Introdução à MicrobiologiaAna Claudia Souza Rodrigues
Microbiologia VARIEDADE DE MICRORGANISMOSMUDANÇA DE NOMESMICRORGANISMOS PATOGÊNICOS
 MICROBIOLOGIA Microbiologia – microrganismos
 Doenças Infecciosas – Microbiologia Médica Patogênicos – Oportunistas – Microbiota
HISTÓRICOANIMÁCULOSAntón van Leeuwenhoek – 1674.TEORIA DOS GERMENSRobert Koch e Louis Pasteur – 1670 - 1680
ERA DOS ANTIBIÓTICOSAnti-sifilíticoPaul Ehrlich - 1910PenicilinasAlexandre Fleming - 1928
OrganismosEstudadosPelaMicrobiologiaBACTÉRIASBactérias(Procariotos) Fungos(Eucariotos)Vírus(Acelulares)Algas(Eucariotos) Protozoários(Eucariotos)
QUAL A DIFERENÇA DE CÉLULAS DE EUCARIONTES E PROCARIONTES?
Classificação dos seres vivos - Whittaker, 1969Pommerville, J.C. (2004) Alcamo'sfundamentalsofmicrobiology
A CÉLULA PROCARIONTE (núcleo primitivo, pequenos e simples)Sem histonas ou delimitação nuclear.70 S
A CÉLULA EUCARIONTE (núcleo verdadeiro)80S
Principais diferenças estruturaisMadigan et al., Microbiologia de Brock, 2004
Madiganet al., Microbiologia de Brock, 2004
PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE EUCARIONTES E PROCARIONTES
Bactéria multicelular?Abreu, F.; Martins, J.L.; Silveira, T.S.; Keim, C.N.; de Barros, H.G.P.L.; GueirosFilho, F.G.; Lins. U. (2007) ‘CandidatusMagnetoglobusmulticellularis’, a multicellular, magnetotactic prokaryote from a hypersaline environment. Int. J. Syst. Evol. Microbiol.,57:1318–1322.
“Arqueobactérias”        Ambientes inóspitos	quentes (≥ 100ºC), ácidosAnaeróbiosPobre em nutrientesCondições da Terra primitiva
Extremos de temperatura e pressãoFenda hidrotermal -  Archaea Methanococcus jannaschii - 2.600 metros, a mais de 100ºC, sob pressão elevadíssima/
“Arqueobactérias”        Ambientes inóspitos	quentes (≥ 100ºC), ácidosAnaeróbiosPobre em nutrientesCondições da Terra primitiva
Vreeland et al. (2000) Nature 407:897-900.250 milhões de anos
COMO CLASSIFICAMOS AS BACTÉRIAS?
Estrutura da Célula BacterianaO tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas0,2 – 2,0 m (diâmetro); 2 – 8 m (comprimento)
 Formas básicas – cocos, bacilos, espiralEstrutura da Célula BacterianaO tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas
EXISTEM BACTÉRIAS RAMIFICADAS?
NOCARDIA E ACTINOMICETOSPossuem ác. Micólico em sua parede
QUAIS OS COMPONENTES DA ESTRUTURA BACTERIANA?
BACTÉRIA QUEM ÉS TU?
Estrutura da Célula Bacteriana20 A 80 nm9 A 20 nm
Estrutura da Célula BacterianaEstruturas Internas à Parede Celular Membrana Plasmática
Fosfolipídeos e proteínas
 Mais flexíveis – sem esteróis
 Permeabilidade Seletiva
 Produção de ENERGIA
Mesossomo- associação com o material nuclear e sua replicação, atividade respiratória, divisão nuclear, formação de septo, formação de esporos e secreção de enzimas hidrolíticas.Estrutura da Célula BacterianaEstruturas Internas à Parede CelularEndosporos
Gram-positivas – meio hostil
 Altamente duráveis
 Esporulação ou esporogêneseBacillus e ClostridiumPrecisam de água e nutriente desencadeante – 90 min
REPRODUÇÃOAssexuada por simples divisão (fissão binária) - uma célula, divide-se ao meio, dando origem a duas células-filhas iguais.Sexuada:1.  Conjugação bacteriana - duas bactérias unem-se temporariamente através de uma ponte citoplasmática. Uma das células, denominada doadora, duplica parte do cromossomo e passa para outra célula, denominada receptora, unindo-se ao cromossomo dessa célula. A célula ficará com constituição genética diferente daquela das duas células iniciais.2. Transdução - contaminação de uma bactéria por algum vírus. Este pode incorporar ao seu DNA partes do DNA da bactéria e quando infectar outra bactéria e esta sobreviver a contaminação apresentará novas características.3.  Transformação - uma bactéria incorpora moléculas de DNA existentes no meio e esta passa a ter novas características. 
METABOLISMO CELULARAnabolismo – utilização de energia para sintetizar componentes celulares.Catabolismo – degradação de substratos para obtenção de energia em forma de ATP.
Quanto a utilização de substâncias – FISIOLOGIA CELULAR:Autótrofas (litotrofas) – AUTOSUFICIENTE dependem exclusivamente de sustâncias químicas inorgânicas e de fonte de carbono (C02) para produzirenergia;Heterótrofas (organotrofas) - Requeremfontes de carbono orgânico para produção de energia.
O Metabolismo Bacteriano: obtendo energia   Processos Fisiológicos: gasto contínuo de
 Manutenção de [ ] iônica, movimento bacteriano
 Síntese de macromoléculas: sobrevivência e reproduçãoENERGIAOs processos de obtenção, armazenamentoe utilização de ENERGIA são organizados nas células através de uma complexa rede de reações químicas.
NUTRIÇÃO - Os Macronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoSUBSTÂNCIAS ESSENCIAIS PARA OBTENÇÃO DE ENERGIA – C, N, H20 E ÍONSCHONSPMACRONUTRIENTES – UTILIZADOS EM GRANDE QUANTIDADE (COMBUSTÍVEL):1) CARBONO: presente na maioria das substâncias que compõe a		   célula
NUTRIÇÃO - Os Macronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoMACRONUTRIENTES: 2) Oxigênio: 	Importante elemento de moléculas orgânicas e                       inorgânicas. Em sua forma molecular, é requerido 		como aceptor final de elétrons. 		A EXIGÊNCIA DE O2 DE UMA DETERMINADA BACTÉRIAREFLETE O MECANISMO UTILIZADO PARA SATISFAZERSUAS NECESSIDADES ENERGÉTICASANAERÓBIOAERÓBIO
Relações de Afinidade/Tolerância ao O21)Anaeróbios Obrigatórios: crescem apenas sob condições 			intensamente redutoras. O2 é tóxico.2) Anaeróbios Aerotolerantes: anaeróbios com certo grau 					de tolerância ao O2.3) Anaeróbios Facultativos: capazes de crescer em 				 condições aeróbias e anaeróbias.4) Aeróbios Obrigatórios: absoluta necessidade de O2 para					                        sobreviver.5) Microaerófilas: crescimento ótimo sob  O2. Tensões de			O2 altas podem ser inibitórias.
NUTRIÇÃO - Os Macronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoMICRONUTRIENTES: (minerais) São necessários ao desenvolvimento microbiano, porémem quantidades variáveis, dependendo do elemento e domicrorganismo considerados.CobreCloroMagnésioCálcioSódioZincoPotássioFerroComponente Protéico; Cofator enzimático;      Parte de estruturas; Osmorreguladores
NUTRIÇÃO - Os Macronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoFATORES DE CRESCIMENTO: Substâncias que promovem crescimento dos microrganismos.In vivo:são fornecidas pelos tecidos e/ou líquidos corpóreos.In vitro:Extrato de leveduras e sangue e derivados.Ex. Vitaminas do complexo B; minerais; aminoácidos; purinas e pirimidinas
METABOLISMO BACTERIANO E GERAÇÃO DE ENERGIAGLICOSEAERÓBIO          ou      ANAERÓBIO(CARBOIDRATOS)      (Utiliza outros compostos no lugar de O2)ANAERÓBIO(CARBOIDRATOS)FERMENTAÇÃORESPIRAÇÃOC6H12O6  piruvatoacetilCoA+NADH  CO2+H2O+energiaFosforilação – Glicose – ác. Pirúvico +ATP
EbdemMeyerhof-Parnas
OXIDAÇÃO
Cinética do Crescimento Bacteriano=Crescimento BacterianoNúmero de Indivíduos!!!!TabiqueFissão Binária
Fases do Crescimento BacterianoNo crescimento em meio de cultura líquido, as bactérias apresentam uma curva de crescimento uniforme, quando expresso em logaritmo do número de bactérias ao longodo tempo
*FASE LAG: ou de retardo; ajuste fisiológico.Células sintetizam cofatores e metabólitos essenciais e prepara o reservatório de nutrientes. Fases do Crescimento Bacteriano
FASE LOG: ou de crescimento logarítmico; taxas máximas de crescimento. Essa taxa é influenciada pela T°C, fonte de C, [ ] e tipo de nutrientes e pela tensão de O2. Fases do Crescimento Bacteriano*
*FASE ESTACIONÁRIA: o número de células viáveis alcança valor máximo e o n° de novas bactérias é = ao de células que morrem por carência de nutrientes.Fases do Crescimento Bacteriano
*FASE DE DECLÍNIO: o crescimento cessa devido ao esgotamento de vários nutrientes do meio.Células começam a lisar e morrer.Fases do Crescimento Bacteriano
SÍNTESE DE PROTEÍNAS BACTERIANASRibossomos:Transcrição  Tradução
ENFERMIDADES BEM DEFINIDASTreponema pallidum – sífilis; Poliovirus - poliomielite; Plasmodiumspp– malária;Clostridiumtetanii – tétanoBrucella – bruceloseNeisseríagonorrhoeae – gonorréiaClostridiumdiphteriae - difteria
CLASSIFICAÇÃO BACTERIANAMacroscópica e microscópicaColorações – Gram, Ziehl Nielsen, Albert LaybornFormato – bacilos, cocos, espirilos, vibriõesHemólise, pigmentação, características bioquímicasAnálise de ácidos graxos, proteínas e lipídios celularesAnálise da sequencia de DNA, plasmídeos, ribotipagem
COLORAÇÃO DE GRAM
COLORAÇÃO DE GRAMGRAM POSITIVOS : Staphylococcus spp, Streptococcus spp, Enterococcus sppGRAM NEGATIVOS : Enterobactérias e Bacilos Gram negativos não fermentadores(BGNNF)

Aula 1 - M

  • 1.
    Introdução à MicrobiologiaAnaClaudia Souza Rodrigues
  • 2.
    Microbiologia VARIEDADE DEMICRORGANISMOSMUDANÇA DE NOMESMICRORGANISMOS PATOGÊNICOS
  • 3.
    MICROBIOLOGIA Microbiologia– microrganismos
  • 4.
    Doenças Infecciosas– Microbiologia Médica Patogênicos – Oportunistas – Microbiota
  • 5.
    HISTÓRICOANIMÁCULOSAntón van Leeuwenhoek– 1674.TEORIA DOS GERMENSRobert Koch e Louis Pasteur – 1670 - 1680
  • 6.
    ERA DOS ANTIBIÓTICOSAnti-sifilíticoPaulEhrlich - 1910PenicilinasAlexandre Fleming - 1928
  • 7.
  • 8.
    QUAL A DIFERENÇADE CÉLULAS DE EUCARIONTES E PROCARIONTES?
  • 9.
    Classificação dos seresvivos - Whittaker, 1969Pommerville, J.C. (2004) Alcamo'sfundamentalsofmicrobiology
  • 10.
    A CÉLULA PROCARIONTE(núcleo primitivo, pequenos e simples)Sem histonas ou delimitação nuclear.70 S
  • 11.
    A CÉLULA EUCARIONTE(núcleo verdadeiro)80S
  • 12.
    Principais diferenças estruturaisMadiganet al., Microbiologia de Brock, 2004
  • 13.
  • 14.
    PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTREEUCARIONTES E PROCARIONTES
  • 15.
    Bactéria multicelular?Abreu, F.;Martins, J.L.; Silveira, T.S.; Keim, C.N.; de Barros, H.G.P.L.; GueirosFilho, F.G.; Lins. U. (2007) ‘CandidatusMagnetoglobusmulticellularis’, a multicellular, magnetotactic prokaryote from a hypersaline environment. Int. J. Syst. Evol. Microbiol.,57:1318–1322.
  • 16.
    “Arqueobactérias” Ambientes inóspitos quentes (≥ 100ºC), ácidosAnaeróbiosPobre em nutrientesCondições da Terra primitiva
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    Extremos de temperaturae pressãoFenda hidrotermal - Archaea Methanococcus jannaschii - 2.600 metros, a mais de 100ºC, sob pressão elevadíssima/
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    “Arqueobactérias” Ambientes inóspitos quentes (≥ 100ºC), ácidosAnaeróbiosPobre em nutrientesCondições da Terra primitiva
  • 19.
    Vreeland et al.(2000) Nature 407:897-900.250 milhões de anos
  • 20.
  • 21.
    Estrutura da CélulaBacterianaO tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas0,2 – 2,0 m (diâmetro); 2 – 8 m (comprimento)
  • 22.
    Formas básicas– cocos, bacilos, espiralEstrutura da Célula BacterianaO tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas
  • 23.
  • 24.
    NOCARDIA E ACTINOMICETOSPossuemác. Micólico em sua parede
  • 25.
    QUAIS OS COMPONENTESDA ESTRUTURA BACTERIANA?
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  • 27.
    Estrutura da CélulaBacteriana20 A 80 nm9 A 20 nm
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    Estrutura da CélulaBacterianaEstruturas Internas à Parede Celular Membrana Plasmática
  • 29.
  • 30.
    Mais flexíveis– sem esteróis
  • 31.
  • 32.
  • 33.
    Mesossomo- associação como material nuclear e sua replicação, atividade respiratória, divisão nuclear, formação de septo, formação de esporos e secreção de enzimas hidrolíticas.Estrutura da Célula BacterianaEstruturas Internas à Parede CelularEndosporos
  • 34.
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  • 36.
    Esporulação ouesporogêneseBacillus e ClostridiumPrecisam de água e nutriente desencadeante – 90 min
  • 37.
    REPRODUÇÃOAssexuada por simplesdivisão (fissão binária) - uma célula, divide-se ao meio, dando origem a duas células-filhas iguais.Sexuada:1. Conjugação bacteriana - duas bactérias unem-se temporariamente através de uma ponte citoplasmática. Uma das células, denominada doadora, duplica parte do cromossomo e passa para outra célula, denominada receptora, unindo-se ao cromossomo dessa célula. A célula ficará com constituição genética diferente daquela das duas células iniciais.2. Transdução - contaminação de uma bactéria por algum vírus. Este pode incorporar ao seu DNA partes do DNA da bactéria e quando infectar outra bactéria e esta sobreviver a contaminação apresentará novas características.3. Transformação - uma bactéria incorpora moléculas de DNA existentes no meio e esta passa a ter novas características. 
  • 38.
    METABOLISMO CELULARAnabolismo –utilização de energia para sintetizar componentes celulares.Catabolismo – degradação de substratos para obtenção de energia em forma de ATP.
  • 39.
    Quanto a utilizaçãode substâncias – FISIOLOGIA CELULAR:Autótrofas (litotrofas) – AUTOSUFICIENTE dependem exclusivamente de sustâncias químicas inorgânicas e de fonte de carbono (C02) para produzirenergia;Heterótrofas (organotrofas) - Requeremfontes de carbono orgânico para produção de energia.
  • 40.
    O Metabolismo Bacteriano:obtendo energia Processos Fisiológicos: gasto contínuo de
  • 41.
    Manutenção de[ ] iônica, movimento bacteriano
  • 42.
    Síntese demacromoléculas: sobrevivência e reproduçãoENERGIAOs processos de obtenção, armazenamentoe utilização de ENERGIA são organizados nas células através de uma complexa rede de reações químicas.
  • 43.
    NUTRIÇÃO - OsMacronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoSUBSTÂNCIAS ESSENCIAIS PARA OBTENÇÃO DE ENERGIA – C, N, H20 E ÍONSCHONSPMACRONUTRIENTES – UTILIZADOS EM GRANDE QUANTIDADE (COMBUSTÍVEL):1) CARBONO: presente na maioria das substâncias que compõe a célula
  • 44.
    NUTRIÇÃO - OsMacronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoMACRONUTRIENTES: 2) Oxigênio: Importante elemento de moléculas orgânicas e inorgânicas. Em sua forma molecular, é requerido como aceptor final de elétrons. A EXIGÊNCIA DE O2 DE UMA DETERMINADA BACTÉRIAREFLETE O MECANISMO UTILIZADO PARA SATISFAZERSUAS NECESSIDADES ENERGÉTICASANAERÓBIOAERÓBIO
  • 45.
    Relações de Afinidade/Tolerânciaao O21)Anaeróbios Obrigatórios: crescem apenas sob condições intensamente redutoras. O2 é tóxico.2) Anaeróbios Aerotolerantes: anaeróbios com certo grau de tolerância ao O2.3) Anaeróbios Facultativos: capazes de crescer em condições aeróbias e anaeróbias.4) Aeróbios Obrigatórios: absoluta necessidade de O2 para sobreviver.5) Microaerófilas: crescimento ótimo sob  O2. Tensões de O2 altas podem ser inibitórias.
  • 48.
    NUTRIÇÃO - OsMacronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoMICRONUTRIENTES: (minerais) São necessários ao desenvolvimento microbiano, porémem quantidades variáveis, dependendo do elemento e domicrorganismo considerados.CobreCloroMagnésioCálcioSódioZincoPotássioFerroComponente Protéico; Cofator enzimático; Parte de estruturas; Osmorreguladores
  • 49.
    NUTRIÇÃO - OsMacronutrientes, Micronutrientes e Fatores de CrescimentoFATORES DE CRESCIMENTO: Substâncias que promovem crescimento dos microrganismos.In vivo:são fornecidas pelos tecidos e/ou líquidos corpóreos.In vitro:Extrato de leveduras e sangue e derivados.Ex. Vitaminas do complexo B; minerais; aminoácidos; purinas e pirimidinas
  • 50.
    METABOLISMO BACTERIANO EGERAÇÃO DE ENERGIAGLICOSEAERÓBIO ou ANAERÓBIO(CARBOIDRATOS) (Utiliza outros compostos no lugar de O2)ANAERÓBIO(CARBOIDRATOS)FERMENTAÇÃORESPIRAÇÃOC6H12O6  piruvatoacetilCoA+NADH  CO2+H2O+energiaFosforilação – Glicose – ác. Pirúvico +ATP
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    Cinética do CrescimentoBacteriano=Crescimento BacterianoNúmero de Indivíduos!!!!TabiqueFissão Binária
  • 56.
    Fases do CrescimentoBacterianoNo crescimento em meio de cultura líquido, as bactérias apresentam uma curva de crescimento uniforme, quando expresso em logaritmo do número de bactérias ao longodo tempo
  • 57.
    *FASE LAG: oude retardo; ajuste fisiológico.Células sintetizam cofatores e metabólitos essenciais e prepara o reservatório de nutrientes. Fases do Crescimento Bacteriano
  • 58.
    FASE LOG: oude crescimento logarítmico; taxas máximas de crescimento. Essa taxa é influenciada pela T°C, fonte de C, [ ] e tipo de nutrientes e pela tensão de O2. Fases do Crescimento Bacteriano*
  • 59.
    *FASE ESTACIONÁRIA: onúmero de células viáveis alcança valor máximo e o n° de novas bactérias é = ao de células que morrem por carência de nutrientes.Fases do Crescimento Bacteriano
  • 60.
    *FASE DE DECLÍNIO:o crescimento cessa devido ao esgotamento de vários nutrientes do meio.Células começam a lisar e morrer.Fases do Crescimento Bacteriano
  • 61.
    SÍNTESE DE PROTEÍNASBACTERIANASRibossomos:Transcrição  Tradução
  • 62.
    ENFERMIDADES BEM DEFINIDASTreponemapallidum – sífilis; Poliovirus - poliomielite; Plasmodiumspp– malária;Clostridiumtetanii – tétanoBrucella – bruceloseNeisseríagonorrhoeae – gonorréiaClostridiumdiphteriae - difteria
  • 63.
    CLASSIFICAÇÃO BACTERIANAMacroscópica emicroscópicaColorações – Gram, Ziehl Nielsen, Albert LaybornFormato – bacilos, cocos, espirilos, vibriõesHemólise, pigmentação, características bioquímicasAnálise de ácidos graxos, proteínas e lipídios celularesAnálise da sequencia de DNA, plasmídeos, ribotipagem
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  • 67.
    COLORAÇÃO DE GRAMGRAMPOSITIVOS : Staphylococcus spp, Streptococcus spp, Enterococcus sppGRAM NEGATIVOS : Enterobactérias e Bacilos Gram negativos não fermentadores(BGNNF)