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Moisés Santos|@eumoisesantos_ Odontologia UFPE – Microbiologia e Imunologia – 2020.1 Bacteriologia Citologia Bacteriana As bactérias são microrganismos que são procariotos, unicelulares, que apresentam uma morfologia de acordo com sua parede celular. Elas não apresentam compartimentos internos, tendo a ausência de um núcleo verdadeiro, deixando o material genético disperso e circundado pelo citoplasma, e se multiplicam, por divisão binária. O genoma bacteriano, ou cromossomo, é único, formado por uma molécula de DNA circular, sem a presença de membrana nuclear, que são conhecidos como plasmídeos; e estão associados a histonas. As bactérias constituem a maioria dos patógenos para humanos, a sua forma está relacionada a sua parede celular e podem ser classificados em 3 grupos: cocos (esféricos), bacilos (bastonete) e espiroquetas (espirilos). As bactérias que varia de formas (coco e bacilos) são chamadas de pleomórficas. As bactérias, ainda, podem ser classificadas de acordo com suas paredes celulares, como GRAM+, as bactérias de parede celular mais espessa, e GRAM-, as bactérias de parede celular mais fina. Estruturas externas à parede celular: • Flagelos: são apêndices filamentosos, que atuam como propulsores e conduzem as bactérias em relação a nutrientes. São longos e consistem em um filamento, alça e corpo basal. Compostos por várias unidades de flagelina, podendo estar localizado na extremidade ou em toda a superfície externa da bactéria. • Fímbria e Pili: são filamentos finos e curtos que recobrem a superfície externa da bactéria. As fímbrias servem para fixação de uma bactéria a outra. O Pilli é importante para a transferência de material genético. • Glicocálice: é uma camada de polissacarídeos que recobre a superfície externa da bactéria; permitindo a melhor adesão da bactéria a estruturas (contribui para a formação do biofilme). • Capsula: é uma capa gelatinosa que recobre totalmente a bactéria, como o glicocálice, também é de polissacarídeos e possui proteínas. Ela atua na adesão da bactéria aos tecidos humanos, pode impedir ou inibir a fagocitose, é importante na identificação laboratorial e seus polissacarídeos podem ser utilizados na produção de vacinas. • Parede Celular: circunda a membrana plasmática e da resistência a bactéria, protegendo as alterações da pressão osmótica. É composta de proteoglicano. A parede celular, define a GRAM da bactéria. A coloração de GRAM, é um complexo cristal violeta-iodo que se ligam à peptideoglicana, quando esse corante, é lavado, e se nota uma baixa absorção dele, assume-se que a bactéria é GRAM-. As GRAM+, possuem uma maior Estruturas Bacterianas Essenciais Parede celular; membrana celular; mesossomas; ribossomos e cromossomos Acessórios Cápsula; camada limosa; flagelos; fímbria(pili); esporos e grânulos de reserva. Moisés Santos|@eumoisesantos_ Odontologia UFPE – Microbiologia e Imunologia – 2020.1 quantidade de proteoglicanos. As GRAM-, tem a camada de proteoglicanos menor e mais fina. Os danos na parede celular podem ser: na presença de lisozima a parede GRAM+ é destruída, nas GRAM-, não há uma destruição total, e o conteúdo interno q sobra é chamado de esferoplasto. Antibióticos, como a penicilina, interfere na síntese celular. OBS.: Os organismos GRAM- por ter uma parede celular menos desenvolvida, possui uma membrana externa mais complexa, composta de lipopolissacarídeos, que foram porinas, permitindo a passagem de moléculas hidrofílicas. Eles (LPS), são muito tóxicos, chamados de endotoxina, só são liberados quando a bactéria sofre lise. OBS. Existe um espaço entre a membrana externa e a citoplasmática, nas GRAM-, chamado de espaço periplamático. Nesse espaço há produção, em algumas bactérias de antimicrobianos como as penicilinas. Estruturas internas à parede celular: • Membrana citoplasmática: reveste o citoplasma, estando internamente e externamente, sendo uma dupla camada lipídica. Importante lembrar da sua permeabilidade seletiva, os tipos de transporte, da secreção de enzimas (importantes, nesse caso, para a formação da parede celular) e toxinas. OBS.: Os mesossomos, são invaginações na membrana, e atua na formação do septo transverso que divide a bactéria na divisão binária. Eles, também, estão relacionados com a secreção de substâncias. • Citoplasma: é o liquido interno à bactéria, é amorfo, e contém grânulos de nutrientes. Nele podemos encontrar o material nuclear, ribossomos e as inclusões citoplasmáticas. • Nucleóide: é um cromossomo único, circular, que é o DNA bacteriano. O plasmídeo, que são moléculas menores de DNA, que não codificam características essenciais das bactérias, mas fornecem características seletivas. • Ribossomos: dispersos no citoplasma, executam a síntese proteica da bactéria, que pode ser inibida por antibióticos. • Inclusões citoplasmática: servem como fonte de energia, sendo reservas de polissacarídeos, em sua maioria. • Esporos Bacteriano: são estruturas que se forma em resposta a condições adversas que favorecem a sobrevivência das bactérias no meio. A formação é denominada esporulação, podem ser chamados de endósporos, protegem a célula vegetativa das adversidades do meio. OBS.: os esporos não são exterminados com facilidade, entrando a ação da autoclave, para eliminar a presença dele sobre as superfícies, com a criação de vapor. Fisiologia e Nutrição Bacteriana As bactérias necessitam de nutrientes e de condições favoráveis para o seu desenvolvimento, de maneira interna à bactéria, temos os lipídeos, ácidos nucleicos, polissacarídeos e proteoglicanos. Necessidades nutricionais: • Oxigênio e hidrogênio: são obtidos a partir da fosforilação da água, que é essencial para o crescimento bacteriano. As bactérias aeróbicas se limitam pela quantidade de O2 disponível; as anaeróbicas, pela presença baixa de O2. • Carbono: pode ser obtido de duas formas - autotrófica, quando as bactérias não vivem em associam, e usam CO2 como fonte – heterotrófica, quando as bactérias estão associadas, e se utilizam de açucares e sais como fonte de CO2. • Íons inorgânicos: N2, S, PO4,3-, Mg e K. • Nutrientes orgânicos: são essenciais em diferentes quantidades; os carboidratos, são as fontes de energia; os aminoácidos são essenciais para o crescimento de algumas bactérias; vitaminas, purinas e primidinas, também; A reprodução bacteriana é tida principalmente por divisão binária, uma célula gerando uma igual, esse processo pode levar cerca de 24h, no máximo; mais a frente o retomamos. O ciclo de crescimento bacteriano é tido por: (1) fase lag, em que há uma adaptação metabólica, (2) fase log, em que ocorre uma rápida divisão celular; (3) fase estacionária, quando os nutrientes são esgotados e se tem o acumulo de produtos tóxicos – as bactérias atingem máxima densidade ou rendimento; (4) fase de declínio ou morte, tem- se a queda da quantidade de células vivas. Moisés Santos|@eumoisesantos_ Odontologia UFPE – Microbiologia e Imunologia – 2020.1 O crescimento bacteriano é regulado pelo ambiente, mas os fatores intracelulares e extracelulares podem exercer influência sobre ele, entre os intracelulares, (1) inibição do produto final, a primeira enzima na via metabólica é inibida pelo final do produto, (2) repressão catabólica, a síntese enzimática é inibida pelos catabólitos. Os extracelulares são: temperatura - existe uma ampla faixa de temperatura, mas bactérias mais “amenas” não chamadas de mesófitas e as que gostam de calor, termófitas, e as de frio, psicrófita -e pH, as bactérias se favorecem com o pH entre 7,2 e 7,4, mas algumas podem se desenvolver em 5,0. A oferta de O2, está ligada com o crescimento e o metabolismo das bactérias, ele atua como aceptor de H, nas etapas finais da produção de energia, sendo responsável por criar radicais livres superóxidos e peroxido de hidrogênio. Duas enzimas são usadas nesse processo, a superóxido dismutase, forma o peroxido de hidrogênio, e a catalase, que forma a água. As bactérias também são classificadas pela capacidade de se adequar a um ambiente com baixa ou alta demanda de O2. Podem ser: aeróbias obrigatórias (estrias), precisam de O2 para sobreviver e sintetizar ATP - anaeróbias facultativas, se houver O2, no meio utilizam, mas quando há baixa [O2], conseguem gerar ATP - anaeróbias obrigatórias (estrias), não crescem na presença de O2 e microaerófilas, crescem em baixa [O2]. Genética Bacteriana Toda informação genética está contida no genoma da bactéria, que é organizado em cromossomos e plasmídeos. Que dá origem a as características das bactérias, cada característica é derivada de uma proteína especifica que fornece ao microrganismo uma resistência e/ou maior virulência. • Os cromossomos contêm a estrutura do DNA, que transporta toda a informação hereditária, é único (o que impede a variabilidade) e constituído por fitas continuas, com a estrutura circular, ligado a membrana celular. Replicam-se de maneira autônoma e semiconservativa. Esta e mediada pelo DNA polimerase DNA- dependente. OBS.: No cromossomo, há poucos genes de resistência; mas fornecem virulência, aumentando a capacidade de infecção das bactérias. • Os genes contêm os segmentos de DNA, que codificam os produtos funcionais. • Os plasmídeos são moléculas de DNA, de fita dupla e circular, que podem estar ligados ou separados do cromossomo. E se replicam de forma independente. Eles carregam a informação genética não essencial – as bactérias que o possuem, conseguem sobreviver em outras condições. Os plasmídeos podem ser classificados de acordo com sua função, (1) resistência – conferem a resistência a antimicrobianos e metais pesados – (2) virulência, aumentam a patogenicidade da bactéria, (3) metabólicos – dão um UP nas capacidades metabólicas das bactérias – (4) conjugativos, podem ser transferidos de uma bactéria para outra. Podem ser transmissíveis - indo de célula a célula por conjugação, responsáveis pela síntese de pili sexual e enzimas. E, também, não transmissíveis – não apresentam genes para transferência, podem ser mobilizados por plasmídeos corresidentes. • O DNA fágico, é o DNA do vírus bacteriófago, que se liga ao cromossomo bacteriano e quando se replica leva com ele genes de patogenicidade. • Os Transposon ou genes saltadores, são elementos genéticos moveis, que tendem a transferir DNA dentro de uma célula, alterando sua localização no cromossomo, conferindo a bactéria maior resistência. Moisés Santos|@eumoisesantos_ Odontologia UFPE – Microbiologia e Imunologia – 2020.1 Variabilidade Genética Existem condições que favorecem com que as bactérias possam mutar, e desenvolver formas de sobreviver a determinados meios, conferindo as bactérias uma variabilidade através de mutação ou recombinação. • Mutação: ocorre quando a sequência de bases do DNA sofre uma alteração, incorporando AA diferentes, e sintetizando uma proteína que não era esperada. Esta pode ser: neutra, benéfica ou desvantajosa. Pode acontecer por (1) substituição de bases, (2) mudança do quadro de leitura e (3) inserção. • Recombinação: envolve a transferência do material genético entre duas bactérias, podendo ser das seguintes formas: homóloga e não homóloga. Conjugação: quando duas bactérias entram e contato e o DNA é transferido da doadora pra a receptora, por meio do pili sexual. Este novo DNA pode se integrar ao DNA da bactéria receptora e se tornar um componente estável. Ocorre com as bactérias estando vivas, e é promovida pelo fator F ou pelo plasmídeo de conjugativos. As células doadoras, F+ ou HFR. As células receptoras, F-. Transdução: ocorre por meio de um vírus bacteriano, que incorpora o DNA de uma bactéria, parasitada anteriormente, no seu DNA, e leva para a bactéria receptora. Pode ser de duas maneiras, generalizada, quando o fago do vírus carreia qualquer segmento do cromossomo bacteriano, especializada, quando o DNA do fago que já tenha sido integrado ao DNA bacteriano é excisado. OBS.: Pode ocorrer a transferência de plasmídeos, também por meio da transdução. Transformação: transferência de um material genético, exógeno. Quando a bactéria viva, incorpora o material genético da morta. Transposição: quando os elementos transponíveis do gene, se move dentro do DNA, alterando a leitura e síntese de proteínas. Bactérias Anaeróbicas São bactérias que tem a capacidade de sobreviver sem a presença de O2 no meio. Patogenia das infecções anaeróbicas: • Combinação sinérgica de várias espécies de microrganismos que atuam em conjunto; • Contaminação do tecido pela flora autóctone presente nas mucosas da boca, faringe e sistemas gastrointestinais e geniturinário; • Geralmente, o patógeno não apresenta fatores e virulência evidentes; • Geralmente, existem fatores predisponentes característicos; Fatores predisponentes das infecções por anaeróbios: • Isquemia tecidual; • Presença de destruição tecidual; • Presença dos tecidos desvitalizados; • Presença dos tecidos necrosados; • Infecção previa por outras bactérias; • Presença de corpos estranhos nos tecidos; • Mordidas de animais ou humanas; • Processos obstrutivos Dados clínicos sugestíveis de infecções por anaeróbicos: • Infecções depois de mordidas; • Endocardite com hemoculturas negativas; • Infecção associada a tumor maligno, cirurgia intestinal ou ginecológica; • Uso de aminoglicosídeos sem resultado terapêutico. Principais tratamentos para infecções por bactérias anaeróbias: • Drenagem de abcessos; • Antibiótico terapia • Antitoxina Referências: BROOKS, G. F. et al. Microbiologia Médica: de Jawetz, Melnick e Adelberg. 26ª edição. Artmed. SAMARANAYAKE, L. Fundamentos da Microbiologia e Imunologia na Odontologia. 4ª edição. Elsevier. 2012.
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