cobrem bactérias gram-positivas, os antibióticos profiláticos (minutos antes do procedimento, não mais uma semana antes, pois não precisa matar a bactéria preexistente / da microbiota, apenas atuar no local da incisão para que uma bactéria causadora de infecção, ao entrar em contato com o sangue, morra)
● Bactérias Gram-negativas
- Vermelhas
- Ex: Pseudomomas
● Presentes na água, desinfetantes, sabão, material biológico (urina, sangue, secreção purulenta): locais com umidade localizam-se prioritariamente nas mucosas (podem estar transitoriamente na pele) 
● Não se pode falar que as bactérias gram-negativas são mais virulentas que as gram-positivas (Staphylococcus aureus, p. ex., é muito virulento e é gram-positivo)
● Membrana citoplasmática
● Peptideoglicano mais delicado, fino, menos espesso. Entre a membrana externa e a membrana citoplasmática
● Membrana externa externamente à camada de peptideoglicano. (Exclusividade). 
● Porinas: proteínas ancoradas que funcionam como canais de entrada e saída de substâncias = selecionam o que entra e sai da célula, inclusive o antibiótico (tem que entrar pelas porinas para alcançar o interior da célula), determinando a resistência a este.
Obs.: Vancomicina: antibiótico bastante utilizado na clínica para tratar infecção por bactérias gram-positivas. Teria que atravessar o periplasma para alcançar o peptideoglicano, mas não passa pelas porinas (são pequenas e barram o antibiótico), então não trata infecções por bactérias gram-negativas.
Cápsula ou glicocálice
 ● Localização: externamente à membrana citoplasmática e à parede celular
 ● Existe ou não
 ● Composição: polissacarídeos (gelatinosa)
Funções
● Papel (fator) na virulência da bactéria
● Papel na aderência do microrganismo à superfície através da formação de estruturas denominadas biofilmes
● Biofilmes: camada (colônia, comunidade) de proteção bactérias capsulares causam biofilmes! Obs.: As bactérias gram-positivas são as que mais causam biofilme em infecções hospitalares (transmitidas pela pele) bacteremia
● Os antibióticos isolados não conseguem penetrar no biofilme 
Fímbrias e pili
● Fios, cadeias de proteínas (adesinas) que ficam externamente à bactéria
Funções
● Fator de virulência = estratégias utilizadas pela bactéria (qualquer microrganismo) para causar dano ao hospedeiro (levam à agressão). Ex: resistência ao antibiótico, glicocálice, fímbrias
● Favorecem a aderência e colonização do hospedeiro:adesinas
● Local de transferência / troca de material genético
● Pili sexual: troca por conjugação (Uma das duas bactérias tem que ter pili, não necessariamente as duas)
● Favorece a variabilidade genética
● Chance de compartilhar genes de resistência 
● Grande diversidade estrutural
● Especificidade para célula, tecidos e hospedeiro
Quorum sensing
 ● Forma com a qual as bactérias se comunicam através de sinais 
 ● Produção de proteínas de sinalização (moléculas) que regulam o crescimento e a morte das bactérias
 ● Aplicações: inibição da formação de biofilmes (colocar na superfície de cateter, p.ex.); medicamentos que o inibem (Azitromicina – tratamento de pseudomomas)
Flagelo
● Presente em apenas algumas bactérias 
Ex: E. coli tem pili tipo 1 e flagelo ascensão infecção urinária
Funções
● Mobilidade (a favor ou contra um gradiente) / taxia 
● É um fator de virulência 
● Importância: Tipagem de linhagens para estudos epidemiológicos: antígenos flagelares determinam a tipagem de linhagem bacteriana
Esporo bacteriano
 ● Produzido por bactérias gram-positivas: quando expostas a extremos (alta temperatura, baixa umidade, condições ambientais, alguns antibióticos) esporos têm metabolismo lento (podem sobreviver por meses ou anos)
 ● Forma vegetativa (de multiplicação) Esporulação Forma vegetativa
 ● Esterilidade: ausência total de forma vegetativa e de esporos microbianos. Ex: bactérias esporulam no interior do corpo quando as condições são desfavoráveis (pH, umidade, temperatura) quando as condições voltam a ficar favoráveis, estímulos internos (não o quórum sensing) fazem as bactérias retornar à forma vegetativa. 
 ● Uma grande resistência de algumas bactérias que formam esporos é a temperatura: colocar algo em uma temperatura de 45ºC ainda não é certo de que eliminará os microrganismos, pois os esporos podem permanecer
Funções
● Fenômeno de resistência da bactéria às condições ambientais (endósporos)
● Bactérias do gênero: Bacillus antracis; Clostridium tetani (ao furar em algo enferrujado, o esporo inocula, a bactéria reproduz, retornando à forma vegetativa); C. botulinum; C. perfringens; C. dificili (pós-uso de antibióticos, esporula em hospital, contaminando o ambiente ao redor)
● Propagação vegetativa (exosporos)
● Levam o material genético (além da parede celular) multiplicação ao encontrar um local adequado 
● Bactérias do gênero: Streptomyces
Fisiologia e Metabolismo Microbiano
Considerações importantes
● Os microrganismos convivem em comunidades, as quais são reguladas
Ex: Quorum sensing = mecanismo de sinalização entre as células microbianas
Ex2: biofilmes
● O microrganismo é resultado do meio em que vive e responde a uma modificação do meio, desde que esta seja compatível com a vida
Ex: ausência de água esporos sobrevivem neste ambiente
● As bactérias clinicamente relevantes são pouco tolerantes a mudanças ambientais. Elas são organismos vivos que desenvolveram o maior número de estratégias nutricionais para o seu crescimento.
● Os Microrganismos utilizam estratégias nutricionais para esse crescimento e tais estratégias voltam-se para a utilização de fontes de energia e carbono:
● Via glicolítica: bactérias precisam de carboidrato
● ENERGIA da célula bacteriana é a mesma da eucariótica: ATP necessária às condições básicas de vida, pois todo mecanismo (via metabólica) em desenvolvimento (funcionamento) demanda energia. Ex: expressão de um gene
● Os Microrganismos são extremamente RACIONAIS do ponto de vista de uso de energia: usam com cautela, sabem economizar energia (fazem de tudo para não gastar) tendência de que o que não é necessário seja silenciado (tratando-se de bactéria, provavelmente será retirado)
● Crescimento bacteriano
● Relacionado ao tempo em que a divisão binária acontece
● Em microbiologia crescimento geralmente é o AUMENTO DO NÚMERO DE CÉLULAS 
● Na maioria dos procariotos ocorre a fissão binária: crescimento e divisão (Varia de minutos até dias depende muito das condições ambientais)
	
Divisão ou fissão binária
● A velocidade de multiplicação é uma característica espécie-específica: duração varia de acordo com a bactéria em questão = minutos a dias.
● Não segue escala aritmética, sim logarítmica: a carga microbiana aumenta com rápida frequência, podendo causar transtornos no paciente estratégia para a colonização.
· Mecanismo
● Célula-mãe 2 células-filhas com material genético idêntico (mecanismo de resistência passa para as células-filhas)
● De 1 célula há 2 células-filhas com a mesma característica genética da célula-mãe
· Variabilidade genética
● Importante para a sobrevida
Ex: brasileiro é resistente às infecções 
● Através da pili sexual (também fornece aderência)
Classificação das bactérias quanto à nutrição
Autotróficas
● Independem de compostos orgânicos pré-formados como fonte de carbono
● Podem produzir energia a partir de CO2 e H2O
Heterotróficas
● Requerem uma fonte de carbono pré-formado em seu meio de crescimento como substrato oxidável para a produção de ATP. Ex: frutose, glicose, mantol. 
Fatores que afetam o crescimento bacteriano
● Colonização: o microrganismo se multiplica, mas sem se despertar do ponto de vista imunológico; há adaptação / equilíbrio; resposta imune inata 
Físicos
 ● Metronidazol (Flagyl): droga desenvolvida na clínica com melhor atividade para anaeróbios; com atividade diferenciada para inibir bactérias anaeróbias
Ex: profilaxia cirúrgica (áreas limpas, infectadas, contaminadas – classificação do risco cirúrgico de acordo com a microbiota) em pacientes que farão cirurgia para retirar câncer de intestino grosso (microbiota é principalmente anaeróbica)
 
Temperatura
● Cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento 
● Ultrapassado o limite superior, rapidamente ocorre desnaturação do material celular e consequente morte da célula
● Temperaturas inferiores à ótima levam a uma desaceleração das reações metabólicas, com diminuição da velocidade de multiplicação celular. Ex: colocar alimentos na geladeira para que estes durem mais (temperaturas de -10ºC, como no freezer, são melhores para conservar os alimentos) 
PH
● Bactérias acidófilas (pH < 5)
● Bactérias alcalófilas (pH > 10)
Presença de oxigênio
SUPERÓXIDO DESMUTASE
● Define a aerotolerância (tolerância ao oxigênio) de uma bactéria: os microrganismos podem ser aerotolerantes ou não, dependendo de suas características (presença de superóxido desmutase)
● Enzimas neutralizam o oxigênio: radicais livres são gerados e tóxicos para as células durante as reações de redução de oxigênio devem ser neutralizados
● Efeito do oxigênio no crescimento microbiano:
 * Durante as reações de redução do O2 são formados vários intermediários tóxicos.
 Ex: H2O2, OH°, O2- 
 * Os microrganismos aeróbios e facultativos utilizam enzimas como a catalase e superóxido desmutase para destruir as formas tóxicas
● O oxigênio pode ser indispensável, letal ou inócuo para os microrganismos, dessa forma podemos classificá-los em aeróbicas, anaeróbicas, aerotolerantes, microaerófilas, facultativas.
● Aeróbios estritos
● Crescem na presença de oxigênio (pulmão, p. ex.)
● Estrito: só vive com oxigênio
Ex: M. tuberculosis 
● Anaeróbios facultativos
● Toleram a presença ou não de oxigênio
● Grande maioria dos patógenos: mais perigosos; os que mais infectam o homem
Ex: Staphylococcus abscesso, furúnculos ↓ O2 tolera a ausência de oxigênio 
Ex2: S. também causa pneumonia (ambiente com O2)
● Anaeróbios estritos
● Crescem na ausência de oxigênio 
Ex: bactérias do intestino grosso, sulco gengival, supurações 
● Não possuem mecanismos de degradação / neutralização de radicais livres (resultantes da respiração): sem catalase, sem superóxido dismutase
Salinidade
● “O que sai do fisiológico não interessa, não é bom para a bactéria”
Ex: concentração de NaCl = Salgar a carne: ↓ velocidade com que a deterioração microbiana acontece.
● Bactéria Halotolerantes: Toleram uma concentração de sal um pouco maior: halotolerância. Ex: S. aureus; bactérias Gram-positivas(pele – sudorese não mata as bactérias). Obs.: tudo que infectar ao cortar a pele terá participação de bactérias Gram-positivas!
● Bactérias Halófilas: Toleram salinidade. Ex: Vibrio fischeri; cólera (surtos podem envolver contaminação da água do mar quando o esgoto cai nesta, o que não é suficiente para neutralizar o microrganismo) 
● Bactérias Halófilas extremas: Únicas que sobrevivem: conseguem manter as vias metabólicas na presença do sal, mas este não é cofator, não é essencial à sobrevivência. Ex: Halobacterium salinarum: bactérias do Mar Morto
Curvas de crescimento microbiano
● Toda bactéria segue essa curva
● Diferença: velocidade com que a curva acontece (Cresce em poucos minutos, horas, dias, semanas).
Fase Lag
● Fase de adaptação do microrganismo ao ambiente: período de adaptação da cultura
● Mudança de meio, preparação do complexo enzimático: vê se a temperatura está adequada, se há macronutrientes, micronutrientes
● Reparação das células com danos
● Pequeno crescimento (não é significativo)
Fase exponencial ou fase Log 
● Estando tudo certo, a célula entra nessa fase e se divide
● Fase de crescimento logarítmico 
● Fase mais saudável das células, na qual todas estão se dividindo (multiplicação acelerada): expressão de fatores de virulência, adesão, quórum sensing; resposta inflamatória em termos do hospedeiro metabolicamente ativas
● Inclinação depende do tempo, mas há mais crescimento que morte
● Fase interessante para a atuação de antibióticos que atacam a parede celular
● Obs.: em um sistema fechado (tubo, frasco ou biorreator), o crescimento exponencial não pode ocorrer indefinidamente 
● A maioria dos microrganismos unicelulares apresenta essa fase, mas as velocidades de crescimento são muito variáveis
● Procarióticos: crescem mais rapidamente que os eucarióticos
Fase estacionária
● Morte = divisão: crescimento líquido nulo
● Célula ativa, com multiplicação, mas em equilíbrio
● Num sistema fechado (tubo, frasco ou biorreator) o crescimento exponencial não pode ocorrer indefinidamente
● Ocorre a limitação por depleção de nutrientes e acúmulo de metabólitos
● Ainda pode ocorrer: metabolismo energético e produção de metabólitos secundários
● Obs.: as bactérias são capazes de programar a própria morte
Fase de morte (declínio)
● ↓ nutrientes
● Quorum sensing de morte: sentido de dar continuidade à espécie
● A manutenção de uma cultura no estado estacionário por longo tempo conduz as células ao processo de morte
● Obs.: as bactérias não toleram extremos (nutriente, salinidade, temperatura, pH, umidade)
● A morte celular é acompanhada da lise celular (autólise)
Genética microbiana
Características gerais
● Toda característica fenotípica de um microrganismo é uma expressão de uma característica genotípica desse agente.
● A bactéria é extremamente econômica: só expressará um mecanismo genético se for necessário e só manterá o mecanismo operante na célula se este for indispensável à sua sobrevivência. Diante disso, só manterá o gene operante se houver necessidade fisiológica. Caso contrário, este ficará inoperante e será eliminado de alguma forma.
● A expressão de um gene demanda energia, demanda ATP
● Os genes são indispensáveis ao crescimento, à reprodução (pili sexual), etc.
● Todo mecanismo de resistência bacteriana acontece no genoma, tem base genética. Ex: alteração a partir de mutação (alguns antibióticos induzem mutação, sendo extremamente danosos no contexto da ecologia microbiana)
● Dinâmica dos microrganismos que são patogênicos ao ser humano
Conceitos
Genes 
● Sequência de DNA que transporta informação para o microrganismo: Segmento de DNA que transporta a informação sobre determinada propriedade específica.
● Genes constitutivos: Podem estar sendo expressos de maneira contínua (normalmente, durante toda a vida do microrganismo, a qual depende desses genes, ou seja, são vitais). Ex: relacionados à formação do peptideoglicano
● Genes induzidos: Podem ou não estar ligados. Como há gasto de energia na expressão de um gene, se este não for necessário, deverá ser silenciado; se o gene continuar dispensável, será retirado do DNA
Genética 
● Ciência que define e analisa a hereditariedade
Fenótipo 
● As propriedades estruturais e fisiológicas coletivas de uma célula ou organismo. Ex: quórum sensing
● É regulado pelo genótipo
Genótipo 
● É a informação que codifica todas as características particulares do organismo
DNA
 ● Molécula que contém a informação genética
 ● Cadeia de fita dupla e conformação helicoidal
Pressão seletiva
● Uso descontrolado de antibióticos, pressionando a bactéria do ponto de vista genético (pode sofrer grande modificação genética). Ex: bactérias deixaram de lado os genes antigamente estimulados pelos antibióticos antibióticos que foram abandonados há 20-30 anos são resgatados (bactérias resistentes aos genes atuais não são resistentes aos antibióticos do passado) base do rodízio de antibióticos (circulando há ↓ da variabilidade genética, ↓ pressão genotípica)
Ácido desoxirribonucleico (DNA)
● Basicamente, a estrutura genética da bactéria é idêntica à do ser humano, porém mais simples (em vez de 46 cromossomos, há 1), embora mais eficiente 
● Toda vez que o microrganismo tem o material genético na forma de RNA, este é muito instável
● Bases nitrogenadas: timina, adenina, guanina, citosina
Obs.: RNA tem uracila em vez de timina
● É possível fazer uma leitura do DNA. Ex: sequenciamento genético da M. tuberculosis permite a identificação de resistência ao antibiótico
● Em espiral, dupla hélice 
● Expressão gênica do DNA até a formação da proteína: fluxo da informação genética
● Enzima que atua na leitura da fita de DNA: polimerase
Duplicação do DNA
● Enzimas polimerases abrem o DNA
· Transcrição
● Produção de RNAm
· Tradução
● RNAm se liga ao ribossomo para formar as cadeias polipeptídicas (inclusão de aminoácidos)
● Mais rápido que no ser humano: não há núcleo 
● Códon iniciador (universal): AUG
● Aminoácido inicial: metionina
● Ribossomo com partes diferentes
50S (Porção maior do ribossomo bacteriano)
30S (Porção menor do ribossomo bacteriano)
● Há participação de duas enzimas na abertura e no fechamento das fitas de DNA das bactérias = para multiplicar e não permitir a morte do genoma (Importante porque há medicamentos que inibem essas enzimas)
● Helicases ou DNA-helicase: abre as fitas
● Topoisomerase: fecha e faz a espirilação da fita novamente
 Como são enzimas, há genes que as expressam
Drogas 
● Terapia sequencial: passagem da medicação intravenosa para a posologia oral ou intramuscular, com acompanhamento do paciente em casa ou na comunidade. Ex: paciente com câncer que recebeu alta da quimioterapia e tinha cateter.
 
Quinolonas
● Drogas que têm mecanismo de ação na inibição da Topoisomerase microbiana: a bactéria abre a fita, mas não consegue fechar, o que desprende o genoma, sendo incompatível com a vida. Obs.: não inibe a síntese proteica!
● Excretada pela via renal quase que totalmente (concentração semelhante à do sangue em curto período de tempo). 
● Pode ser prescrita enquanto o resultado laboratorial ainda não saiu.
● Exemplos:
● Norfloxacina: droga muito utilizada no tratamento da infecção urinária 
● Levofloxacina: trata infecções respiratórias (pneumonia, bronquite)
● Ciprofloxacina: tratamento de doenças urinárias, circulatórias, respiratórias 
Gentamicina
● Aminoglicosídeo
São dose-dependente: quanto ↑ dose no sangue (ao ↓ posologia), ↑ capacidade de tratar o paciente
● Muito utilizados para bactérias Gram-negativas. Ex: cirurgias de intestino 
● Drogas que inibem a síntese proteica
● Mecanismos de ação: 
● Bloqueio da iniciação da síntese proteica: impede a ligação inicial do ribossomo ao RNAm (sem formação do complexo de iniciação)
● Terminação prematura da fita de RNAm pelo ribossomo: ribossomo solta prematuramente a fita de RNAm, principalmente sua porção 50S inibe a produção da proteína (finalização precoce da síntese da proteína, a qual não adquire aminoácidos suficientes)
● Incorporaçãode aminoácidos de maneira incorreta pelos ribossomos: produção de uma proteína atípica
Tetraciclina
● Inibe a ligação do RNAm com o sítio do ribossomo
● Cloranfenicol e Lincosamidas
● Impede a formação da ligação peptídica pela peptidil transferase: sem formação das cadeias polipeptídicas
● Outra droga que vem sendo resgatada, apesar do elevado potencial tóxico (pode causar aplasia de medula, o que é reversível)
Eritromicina
● Impede a translocação do peptidil RNAt: fase final da síntese proteica, impedindo a formação da cadeia final dos polipeptídios.
Aspectos celulares da genética bacteriana: o material genético
● O material genético pode ser encontrado em 3 formas na célula bacteriana:
· Cromossomo
● Material genético cromossômico das bactérias (semelhante ao nosso)
● Não forma um cromossoma verdadeiro, mas guarda toda a informação vital (genes essenciais) para a manutenção da célula
Ex: como são essenciais, são passados de célula-mãe para célula-filha
● Fita dupla, mas único e circular (sem proteínas histonas, p.ex.)
· Plasmídeos
● Moléculas (pequenas porções circulares) de DNA extracromossômicas de replicação autônoma.
● Em geral: codificam para funções não essenciais
● Podem conferir características importantes para a patogenicidade: fatores de virulência, fatores de colonização e resistência a antibióticos base para as infecções!
Logo: mecanismo de resistência mecanismo plasmidial (está no plasmídeo da bactéria)
● Com reprodução independente: não precisam do cromossomo para reproduzir porque têm uma dinâmica muito maior
● Podem ser compartilhados entre bactérias 
* A bactéria que receber o plasmídeo pode adquirir resistência, p. ex.: com as características da outra bactéria 
* Incompatibilidade de plasmídeos: nem todos são transferidos = bactérias podem não conseguir receber ou incorporar ao genoma 
Ex: pili sexual para transferência de plasmídeos 
· Transposons 
● Pequenas sequências cromossômicas (ou extracromossômicas) móveis (migram dentro do genoma – entre o plasmídeo e o cromossoma ou dentro destes)
* “Cassetes de resistência”: bactéria retira e encaixa em outro local; pode transferir gene cromossômico para o plasmídeo ou deste para o cromossomo
- Pode ser prejudicial se encaixar em genes essenciais, mas isso é raro devido à grande adaptação das bactérias (é benéfico para a maioria)
● Podem codificar características patogênicas
Genética bacteriana
● O estudo da genética bacteriana envolve aspectos celulares, populacionais e biotecnológicos;
A nível celular, a genética se preocupa com o estudo dos mecanismos de transmissão e regulação da informação genética e sua preservação. Nela se enquadram os mecanismos de transferência horizontal e vertical de informação genética entre bactérias, fundamentais para entendermos o problema da resistência a drogas e o surgimento de novas espécies patogênicas;
● A genética de populações bacterianas procura entender a dinâmica da evolução comunidades microbianas e seus desdobramentos epidemiológicos.
Variabilidade genética
● Modificações que ocorrem no genoma da célula: dependem das condições ambientais (externas ou internas ao microrganismo). Ex: Transposons passando em locais diferentes modificação
● Mistura de material genético: plasmídeo e Transposons (sem relação com cromossomo) 
● Interessante para manter o ser vivo no ambiente: indispensável à adaptação e sobrevivência da bactéria nos diversos ambientes
● Possibilidade de mutações: forma de modificar o genoma, que pode ser positiva ou não e acontece aleatoriamente
Klebsiella pneumoniae (KPC) 
● Bactéria Gram-negativa produtora de carbapenemase (com gene que expressa esta enzima): betalactamase de espectro estendido, pois hidrolisa beta-lactâmicos de última linha, como os carbapenêmicos
Transmissão genética vertical
 ● De célula-mãe para célula-filha
· Mutações 
● Alterações hereditárias no material genético de uma célula;
· Mutações x resistência 
● Mutações que modificam genes que codificam proteínas envolvidas com a ação de antibióticos como proteínas alvo ou que regulam a permeabilidade do envoltório celular.
Transferência do DNA
Conjugação
● Presença da pili sexual
● Transferência de material genético de uma bactéria para outra mediada por plasmídeo
● Duplicação do plasmídeo bactérias com o mesmo plasmídeo 
Obs.: fenômeno de incompatibilidade de plasmídeo
Transdução
● Vírus de bactérias (bacteriófago) são multiplicados na possibilidade de transferência de material genético de uma bactéria para outra
Ex: pomadas para cobertura de feridas com bacteriófago para tratamento de infecções, desde que não seja sistemicamente (sem atingir o sangue)
· Transferência de DNA entre uma célula doadora para uma receptora dentro de um vírus que infecta bactéria (bacteriófago ou fago)
Obs.: geralmente há 1 fago para cada bactéria
Transformação
● Algumas bactérias podem capturar DNA livre do ambiente (liberado pelas bactérias mortas, desde que haja compatibilidade)
● Alguns fatores a favorecem
● Experimento de Griffith: bactérias podem capturar DNA em suspensão no ambiente 
 
Resistência bacteriana
● Bactéria suscetível sofre mutação ou encontra uma bactéria resistente (transferência de gene de resistência) torna-se resistente
● Cepa resistente comum exposição ao antibiótico cepa resistente dominante
● Diagnóstico: PCR (reação em cadeia da polimerase)
● Genotipagem (“impressão digital das bactérias”): epidemiologia, resistência a drogas, diagnóstico, tratamento, prognóstico
Ex: microarrays (“scanners moleculares”)
● Detecção da resposta imune: fase da infecção primária ou secundária cura ou cronicidade