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Samantha Rebouças Mecanismos de agressão e defesa I Samantha Rebouças MICROBIOLOGIA Estuda os microrganismos e suas atividades. Preocupa-se com a forma, estrutura, reprodução, fisi- ologia e metabolismo dos seres microscópicos. Tríade da doença Agente etiológico + Hospedeiro + Ambiente Em muitos casos, há ainda a pre- sença de vetores, isto é, insetos que transportam os agentes in- fecciosos de um hospedeiro pa- rasitado a outro até então não in- fectado. * Vetor: organismo que serve de veículo para a transmissão de al- gum causador de doença. * O vetor pode ser biológico ou mecânico. O vetor biológico é aquele que serve de local para a multiplicação de um agente causador de doença e o vetor mecânico é aquele em que o agente causador da doença é apenas uma forma de transporte. TIPOS DE MICRO-ORGANISMOS Micro-organismos ▪ Habitam em diversos locais, esta propriedade é denomi- nada ubiquidade. ▪ Fazem parte da microbiota normal do corpo humano, dos animais e das plantas, entre es- ses organismos são estabeleci- das relações em diferentes graus de parasitismo, mutua- lismo e comensalismos. ▪ Base da cadeia alimentar em oceanos, lagos e rios. ▪ Os que fazem parte da nossa microbiota normal (flora) não nos faz mal – simbiose. Simbiose – interação ecológica interespecífica, ou seja, entre or- ganismos de diferentes espécies, ocorrendo de forma obrigatória e harmoniosa, permitindo vanta- gens recíprocas para as espécies envolvidas. ▪ Digestão e a síntese de algu- mas vitaminas no intestino hu- mano. Micro-organismos oportunistas – Fazem parte da microbiota, nor- malmente não causam dano ao homem, mas causam doenças, dependendo da resistência do hospedeiro e de condições favo- ráveis para seu desenvolvimento e crescimento. UFC – Unidade Formadora de Co- lônia DOENÇAS INFECCIOSAS ▪ Patógenos invadem um hospe- deiro suscetível ▪ Micro-organismo efetua pelo menos uma parte do seu ciclo de vida dentro do hospedeiro. VIROSE ZIKA VÍRUS TUBERCULOSE HANSENÍASE MICOSE LEISHMANIOSE Samantha Rebouças Tipos celulares Eucariontes Procariontes Possui núcleo bem definido Não possui núcleo bem definido Compõe-se de membrana celu- lar, citoplasma e núcleo Não possui mem- brana nuclear Mais organelas DNA espalhado Seres humanos e seres mais comple- xos Bactérias BACTÉRIAS ▪ Seres procariontes unicelulares ▪ Muitas bactérias possuem es- truturas locomotivas denomi- nadas ‘’flagelos’’ FORMA: As bactérias se reproduzem por di- visão binária, onde uma célula se divide formando duas células. A reprodução das bactérias é ASSE- XUADA. Tempo de geração: é o tempo ne- cessário para que a célula divida- se. A PAREDE BACTERIANA PODE SER: Gram-positiva: parede espessa de peptideoglicano. Gram-negativa: parede fina de peptideoglicano e uma mem- brana externa sobreposta. *A técnica de Gram consiste de um esfregaço com os reagentes cristal violeta, lugol, álcool e fuc- sina. Quando se examina ao mi- croscópio um esfregaço corado pelo método Gram, as bactérias Gram+ se apresentam de cor roxa e as Gram- de cor avermelhada. Esse processo é importante pois as bactérias Gram+ são mais sensí- veis à penicilina e à sulfa que as Gram-. As bactérias podem ser autotrófi- cas (fabricam seu próprio ali- mento) ou heterotróficas (retiram seu alimento do meio em que se encontram). FUNGOS ▪ Organismos heterotróficos – obtêm sua alimentação a par- tir da matéria orgânica inani- mada ou nutrindo-se como pa- rasitas de hospedeiros vivos. ▪ São organismos eucarióticos e pluricelulares. Samantha Rebouças ▪ Reprodução sexuada ou asse- xuada. ▪ As estruturas reprodutivas são chamadas corpo de frutifica- ção ▪ A ‘’raiz’’ de um fungo é tipica- mente composta por um fila- mento tubular chamado HIFA. O conjunto de hifas recebe o nome de MICÉLIO. ▪ A parede celular da maioria dos fungos é formada por QUI- TINA. FUNGOS FILAMENTOSOS ▪ Bolores – são fungos pluricelula- res. ▪ Podem tolerar e crescer em concentrações altas de áci- dos. ▪ São capazes de viver em am- bientes úmidos e secos. ▪ Desenvolve-se numa ampla faixa de temperatura, com um ótimo de 22 a 30°C. ▪ A glicose é a fonte de carbono adequada para praticamente todos os fungos. ▪ Desenvolvem-se em altas con- centrações de açucares. LEVEDURAS ▪ Se diferenciam dos bolores por serem fungos unicelulares. ▪ Reprodução por divisão biná- ria ▪ São desprovidas de clorofilas ▪ Desenvolvem-se em meios contendo uma quantidade re- lativa de umidade ▪ Crescem dentro da faixa de temperatura de 25 a 40°C ▪ Crescem na presença e na au- sência de oxigênio ▪ São agentes oxidativos e fer- mentadores dos ácidos orgâni- cos e carboidratos ▪ São usadas na fabricação de vinhos, cervejas, aguardente e pão. PROTOZOÁRIOS ▪ Organismos protistas eucarióti- cos e unicelulares que se movi- mentam através de pseudópo- des, cílios ou flagelos. ▪ Apesar de unicelulares, são considerados organismos com- pletos pois dentro de uma única célula, ocorrem as mes- mas atividades de um orga- nismo pluricelular como a nutri- ção, respiração, excreção e reprodução. ▪ Heterotróficos – retiram seu ali- mento do meio em que estão ▪ Unicelulares e em sua maioria aquáticos ▪ Alguns protozoários são de vida livre ou podem viver no in- terior de animais e nas plantas. ▪ Reproduzem-se de forma sexu- ada ou assexuada. MICROALGAS ▪ Organismos eucariotos fotos- sintéticos unicelulares Samantha Rebouças ▪ Reprodução sexuada ou asse- xuada ▪ Abundantes em águas doce e salgada ▪ Organismos autotróficos – pro- duzem seu próprio alimento ▪ Apresentam grande varie- dade de formas e dimensões VÍRUS ▪ Parasita intracelular obrigató- rio, pois somente conseguem se replicar (reprodução viral) quando no interior de células hospedeiras. ▪ Por não serem formados por células e não possuírem orga- nelas celulares, que lhes permi- tem a realização de atividades metabólicas básicas de um ser vivo (nutrição e reprodução), dizemos que os vírus não pos- suem autonomia. ▪ São incapazes de produzir ATP, ou seja, energia necessária para as atividades de uma cé- lula. ▪ Precisam de uma célula viva para se replicar, da qual utili- zam as estruturas celulares e o ATP da célula parasitada. ▪ Não possuem estrutura celular, são constituídos por ácido nu- cleico (DNA e RNA) circun- dado por uma camada pro- téica. ▪ Não podem existir indepen- dentemente! Crescimento bacteriano e fatores interferentes O crescimento microbiano é defi- nido não em termos de tamanho celular, mas como o aumento do número de células, que ocorre por divisão celular. A divisão celular nas bactérias ge- ralmente ocorre por divisão biná- ria. FATORES NECESSÁRIOS PARA O CRESCIMENTO BACTERIANO Físicos: ▪ Temperatura ▪ Ph ▪ Pressão osmótica ▪ Atmosfera Gasosa Químicos ▪ Carbono ▪ Nitrogênio, enxofre e fósforo ▪ Fatores orgânicos de cresci- mento FÍSICOS 1) Temperatura Algumas bactérias crescem me- lhor em temperaturas baixas, ou- tras em temperaturas intermediá- rias e outras em temperaturas al- tas. A temperatura ótima de cres- cimento é aquela em que o mi- cro-organismo cresce mais rapi- damente. De acordo com a tem- peratura de crescimento é Samantha Rebouças possível distinguir, pelo menos, três grupos fisiológicos de bactérias: Psicrófilas: têm temperatura ótima de crescimento entre 15-25°C. Mesófilas: têm temperatura ótima de crescimento entre 25-45°C. Termófilas: têm temperatura ótima de crescimento entre 45- 80°C. Hipertermófilas: até 110°C Cada espécie bacteriana cresce a uma temperatura mínima, ótima emáxima específica. A temperatura mínima de cresci- mento é a menor temperatura na qual a espécie pode crescer. A temperatura ótima de cresci- mento é a temperatura na qual a espécie cresce melhor. A tempe- ratura máxima de crescimento é a maior temperatura na qual o crescimento é possível. 2) pH A maioria das bactérias cresce melhor em uma faixa estreita de pH perto da neutralidade, entre 6,5 e 7,5. Quanto à tolerância ao Ph, as bactérias podem ser: Acidófilas: 0,1 a 5,4 Neutrofílicas: 5,5 a 8,5 Alcalófilas: 8,5 a 11,5 3) Pressão Osmótica Altas concentrações de soluto dissolvido (sal/açúcar) exer- cem pressão osmótica sufici- ente para matar ou inibir o cres- cimento microbiano. Pressões osmóticas elevadas têm como efeito remover a água necessária para a célula. Alguns micro-orga- nismos chamados de halófilos são tão adaptados a concentrações elevadas de sais que acabam re- querendo sua presença para que ocorra seu crescimento. Os mais comuns são os halófilos facultati- vos que não requerem concen- trações elevadas de sal, mas são capazes de crescer em concen- trações de até 2% de sal, alguns toleram até 15% de sal. Meio hipertônico: Concentração de soluto é mais elevada no meio – a água que está na célula sai em busca do soluto. Meio hipotônico: Concentração de soluto é mais elevada dentro da célula – a água que está fora entra na célula promovendo a lise celular (quebra). QUÍMICOS 1) Carbono Necessário para a síntese de to- dos os compostos orgânicos ne- cessários para a viabilidade celu- lar. 2) Nitrogênio, Enxofre e Fósforo Samantha Rebouças O nitrogênio e o enxofre são es- senciais para a síntese de prote- ína. A síntese de DNA e RNA requer ni- trogênio e fósforo. O enxofre é utilizado para a sín- tese de aminoácidos e vitaminas. O fósforo é essencial para a sín- tese dos ácidos nucleicos e dos fosfolipídios das membranas celu- lares. 3) Oxigênio Quanto à respiração, as bactérias podem ser: a) aeróbias estritas – requerem oxigênio para sobreviver b) anaeróbias estritas – incapazes de utilizar o oxigênio. c) microaerofílicas – crescem com pouca quantidade oxigê- nio, inferiores à concentração do ar. d) anaeróbias facultativas – po- dem utilizar o oxigênio quando ele está presente, mas são ca- pazes de continuar a crescer em condições anaeróbias. e) Anaeróbicos aerotolerantes – não utilizam o oxigênio para o crescimento, mas o toleram re- lativamente bem. CICLO CELULAR BACTERIANO As bactérias normalmente se re- produzem por fissão binária (surgi- mento de duas células a partir de uma única célula). Esse processo ocorre devido à formação de septos que se dirigem da superfí- cie para o interior da célula, divi- dindo a bactéria em duas células filhas. As proteínas Fts interagem e for- mam um aparelho de divisão de- nominado divissomo. A formação do divissomo é inici- ada pela ligação das moléculas de FtsZ originando um anel ao re- dor do cilindro celular, localizado na região central da célula. A FtsA é essencial para a envaginação da membrana citoplasmática no local de divisão. ZipA: conecta o anel FtsZ à mem- brana citoplasmática, promo- vendo sua estabilização. FtsA: recrutamento de outras pro- teínas do divissomo. Ftsi: síntese de peptideoglicano, proteínas de ligação à penicilina. As proteínas MinC, MinD e MinE garantem a formação do divis- somo somente no centro celular e não nos polos da célula. Samantha Rebouças O DNA da célula parenteral se re- plica de forma semi-conservativa. O período da divisão celular de- pende do tempo de geração de cada bactéria, sendo o tempo de geração o tempo necessário para uma célula se dividir em duas. CURVA DE CRESCIMENTO BACTE- RIANO Fase Lag: Pouca ou ausência de multiplicação celular – o número de micro-organismos permanece praticamente inalterado. É uma fase de adaptação dos micro-or- ganismos ao meio de cultivo. Fase Exponencial: Os micro-orga- nismos estão totalmente adapta- dos absorvendo nutrientes, sinte- tizando constituintes e se multipli- cando. É a fase mais importante do crescimento, onde é possível estudar os parâmetros de crescimento dos micro-organis- mos. Nessa fase a velocidade de reprodução atinge o nível má- ximo. Fase estacionária: Não há cresci- mento líquido da população. O número de micro-organismos que se multiplicam é equivalente ao número de micro-organismos que morrem. Morte ou declínio: O número de micro-organismos mortos excede o número de vivos. Esporulação das bactérias. Depois de certo tempo, o número de organismos que morre torna-se maior do que os que surgem. CONTROLE MICROBIANO Inibição – bloqueio da multiplica- ção – ação bacteriostática. Mi- cro-organismo vivo não multi- plica. Eliminação total ou morte – perda irreversível da capacidade de Samantha Rebouças reprodução – ação bactericida. Morte rápida do micro-orga- nismo. Indução da morte – através da lise celular – ação bacteriolítica. Pode ser observada como uma diminuição do número de célu- las. ▪ Esterilização: Destruição de to- das as formas de vida microbi- ana, inclusive os endósporos. Na esterilização comercial há um tratamento de calor sufici- ente para matar os endósporos do Clostridium Botulinum nos ali- mentos enlatados. ▪ Desinfecção: Destrói a maioria dos patógenos vegetativos em matéria inanimada, sem elimi- nar todas as formas de vida. Não inativa formas esporuladas. Pode utilizar métodos como: substâncias químicas, radiação ultravioleta, água fervente e va- por. ▪ Degerminação: Remoção me- cânica dos micro-organismos de uma área limitada, como o local em torno de uma injeção na pele. ▪ Sanitização: Redução de micro- organismos de utensílios alimen- tares, equipamentos industriais e ambientes hospitalares até ní- veis seguros de saúde pública. Ex: lavagem com alta tempera- tura e uso de sanitizantes. ▪ Antissepsia: Destruição de pató- genos na forma vegetativa em tecidos vivos. MECANISMOS DE AÇÃO ▪ Danos à parede celular – ini- bindo a formação da rede de peptideoglicano. ▪ Danos às proteínas e ácido nu- cleico – desnaturando as prote- ínas (rompimento das ligações covalentes e pontes de hidrogê- nio) por produtos químicos e ca- lor. Através de calor, radiação ou substâncias químicas pode lesionar o DNA e o RNA. ▪ Dano à permeabilidade da membrana – vazamento do conteúdo celular no meio. FATORES QUE INFLUENCIAM O CONTROLE ▪ Tamanho da população ▪ Natureza da população – ex.: endósporos são mais difíceis de serem destruídos do que as cé- lulas jovens. ▪ Concentração do agente ▪ Tempo de exposição – alguns necessitam de maior tempo de exposição ▪ Temperatura ▪ Condições ambientais MÉTODOS DE CONTROLE FÍSICOS 1) Calor PMT – ponto de morte térmica: é a menor temperatura em que todos os micro-organismos em uma Samantha Rebouças suspensão líquida específica se- rão mortos em 10 minutos. TMT – tempo de morte térmica: o tempo mínimo em que todas as bactérias em uma cultura líquida específica serão mortas, em uma dada temperatura. TRD – tempo de redução decimal: é o tempo, em minutos, em que 90% de uma população de bac- térias em uma dada temperatura serão mortas. CALOR ÚMIDO Mata os micro-organismos pela desnaturação proteica e de áci- dos nucleicos, podendo também romper membranas. Pode ser: ▪ Fervura Mata as formas vegetativas dos patógenos bacterianos, quase todos os vírus, e os fungos e seus esporos dentro de cerca de 10 minutos. Não mata os endóspo- ros bacterianos e alguns vírus. ▪ Autoclave Esterilização mais confiável.A 121°C mata todos os organismos e seus endósporos por 15 minutos. Quanto maior o volume do reci- piente, maior o tempo necessário para a esterilização. A autoclave é o método preferido de sanitiza- ção, a não ser que o material a ser esterilizado possa ser danifi- cado por calor ou umidade. ▪ Pasteurização Não mata todos os micro-organis- mos, no entanto, reduz a carga microbiana, o número de micro- organismos viáveis presentes em uma amostra. Na temperatura e tempos utilizados, todas as bac- térias patogênicas que podem ser transmitidas pelo leite infec- tado são mortas. Retarda o cres- cimento de micro-organismos de- teriorantes, aumentando consi- deravelmente o prazo de vali- dade destes produtos. Pasteurização lenta: 63°C – 30 mi- nutos Pasteurização rápida: 72°C – 15 segundos Teste de eficiência: atividade de fosfatase – enzima presente no leite, após a pasteurização deve ser inativada. UHT: Ultra High Temperature – 141°C / 2 a 5 segundos CALOR SECO Morte por oxidação de consti- tuintes celulares. ▪ Incineração ▪ Flambagem/chama direta ▪ Estufa esterilizante 2) Baixas temperaturas Atuam reduzindo a taxa metabó- lica dos micro-organismos, cau- sando um efeito bacteriostático onde os micro-organismos não podem se reproduzir ou sintetizar toxinas. (nas temperaturas de Samantha Rebouças refrigeradores comuns – depen- dendo do micróbio específico). 3) Filtração É a passagem de um líquido ou gás por meio de um material se- melhante a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os micro-organismos. É usada para esterilizar materiais sensíveis ao calor como: meios de cultura, enzimas, vacinas e soluções anti- bióticas. HEPA – filtros de partículas de ar de alta eficiência: removem quase todos os micro-organismos maiores que cerca de 0,3 mn de diâmetro. Filtro de profundidade. 4) Dessecação/Ressecamento Na ausência de água os micro-or- ganismos não podem crescer ou se reproduzir, mas podem perma- necer viáveis por anos. A liofiliza- ção é retirada da água de certas substâncias e alimentos. Tem efeito bacteriostático. Alguns mi- cro-organismos podem sobreviver ao ressecamento, como vírus e endósporos bacterianos. 5) Pressão Osmótica Utiliza altas concentrações de sais e açúcares para criar um ambi- ente hipertônico, causando a sa- ída da água da célula microbi- ana (plasmólise). Método pare- cido com o ressecamento pois ambos retiram da célula a umi- dade que ela necessita para o seu crescimento. 6) Radiação a) Ionizante: raios gama, raios X ou feixes de elétrons – possui comprimento de onda mais curto, assim transporta muito mais energia. Seu principal efeito é a ionização da água, que forma radicais hidroxila al- tamente reativos que reagem com o DNA da célula. Os ‘’gol- pes’’ produzidos pela radia- ção ionizante podem causar mutações e mais golpes cau- sarão mutações suficientes para matar o micro-organismo causando destruição do DNA. b) Não ionizante: possui um com- primento de onda maior que o da radiação ionizante. O me- lhor exemplo é a radiação UV. A luz UV causa danos ao DNA das células expostas inibindo a replicação correta do DNA du- rante a reprodução da célula. Uma desvantagem é que a ra- diação não é muito pene- trante, assim, os organismos de- vem ser expostos diretamente aos raios. 7) Desaeração Remoção do oxigênio; previne o crescimento de micro-organis- mos aeróbios. Muito utilizado na indústria de alimentos. 8) Vibração ultrassônica Levam ao rompimento da célula, quebra de DNA e despolimeriza- ção de compostos. Samantha Rebouças Resumindo Samantha Rebouças QUÍMICOS Os agentes químicos são usados para controlar o crescimento de micro-organismos em tecidos vivos (ANTISSÉPTICOS) e em objetos ina- nimados (DESINFETANTES). A maioria desses agentes apenas reduz a população microbiana a níveis seguros ou remove as formas vegetativas dos patógenos. O agente químico ideal deve: ▪ Alta toxicidade para os micro- organismos ▪ Solúvel em água ▪ Estabilidade elevada ▪ Inócuo para o homem e ani- mais ▪ Ausência de afinidade por ma- téria orgânica ▪ Toxicidade para os micro-orga- nismos em temperatura ambi- ente ou corporal ▪ Capacidade de penetração em diversas superfícies ▪ Não ser corrosivo e nem man- char ▪ Desodorisante ▪ Características detergentes ▪ Disponibilidade – baixo curso e fácil acesso A menor quantidade de agente necessária para inibir o crescimento de um micro-orga- nismo => CONCENTRAÇÃO INI- BITÓRIA MÍNIMA (CIM) AVALIANDO UM DESINFETANTE ▪ Método de diluição em tubos ▪ Método de difusão em agar ▪ Método do coeficiente fenó- lico AGENTES QUÍMICOS ANTIMICRO- BIANOS 1) Fenol Promove desinfecção de nível médio ou baixo. Altera a permeabilidade da membrana – lise celular. Desnaturam e inativam proteínas. Ação bacteriostática ou bacteri- cida. Descontaminação de superfícies hospitalares. Samantha Rebouças 2) Composto com Iodo Fortes agentes oxidantes; alta- mente reativos. Destroem os componentes vitais da célula microbiana impedindo a síntese de proteínas e alteração nas membranas celulares. Efici- ente contra todos os tipos de bac- térias, muitos endósporos, vários fungos e alguns vírus. 3) Compostos com Cloro Inativam enzimas e ácidos nuclei- cos. Possui ação germicida cau- sada pelo ácido hipocloroso que se forma quando o cloro é adicio- nado à água. Eficiente contra bactérias gram+ e gram-, fungos, micobactérias, todos os tipos de ví- rus e endósporos. Solução de hi- poclorito: 1% desinfetante domés- tico. Usado para a limpeza de fru- tas, verduras e legumes. 4) Álcool Bactericida e fungicida, mas não mata endósporos e os vírus não envelopados. Promove a desinfecção de níveis baixos a intermediários. Mais indicado para desinfecção de superfícies e utensílios. Atua desnaturando proteínas e cau- sando lesão na membrana celu- lar. Concentração ótima recomendada é de 70%, porem entre 60 e 90% também funcio- nam. 5) Metais pesados Mercúrio, Selênio, Prata e Cobre. A prata e cobre exercem ação oligodinâmica, ou seja, a capaci- dade de pequenas quantidades de metais pesados exercerem atividade antimicrobiana. 6) Gases esterilizantes Óxido de etileno. Ele é tóxico e explosivo em sua forma pura, por isso é misturado ao dióxido de carbono (não inflamável). É pos- sível esterilizar à temperatura am- biente; ele é altamente pene- trante. 7) QUAT – quaternários de amô- nio São fungicidas, amebicidas e viri- cidas contra vírus envelopados. Não matam endósporos ou mico- bactérias. São fortes bactericidas contra as bactérias gram-positivas e um pouco menos ativos contra as gram-negativas. Ação bacteri- cida e bacteriostática. Resistentes ao QUAT: Salmonella typhimurium, Escherichia Coli e Pseudomonas aerugiosa. Samantha Rebouças
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