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Princípios Básicos de Microbiologia Médica
Profº Pedro Filho
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Dimensão das bactérias (mm/1000)
CITOLOGIA BACTERIANA
Introdução
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• As células são as unidades fundamentais dos seres vivos
• Bactérias são os menores seres vivos independentes
Introdução
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Classificação das Bactérias – Aspectos Macroscópicos
• A diferenciação inicial entre as bactérias pode ser realizada pelas características de crescimento em diferentes meios de cultura;
• A soma de suas características determinam as características diferenciais como a cor, tamanho, forma e odor;
• Utilizando meios de cultura adequados, podem ser determinadas a capacidade de resistir a certos antibióticos, de fermentar açúcares específicos, lisar hemácias;
Morfologia Bacteriana
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Cocos - Células esféricas que quando agrupadas aos pares recebem o nome de diplococos. Quando agrupadas em cadeias são denominados estreptococos. Cocos em agrupados cachos de uva recebem o nome de estafilococos.
Diplococos
Streptococcus pneumoniae Neisseria gonorrhoeae
Estreptococos
Streptococcus agalactiae Staphylococcus aureus
Estafilococos
Classificação das Bactérias – Aspectos Microscópicos
Morfologia Bacteriana
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Bastonetes - Células em forma de bastão.
Vibriões
Espiroquetas
Classificação das Bactérias – Aspectos Microscópicos
Morfologia Bacteriana
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Coloração de Gram
• É um teste rápido, importante e fácil que permite aos clínicos a diferenciação entre as duas mais importantes classes de bactérias, permitindo um diagnóstico inicial e começar;
Técnicas de identificação bacterianas
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Técnicas de identificação bacterianas
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Sorotipagem
• Testes sorológicos usados em tipos de bactérias que não podem ser cultivados, exemplos, Treponema pallidum – causador da sífilis, Francisella – organismo causador da tularemia, Escherichia coli sorotipo O157, agente causador da colite hemorrágica;
Técnicas de identificação bacterianas
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Estruturas bacterianas
x
Morfologia Bacteriana
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O citoplasma das bactérias contém o DNA cromossomal, mRNA, ribossomos, proteínas e metabólitos
Morfologia Bacteriana
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Nucleoide – local no citoplasma, onde fica o DNA
Morfologia Bacteriana
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Plasmídeo – Formas circulares de DNA extracromossomal
Morfologia Bacteriana
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DNA – Molécula que carrega a informação necessário para o crescimento e desenvolvimento da bactéria
Morfologia Bacteriana
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Ribossomo – Maquinaria para síntese de proteínas
Morfologia BacterianaPolissomos ou polirribossomos
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Membrana plasmática – Maquinaria para síntese de proteínas
Morfologia Bacteriana
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Parede celular – Estrutura responsável pela sustentação mecânica da bactéria
Morfologia Bacteriana
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Parede Celular
• Os componentes da parede celular diferenciam as bactérias Gram positivas das Gram negativas;
• Os componentes celulares são, também, peculiares para as bactérias e suas estruturas repetitivas contribuem para as respostas da imunidade inata humana;
Morfologia Bacteriana
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Parede Celular
Morfologia Bacteriana
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Bactéria Gram positivas
• Bactérias Gram positivas possuem uma parede celular espessa em múltiplas camadas constituída principalmente de peptídoglicano;
Funções do peptídoglicano:
Funciona como exoesqueleto
Essencial para estrutura da bactéria
Está envolvido no processo de duplicação
Proteção contra ambientes hostis
Morfologia Bacteriana
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GRAM POSITIVASEstrutura do Peptideoglicano
Bactéria Gram positivas
Morfologia Bacteriana
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Bactéria Gram positivas
• Na parede celular de bactérias Gram positivas pode incluir outros componentes tais como
• Ácido teicoicos – São solúveis em água, são essenciais para a viabilidade celular, e são responsáveis pela virulência da bactéria;
• Ácido lipoteicoicos – Estão ligados a membrana plasmática através de ácidos graxos ancorados. São os antígenos de superfície;
Morfologia Bacteriana
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ÁCIDOS TEICÓICO e LIPOTEICÓICO
• Polimeros Hidrossoluveis
• Antígenos de Superfície
• Auxílio na seleção de moléculas
Morfologia Bacteriana
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Bactéria Gram Negativas
• A parede celular de bactérias Gram negativas são estrutural e quimicamente mais complexas do que as da bactérias Gram positivas;
Morfologia Bacteriana
Além de manter a estrutura bacteriana, permite o
transporte de moléculas importantes, fornece proteção
para condições ambientais adversas.
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Bactéria Gram Negativas
A parede celular de bactérias Gram negativas são estrutural e quimicamente mais complexas do que as da bactérias Gram positivas;
Morfologia Bacteriana
Lipopolissacarideo (LPS) ou endotoxina, é um potente desencadeador de resposta imune inata. O LPS ativa os linfócitos B, células dendríticas, macrófagos, e outras células a liberar IL-1 e IL-6, TNF. Induz à produção de febre e pode causar choque séptico. Causa a reação de Shwartzman.
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Estruturas externas
É fracamente antigênica e antifagocítica sendo um
importante fator de virulência. Impende a
passagem de moléculas tóxicas, e serve para
aderência no tecido do hospedeiro
Streptococcus mutans utiliza a sua cápsula para se aderir e perfurar o esmalte dentário
Morfologia Bacteriana
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Estruturas externas
São responsáveis pela adesão da bactérias as mucosas, sendo de fundamental importância para a virulência bacteriana.
Morfologia Bacteriana
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Divisão Celular
• A divisão celular inicia com a replicação do cromossomo;
• Extensão da parede celular;
• Formação do septo;
Morfologia Bacteriana
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Esporos bacterianos
• Geralmente são formados por bactérias Gram positivas;
• Sob condições ambientais inóspitas, como privação nutricional, as bactérias podem passar do estado vegetativo para o estado de dormência;
• O esporo é uma estrutura de múltiplas capas, desidratada que protege e permite que a bactéria exista em “estado de animação suspenso”;
Morfologia Bacteriana
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Esporos bacterianos
• O esporo tem – Uma membrana externa;– Duas camadas de peptidoglicano;– Um revestimento proteico semelhante a
queratina;
Morfologia Bacteriana
![Page 34: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/34.jpg)
Esporos bacterianos
• Ácido dipicolínico é produzido para ser ligado ao cálcio e assim, estabilizar o interior do esporo;
Morfologia Bacteriana
![Page 35: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/35.jpg)
Esporos bacterianos
Morfologia Bacteriana
![Page 36: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/36.jpg)
Esporos bacterianos
Forma de resistência:
calor;
dessecação;
agentes químicos;
agentes físicos.Morfologia Bacteriana
![Page 37: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/37.jpg)
Esporos bacteriano
• A germinação do esporo ocorre após um estresse mecânico causando a ruptura do revestimento externo;
• Após a iniciação do processo de germinação o esporo absorve água do meio e está pronto para produzir uma bactéria idêntica a original;
Morfologia Bacteriana
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Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
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Metabolismo Bacteriano
Conjunto de reações bioquímicas necessárias à vida, compreende o catabolismo e anabolismo
catabolismo – reações químicas que liberam energia a partir da degradação de substância orgânicas
anabolismo – reações químicas que consomem energia e permitem a síntese de precursores metabólicos,
macromoléculas e estruturas celulares
Metabolismo
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Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
Metabolismo
Catabolismo
AnabolismoEnergiaEnergia
Crescimento
E
Multiplicação
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Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
luminosa
Fotossintetizantes
Compostos Inorgânicos (Fe2+, NO2-, H2)
Litotróficos
Compostos Orgânicos (Glicose)
Heterotróficos ou Organotróficos
ATPATP
Biossíntes de Macromoléculas
Montagem de Estruturas
Divisão Celular
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Exigências metabólicas
• O crescimento bacteriano requer uma fonte de energia e matéria-prima para a construção de proteinas, estruturas e membranas;
• Os elementos essenciais são, proteínas, lipídios, e ácido nucléicos (C, N, O, H, S, P), e íons (K, Na, Mg, Ca, Cl, Fe, Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni)
Metabolismo
A exigência mínima para o crescimento é uma fonte de carbono e nitrogênio, uma fonte de energia, água e vários íons.
![Page 43: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/43.jpg)
Exigências metabólicas
• Clostridium perfringens, causador da gangrena gasosa, não pode crescer na presença de O2. Portanto, é considera anaeróbio obrigatório;
• Mycobacterium tuberculosis, causador da tuberculose, exige a presença de oxigênio, sendo portanto, um aeróbio obrigatório;
• Anaeróbios facultativos Bactérias que vivem tanto na presença como na ausência de oxigênio;
Metabolismo
Produção da enzima superóxido dismutase
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Exigências metabólicas
Metabolismo
Autotróficos – Utilizam CO2 como fonte de carbono
Organotróficos – Utilizam compostos orgânicos como fonte de carbono
Quimiolitotróficos – Utilizam compostos inorgânicos como fonte de energia e CO2 como fonte de carbono
Fototróficos – Utilizam luz como fonte de energia e CO2 como fonte de carbono
Quimioorganotróficos – Utilizam compostos orgânicos como fonte de energia e de carbono
![Page 45: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/45.jpg)
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
![Page 46: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/46.jpg)
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
![Page 47: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/47.jpg)
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
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Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
![Page 49: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/49.jpg)
Metabolismo Bacteriano
Metabolismo
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Genética Bacteriana
• O genoma bacteriano é a coleção total de genes portados por uma bactéria;
• Os genes são sequências de DNA que contém informação para a síntese de proteínas;
Genética Bacteriana
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Transcrição
• A informação presente no DNA é transcrita em um RNA mensageio (mRNA);
• Essa reação é realizada pela RNA polimerase
Genética Bacteriana
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Tradução
• A tradução é processo pelo qual a linguagem do código genético, na forma de mRNA, é convertida (traduzida) em uma sequência de aminoácidos, a proteína;
Genética Bacteriana
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Tradução
• A síntese de proteínas é tão importante para as bactérias, que muitos antibióticos atuam inibindo a síntese de proteínas;
• Os antibióticos aminoglicosídeos (estreptomicina e gentamicina) e as tetraciclinas, macrolídios (eritromicina), e licomicinas (clindamicina) agem ligando-se aos ribossomos inibindo a síntese de proteínas;
Genética Bacteriana
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Replicação do DNA
• O cromossomo bacteriano é um depositório de informação pelo qual as características das bactérias são definidas;
• Quando a bactéria inicia o processo de divisão celular, o ponto inicial é a replicação do DNA;
Genética Bacteriana
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Crescimento Bacteriano
Genética Bacteriana
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Divisão celular
• A duplicação bacteriana é o processo pelo qual duas células-filhas são produzidas;
• O processo de duplicação é um processo cuidadosamente regulado;
Crescimento Bacteriano
Uma vez iniciado o ciclo, a síntese de DNA deve caminhar para a conclusão, mesmo que todos os nutrientes sejam retirados do meio;
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Divisão celular
Crescimento Bacteriano
![Page 58: Morfologia, metabolismo, genética e crescimento bacteriano](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013102/55af62c21a28abb6618b4846/html5/thumbnails/58.jpg)
Fases do crescimento bacteriano
Crescimento Bacteriano
1
2
3
4
Núm
ero
de B
acté
rias
(log
)
Tempo
Fase Lag
Fase Log (Exponencial)
Fase Estacionária
Fase de Morte
adaptação
multiplicação
Falta de nutrientes
Acúmulo de subprodutos tóxicos
Equilíbrio multiplicação e morte
Ativação de enzimas que lisam parede ceular
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Condições de crescimento bacteriano
Crescimento Bacteriano
• TEMPERATURAPsicrófilas (12 a 17 graus C)
Mesófilas (28 a 37 graus C)Termófilas (57 a 90 graus C)
Termófilas extremas (>100 graus C)
• pHAcidófilas (ph<5)
Alcalófilas (pH>10)
• OxigenaçãoAeróbicas (patógenos respiratórios e de mucosa), Anaeróbicas (trato gastrointestinal e ambiente –esporos), Microaerófilas ( PO2), Facultativas, Aerotolerntes (Anaeróbio)
• Salinidade Bactérias Halófitas
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Requerimento de nutrientes
Crescimento Bacteriano
• Algumas bactérias são capazes de crescer em meio simples – organismos entéricos
• Algumas bactérias são extremamente fastidiosas (complexo requerimento nutricional) – organismos que crescem nas mucosas ou no interior da célula do hospedeiro
• Algumas bactérias crescem em meio indefinido (sangue, soro, extrato de levedura, etc…)
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Antibiograma
• É o resultado de um exame laboratorial com o objetivo de identificar a sensibilidade de uma linhagem de bactérias isoladas contra diferentes tipos de antibióticos;
Detecção de Bactérias
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Antibiograma
• Nos hospitais e clínicas, antibióticos são frequentemente prescritos com base em guias gerais do conhecimento a respeito da sensibilidade;
• ex: Infecções do trato urinário sem complicações podem ser tratadas com quinolonas. Isso ocorre porque a E. coli é o provável, e é sabidamente sensível ao tratamento com quinolonas;
Detecção de Bactérias
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Antibiograma
Detecção de Bactérias
• Muitas bactérias são resistentes a diversas classes de antibióticos, e o tratamento não é tão simples. Este é o caso de pacientes internados em unidades de terapia intensiva;
• Quando esses pacientes desenvolvem uma pneumonia adquirida em ambiente hospitalar, bactérias mais resistentes como Pseudomonas aeruginosa estão potencialmente envolvidas;
• Antibióticoterapia empírica;
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Antibiograma
Detecção de Bactérias
• Antes de iniciar o tratamento, o procedimento correto é, o médico ou enfermeiro deve coletar uma amostra do indivíduo com suspeita de contaminação;
• Essas amostras são transferidas para o laboratório de microbiologia que analisa a amostra através do microscópio e tenta cultivar a bactéria.
• O procedimento seguinte é realizar um ANTIBIOGRAMA!
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Antibiograma
Detecção de Bactérias
• QUAL O OBJETIVO DE REALIZAR UM ANTIBIOGRAMA, COM UMA AMOSTRA COLETADA DE INDIVÍDUO COM SUSPEITA DE INFECÇÃO BACTERIANA
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Antibiograma
Detecção de Bactérias
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Antibiograma
Detecção de Bactérias
• Uma vez que a cultura tenha se estabelecido, há duas formas de se obter um antibiograma:
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Método de Kirby-Bauer
Antibiograma
• Um método semi-quantitativo baseado em difusão. Pequenos discos contendo diferentes antibióticos;
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Método de Kirby-Bauer
Antibiograma
• Um método semi-quantitativo baseado em difusão. Pequenos discos contendo diferentes antibióticos;
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Método quantitativo de diluição
Antibiograma
• Em série de recipientes com diluições de antibiótico progressivamente menores são inoculadas com o microrganismo analisado;
• Quando a concentração inibitória mínima é calculada, ela pode ser comparada com os valores conhecidos para a relação entre a bactéria e o antibiótico.