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MÓDULO: MECANISMOS DE AGRESSÃO E DEFESA (MAD) I
Arlindo Ugulino Netto
Raquel Torres Bezerra Dantas
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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MICROBIOLOGIA: INTRODUÇÃO
A microbiologia (Mikros = pequeno + Bio = vida + logos = ciência) é o ramo da biologia que estuda os
microrganismos, incluindo eucariontes unicelulares e procariontes, como as bactérias, fungos e vírus. Atualmente, a
maioria dos trabalhos em microbiologia é feita com métodos de bioquímica e genética. Também é relacionada com a
patologia, já que muitos organismos são patogênicos.
Microbiologistas têm feito muitas contribuições à biologia, especialmente nos campos da bioquímica, genética, e
biologia celular. Micróbios possuem características que os tornam os modelos de organismos ideais. Foi descoberta a
origem das bactérias, tendo sido anterior a origem de outros corpos, tais como protozoários, eucariotes e vírus. Dentre
os citados, o último a se desenvolver foram os protozoários, por tratar-se de seres com uma complexidade maior.
 São muito pequenos, então eles não consomem muitos recursos;
 Alguns possuem ciclos de vida bastante curtos (aprox. 30 minutos para E. coli, desde que esteja na presença
das condições ótimas de crescimento);
 Células podem sobreviver facilmente em isolamento das outras células;
 Eles podem se reproduzir por divisão mitótica, permitindo a propagação de clones idênticos em populações;
 Eles podem ser congelados por longos períodos de tempo. Mesmo se 90% das células são mortas pelo
processo de congelamento, há milhões de células em um mililitro da cultura líquida.
Estes traços permitiram que Joshua e Esther Lederberg pudessem dirigir um elegante experimento em 1951
demonstrando que adaptações evolutivas surgem melhor da preadaptação do que da mutação dirigida. Para isto, eles
inventaram a replicação em placa, que permitiu que eles transferissem numerosas colônias de bactérias para locais
específicos de uma placa de petri preenchida com Ágar-ágar para regiões análogas em diversas outras placas de petri.
Após a replicação de uma placa com E. coli, eles expuseram cada uma das placas a fagos. Eles observaram que
colônias resistentes aos fagos estavam presentes em partes análogas de cada placa, possibilitando-os concluir que os
traços de resistência aos fagos existiam na colônia original, que nunca havia sido exposta aos fagos, ao invés de
surgirem após as bactérias terem sido expostas aos vírus.
A extensiva caracterização dos micróbios tem nos permitido o uso deles como ferramentas em outras linhas da
biologia:
 Bactérias (especialmente Escherichia coli) podem ser usadas para reduplicar DNA na forma de um (plasmídeo).
Este DNA é frequentemente modificado quimicamente in vitro e então inserido em bactérias para selecionar
traços desejados e isolar o produto desejado de derivados da reação. Após o crescimento da bactéria e deste
modo a replicação do DNA, o DNA pode ser adicionalmente modificado e inserido em outros organismos;
 Bactérias podem também ser usadas para a produção de grandes quantidades de proteínas usando genes
codificados em um plasmídeo;
 Genes bacteriais têm sido inseridos em outros organismos como genes repórteres;
 O sistema de hibridação em levedura combina genes de bactérias com genes de outros organismos já
estudados e os insere em uma célula de levedura para estudar interações proteicas em um ambiente celular.
HISTÓRICO
Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos
de Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, no século XVII, que
desenvolveram microscópios que possibilitaram as primeiras
observações de bactérias e outros microrganismos, além de
diversos espécimes biológicos. Leeuwenhoek descobriu por
acidente uma maneira de observar seres microscópicos no leite:
lustrando lentes no local onde trabalhava, observou que,
associando algumas delas, era possível observar elementos
minúsculos, como os micro-organismos. Nesse momento,
acontecia a descoberta do mundo microbiano, ou seja, o mundo
de “pequeninos animálculos” (bactérias, fungos, protozoários),
chamados assim por ele.
Embora van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a
estrutura de um bolor, foram publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha
fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados
como pioneiros nesta ciência. Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert Hooke para o
desenvolvimento da Microbiologia.
Arlindo Ugulino Netto; Raquel Torres Bezerra Dantas.
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TEORIA DA ABIOGÊNESE
Cerca de 2 mil anos atrás, surgiu a ideia de que a vida poderia se originar espontaneamente da matéria
inanimada. Aristóteles e outros sábios da época acreditavam que larvas poderiam surgir "espontaneamente" do lixo,
assim como outros seres poderiam aparecer na terra, da lama e de outros materiais. Aristóteles admitia que, para um ser
vivo se originar da matéria bruta bastava apresentar o que ele chamou de "princípio ativo", que faria uma pedra se
transformar num peixe, desde que as condições fossem favoráveis. Entretanto, nunca ocorreu aos pesquisadores isolar
sua experiência para que os micro-organismos não pudessem "entrar" no recipiente que continha os ingredientes. Assim,
tal experimento sofria abertamente a interferência externa. A teoria da abiogênese começou a desmoronar quando essa
possibilidade foi testada.
TEORIA DA BIOGÊNESE
A vida só se origina de outra forma pré-existente e não de um "Princípio ativo" que,
segundo Aristóteles, poderia ser um objeto inanimado. As experiências do médico e
biólogo italiano Francesco Redi e Louis Pasteur sepultaram definitivamente a teoria da
abiogênese.
Francesco Redi (1668), cientista italiano, foi um dos primeiros biogenistas a
questionar a teoria da geração espontânea. Em seu experimento, Redi colocou pedaços
de carne em dois frascos abertos, cobrindo um deles com uma fina camada de gaze. Após
instantes da preparação, analisou que os dois frascos ficaram rodeados por moscas, mas
elas só podiam pousar no pedaço de carne contida no frasco descoberto. Transcorridos
alguns dias, com a matéria orgânica decomposta, notou o surgimento de larvas apenas no
frasco aberto, concluindo então que as larvas surgiram do desenvolvimento de ovos
colocados pelas moscas, e não da carne em putrefação, dotada de fonte de vida. Mas que
a carne somente contribuía com um meio propício para atração de moscas, deposição de
ovos e eclosão de larvas. Com este teste provou que a vida não surge espontaneamente
em qualquer circunstância, mas atestando que a vida somente se origina de outro ser
vivente.
Em meados do século XVII, o holandês Antonie van Leeuwenhoek com um microscópio descobriu o mundo dos
micro-organismos, os micróbios. Os abiogenistas acreditaram ainda mais na sua tese, afirmando que seres tão
pequenos não se reproduzia e sim surgiam espontaneamente.
O cientista inglês John Needham (1713-1481) realizou seus
experimentos para provar que os micróbios surgiam de geração
espontânea. Diversos frascos contendo um caldo nutritivo foram
submetidos à fervura por 30 minutos. Depois Needham lacrava os
frascos com rolhas e os deixava por repouso por alguns dias. Depois
desse repouso ele examinou o caldo com a ajuda de um microscópio
e notou a presença de micro-organismos. A explicação dada foi que a
fervura tinha matado todos os seres eventualmente presentes no
caldo e nenhum micro-organismo poderia entrar no frasco após de ter
sido lacrado com rolhas. Portanto, só havia uma explicação: os micro-
organismos surgiram por geração espontânea ou abiogênese.
Após alguns anos o padre e pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu os experimentos de
Needham com algumas modificações. Spallanzani colocou caldo nutritivo em balões de vidro e fechou-os
hermeticamente. Esses balões eram então colocados em caldeirões e fervidos por cerca de uma hora. Dias depois ele
examinou os caldos e obteve resultados completamente diferentes aos de Needham: o caldo estava livre de micro-
organismos.
Spallanzani explicou que Needham submeteu a solução à fervura por um tempo curto demais para esterilizar o
caldo. Needham respondeu às críticas afirmando que o tempo longo usado pelo cientista destruía a força vital ou
princípio ativo que dava vida à matéria, e ainda tornava o ar desfavorável ao aparecimento da vida. Em fins do século
XVII pôde-se entender porque o ar se tornava desfavorável ao aparecimento da vida. Descobriu-se que o oxigênio é
essencial à vida. Segundo abiogenistas o aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio tornando
impossível a sobrevivência de qualquer forma de vida.
Foi por volta de 1860 que um grande cientista francês conseguiu provar definitivamente que seres vivos só
podem se originar de outros seres vivos. Louis Pasteur (1822-1895) preparou um caldo de carne – excelente meio de
cultura para micróbios – colocou então, esse caldo em um frasco com pescoço de cisne e submeteu o líquido contido
dentro desse frasco à fervura para a esterilização. Após a fervura a medida que o líquido resfriava, gotículas de água se
acumulavam no pescoço do frasco agindo como uma espécie de filtro retendo os micróbios contidos no ar que penetrava
no balão, impedindo a contaminação do caldo. Esse experimento mostrou que não era a falta de ar fresco que impedia a
formação de micro-organismos no caldo. Pasteur provou também que não havia nenhuma ‘’força vital’’ que era destruída
após a fervura, pois se aquele mesmo caldo esterilizado fosse submetido ao ar sem a filtragem que o balão pescoço de
cisne proporcionava, surgiriam sim micro-organismos que advinham de contaminação. Com esse espetacular
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experimento Pasteur recebeu um prêmio compensador da Academia Francesa de Ciências e derrubou de uma vez por
todas a hipótese da geração espontânea ou abiogênese.
OBS
1
: Spallanzani durante seus experimentos submeteu seus caldos à vedação hermética, isto é, livre de gazes. Um
confeiteiro parisiense François Appert aproveitou as experiências de Spallanzani, notando que alimentos cozidos podiam
ser guardados sob vedação hermética sem se estragar, inventou a indústria de enlatados.
OBS²: Pasteur submeteu seus caldos a uma cuidadosa técnica de esterilização, com aquecimentos e resfriamentos
bruscos. Hoje, essa técnica é conhecida como pasteurização.
A partir destas descobertas e experiências que o mundo se viu voltado para um novo ramo da ciência. Lister
(1867), por exemplo, viu-se preocupado em proteger as cirurgias desses seres microscópicos, desenvolvendo, assim, a
cirúrgia antisséptica. Robert Koch (1876) e Pasteur se interessaram em estudar as possíveis relações desses seres com
algumas doenças que acometiam populações nesse tempo. Foi daí que o primeiro observou bactérias no sangue de
carneiro: bactérias causadoras da cólera e tuberculose. Louis Pasteur foi requisitado para investigar a doença do bicho-
da-seda e durante seis anos tentou provar que um protozoário causava a doença. Também estudou o papel dos
microrganismos nas doenças dos seres humanos e dos animais. Em 1880 ele descobriu o que bactérias atenuadas
conferiram proteção contra a cólera aviária e em 1884 relatou que os vírus atenuados protegiam contra a raiva. Pasteur
com a finalidade de matar esporos, iniciou a prática de esterilizar as infusões empregando o vapor sob pressão (15 libras
a 121
o
C), enquanto que materiais estáveis eram esterilizados em fornos com calor seco na temperatura de 160ºC.
Robert Koch provou que as bactérias eram responsáveis pela doença
do carbúnculo. Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio
causa um tipo definido de doença. Em 1877 foi o primeiro a utilizar o cristal
violeta com sucesso para a coloração do antraz, Paul Ehrlich utilizou o azul de
metileno e F Ziehl e F. Neelsen desenvolveram a coloração pelo ácido,
permitindo que Koch observasse mais tarde o bacilo da tuberculose. Introduziu
também o meio contendo ágar, identificou o bacilo da tuberculose e foi o
primeiro a isolar as bactérias causadoras do antraz e da cólera asiática. Koch,
por volta de 1880, organizou postulados baseado em quatro critérios
necessários para provar que um micróbio específico causa uma doença
particular.
OBS
3
: Postulados de Koch:
 Um microrganismo específico deve sempre estar associado a uma
doença;
 O microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura, em
condições laboratoriais;
 A cultura pura do microrganismo produzirá a doença quando inoculada
em animal susceptível;
 É possível recuperar o microrganismo inoculado do animal infectado
experimentalmente.
O ramo da imunologia desenvolveu-se dos estudos iniciais da bacteriologia. Porém os chineses, persas e
brahmins já praticavam a variolização, técnica que consistia na exposição de um indivíduo são às crostas secas de um
indivíduo que se recuperava da doença. Em 1776, Edward Jenner, introduziu a prática de imunização ativa, expondo
indivíduos a antígenos da varíola humana mais branda, protegendo-os da forma mais agressiva.
Pasteur, após 100 anos, estendeu o conceito de imunização ativa, quando observou que a cólera aviária podia
ser evitada inoculando cultura velha de bacilos, com a sua virulência reduzida. Em seguida ele aplicou este princípio de
imunização na prevenção do carbúnculo, denominando as culturas avirulentas de vacinas (do latim vacca, vaca) e o
processo de imunização, com tais culturas, de vacinação. Ele desenvolveu este método através da utilização de
organismos atenuados e preparou vacinas protetoras contra o antraz, a erisipela suína e contra a raiva.
Koch iniciou estudos sobre as relações celulares do hospedeiro às infecções, o clássico de imunidade mediada
por células foi a observação, que o mesmo fez, quando injetou um antígeno derivado do organismo causador da
tuberculose, ocasionando reações inflamatórias tardias em seres humanos e animais quando expostos.
Alexander Fleming (1881 – 1955) trabalhou como médico microbiologista no Hospital St. Mary de Londres até o
começo da Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra foi médico militar nas frentes de batalha da França e ficou
impressionado pela grande mortalidade nos hospitais de campanha causada pelas feridas de arma de fogo que
resultavam em gangrena gasosa. Finalizada a guerra, regressou ao Hospital St. Mary onde buscou intensamente um
novo antisséptico que evitasse a dura agonia provocada pelas infecções durante a guerra. Os dois descobrimentos de
Fleming ocorreram nos anos 20 e ainda que tenham sido acidentais demonstram a grande capacidade de observação e
intuição deste médico britânico. O descobrimento da lisozima ocorreu depois que o muco de seu nariz, procedente de
um espirro, caísse sobre uma placa de cultura onde cresciam colônias bacterianas. Alguns dias mais tarde notou que as
bactérias haviam sido destruídas no local onde se havia depositado o fluido nasal. O laboratório de Fleming estava
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habitualmente bagunçado, o que resultou em uma grande vantagem para sua segunda importante descoberta. Em
Setembro de 1928, Fleming estava realizando vários experimentos em seu laboratório e ao inspecionar suas culturas
antigas antes de destruí-las notou que a colônia de um fungo havia crescido espontaneamente, como um contaminante,
numa das placas de Petri semeadas com Staphylococcus aureus. Fleming observou outras placas e comprovou que as
colônias bacterianas que se encontravam ao redor do fungo (mais tarde identificado como Penicillium notatum) eram
transparentes devido a uma lise bacteriana. A lise significava a morte das bactérias, e no caso, das bactérias
patogênicas (Staphylococcus aureus) crescidas na placa.
CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS SERES VIVOS
Até a metade do século XX, os seres vivos são classificados em apenas duas categorias: reino animal e reino
vegetal. Com o progresso da biologia, a classificação se amplia para incluir organismos primitivos que não têm
características específicas só de animais ou de vegetais.
A partir da década de 60, o critério internacionalmente aceito divide os organismos em cinco reinos:
 Moneras: seres unicelulares (formados por uma única célula) procariontes (células sem núcleo organizado). O
material hereditário é constituído por ácido
nucleico no citoplasma. São as bactérias e
as cianófitas (algas azuis), antes
consideradas vegetais primitivos.
 Protistas: seres unicelulares ou
pluricelulares eucariontes (que possuem
núcleo individualizado). Seu material
genético está organizado nos
cromossomos, dentro do núcleo.
Representados por protozoários, como a
ameba, o tripanossomo (causador do mal
de Chagas), o plasmódio (agente da
malária), que até a metade do século XX
eram considerados animais primitivos e
algas unicelulares e pluricelulares.
 Fungos: seres eucariontes uni e
pluricelulares como as leveduras, o mofo
e os cogumelos. Já foram classificados
como vegetais, mas sua membrana
possui quitina, molécula típica dos insetos
e que não se encontra entre as plantas.
São heterótrofos (não produzem seu
próprio alimento), por não possuírem
clorofila.
 Animais: são organismos multicelulares e
heterótrofos (não produzem seu próprio
alimento). Englobam desde as esponjas
marinhas até o homem, cujo nome
científico é Homo sapiens.
 Plantas: caracterizam-se por ter as células revestidas por uma membrana de celulose e por serem autótrofas
(sintetizam seu próprio alimento pela fotossíntese). Existem cerca de 400 mil espécies de vegetais classificados.
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MICROBIOLOGIA: INTERAÇÕES PARASITA x HOSPEDEIRO
Doença (do latim doleoincia, padecimento) é o estado
resultante da consciência da perda da homeostasia de um
organismo vivo, total ou parcial, estado este que pode cursar devido
a infecções, inflamações, isquemias, modificações genéticas,
sequelas de trauma, hemorragias, neoplasias ou disfunções
orgânicas. A maioria das causas de uma donça se dá por interações
complexas de binômios como: parasita x hospedeiro; infecção x
resistência; etc. Para este capítulo, serão elaborados conceitos e
explanações de termos de grande importância no dia-a-dia médico.
 Infecção: é a penetração, crescimento e a multiplicação de
micro-organismos (bactéria, vírus, fungos, príons) em um
hospedeiro. A infecção representa um mecanismo de
agressão. Infecção, portanto, é a colonização de um
organismo hospedeiro por uma espécie estranha. Em uma
infecção, o organismo infectante procura utilizar os recursos
do hospedeiro para se multiplicar (com evidentes prejuízos
para o hospedeiro). O organismo infectante, ou patógeno,
interfere na fisiologia normal do hospedeiro e pode levar a
diversas consequências. A resposta do hospedeiro é a
inflamação. Existem dois tipos de infecções bacterianas:
 Infecção exógena: que acontece de fora para
dentro, ou seja, produzidas por bactérias existentes
no meio ambiente. A bactéria que produz esse tipo
de infecção é chamada de primária. Ex: infecção por
Salmonella.
 Infecção endógena: é produzida por micro-organismos existentes nos tecidos do hospedeiro. Ex: O
Staphylococcus saprophyticus é uma bactéria existente na região perianal. Quando ocorre uma
diminuição da imunidade (estresse, virose, etc.), essa bactéria migra da região perianal para as vias
urinárias, representando a segunda maior causa de infecções urinárias, sendo classificada então de
bactérias oportunistas.
 Infestação: é a penetração, crescimento e multiplicação de macro-organismos em hospedeiros, como: pulgas,
piolho, verme, carrapato, etc. Diretamente, o macroorganismo não causa infecção, mas de um modo indireto:
 A febre tifoide é causada pela bactéria Salmonella tiphi, que se multiplica na corrente saguínea e pode
ser veiculado para outro indivíduo por meio do piolho.
 A peste bulbônica, causada pela bactéria Yersina pestis, pode ser disseminada utilizando a pulga como
veículo.
 Parasitismo: Parasitas são organismos que vivem em associação com outros dos quais retiram os meios para
a sua sobrevivência, normalmente prejudicando o organismo hospedeiro, um processo conhecido por
parasitismo. O efeito de um parasita no hospedeiro pode ser mínimo, sem lhe afetar as funções vitais, como é o
caso dos piolhos, até poder causar a sua morte, como é o caso de muitos vírus e bactérias patogênicas.
 Resistência: Como resposta ao ataque desses micro-organismos, tem-se o
mecanismo de defesa do corpo, chamada, de um modo geral, de resistência. Tem-se
dois tipos de respostas imune: uma resposta inata ou natural (mecanismo
inespecífico e imediato de defesa que acontece sem que seja necessário um contato
prévio com o agente invasor) e uma resposta adquirida ou adaptativa (resposta
específica realizada por células especializadas como os linfócitos B e linfócitos T,
sendo necessário um contato prévio com o agente infeccioso).
OBS
1
: Príons são partículas proteicas de natureza infecciosa que está ligado a uma classe de doença chamadas de
priônicas, como a vaca louca. Pode se propagar de maneira horizontal (transmitindo-se de um ser contaminado para
outro) ou vertical (hereditariamente). Esses príons têm afinidade pelo SNC, deixando o cérebro com carater esponjoso
(encefalopatia esponjiforme).
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 Patógenos: organismos infecciosos que causam doenças. Ex: Bactérias (Staphylococcus aureus, gram-
positiva que produz lesões como furúnculo, terçol, osteomielite, endocardite, meningite), vírus (influenza que
causa HIV), Fungos (Candida albicans), Protozoários (Leishimania donovani) e Vermes (Ascaris lumbricoides
e Shistosoma mansoni).
 Patogenicidade: capacidade do micro-organismo produzir a doença ou uma lesão progressiva.
 Virulência: introduz um conceito de grau – a medida da patogenicidade – que está associada, geralmente, à
letalidade (morte).
Ex: O vírus da poliomielite (Enterovirus poliovirus) é altamente patogênico, capaz de deixar sequelas graves. Já o vírus
da raiva (Lyssavirus rhabdoviridae) é altamente virulento, pois é capaz de levar um portador ao óbito facilmente em
poucas horas.
MECANISMO DAS DOENÇAS CAUSADAS POR MICRO-ORGANISMOS
Será discutido agora o modo de como os micro-organismos provocam a doença. Em primeiro lugar, eles
precisam entrar em contato com as células do hospedeiro, causando a morte destas como consequência. A partir daí, há
a liberação de endotoxinas ou exotoxinas, que são capazes de induzir respostas celulares, como a própria inflamação,
supurações, formação de cicatrizes ou reações de hipersensibilidade.
MECANISMOS DA INFECÇÃO
As principais etapas para que ocorra a infecção são as seguintes:
1. Penetração dos micro-organismos nos tecidos. Essa penetração pode ser dada pela via respiratória (inalação
de micro-organismos), via digestiva (através da água e de alimentos contaminados), pela pele e mucosas
(quando lesadas representam uma solução de continuidade para a penetração dos micro-organismos). As
bactérias podem penetrar na pele utilizando enzimas chamadas invasinas.
2. Estabelecimento ou aderência dos micro-organismos por meio de estruturas como adesinas (constituídas de
glicoproteínas ou glicolipídeos que precisam de receptores na célula hospedeira), fímbrias, glicocálices, fibrilas,
etc.
Ex: O Streptococcus mutans faz parte da mucosa oral, que é rica por natureza de várias bactérias (S. mitis, S.
sanguis, Candide, Lactobacillus). A base de uma dieta cariogênica e de uma má higiene bucal, há um acúmulo
de restos de alimentos ao esmalte do dente. As bactérias então se aderem por meio de seu glicocálix aos
resíduos de alimento (constituído de carboidrato), fermentando seus componentes. Quando essas bactérias se
aderem aos resíduos, elas formam o chamado biofilme dental (placa bacteriana). Da fermentação dos
carboidratos, há a produção de ácidos, responsáveis pela desmineralização do esmalte do dente, causando as
cáries dentais.
3. Multiplicação do micro-organismo nos tecidos do hospedeiro. A partir da porta de entrada, há uma
disseminação através dos tecidos ou canais linfáticos que, por sua vez, desembocam na corrente sanguínea.
Daí, além de poderem se multiplicar na corrente (septicemia, causando infecção generalizada), são repassadas
para demais tecidos.
FLORA NORMAL DO CORPO HUMANO (MICROBIOTA)
No corpo humano há uma grande variedade de bactérias que são habitantes normais de determinados sítios
anatômicos, desempenhando funções benéficas para o organismo. Essas bactérias são chamadas de bactérias da
microbiota normal. Todo ser humano nasce sem micro-organismos. A microbiota normal humana desenvolve-se por
sucessões, desde o nascimento, até as diversas fases da vida adulta, resultando em comunidades bacterianas estáveis.
As diversas partes do corpo humano apresentam condições ambientais diversas que oferecem certas vantagens
e desvantagens para a vida microbiana. Diferentes espécies de micro-organismos adaptam-se aos distintos ambientes
do corpo. Os fatores que controlam a composição da microbiota em uma dada região do corpo estão relacionados com a
natureza do ambiente local, tais como temperatura, pH, água, oxigenação, nutrientes e fatores mais complexos como a
ação de componentes do sistema imunológico.
Os micro-organismos membros da microbiota humana podem existir como (1) mutualistas, quando protegem o
hospedeiro competindo por microambientes de forma mais eficiente que patógenos comuns (resistência à colonização),
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produzindo nutrientes importantes e contribuindo para o desenvolvimento do sistema imunológico; (2) comensais,
quando mantêm associações aparentemente neutras sem benefícios ou malefícios detectáveis e (3) oportunistas,
quando causam doenças em indivíduos imunocomprometidos devido à infecção pelo vírus HIV, terapia
imunossupressora de transplantados, radioterapia, quimioterapia anticâncer, queimaduras extensas ou perfurações das
mucosas.
A microbiota humana constitui um dos mecanismos de defesa contra a patogênese bacteriana, mas ainda que a
maioria dos componentes da microbiota normal seja inofensiva a indivíduos sadios, esta pode constituir um reservatório
de bactérias potencialmente patogênicas. Muitas bactérias da microbiota normal podem agir como oportunistas. Nestas
condições a microbiota residente pode ser incapaz de suprimir patógenos transitórios, ou mesmo, alguns membros da
microbiota podem invadir os tecidos do hospedeiro causando doenças muitas vezes graves. Em indivíduos sadios,
algumas espécies de bactérias da microbiota oral causam cáries em 80% da população. Micro-organismos
essencialmente parasitas não são considerados como membros da microbiota normal uma vez que unicamente
prejudicam o hospedeiro.
MICROBIOTA DA PELE
A superfície da pele apresenta diversos tipos de microambientes, em áreas mais secas ou mais úmidas, que
apresentam populações bacterianas mais esparsas ou mais densas, respectivamente. Nas regiões mais úmidas, como
axilas, virilhas, espaço entre os dedos dos pés, genitália e períneo, predominam organismos Gram-positivos como
Staphylococcus aureus e Corinebacterium sp. Nessas áreas, condições como umidade, maior temperatura corporal e
maior concentração de lipídios cutâneos de superfície favorecem o crescimento bacteriano. Nas áreas secas
predominam as bactérias Staphylococcus epidermidis e Propionibacterium acnes.
De modo geral, organismos Gram-positivos são os membros predominantes da superfície corporal. Um alto grau
de especificidade está envolvido na aderência de bactérias nas superfícies epiteliais. Nem todas as bactérias são
capazes de se aderirem à pele.
MICROBIOTA DA CONJUNTIVA
Por causa de sua constante exposição ao meio externo, a conjuntiva está sujeita a intensa contaminação
microbiana. Contudo, a conjuntiva apresenta um sistema de proteção bastante eficaz. A ação enxaguatória da lágrima
através dos movimentos das pálpebras remove a sujeira e os micro-organismos que entram em contato com a
conjuntiva.
Em adição ao fato de a lágrima ser um meio de cultura pobre, na sua composição encontram-se
imunoglobulinas, lactoferrina e lisozima. As imunoglobulinas (IgG) inativam inúmeras bactérias, a lactoferrina atua como
sequestrante de ferro que é um nutriente mineral essencial para o metabolismo bacteriano e a lisozima é uma enzima
que impede a formação de paredes celulares bacterianas
Quando algum fator rompe o equilíbrio entre a microbiota residente e a transitória, pode haver o desenvolvimento
de doenças. Dentre estes fatores encontram-se o desequilíbrio imunológico, o uso indiscriminado de colírios contendo
agentes antimicrobianos ou corticoides.
MICROBIOTA DA CAVIDADE ORAL
As características ambientais da cavidade oral, tais como alta umidade, temperatura relativamente constante (34
a 36°C), pH próximo da neutralidade e disponibilidade de nutrientes, permitem o estabelecimento de uma microbiota
altamente complexa composta por cerca de 500 grupos bacterianos que habitam as diversas áreas da boca. Muitas
dessas bactérias estão associadas à formação da placa bacteriana sobre a superfície dos dentes com consequente
formação de cáries e ocorrência de doenças periodontais.
A composição da microbiota oral varia com a idade, hábitos alimentares, hormônios, fluxo salivar, condições
imunológicas e outros fatores como higienização e alcoolismo.
MICROBIOTA DA NASOFARINGE
A faringe aprisiona a maioria das bactérias que são inaladas. O trato respiratório superior é a porta de entrada
para a colonização inicial por muitos patógenos já o trato respiratório inferior (brônquios e alvéolos), são normalmente
estéreis porque partículas do tamanho de bactérias não os atingem prontamente.
MICROBIOTA DO ESÔFAGO
O esôfago sadio e anatomicamente normal é um órgão praticamente estéril e bactérias se presentes são apenas
transitórias. Contudo, condições patológicas podem alterar a anatomia do esôfago e predispor o órgão ao
estabelecimento de uma microbiota residente, constituída de micro-organismos potencialmente patogênicos.
MICROBIOTA DO ESTÔMAGO
No estômago os micro-organismos são geralmente transitórios e sua densidade populacional é mantida baixa
devido às severas condições ambientais. A quantidade de bactérias logo após as refeições, é estimada em cerca de 10
3
a 10
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bactérias por grama de conteúdo estomacal, sendo praticamente indetectável após a digestão.
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MICROBIOTA DO TRATO INTESTINAL
A quantidade de bactérias e o número de espécies presentes em dado segmento do trato gastrointestinal são
afetados pelo pH e tempo de retenção de seu conteúdo. O baixo pH do conteúdo estomacal e o fluxo rápido de conteúdo
do intestino delgado tende a inibir o crescimento de muitas bactérias. Por outro lado, o pH relativamente neutro e a
prolongada retenção de conteúdo no intestino grosso permitem o desenvolvimento de comunidades microbianas
complexas compostas por centenas de distintas espécies de bactérias.
As bactérias residentes do trato gastrintestinal contribuem para a dieta fermentando carboidratos indigeríveis
como a celulose em ácidos graxos que são fontes de energia para as células do epitélio intestinal e facilitam a absorção
de sódio e água, além de sintetizarem proteínas e vitaminas do complexo B.
MICROBIOTA DA VAGINA
As comunidades bacterianas que colonizam a vagina consistem de uma mistura complexa, multiespecífica, de
bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, com predominância de espécies anaeróbicas. A composição da microbiota
vaginal varia de pessoa a pessoa, com a idade, pH do trato vaginal e níveis hormonais. As maiores alterações ocorrem
nas infecções bacterianas da vagina.
No primeiro mês de vida, bactérias do gênero Lactobacillus predominam, o que mantém o pH vaginal em torno de 5. A
partir do primeiro mês até a puberdade predominam S. epidermidis, Streptococcus spp e E. coli e pH vaginal eleva-se
em torno de 7. Entre a puberdade e a menopausa, devido à ação do estrogênio, ocorre secreção de glicogênio no trato
reprodutivo feminino e os membros predominantes da microbiota passam a ser membros dos gêneros Lactobacillus,
Corinebacterium, Staphylococcus, Streptococcus e Bacteroides. Devido à prevalência da espécie Lactobacillus
acidophilus, o pH do trato vaginal decresce e se estabiliza em torno de 5.
Após a menopausa, com a diminuição da produção de estrogênio, a secreção de glicogênio diminui, o pH vaginal
se eleva em torno de 7 e a composição da microbiota volta a ser aquela característica da pré-puberdade.
EFEITO PROTETOR DA MICROBIOTA
 Microbiota das vias aéreas superiores: As vias aéreas superiores são protegidos por uma microbiota
residente que evita a colonização destas áreas por patógenos. Cocos Gram-positivos são componentes
proeminentes, mas muitos outros tipos de bactérias são também encontrados nestes sítios.
 Microbiota intestinal: O trato intestinal é protegido de patógenos de várias formas. O ambiente ácido do
estômago, e as enzimas proteolíticas secretadas pelas células gástricas matam muitas das bactérias que são
ingeridas. A microbiota do cólon é um ecossistema complexo com a importante função de controlar populações
de muitos micro-organismos patogênicos. Em humanos, a antibioticoterapia pode suprimir a microbiota residente
e permitir que determinados anaeróbios tornem-se predominantes e causem doenças. Apesar dessa função
protetora, muitos dos membros dessa microbiota podem causar doenças. Os anaeróbios do trato intestinal são
agentes primários de abscessos intra-abdominais e peritonites. Perfurações no intestino causadas por
apendicites, câncer, cirurgias e ferimentos quase sempre contaminam a cavidade peritoneal e órgãos
adjacentes.
 Microbiota vaginal: Existem evidências de que a microbiota bacteriana do trato vaginal reduz a probabilidade
de que patógenos tais como bactérias, protozoários parasitas, leveduras ou vírus se estabeleçam na vagina. Os
lactobacilos vaginais produzem ácidos láticos que mantém baixo o pH das secreções vaginais, inibindo o
crescimento de muitas bactérias, competem por receptores de aderência, no epitélio vaginal, produzem
substâncias antimicrobianas como peróxido de hidrogênio e bacteriocinas, se co-agregam com outras bactérias
e estimulam o sistema imune vaginal superficial incrementando os mecanismos de defesa locais contra bactérias
não-residentes. A importância da microbiota vaginal normal na proteção contra patógenos pode ser evidenciada
no fato de que a terapia com antibióticos pode predispor mulheres à aquisição de infecções gênito-urinárias,
como as causadas por fungos do gênero Cândida.
ATRIBUTOS DOS MICRO-ORGANISMOS QUE OS CAPACITAM A CAUSAR DOENÇAS
Têm-se dois tipos de atributos: fatores de colonização e fatores de lesão.
 Fator de colonização: são fatores que auxiliam a resistência e ampliação das colônias bacterianas. São
exemplos desses fatores:
o Cápsula: proteção contra fagocitose;
o Adesina: responsáveis pela aderência ou estabelecimento da bactéria
o Invasinas: enzimas responsáveis pela penetração da bactéria nos tecidos.
o Evasinas: enzimas responsáveis pela difusão das bactérias nos tecidos.
o Fatores nutricionais: vitaminas, proteínas e ferro presentes no hospedeiro que servem como elementos
essenciais no crescimento das bactérias.
 Fatores de lesão: fatores que ampliam o poder de patogenicidade da bactéria.
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o Toxinas (do latim, veneno): são dividias em dois grupos: endotoxinas (proteínas tóxicas presentes dentro
da bactéria) e exotoxinas (proteínas tóxicas produzidas por micro-organismos e que são liberadas no meio
ambiente). Ex: O Staphylococcus aureus, bactéria que tem afinidade por NaCl, produz uma enterotoxina
que é termoestável, ou seja, é capaz de resistir a uma temperatura de 100º por 30min.
o Enzimas hidrolíticas: quebram o ácido hialurônico (constituinte do tecido conjuntivo) por meio da enzima
hialuronidase, deixando o tecido amolecido.
o Produção de superantígenos
SINTOMATOLOGIA DA INFECÇÃO
As infecções são caracterizadas por três períodos:
 Período de incubação: período compreendido entre a penetração do micro-organismo e o aparecimento dos
primeiros sintomas. Ex: O vírus Influenza, causador da gripe, tem um período de incubação extremamente curto
(questão de horas). Ex²: O Mycobacterium leprae, bactéria causadora da hanseníase, tem um período de
incubação que dura cerca de 2 a 10 anos.
 Período de doença: é o período de aparecimento dos sintomas em geral, geralmente, acompanhado por febre.
 Período de convalescença: período de recuperação do indivíduo. Ocorre o desaparecimento dos sintomas.
TIPOS DE INFECÇÕES
 Infecções sem sintomas (subclínicas): são dividias em dois grupos:
o Infecção latente: indivíduo abriga o micro-organismo nos tecidos mas não apresenta nenhum sintoma.
Ex: Herpes em período de latência.
o Infecção inaparente: indivíduo abriga o micro-organismo (portadores de germes) do tecido, este realiza
todo o seu ciclo infeccioso e não apresenta nenhum sintoma.
 Infecções secundárias: Há germes específicos para determinadas doenças, como o Mycobacterium
tuberculosis, causador da tuberculose e a Salmonella typhi, causadora da febre tifoide. Mas há também os
chamados germes de associação, que agem associados a outros para causarem a infecção (secundária). Ex:
O vírus da varíola (germe primário) produz pústulas que quando associadas aos Estafilococos e Estreptococos
geram uma contaminação, produzindo a infecção secundária.
 Infecções mistas: infecção produzida por dois micro-organismos agindo por sinergismo (potencializarão de um
dos agentes). Ex: A sífilis é produzida pelo Treponema pallidum, que se associa a bacteroides para produzir o
“cancro duro”. Ex²: O Staphylococcus aureus associado aos Estreptococos geram a úlcera de Meleney.
OBS
2
: Logo, para desenvolver uma doença, o patógeno deverá inibir ou interferir com os diferentes tipos de defesa que
o hospedeiro mobiliza. O estresse é um dos principais fatores que diminuem a resistência do sistema imunológico, isso
porque há uma alteração na produção de cortisol, regulador fundamental da defesa imunológica.
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MICROBIOLOGIA: CÉLULA BACTERIANA
Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos
unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na
forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera.
São micro-organismos constituídos por uma célula, sem núcleo
celular nem organelas membranares.
A célula bacteriana apresenta várias estruturas,
algumas das quais estão presentes apenas em determinadas
espécies, enquanto outras são essenciais e, portanto,
encontradas em todas as bactérias.
COMPARAÇÃO ENTRE AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS E PROCARIÓTICAS
As células bacterianas são pequenas e medidas em micrômetros (µm), 1µm equivale 0,001mm. A menor
bactéria tem 0,2 µm (Chlamydia); há células de Spirochaeta com 250 µm de comprimento. A maior bactéria conhecida é
a Epulopiscium fishelsoni que foi encontrada no Mar Vermelho e na costa da Austrália no intestino de um peixe com
mais de 600 µm de comprimento. Na maioria das vezes o tamanho médio de uma bactéria é de 1-10 µm.
Os procariotos não possuem núcleo organizado nem organelas celulares envoltas por membranas. A maior parte
de seu material genético está incorporada em uma única molécula circular de DNA de fita dupla, frequentemente,
fragmentos adicionais de DNA circular, conhecidos como plasmídeos, também estão presentes.
No citoplasma, além de sais minerais, aminoácidos, pequenas moléculas, proteínas, açúcares ainda são
encontradas partículas de ribossomos, grânulos de material de reserva (amido, glicogênio, lipídeos ou fosfatos).
Exceto os micoplasmas, todos os procariotos têm paredes celulares rígidas. Nas bactérias, esta parede celular é
composta principalmente de peptidoglicanos. As bactérias Gram-negativas, com parede celular que não fixa o corante
cristal-violeta, possuem uma camada externa de lipopolissacarídeos e proteínas, sobre a camada de peptidoglicano,
denominada cápsula, encontrada principalmente nas bactérias patogênicas, protegendo-as contra a fagocitose.
As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma
de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido-
hidroxibutírico e fosfato.
FORMA E ARRANJO
A forma bacteriana é uma característica genética própria de cada uma, ou seja, a bactéria nasce com uma forma
definida e morre com a mesma.
As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação:
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 Quanto à forma
o Coco: De forma esférica ou subesférica
(do género Coccus);
o Bacilo: Em forma de bastonete (do género
Bacillus). Podem apresentar extremidades
em ângulo reto (Bacillus anthracis);
o Vibrião: Em forma de vírgula (do género
Vibrio);
o Espirilo: de forma espiral/ondulada (do
género Spirillum);
o Espiroqueta: Em forma acentuada de
espiral.
 Quanto ao grau de agregação (Apenas os
Bacilos e os cocos formam colônias).
o Diplococo: De forma esférica ou
subesférica e agrupadas aos pares (do
género Diplococcus);
o Estreptococos: Assemelha-se a um "colar
de cocos";
o Estafilococos: Uma forma desorganizada
de agrupamento;
o Sarcina: De forma cúbica, formado por 4 ou 8 cocos simetricamente postos.
o Diplobacilos: Bacilos reunidos dois a dois;
o Estreptobacilos: Bacilos alinhados em cadeia.
ESTRUTURAS BACTERIANAS E FUNÇÕES
A estrutura da célula bacteriana é a de uma célula procariótica, sem organelas ligados à membrana celular, tais
como mitocôndrias ou plastos, sem um núcleo rodeado por uma cariomembrana e sem DNA organizado em verdadeiros
cromossomas, como os das células eucariotas.
As principais estruturas da célula procariota incluem:
nucleoide, plasmídeos, hialoplasma, membrana celular,
mesossomo, parede celular, cápsulas, fimbrias e flagelos.
NUCLEOIDE
O nucleoide não é um verdadeiro núcleo, já que
não está delimitado do resto da célula por membrana lipídica
própria. O nucleoide consiste em fibrilas de DNA dupla
hélice na forma de uma única molécula. O seu tamanho
varia de espécie para espécie. Na Escherichia coli, uma
bactéria típica, o genoma tem quase 5 milhões de pares de
bases e vários milhares de genes codificando mais de 4000
proteínas (o genoma humano tem 3 mil milhões de pares de
bases e cerca de 40.000 proteínas). Tem como função
carregar informações genéticas da bactéria.
PLASMÍDEOS
Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA circulares que coexistem com o nucleoide, ou seja, é um DNA
extra-cromossômico situado no citoplasma da bactéria. São comumente trocadas na reprodução sexuada. Os
plasmideos têm genes, incluindo frequentemente aqueles que protegem a célula contra os antibióticos.
Estes elementos são capazes de autoduplicação independente da replicação cromossômica e podem existir em
número variável. Ex de plasmídios: fatores sexuais (fator-F), fatores de resistência a antibióticos (fator-R), plasmídio de
fixação de N2, etc.
HIALOPLASMA
O hialoplasma é um líquido com consistência de gel, semelhante ao dos eucariotas, com sais, glicose e outros
açúcares, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas. Contém também RNA da transcrição gênica, e cerca
de 20 mil ribossomas. Os ribossomas procariotas são bastante diferentes dos eucariotas (essas diferenças foram usadas
para desenvolver antibióticos usados para só afetar os ribossomas das bactérias).
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MEMBRANA CELULAR
A membrana celular é uma dupla camada de fosfolípidos, com proteínas importantes (na permeabilidade a
nutrientes e outras substâncias, defesa, e na cadeia respiratória e produção de energia). É composta de 60% de
proteínas imersas em uma bicamada lipídica (40%). Além das interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio, cátions
como Mg
2+
e Ca
2+
são responsáveis pela manutenção da integridade da membrana. Tem como funções:
 Transporte de solutos: a membrana plasmática atua como uma barreira altamente seletiva (mecanismo de
difusão facilitada e transporte ativo), impedindo a passagem livre de moléculas e íons. Moléculas hidrofílicas
polares como ácidos orgânicos, aminoácidos e sais minerias não conseguem passar livremente pela membrana
e, por isso, devem ser especificamente transportadas;
 Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: a presença de citocromos e de enzimas
da cadeia de transporte de elétrons na membrana plasmática lhe confere uma função análoga à da membrana
interna das mitocondrias em células eucarióticas;
 Biossíntese: as enzimas de síntese de lipídios da membrana e de várias classes de macromoléculas
componentes de outras estruturas externas à membrana (peptidoglicano, ácidos teicoicos, lipopolissacarídios e
polissacarídios extracelulares) estão ligadas à membrana citoplasmática;
 Duplicação do DNA: algumas das proteínas do complexo de duplicação de DNA estão localizadas na membrana
plasmática;
 Secreção: macromoléculas como toxinas, bacteriocinas, penicilinases podem também ser secretadas através da
membrana plasmática.
OBS
1
: Algumas espécies de bactérias têm uma camada externa de polissacarídeos que protege contra desidratação e
pode garantir resistência à antimicrobianos, chamada de cápsula.
MESOSSOMO
A membrana citoplasmática bacteriana pode apresentar invaginações
multiplas que formam estruturas especializadas denominadas de mesossomos.
Existem dois tipos:
 Septal: desempenha papel importante na divisão celular, pois, após a
duplicação do DNA, ao qual se encontra ligado, atua como o fuso no
processo de divisão na célula eucariótica, separando os dois cromossomos e
conduzindo-os para os pólos da célula.
 Lateral: encontrado em determinadas bactérias e parece ter como função
concentrar enzimas envolvidas no transporte eletrônico, conferindo à célula
maior atividade respiratória ou fotossintética.
PAREDE CELULAR
A parede celular bacteriana é uma estrutura rígida
que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às
bactérias. É uma estrutura complexa composta por
peptidoglicanos, polímeros de carboidratos ligados a
proteínas como a mureína, com funções protetoras. A
parede celular é o alvo de muitos antibióticos. Ela contém
em algumas espécies infecciosas a endotóxina
lipopolissacarídeo (LPS) uma substância que leva a reação
excessiva do sistema imunitário, podendo causar morte no
hóspede devido a choque séptico.
É por meio da parede celular e da Técnica de
Coloração Gram (nome em homenagem a Christian Gram)
que se pode classificar o tipo de bactéria. As paredes de
bactérias Gram-negativas e Gram-positivas apresentam
diferenças marcantes. Bactérias Gram-negativas possuem
uma parede composta de várias camadas que diferem na
sua composição quimica e, consequentemente, é mais
complexa que a parede das Gram-positivas que, apesar de
ser mais espessa, apresenta predominantemente um único
tipo de macromolécula. O conhecimento das diferenças
entre as paredes de bactérias Gram-positivas e Gram-
negativas é da mais alta relevância para o estudo dos
mecanismos de ação dos quimioterápicos, de
patogenicidade e de outros tantos assuntos que estarão
relacionados diretamente à composição química e estrutura
da parede bacteriana.
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Na maioria das bactérias, a parede celular deve a sua rigidez a uma camada composta por uma substância
somente encontrada em procariotos e que recebe diferentes denominações como: mureína, mucopeptídeo,
mucocomplexo, peptidoglicano ou glicopeptídeo. O peptidoglicano representa a maior parte da parede das bactérias
Gram-positivas, atingindo de 15% a 50% da massa seca da bactéria, ao passo que nas Gram-negativas não ultrapassa
5%. Trata-se de uma macromolécula formada por um arcabouço composto de uma alternância de N-acetil-glicosamina
(NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). A este ultimo, encontram-se ligadas, covalentemente, cadeias laterais de
tetrapeptídeos (L-alanina, D-glutamato, mesodiaminopimelato e D-alanina). O número de interligações entre as cadeias
laterais de tetrapeptídeos em bactérias Gram-positivas é bem superior ao encontrado em bactérias Gram-negativas.
Embora as ligações glicosídicas entre NAG e NAM sejam ligações fortes, apenas estas cadeias não são capazes de
prover toda a rigidez que esta estrutura proporciona. A total rigidez do peptidoglicano é atingida quando estas cadeias
são interligadas pelos aminoácidos. A forma de cada célula é determinada pelo comprimento das cadeias de
peptidoglicano e pela quantidade de interligações existentes entre essas cadeias.
Em contrapartida, a Gram-negativa apresenta uma dupla camada externa de lipopolissacarídeos (fosfolipídios e
proteínas), ao passo que as Gram-positivas apresentam apenas uma fina camada de lipopolissacarídeos envolvendo a
sua espessa camada de mucopeptídeo. Esta camada, nas Gram-positivas, geralmente é ausente.
Tendo conhecimento das estruturas da parede celular de cada tipo de bactéria, pode-se fazer uso da Técnica
Gram de Coloração. Faz-se uso de substancias na seguinte ordem: violeta (corante roxo) e lugol (juntos, formam o
“complexo iodopararronilina” ou “complexo violeta-iodo”); trata-se a lâmina com álcool; em seguida, aplica a fucsina
(corante avermelhado).
As células Gram-positivas e Gram-negativas absorvem o complexo iodopararronilina, devido a ligação iônica
entre os grupos básicos do corante e os grupos ácidos constituintes da parede celular. O iodo, em solução, penetra nos
dois tipos de células e forma com o corante um complexo violeta-iodo. Ao fazer uso do alcool como substância
descorante, nas células Gram-negativas, o mesmo dissolve o complexo corante-iodo (assim como as camadas externas
de lipopolissacarídeos), elimina-o e deixa a célula incolor, a qual, ao ser corada com a fucsina, adquire a coloração
avermelhada. Já nas células Gram-positivas, o álcool penetra com dificuldade na espessa camada de mucopeptídeo. A
maior parte do complexo violeta-iodo permanece na célula, que retém assim, a sua coloração azulada.
 Bactérias Gram-positivas (parede celular espessa)  Violeta + Lugol + Alcool + Fucsina  Coloração
Azulada
 Bactérias Gram-negativas (parede celular fina)  Violeta + Lugol + Acool + Fucsina  Coloração
Avermelhada
OBS
2
: A lisozima (enzima presente na lágrima e secreções lubrificantes do olho) quebra a ponte de ligação entre a NAG
e a NAM, apresentando ação bactericida, quebrando a parede celular.
CÁPSULA
O termo cápsula é restrito a uma camada de polissacarídeos
que fica ligada à parede celular como um revestimento externo da
extenção limitada e estrutura definida. Nem toda bactéria apresenta
cápsula, mas as que apresentam, usam-na para as seguintes
funções:
 Reservatório de água e nutrientes: visto serem formadas por
macromoléculas muito hidratadas, servem como proteção
contra dessecação do meio e podem ser fonte de nutrientes;
 Aumento da capacidade invasiva de bactérias patogênicas:
as bactérias encapsuladas são escorregadias e escapam à
ação dos fagócitos;
 Aderência: as cápsulas possuem receptores que servem como sítios de ligação com outras superfícies. Ex:
bactérias formadoras de cáries (Streptococcus mutans) produzem um polissacarídio extracelular que se liga ao
esmalte do dente e promove o acúmulo de outros micro-organismos. Quanto maior o número de bactérias
aderidas, maior a produção de ácido pela fermentação microbiana da sacarose, resultanto na desmineralização
do esmalte do dente. Ex²: Formação de biofilmes: bactérias podem produzir o chamado biofilme capaz de aderir
a diferentes superfícies, inclusive tubulações, que podem trazer prejuízos adversos às indústrias por causa de
vazamentos por perfuração.
PILI OU FÍMBRIAS
Os pili são microfibrilas proteicas que se estendem da parede celular em
muitas espécies Gram-negativas. Têm funções de ancoramento da bactéria ao seu
meio e são importantes na patogénese. Um tipo especial de pilus é o pilus sexual,
estrutura oca que serve para ligar duas bactérias, de modo a trocarem plasmídeos.
(Pilus vem do Latim, que significa pêlo, cabelo. Pili - Plural; Pilus - Singular).
Muitas bactérias Gram-negativas são dotadas desses apêndices filamentosos
proteicos que não podem ser confundidos com flagelos. Tais apêndices – as fímbrias
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(pili ou pelo) – são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos e não formam ondas regulares. Suas
funções são:
 Não desempenham papel relativo a mobilidade;
 Fímbria sexual: serve como porta de entrada de material genético durante a conjugação bacteriana;
 Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos;
 Servem como estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies.
FLAGELO
O flagelo é uma estrutura proteica que roda como uma hélice. Muitas espécies de bactérias movem-se com o auxílio
de flagelos. Os flagelos bacterianos são muito simples e completamente diferentes dos flagelos dos eucariotas (como,
no homem, os dos espermatozoides). Nem toda bactéria possui flagelo.
O flagelo bacteriano confere movimento à celula e é formado de
uma estrutura basal, um gancho e um longo filamento externo à
membrana, sendo formado, predominantemente, pela proteína flagelina.
Suas funções estão relacionadas com:
 Movimentação da célula: o movimeno que algumas bactérias
realizam, estimuladas por fatores físicos ou quimicos, é
chamada taxia (fototaxia: estimulado pela luz; quimiotaxia:
estimulado por agente químico);
 Classificação de acordo com a quantidade de flagelos.
COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS
O citoplasma da célula bacteriana é uma solução aquosa limitada pela membrana plasmática. Imersas no
citoplasma existem partículas insolúveis, algumas essenciais (ribossomos e nucleoide) e outras encontradas apenas em
alguns grupos de bactérias, nos quais exercem funções especializadas como os grânulos e vacúolos gasosos.
RIBOSSOMOS
Partículas citoplasmáticas responsáveis pela síntese proteica,
compostas de RNA (60%) e proteína (40%). Em procariotos, possuem
coeficiente de sedimentação de 70S e são compostos de duas
subunidades: uma maior (50S) e outra menos (30S)
ESPOROS BACTERIANOS
Algumas bactérias podem enquistar, formando um esporo, com um invólucro de polissacáridos mais espesso e
ficando em estado de vida latente quando as condições ambientais forem desfavoráveis.
Os endosporos são estruturas formadas por algumas espécies de bactérias Gram-positivas, sobretudo dos
gêneros Clostridium e Bacillus, quando o meio se torna carente de água ou de nutrientes essenciais. Assim, a formação
do esporo em procariotos é um tipo de diferenciação celular que ocorre como resposta a uma situação desfavorável do
meio ambiente.
O processo de formação do esporo dentro de uma célula vegetativa é chamado esporogênese. O pré-esporo
desidratado (forma de esporo nos primeiros estágios da esporogênese, já com a maior parte da água do citoplasma
eliminada) contém apenas DNA, RNA, ribossomos, enzimas e algumas quantidades de ácido dipícolínico, junto com
grandes quantidades de íons cálcio.
OBS
3
: Os vacúolos não são verdadeiros vacúolos já que não são delimitados por dupla membrana lipídica como os das
plantas. São antes grânulos de substâncias de reserva, como açúcares complexos.
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MICROBIOLOGIA: GENOMA BACTERIANO – MECANISMO GENÉTICOS DA RESISTÊNCIA
Para se discutir os mecanismos genéticos da resistência antimicrobiana, deve-se antes conhecer o genoma
bacteriano, uma vez que a multirresistência de uma bactéria está ligado à genes cromossomais da mesma. O genoma
representa o conjunto do material genético que uma célula apresenta.
A organização genômica das bactérias é dinâmica e
composta por diferentes modalidades de moléculas de DNA:
cromossomo, plasmídeos, transposons e bacteriófagos. O
cromossomo bacteriano contém todos os genes requeridos para o
metabolismo e ciclo vital da bactéria. Plasmídeos, transposons e
bacteriófagos são entidades moleculares independentes que
ocorrem indistintamente em diferentes grupos bacterianos e que
funcionam como elementos genéticos acessórios. Os genes que
transportam não são essenciais à sobrevivência da bactéria, mas
podem condicionar características tais como fatores de virulência,
resistência a agentes antimicrobianos, bacteriocinas, toxinas, fixação
de nitrogênio e utilização de fontes não usuais de carbono. Tais
características adicionais podem ter importância adaptativa em
determinadas situações. Todo material genético de uma bactéria,
seja constitutivo ou acessório, está em contato direto com o
citoplasma. Em processos de divisão (a cada 20 minutos), uma
bactéria copia totalmente seus genes para a nova bactéria, o que
explica a dificuldade de se controlar processos infecciosos.
Cromossomos e plasmídeos constituem replicons, ou seja,
unidades moleculares capazes de replicação autônoma.
Transposons e bacteriófagos não são capazes de replicação
autônoma e precisam estar inseridos em um replicon para se
duplicarem.
A figura acima mostra um mapa gênico de uma célula procariótica. A célula bacteriana tem cerca de 2400 genes
codificantes de proteínas necessárias para sua sobrevivência.
CÉLULA PROCARIÓTICA X CÉLULA EUCARIÓTICA
Enquanto a célula eucariótica apresenta todo seu genoma organizado e compartimentalizado por um núcleo
(lembrando, é claro, do material genético mitocondrial), o cromossomo bacteriano existe na forma de uma molécula
circular única de DNA de cadeia dupla, altamente enovelada e livre no citoplasma.
Células Procarióticas Células Eucarióticas
1. Contém apenas um cromossomo (único e circular)
2. Consiste de uma única molécula de DNA de fita
dupla na forma circular
3. Não possui membrana nuclear: o cromossomo se
localiza em uma região denominada nucleoide (em
que o cromossomo se associa a proteínas).
4. É enrolado, espiralado e de forma altamente
compacta - é cerca de 1200 vezes maior que o
tamanho da célula
5. É rara a presença íntrons
1. Há mais do que um cromossomo por célula
2. Cada cromossomo consiste em uma única
molécula longa de DNA de fita dupla enrolado em
agregados de proteínas histonas em intervalos
regulares
3. Possui membrana nuclear
4. Apresenta forma linear, e a molécula de DNA é
cerca de 10 vezes mais longa
5. Presença marcante de íntrons
6. Mitocôndrias e cloroplastos apresentam material
genético.
Além do cromossomo, uma célula bacteriana pode conter uma ou mais estruturas de DNA, chamadas
plasmídeos - moléculas de DNA de fita dupla menores que os cromossomos e que podem replicar-se
independentemente destes.
Outra diferença é o cromossomo da célula eucariótica, que é predominantemente constituído por íntons
(sequências não codificadoras) do que por éxons (sequência codificadora). Já o cromossomo bacteriano apresenta uma
grande maioria de éxons em relação aos íntrons (que são quase raros).
As bactérias, como já foi dito e será discutido, possuem, além do seu cromossomo único e circular imerso no
citoplasma, os seguintes elementos: plasmídeos, vírus e transposons.
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PROCARIOTOS
O Reino Monera reúne os organismos procariontes, unicelulares, coloniais ou não, de vida livre ou parasita,
autótrofos (fotossintetizantes ou quimiossintetizantes) ou heterotróficos que se alimentam por absorção.
Mesmo possuindo uma estrutura e organização celular rudimentar, uma tendência evolutiva desde o primórdio
dos seres vivos, essas demonstram um grande potencial biológico, coexistindo em todos os tipos de ambientes, seja
terrestre, aéreo ou aquático.
Esse Reino compreende as bactérias e algas azuis (atualmente denominadas de cianobactérias). Devido à
contribuição da Biologia molecular esse Reino passou a ser classificado em dois sub-reinos de organismos procarióticos
bem diferentes: Eubactérias e Arqueas (Archaeobactérias).
As arqueobactérias são muito semelhantes às eubactérias e só foram diferenciadas destas há poucas décadas,
graças ao desenvolvimento das técnicas de análise molecular. Uma diferença importante entre arqueas e bactérias é
quanto a constituição química da parede célular. As arqueas não apresentam, em sua parede celular, o peptidoglicano,
constituinte típico das bactérias. As arqueobactérias podem ser dos seguintes tipos:
 Arqueobactérias metanogênicas;
 Termófilas extremas: vivem em condições extremas de temperatura (600ºC);
 Halófilas extremas: vivem em condições extremas de salinidade (NaCl a 25%).
PLASMÍDEOS
São moléculas extracromossomais circulares de DNA autorreplicativo encontradas em muitas espécies
bacterianas e em algumas espécies de eucariotos (ex: o anel de 2-micra em Saccharomyces cereviesiae). São
geralmente moléculas de DNA de fita dupla em forma de círculos fechados e passam às células-filha durante a divisão
celular. Quando o plasmídeo está integrado ao cromossomo, recebe outro nome: epíssomo.
OBS
1
: Os epissomas são plasmídeos que conseguem se integrar no DNA cromossómico do hospedeiro. Por essa razão,
podem permanecer intactos durante muito tempo, ser duplicados em cada divisão celular do hospedeiro, e transformar-
se numa parte básica da sua constituição genética.
A maioria das bactérias conhecidas transporta um ou mais tipos de plasmídeos. Os genes que transportam não
são essenciais à sobrevivência da bactéria, mas podem condicionar características adicionais tais como fatores de
virulência, resistência a agentes antimicrobianos, bacteriocinas, toxinas, fixação de nitrogênio e utilização de fontes não
usuais de carbono. Muitas das características condicionadas por genes plasmidianos contribuem para a adaptabilidade
da bactéria em condições especiais. As bactérias não constroem seus próprios plasmídeos, mas os adquirem através do
fenômeno da conjugação bacteriana, na qual uma bactéria transportando um plasmídeo o transfere para uma outra
bactéria, mantendo para si uma cópia deste.
REPLICAÇÃO DO PLASMÍDEO
A replicação dos plasmídeos pode ser de dois tipos: por replicação de entidades independentes ou por
replicação de epíssomo integrado.
A replicação do plasmídeo também pode ocorrer em dois momentos: (1) quando a célula bacteriana se divide, o
DNA plasmideal também se divide, assegurando que cada célula filha receba uma cópia deste; (2) durante o processo
de conjugação, a molécula de DNA replicada pode entrar na célula receptora.
TIPOS DE PLASMÍDEO
Existem dois grupos básicos de plasmídeos: os conjuntivos e os não-conjuntivos. Os plasmídeos conjuntivos
contém um gene chamado tra-gene, que pode iniciar a conjugação, isto é, a troca sexual de plasmídeos com outra
bactéria. Os plasmídeos não-conjuntivos são incapazes de iniciar a conjugação e, por esse motivo, o seu movimento
para outra bactéria, mas podem ser transferidos com plasmídeos conjuntivos durante a conjugação.
 Plasmídeos de Fertilidade (F): contém apenas tra-genes. A sua única função é a iniciação da conjugação
bacteriana. A bactéria que apresenta o plasmídeo F (chamada de F+ ou macho) tem a capacidade de produzir
fímbrias associadas na reprodução sexuada com outras bactérias. A bactéria receptora é denominada F-.
 Plasmídeos de Resistência (R): contém genes que os tornam resistentes a antibióticos ou venenos, ou seja, é
responsável pela resistência da bactéria a antimicrobianos.
 Plasmídeos Col: contém plasmídeos que codificam (determinam a produção de) colicinas, proteínas que podem
matar outras bactérias, inibindo o crescimento de outras células que não possuem esse plasmídeo.
 Plasmídeos Degradativos: permitem a digestão de substâncias pouco habituais, como o toluole ou o ácido
salicílico, ou até mesmo derivados do petróleo (sendo usados para limpar poluições causadas por vasamento
destes produtos).
 Plasmídeos de Virulência: transformam a bactéria num agente patogênico, estando associado então, a
patogenicidade da bactéria. Como por exemplo o plasmídeo Ti da bactéria Agrobacterium tumefaciens, que é
usado atualmente na genética para a produção de plantas transgênicas.
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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TRANSPOSONS
Transposons são fragmentos de DNA linear. Os transposons são elementos
genéticos móveis capazes de se inserirem em diferentes pontos do cromossomo
bacteriano. Após inserir-se em um determinado sítio do cromossomo, o transposon
pode deixar uma cópia neste sítio e inserir-se em outro ponto do cromossomo, um
fenômeno denominado transposição.
A transposição ocorre devido à presença, no transposon, de sequências específicas de DNA denominadas
sequências de inserção (IS). As IS são pequenas sequências de DNA que codificam a enzima transposase, responsável
pela transposição. Quando o transposon se liga ao cromossomo da bactéria, isso a confere uma maior mutagenicidade
(por induzir mutações) bem como o isolamento de parte de seu material genético (“DNA egoísta”).
Os transposons codificam uma ou mais proteínas que conferem características como resistência a drogas
antimicrobianas, enterotoxinas e enzimas degradativas. Os transposons possuem genes de resistências, como por
exemplo, a TN1AMP (resistente à ampicilina).
RECOMBINAÇÃO: TRANSFERÊNCIA GÊNICA BACTERIANA
A maioria das bactérias possui uma única cadeia de DNA circular. As bactérias, por serem organismos
assexuados, herdam cópias idênticas dos genes de suas progenitoras (ou seja, elas são clonais).
Algumas bactérias também transferem material genético entre as células. A transferência de genes é
particularmente importante na resistência à antibióticos. A resistência a antibióticos acontece devido à "colocação" de um
plasmídeo que vai dar essa resistência ao antibiótico.
A maioria das batérias não apresenta reprodução sexuada, mas podem ocorrer misturas de genes entre
indivíduos diferentes, o que é chamado de recombinação genética. Esse processo leva à formação de novos
indivíduos com característias genéticas diferentes, resultando na mistura de material genético. Uma bactéria pode
adquirir genes de outra bactéria e misturá-los aos seus por meio de três maneiras diversas:
TRANSFORMAÇÃO BACTERIANA
Ocorre pela absorção de moléculas ou
fragmentos de moléculas de DNA que estejam dipostos
no ambiente, proveniente de bactérias mortas e
decompostas; a célula bacteriana transformada
(receptora) passa a apresentar novas características
hereditárias, condicionadas pelo DNA incorporado.
Este não precisa ser de bactérias da mesma espécie; em princípio, qualquer tipo de DNA pode ser capturado se
as condições forem adequadas. Entretanto, um DNA capturado só será introduzido no cromossomo bacteriano se for
semelhante ao DNA da bactéria receptora.
TRANSDUÇÃO BACTERIANA
Consiste na transferência de segmentos de
moléculas de DNA de uma bactéria para outra. Isso
ocorre porque, ao formarem-se no interior das
células hospedeiras, os bateriófagos (vírus) podem
eventualmente incorporar pedaços do DNA
bacteriano. Depois de serem liberados para infectar
outra bactéria, os bacteriófagos podem transmitir a
ela os genes bacterianos que transportavam.
A bactéria infectada eventualmente incorpora em seu cromossomo os genes recebido do fago. Se este não
destruir a bactéria, ela pode multiplicar-se e originar uma linhagem "transduzida" com novas características, adquiridas
de outras bactérias via fago.
CONJUGAÇÃO BACTERIANA
Consiste na transferência de DNA
diretamente de uma bactéria doadora para
uma receptora através de um tubo de
proteína denominado pêlo sexual ou “pili”,
que conecta duas bactérias. Os “pili” estão
presentes apenas em bactérias doadoras
de DNA.
Quando a recombinação genética foi descoberta pelo biólogo Joshua Lederberg, pensou-se que se tratava de
um processo sexual comparável ao dos seres eucariontes. Por isso, na época, as bactérias doadoras de DNA foram
denominados machos e as receptoras, fêmeas. A continuidade dos estudos mostrou que a capacidade de doar DNA
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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está ligada à presença de um plasmídeo denominado F (de fertilidade); bactérias portadoras do plasmídeo F,
denominadas F
+
, atuam como doadoras de DNA e as que não possuem o plasmídeo F atuam como receptoras, sendo
chamadas de F
-
. Hoje se sabe que o DNA transferido de uma bactéria para outra, na conjugação, é quase sempre o
plasmídeo F. Algumas vezes, porém, um pequeno pedaço de DNA cromossômico une-se ao plasmídeo e é transferido
junto com ele na conjugação. Na bactéria receptora pode ocorrer recombinação genética entre o cromossomo e o
fragmento de DNA unido ao plasmídeo recebido da bactéria doadora.
ASPECTOS GENÉTICOS DA RESISTÊNCIA BACTERIANA A DROGAS
O genoma procarioto e sua função determina um dos maiores problemas de saúde pública atual: mecanismo de
resistência a antibiótico. Para isso, devemos iniciar definindo os seguintes termos: quimioterápicos e antibióticos.
 Quimioterápico: substância com ação antimicrobiana produzida por síntese em laboratório.
 Antibiótico: substância de ação antimicrobiana produzida naturalmente por fungos e pelas próprias bactérias.
Ex:
 Penicillium  Penicilinas
 Cephalosporium  Cefalosporina
 Streptomyces  Estreptomicina, neomicina, canamicina, tobramicina, eritromicina, etc.
 Micromonospora  Gentamicina, sisomicina
 Bacilus  Polimixinas, bacitracina
 Chromobacterium  Aztreonam
OBS
2
: Admite-se que o “cheiro de chuva” que predomina na terra após a chuva é resultado de geoprodutos liberados
pelas bactérias Streptomyces presentes no solo.
AÇÃO DOS ANTIMICROBIANOS
 Bacteriostática: inibe o processo de multiplicação do micro-organismo.
 Bactericida: inibe o crescimento do micro-organismo.
HISTÓRICO
Como se sabe, antibiótico é uma substância que tem capacidade de interagir com micro-organismos
unicelulares ou pluricelulares que causam infecções no organismo. Os antibióticos interferem com estes micro-
organismos, matando-os ou inibindo seu metabolismo e ou sua reprodução, permitindo ao sistema imunológico combatê-
los com maior eficácia.
O primeiro antibiótico fabricado pelo homem foi a penicilina. Alexander Fleming, bacteriologista do St. Mary's
Hospital, de Londres, já vinha havia algum tempo pesquisando substâncias capazes de matar ou impedir o crescimento
de bactérias nas feridas infectadas, pesquisa justificada pela experiência adquirida na Primeira Grande Guerra 1914-
1918, na qual muitos combatentes morreram em consequência da infecção em ferimentos profundos e mal-tratados por
falta de tratamento adequado. No ano de 1922, Fleming descobre uma substância antibacteriana na lágrima e na saliva,
a qual dera o nome de lisozima. E em 1928 Fleming desenvolveu pesquisas sobre estafilococos, quando descobriu a
penicilina. A descoberta da penicilina deu-se em condições peculiaríssimas, graças a uma sequência de acontecimentos
imprevistos e surpreendentes. No mês de agosto de 1928 Fleming tirou férias e, por esquecimento, deixou algumas
placas com culturas de estafilococos sobre a mesa, em lugar de guardá-las na geladeira ou inutilizá-las, como seria
natural, ao retornar ao trabalho, em setembro do mesmo ano, observou que algumas das placas estavam contaminadas
com mofo, fato este relativamente frequente. Colocou-as então, em uma bandeja para limpeza e esterilização com lisol.
Neste exato momento, entrou no laboratório um seu colega, Dr. Pryce, e lhe perguntou como iam suas pesquisas.
Fleming apanhou novamente as placas para explicar alguns detalhes àquele colega sobre as culturas de estafilococos
que estava realizando, quando notou que havia, em uma das placas, um halo transparente em torno do mofo
contaminante, o que parecia indicar que aquele fungo produzia uma substância bactericida. O assunto foi discutido entre
ambos e Fleming decidiu fazer algumas culturas do fungo para estudo posterior. O fungo foi identificado como
pertencente ao gênero Penicilium, de onde deriva o nome da penicilina, dado à substância por ele produzida. Fleming
passou a empregá-lo em seu laboratório para selecionar determinadas bactérias, eliminando das culturas as espécies
sensíveis à sua ação. A descoberta de Fleming não despertou inicialmente maior interesse e não houve a preocupação
em utilizá-la para fins terapêuticos em casos de infecção humana até a eclosão da Segunda Guerra Mundial, em 1939.
Nesse ano e em decorrência do próprio conflito, a fim de evitarem-se baixas desnecessárias, foram então ampliadas as
pesquisas a respeito da penicilina e seu uso humano.
Em 1935, Gerhard Domark cria em laboratório a sulfa, substância com atividade antimicrobiana.
Em 1940, Sir Howard Florey e Ernst Chain, da Universidade de Oxford, retomaram as pesquisas de Fleming e
conseguiram produzir penicilina com fins terapêuticos em escala industrial, inaugurando uma nova era para a medicina
denominada a era dos antibióticos. Para a II Guerra Mundial, os antibióticos eram vistos como “Balas Mágicas”. Ainda
nesse período, menos que 1% dos S. aureus estudados eram resistentes a penicilina. Em 1946, 60% dos S. áureos já se
apresentavam resistentes à penicilina: apresentavam genes produtores de penicilinases, enzimas que quebram o anel
β-lactâmico da penicilina (responsável por matar a bactéria).
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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RESISTÊNCIA BACTERIANA A DROGAS
A resistência bacteriana pode se dar por duas formas: resistência natural (toda a espécie bacteriana é
naturalmente resistente a um certo antibiótico. Ex: Escherichia coli não pode ser tratada com benzilpenicilina por ser
resistente à essa droga) e resistência adquirida (ao longo de seu desenvolvimento, adquire resistência devido a
processos de conjugação, transformação, etc.). O antibiótico não induz resistência. A resistência adquirida é um
fenômeno espontâneo da bactéria, sendo os antimicrobianos apenas agentes seletores de amostras resistentes. Isso
demonstra que antibióticos devem ser administrado da maneira e intervalos corretos.
CAUSAS DA RESISTÊNCIA
A capacidade de adaptação ao novo ambiente garante à bactéria variabilidade genética gerada por mutação e
mecanismos de transferência. As condições que favorecem a seleção e disseminação de genes de resistência aos
antibióticos são:
 Uso abusivo dos antimicrobianos nos hospitais;
 Venda livre/Aquisição direta pelo doente (Automedicação);
 Indicação indiscriminada por médicos;
 Uso como aditivo em ração animal;
 A tecnologia do DNA recombinante, que gera organismos transgênicos, pode criar vetores plasmídeos
resistentes;
 Pressão seletiva natural de muitos antibióticos (fungos e bactérias);
 Exposição a outros agentes seletivos como mercúrio;
 Fatores atuais: Maior imunodepressão (decorrente da AIDS, quimioterapia anticâncer e maior frequência de
transplantes);
 Modernos meios de transportes, o que facilita o transporte de pessoas ao redor do mundo, carregando consigo
bactérias de variados meios de resistência.
OBS
3
: Mecanismo de Resistência:
Versatilidade Genética  Aquisição de Novo DNA  Mutação e Recombinação  Mecanismos de Transferência do
Material Genético
COMO SALVAR OS ANTIMICROBIANOS
Para evitar cada vez mais a resistência dos micróbios aos
medicamentos, deve-se tomar algumas medidas, tais como:
 A busca de novos antimicrobianos;
 Modificar ou rejuvenescer drogas já existentes;
 Obtenção de Vacinas por Técnicas Convencionais ou Moleculares;
 Admitir que a resistência bacteriana é um sério problema de saúde
pública (Fenótipo=Genótipo + Ambiente);
 Adotar ações que reduzam o uso dos antimicrobianos: Só usá-los
se indispensável (Diagnóstico); Realizar antibiogramas; Programas
de vigilância hospitalar e comunitária; Usar vacinas que aumentem
as defesas do organismo e reduzam as necessidades de drogas.
OBS
4
: A ANVISA, com o intuito de evitar a prescrição de antibióticos sem
parcimônia, instituiu, desde 2010 (por meio da RDC Nº 44, DE 26 DE
OUTUBRO DE 2010), preconiza no DOU, que a prescrição de antibióticos
seja feita a partir do preenchimento de Receituário de Controle Especial,
o que exige duas vias, dados gerais do paciente e carimbo do médico
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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responsável.
ANTIBIOGRAMA
Um antibiograma é um ensaio que mede a susceptibilidade/resistência de uma bactéria a um ou mais agentes
antimicrobianos. Seu objetivo é tanto a análise do espectro de sensibilidade/resistência a drogas de uma bactéria quanto
a determinação da concentração mínima inibitória.
O Ágar de Mueller Hinton é recomendado pelo U.S. Food and Drug Administration (FDA) e pela Organização
Mundial da Saúde (OMS) para o teste de sensibilidade/resistência a antibióticos de bactérias Gram positivas e Gram
negativas, aeróbicas ou anaeróbicas facultativas, comumente encontradas em alimentos e espécimes clínicos. O teste,
denominado antibiograma, é feito utilizando-se discos de difusão antibióticos depositados sobre a superfície do meio no
qual se inoculou, por espalhamento, uma amostra de uma cultura bacteriana previamente crescida em meio líquido.
Material: Pipetador com volume fixo de 100 µl, ponteiras esterilizadas, alça de Drigalski esterilizada, placas de
Petri contendo meio Mueller Hinton, discos de difusão de antibióticos, cultura bacteriana em Caldo Nutriente ou meio LB.
Procedimento: Semear, por espalhamento com alça de Drigalski ou com uma zaragatoa esterilizada, uma
alíquota de 100 µl da cultura bacteriana em uma placa de Petri contendo meio Ágar de Mueller Hinton. Em seguida,
depositar discos de papel filtro impregnados, separadamente, com quantidades determinadas de um antibiótico
específico sobre a superfície do meio em disposição ordenada. Incubar a placa, invertidas, a 37ºC por cerca de 24
horas.
Resultados: A formação de um halo transparente sobre a superfície do meio, ao redor de um disco de
antibiótico, indica uma região com ausência de crescimento bacteriano, revelando a ação inibitória do agente
antimicrobiano sobre a bactéria ensaiada.
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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MICROBIOLOGIA: FISIOLOGIA BACTERIANA – NUTRIÇÃO E METABOLISMO BACTERIANO
A análise das estruturas bacterianas revela que sua arquitetura é formada por diferentes macromoléculas,
constituídas por distintas unidades. Essa análise nos leva a crer que a constituição molecular das bactérias não é muito
diferente quando comparada a células eucarióticas. Todos os tipos de células, incluindo a bacteriana, são constituídos
por cerca de 70% de água, indicando que suas reações estão preparadas para ocorrer em meio aquoso. Os 30%
restantes são compostos de matéria seca (macromoléculas) que compõem a parede celular, os ribossomos, a região
nuclear ou a membrana bacteriana.
 70% Água;
 30% Matéria seca: proteínas, DNA, RNA, lipídeos, lipopolissacarídeos, metabólitos.
REQUISITOS NUTRICIONAIS
A maioria das bactérias são heterotróficas. As substâncias ou elementos retirados do ambiente para construir
novos componentes celulares ou para obter energia são chamados de nutrientes. Os nutrientes podem ser divididos em
duas classes: macronutrientes (compostos orgânicos celulares) e micronutrientes. Ambos os tipos são
imprescindíveis, mas os primeiros são requeridos em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos
compostos orgânicos celulares e/ou por serem utilizados como combustível.
MACRONUTRIENTES (COMPOSTOS ORGÂNICOS CELULARES)
Em laboratório, esses nutrientes (90% da constituição molecular) são cedidos às bactérias nos meios de cultura,
enquanto que no corpo humano, o próprio sangue os fornece.
 Fonte de carbono: as bactérias podem utilizar o carbono inorgânico existente no ambiente, na forma de
carbonatos ou de CO2, como única fonte de carbono. São, nesse caso, chamadas de autotróficas. Os micro-
organismos que obrigatoriamente requerem uma fonte orgânica de carbono são denominados heterotróficos.
 Fonte de nitrogênio: está disponível na natureza sob a forma de gás (N2) ou na forma combinada. Para um
grupo de bactérias, além do nitrogênio compor as proteínas e ácidos nucleicos, ele serve para formar nitrato que
é o aceptor final de elétrons da cadeia de transporte em anaerobiose.
 Fonte de oxigênio: é requerido na forma de molécula como aceptor final da cadeia de transporte de elétrons
aeróbia. É, portanto, assimilado tanto na forma de molécula como na forma combinada.
 Fonte de hidrogênio: com exceção de um pequeno grupo de bactérias que necessita de H2 na forma molecular,
é obtido pelas bactérias na forma combinada.
MICRONUTRIENTES
Correspondem a um percentual menor da constituição molecular bacteriana (10%) e são eles: potássio, cálcio,
ferro, magnésio, manganês. Atuam como componentes de proteínas, enzimas e componentes de estruturas celulares.
Os esporos (forma de resistência da bactéria), por exemplo, são formados por íons cálcio associados ao ácido
acetilcolínico.
CONDIÇÕES DE CULTIVO
Os meios de cultura são representados por um conjunto de substâncias que tem como finalidade o
crescimento microbiano. Para cultivar micro-organismos, deve-se obedecer a requisitos básicos obrigatórios, quais
sejam: inoculá-los em meios de cultura adequados e incubá-los em condições ambientais igualmente adequadas.
Um inóculo é uma amostra de material que contém geralmente uma pequena quantidade de micro-organismos;
obedecidas as condições citadas, os micro-organismos contidos no inóculo multiplicam-se, aumentando em número e
massa e, com isso, atingindo o objetivo desejado. Os meios de cultura devem ser ricos em fatores de crescimento:
vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas. Algumas outras bactérias exigem a presença de sangue para o meio de
cultura (Ágar base + sangue de carneiro = Ágar sangue).
CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE CULTURA
1. Quanto à composição
 Meios sintéticos: são meios de cultura que apresenta uma constituição química definida. Ex: Ágar
Mueller Hinton; Ágar sangue (Blood-Agar-Base, BAB).
 Complexos (naturais): não se tem uma ideia fixa de concentração de nutrientes no meio, ou seja, não
tem uma composição química definida. Ex: leite, suco de frutas, caldo de carne.
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I
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2. Quanto ao estado físico
 Sólidos: meios com aspecto gelose devido à presença do Ágar, um polímero obtido de algas marinhas
que tem como função única fornecer uma consistência sólida ao meio, sem estar relacionado à nutrição.
Ex: Ágar sangue
 Semissólidos: apresentam uma pequena quantidade de Ágar.
 Líquidos: não apresentam Ágar em sua composição. Quando há presença de bactérias, o meio
apresenta-se turvo. Ex: Caldo BHI (Brain Heart Infusion), um meio extremamente rico em nutrientes
derivado do coração e cérebro bovino.
3. Quanto à finalidade
 Meio seletivo: seleciona o crescimento de espécies específicas de bactérias. Ex: Ágar manitol salgado
faz crescer o Staphylococos.
 Meios de enriquecimento: contém substâncias acrescentadas ao meio de cultura com a finalidade de
obter crescimento da bactéria. Ex: sangue, soro, vitaminas, BHI, etc.
INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS
A tomada de nutrientes e posterior metabolismo são influenciados por fatores físicos e químicos do meio
ambiente. Os principais fatores são: temperatura, pH, presença de O2, pressão osmótica e luz.
 Temperatura: cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento. A temperatura ideal para
o crescimento bacteriano é de 37º. Porém, existem bactérias que apresentam variações segundo a temperatura
ótima para o seu crescimento, sendo classificadas em:
o Psicrófilas: entre 12 e 17ºC;
o Mesófilas: entre 28 e 37ºC;
o Termófilas: 57 e 87ºC.
 pH: os valores de pH em torno da neutralidade (6,5 a 6,8) são os mais adequados para a absorção de alimentos
para a grande maioria das bactérias. Existem, no entanto, grupos adaptados a viver em ambientes ácidos e
alcalinos.
 Oxigênio: o oxigênio pode ser indispensável, letal ou inócuo para as bactérias, o que permite classificá-las em:
o Aeróbias estritas: exigem a presença de oxigênio. Ex: Acninotobacter
o Aeróbias Microaerófilas: necessitam de baixos teores de oxigênio. Ex: Campylobacter jejuni
o Aeróbias Facultativas: apresentam mecanismos que as capacitam a utilizar o oxigênio quando
disponível, mas desenvolver-se também na sua ausência. Ex: Escherichia coli
o Aeróbias aerotolerantes: suportam a presença de oxigênio, apesar de não utilizarem. Ex: Streptococcus
e Lactobacillus.
o Anaeróbias estritras: não toleram oxigênio. Ex: Clostridium tetani e Clostridium botulinum, bactérias
produtoras de potentes neurotoxinas (botulínica) que inibem a ação da acetilcolina, impedindo a
contração da musculatura da respiração.
METABOLISMO BACTERIANO
Uma vez garantidos pelo ambiente os nutrientes e as condições adequadas para assimilá-los, as bactérias vão
absorvê-los e transformá-los para que cumpram suas funções básicas, quais sejam o suprimento de energia e de
matéria prima.
OBTENÇÃO DE ENERGIA
As substâncias energéticas (com elevado grau de redução) preferencialmente oxidadas por micro-organismos
são os açúcares, seguidos pelas proteínas e, mais raramente, as gorduras. As bactérias utilizam energia para transporte
de nutrientes, o movimento dos flagelos, mas sobretudo para as biossínteses.
Os processos de obtenção, armazenamento e utilização de energia são organizados na célula através de uma
rede complexa de reações químicas que constituem o metabolismo.
1. Oxidação Aeróbia: se dá por meio da oxidação dos carboidratos, através da glicólise, conversão de piruvato a
acetil-CoA, Ciclo de Krebs, Cadeia de transporte de elétrons.
2. Oxidação anaeróbia: ao contrário da maioria dos seres vivos que apresentam metabolismo estritamente
aeróbio, muitas bactérias têm a capacidade de viver em ambientes onde há baixas tensões ou carência total de
oxigênio. Para viver nestas condições, os micro-organismos são capazes de levar a cabo os processos de
fermentação ou respiração anaeróbia (na qual não há ciclo de Krebs, pois na ausência do O2, haverá carência
de NAD oxidado), fazendo uso de compostos orgânicos, obtendo os seguintes produtos finais: lactato, etanol,
acetato. A fermentação láctica, por exemplo, é um processo utilizado na indústria de alimentos.
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CRESCIMENTO BACTERIANO
Quando se fala em crescimento bacteriano,
relaciona-se ao número de bactérias existentes em um
determinado meio. Para avaliar essa variável, faz a curva
de crescimento bacteriano, que está dividida nas
seguintes fases:
 Fase LAG (latência): fase de adaptação da bactéria
ao meio.
 Fase logarítmica: crescimento exponencial da
bactéria.
 Fase estacionária: parada no crescimento de
bactérias devido à multiplicação de algumas
bactérias e morte de outras por conta da produção
de toxinas.
 Fase de declínio: fase em que ocorre uma morte
maciça de bactérias devido à escassez de
nutrientes no meio.
REPRODUÇÃO BACTERIANA
A forma de crescimento bacteriano é por meio da reprodução, que pode se dar das seguintes formas:
1. Reprodução assexuada
o Fissão binária (bipartição): divisão da célula-mãe em duas células-filhas idênticas.
o Fragmentação: bactérias filamentosas liberam fragmentos que originam uma nova bactéria.
o Brotamento: semelhante as leveduras, forma-se um broto que dará origem a uma nova bactéria.
o Esporogenia: formação de novas bactérias através da formação de esporos.
2. Reprodução Sexuada:
o Conjugação: exige o contato íntimo entre as
células, havendo então uma célula doadora do
MG e uma receptora desse material, sendo esse
transporte mediado por plasmídeos.
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MICROBIOLOGIA: CONTROLE DOS MICRO-ORGANISMOS - ELO ESTRATÉGICO DE BIOSSEGURANÇA
Esterilização é o processo que promove completa eliminação ou destruição de todas as formas de micro-
organismos presentes: vírus, bactérias, fungos, protozoários, esporos, para um aceitável nível de segurança. O processo
de esterilização pode ser físico (vapor saturado/autoclaves, calor seco, Raios Gama/Cobalto), químico (Glutaraldeído,
Formaldeído, Ácido peracético) ou físico-químico.
Antes de iniciar o estudo do controle dos micro-organismos, devemos conhecer a diferença entre alguns termos:
 Esterilização: morte total de micro-organismos em um material
– não pode haver micro-organismos em materiais esterilizados.
 Desinfecção: processo em que há a morte parcial de bactérias,
sem que haja a destruição de esporos.
 Antissepsia: desinfecção feita através de substâncias
antissépticas, isso se tratando de tecidos vivos.
 Assepsia: desinfecção de equipamentos, como materiais
cirúrgicos.
 Germicida: substâncias químicas com ação voltada para a
morte de micro-organismos.
 Bacteriostase: inibição da multiplicação de micro-organismos.
 Degermação: utilização de substâncias (degermantes) que
realizam a retirada de micro-organismos do meio sem causar a
morte das mesmas.
MÉTODOS FÍSICOS DE CONTROLE
O calor é o método mais eficaz, de baixo custo e mais prático. Seu uso pode variar, dependendo do
equipamento esterilizante utilizado, em úmido e seco.
CALOR ÚMIDO
O uso do calor úmido tem como fundamento a morte bacteriana por meio da desnaturação de suas proteínas.
1. Fervura: água em ebulição (100ºC) em um tempo de 15min (a partir do momento que esta entrou em ebulição).
As bactérias morrem, mas não há destruição dos esporos.
2. Esterilização por Autoclavação:
processo de esterilização realizada
pela autoclave, cuja ação
esterilizadora se dá pela
termocoagulação das proteínas
bacterianas. Este é o processo de
esterilização indicado para a maioria
dos instrumentos cirúrgicos. É
utilizado vapor saturado sob pressão,
ou seja, deve-se observar três
fatores: tempo (15 min), temperatura
(121ºC) e pressão (1 atm). Nesse
tipo de esterilização, há a morte dos
esporos. Agente esterilizante:
CALOR + UMIDADE (sendo esta
100% relativa). A penetração do
vapor saturado condensa o calor,
causando precipitação da umidade
(umidifica o micro-organismo,
amolecendo até a quebra capsular,
destruindo os esporos). Validade da
esterilização: 7 a 15 dias. O perfeito
funcionamento da Autoclave deve ser
frequentemente confirmado e ser
sempre observado:
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 Corrosão nas tubulações; presença de sinais de oxidação; partículas metálicas; presença de óleo e o vapor
utilizado na esterilização deve estar isento de toda impureza (através da utilização de água desmineralizada ou
destilada, do contrário, podem causar corrosão e manchas nos instrumentos).
 Evitar abrir prematuramente a Autoclave. Isto leva ao surgimento de ar frio no interior do compartimento do
esterilizador, resultando em rápida condensação do vapor que irá depositar resíduos nos instrumentos,
manchando-os.
 Evitar abrir a Autoclave rapidamente. Deixe todo o vapor sair primeiro e que o ciclo de secagem se complete,
principalmente se a Autoclave for dotada de bomba à vácuo.
 Evite exceder a temperatura e o tempo recomendado para a esterilização. Normalmente, o instrumental deve
ficar em Autoclave convencional durante 30 minutos à uma temperatura de 121°C a 132°C. Resfriamento:
processo gradativo. Não colocar o material retirado da Autoclave direto e sobre a superfície fria.
3. Pasteurização: Processo usado em alimentos para destruir micro-organismos patogênicos ali existentes. Foi
criado em 1864, levando o nome do químico francês que o criou: Louis Pasteur. A pasteurização reside basicamente
no fato de se aquecer o alimento a determinada temperatura, e por determinado tempo, de forma a eliminar os
micro-organismos presentes no alimento. Posteriormente estes produtos são selados hermeticamente por questões
de segurança, evitando assim uma nova contaminação. O material é aquecido a uma temperatura de 72ºC durante
15 segundos e depois é resfriado, causando assim um choque térmico e evitando o estado morno do material (37ºC,
temperatura ótima para diversas bactérias).
CALOR SECO
Por uso do calor seco, há morte das bactérias por oxidação.
1. Flambagem: queima direta do material na fonte térmica.
2. Esterilização na Estufa: processo de esterilização realizado pela estufa, cuja ação
esterilizante resulta em destruição bacteriana que se dá pela oxidação celular. Os
instrumentos que tenham algum componente de material têxtil ou de borracha
não podem ser esterilizados pelo calor seco. Na Estufa, os instrumentos devem
ser colocados em caixas metálicas furadas e fechadas de preferência, com o
fundo forrado de papel alumínio tendo a sua face mais brilhante voltada para
cima. Este é o processo indicado para esterilizar instrumentos de corte, portanto
as tesouras devem ficar na posição semiaberta e devem ter as suas superfícies de corte (parte-ativa) protegidas
com gazes, que além de permitir a ação do agente esterilizante, não alterem a qualidade e capacidade de corte
dos mesmos. A estufa deverá ser aquecida à temperatura indicada antes da colocação das caixas de
instrumentos e o tempo de esterilização deve ser contado a partir do instante em que o termômetro acusar a
temperatura escolhida. Os instrumentos devem ser protegidos com invólucros adequados e de forma a permitir
que o ar circule livremente na câmara. Para instrumentos cirúrgicos, o tempo de exposição é de 120 minutos à
temperatura de 170ºC. Nunca ultrapassar essa temperatura. É pouco utilizado em hospitais, porém é mais
utilizado em consultórios médicos e odontológicos. Prazo de validade: Esterilidade por 10 dias.
FILTRAÇÃO
Tipo de remoção mecânica dos micro-organismos. Pode utilizar filtro de milipore (poros com 0.45 µm).
RADIAÇÕES
Processo realizado com materiais que não podem entrar em contato com altas temperaturas (plásticos, luvas,
etc.). Portanto, é um procedimento muito utilizado em materiais termossensíveis, em que se utiliza radiação gama do
Cobalto à 60°C, o qual irá provocar uma mudança na estrutura do DNA do micro-organismo por meio da ejeção de
elétrons dos átomos, não deixando resíduos tóxicos e não induzindo radioatividade nos produtos, devido ao fato de que
as energias envolvidas são insuficientes para interações com os núcleos. Este processo pode ser executado mesmo que
o produto a ser esterilizado já esteja em sua embalagem final, de modo que esta permaneça selada e intacta durante o
processo.
1.Radiações por raios-gama (ionizante): atuam na desintegração das moléculas de DNA das bactérias.
2.Radiação ultravioleta (não-ionizante): geram dímeros na estrutura do MG bacteriano.
BAIXAS TEMPERATURAS
Causam interrupção do metabolismo bacteriano. Como instrumentos, temos: geladeiras (-0 ºC), congelador (-20
ºC) e nitrogênio líquido (-179 ºC).
MÉTODOS QUÍMICOS DE CONTROLE
A técnica por métodos químicos foi introduzida por Joseph Lister (1847), antes de realizar procedimentos
cirúrgicos, realizando técnicas antissépticas por meio dos derivados do fenol.
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AGENTES DE SUPERFÍCIE
São agentes aniônicos, que funcionam como sabões.
• Agentes catiônicos: cloreto de benzalcônio, cloreto de cetilpirimidíneo, clorexidina.
• Metais pesados e derivados: mercúrio e sais de prata.
CICLO DA ESTERILIZAÇÃO
1. Pré-lavagem com desincrustante;
2. Lavagem em água corrente;
3. Secagem do material;
4. Embalagem;
5. Esterilização;
6. Armazenagem do material.
OBS
1
: Todo instrumental que permaneceu disposto na bandeja torna-se contaminado após o atendimento, mesmo
aqueles que não foram utilizados. Dos instrumentais é que efetivamente inicia-se a contagem do ciclo para esterilização.
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  • 1. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 1 www.medresumos.com.br MÓDULO: MECANISMOS DE AGRESSÃO E DEFESA (MAD) I Arlindo Ugulino Netto Raquel Torres Bezerra Dantas
  • 2. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 2 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: INTRODUÇÃO A microbiologia (Mikros = pequeno + Bio = vida + logos = ciência) é o ramo da biologia que estuda os microrganismos, incluindo eucariontes unicelulares e procariontes, como as bactérias, fungos e vírus. Atualmente, a maioria dos trabalhos em microbiologia é feita com métodos de bioquímica e genética. Também é relacionada com a patologia, já que muitos organismos são patogênicos. Microbiologistas têm feito muitas contribuições à biologia, especialmente nos campos da bioquímica, genética, e biologia celular. Micróbios possuem características que os tornam os modelos de organismos ideais. Foi descoberta a origem das bactérias, tendo sido anterior a origem de outros corpos, tais como protozoários, eucariotes e vírus. Dentre os citados, o último a se desenvolver foram os protozoários, por tratar-se de seres com uma complexidade maior.  São muito pequenos, então eles não consomem muitos recursos;  Alguns possuem ciclos de vida bastante curtos (aprox. 30 minutos para E. coli, desde que esteja na presença das condições ótimas de crescimento);  Células podem sobreviver facilmente em isolamento das outras células;  Eles podem se reproduzir por divisão mitótica, permitindo a propagação de clones idênticos em populações;  Eles podem ser congelados por longos períodos de tempo. Mesmo se 90% das células são mortas pelo processo de congelamento, há milhões de células em um mililitro da cultura líquida. Estes traços permitiram que Joshua e Esther Lederberg pudessem dirigir um elegante experimento em 1951 demonstrando que adaptações evolutivas surgem melhor da preadaptação do que da mutação dirigida. Para isto, eles inventaram a replicação em placa, que permitiu que eles transferissem numerosas colônias de bactérias para locais específicos de uma placa de petri preenchida com Ágar-ágar para regiões análogas em diversas outras placas de petri. Após a replicação de uma placa com E. coli, eles expuseram cada uma das placas a fagos. Eles observaram que colônias resistentes aos fagos estavam presentes em partes análogas de cada placa, possibilitando-os concluir que os traços de resistência aos fagos existiam na colônia original, que nunca havia sido exposta aos fagos, ao invés de surgirem após as bactérias terem sido expostas aos vírus. A extensiva caracterização dos micróbios tem nos permitido o uso deles como ferramentas em outras linhas da biologia:  Bactérias (especialmente Escherichia coli) podem ser usadas para reduplicar DNA na forma de um (plasmídeo). Este DNA é frequentemente modificado quimicamente in vitro e então inserido em bactérias para selecionar traços desejados e isolar o produto desejado de derivados da reação. Após o crescimento da bactéria e deste modo a replicação do DNA, o DNA pode ser adicionalmente modificado e inserido em outros organismos;  Bactérias podem também ser usadas para a produção de grandes quantidades de proteínas usando genes codificados em um plasmídeo;  Genes bacteriais têm sido inseridos em outros organismos como genes repórteres;  O sistema de hibridação em levedura combina genes de bactérias com genes de outros organismos já estudados e os insere em uma célula de levedura para estudar interações proteicas em um ambiente celular. HISTÓRICO Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos de Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, no século XVII, que desenvolveram microscópios que possibilitaram as primeiras observações de bactérias e outros microrganismos, além de diversos espécimes biológicos. Leeuwenhoek descobriu por acidente uma maneira de observar seres microscópicos no leite: lustrando lentes no local onde trabalhava, observou que, associando algumas delas, era possível observar elementos minúsculos, como os micro-organismos. Nesse momento, acontecia a descoberta do mundo microbiano, ou seja, o mundo de “pequeninos animálculos” (bactérias, fungos, protozoários), chamados assim por ele. Embora van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a estrutura de um bolor, foram publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta ciência. Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia. Arlindo Ugulino Netto; Raquel Torres Bezerra Dantas. MÓDULO: MECANISMOS DE AGRESSÃO E DEFESA I 2016
  • 3. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 3 www.medresumos.com.br TEORIA DA ABIOGÊNESE Cerca de 2 mil anos atrás, surgiu a ideia de que a vida poderia se originar espontaneamente da matéria inanimada. Aristóteles e outros sábios da época acreditavam que larvas poderiam surgir "espontaneamente" do lixo, assim como outros seres poderiam aparecer na terra, da lama e de outros materiais. Aristóteles admitia que, para um ser vivo se originar da matéria bruta bastava apresentar o que ele chamou de "princípio ativo", que faria uma pedra se transformar num peixe, desde que as condições fossem favoráveis. Entretanto, nunca ocorreu aos pesquisadores isolar sua experiência para que os micro-organismos não pudessem "entrar" no recipiente que continha os ingredientes. Assim, tal experimento sofria abertamente a interferência externa. A teoria da abiogênese começou a desmoronar quando essa possibilidade foi testada. TEORIA DA BIOGÊNESE A vida só se origina de outra forma pré-existente e não de um "Princípio ativo" que, segundo Aristóteles, poderia ser um objeto inanimado. As experiências do médico e biólogo italiano Francesco Redi e Louis Pasteur sepultaram definitivamente a teoria da abiogênese. Francesco Redi (1668), cientista italiano, foi um dos primeiros biogenistas a questionar a teoria da geração espontânea. Em seu experimento, Redi colocou pedaços de carne em dois frascos abertos, cobrindo um deles com uma fina camada de gaze. Após instantes da preparação, analisou que os dois frascos ficaram rodeados por moscas, mas elas só podiam pousar no pedaço de carne contida no frasco descoberto. Transcorridos alguns dias, com a matéria orgânica decomposta, notou o surgimento de larvas apenas no frasco aberto, concluindo então que as larvas surgiram do desenvolvimento de ovos colocados pelas moscas, e não da carne em putrefação, dotada de fonte de vida. Mas que a carne somente contribuía com um meio propício para atração de moscas, deposição de ovos e eclosão de larvas. Com este teste provou que a vida não surge espontaneamente em qualquer circunstância, mas atestando que a vida somente se origina de outro ser vivente. Em meados do século XVII, o holandês Antonie van Leeuwenhoek com um microscópio descobriu o mundo dos micro-organismos, os micróbios. Os abiogenistas acreditaram ainda mais na sua tese, afirmando que seres tão pequenos não se reproduzia e sim surgiam espontaneamente. O cientista inglês John Needham (1713-1481) realizou seus experimentos para provar que os micróbios surgiam de geração espontânea. Diversos frascos contendo um caldo nutritivo foram submetidos à fervura por 30 minutos. Depois Needham lacrava os frascos com rolhas e os deixava por repouso por alguns dias. Depois desse repouso ele examinou o caldo com a ajuda de um microscópio e notou a presença de micro-organismos. A explicação dada foi que a fervura tinha matado todos os seres eventualmente presentes no caldo e nenhum micro-organismo poderia entrar no frasco após de ter sido lacrado com rolhas. Portanto, só havia uma explicação: os micro- organismos surgiram por geração espontânea ou abiogênese. Após alguns anos o padre e pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu os experimentos de Needham com algumas modificações. Spallanzani colocou caldo nutritivo em balões de vidro e fechou-os hermeticamente. Esses balões eram então colocados em caldeirões e fervidos por cerca de uma hora. Dias depois ele examinou os caldos e obteve resultados completamente diferentes aos de Needham: o caldo estava livre de micro- organismos. Spallanzani explicou que Needham submeteu a solução à fervura por um tempo curto demais para esterilizar o caldo. Needham respondeu às críticas afirmando que o tempo longo usado pelo cientista destruía a força vital ou princípio ativo que dava vida à matéria, e ainda tornava o ar desfavorável ao aparecimento da vida. Em fins do século XVII pôde-se entender porque o ar se tornava desfavorável ao aparecimento da vida. Descobriu-se que o oxigênio é essencial à vida. Segundo abiogenistas o aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio tornando impossível a sobrevivência de qualquer forma de vida. Foi por volta de 1860 que um grande cientista francês conseguiu provar definitivamente que seres vivos só podem se originar de outros seres vivos. Louis Pasteur (1822-1895) preparou um caldo de carne – excelente meio de cultura para micróbios – colocou então, esse caldo em um frasco com pescoço de cisne e submeteu o líquido contido dentro desse frasco à fervura para a esterilização. Após a fervura a medida que o líquido resfriava, gotículas de água se acumulavam no pescoço do frasco agindo como uma espécie de filtro retendo os micróbios contidos no ar que penetrava no balão, impedindo a contaminação do caldo. Esse experimento mostrou que não era a falta de ar fresco que impedia a formação de micro-organismos no caldo. Pasteur provou também que não havia nenhuma ‘’força vital’’ que era destruída após a fervura, pois se aquele mesmo caldo esterilizado fosse submetido ao ar sem a filtragem que o balão pescoço de cisne proporcionava, surgiriam sim micro-organismos que advinham de contaminação. Com esse espetacular
  • 4. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 4 www.medresumos.com.br experimento Pasteur recebeu um prêmio compensador da Academia Francesa de Ciências e derrubou de uma vez por todas a hipótese da geração espontânea ou abiogênese. OBS 1 : Spallanzani durante seus experimentos submeteu seus caldos à vedação hermética, isto é, livre de gazes. Um confeiteiro parisiense François Appert aproveitou as experiências de Spallanzani, notando que alimentos cozidos podiam ser guardados sob vedação hermética sem se estragar, inventou a indústria de enlatados. OBS²: Pasteur submeteu seus caldos a uma cuidadosa técnica de esterilização, com aquecimentos e resfriamentos bruscos. Hoje, essa técnica é conhecida como pasteurização. A partir destas descobertas e experiências que o mundo se viu voltado para um novo ramo da ciência. Lister (1867), por exemplo, viu-se preocupado em proteger as cirurgias desses seres microscópicos, desenvolvendo, assim, a cirúrgia antisséptica. Robert Koch (1876) e Pasteur se interessaram em estudar as possíveis relações desses seres com algumas doenças que acometiam populações nesse tempo. Foi daí que o primeiro observou bactérias no sangue de carneiro: bactérias causadoras da cólera e tuberculose. Louis Pasteur foi requisitado para investigar a doença do bicho- da-seda e durante seis anos tentou provar que um protozoário causava a doença. Também estudou o papel dos microrganismos nas doenças dos seres humanos e dos animais. Em 1880 ele descobriu o que bactérias atenuadas conferiram proteção contra a cólera aviária e em 1884 relatou que os vírus atenuados protegiam contra a raiva. Pasteur com a finalidade de matar esporos, iniciou a prática de esterilizar as infusões empregando o vapor sob pressão (15 libras a 121 o C), enquanto que materiais estáveis eram esterilizados em fornos com calor seco na temperatura de 160ºC. Robert Koch provou que as bactérias eram responsáveis pela doença do carbúnculo. Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio causa um tipo definido de doença. Em 1877 foi o primeiro a utilizar o cristal violeta com sucesso para a coloração do antraz, Paul Ehrlich utilizou o azul de metileno e F Ziehl e F. Neelsen desenvolveram a coloração pelo ácido, permitindo que Koch observasse mais tarde o bacilo da tuberculose. Introduziu também o meio contendo ágar, identificou o bacilo da tuberculose e foi o primeiro a isolar as bactérias causadoras do antraz e da cólera asiática. Koch, por volta de 1880, organizou postulados baseado em quatro critérios necessários para provar que um micróbio específico causa uma doença particular. OBS 3 : Postulados de Koch:  Um microrganismo específico deve sempre estar associado a uma doença;  O microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura, em condições laboratoriais;  A cultura pura do microrganismo produzirá a doença quando inoculada em animal susceptível;  É possível recuperar o microrganismo inoculado do animal infectado experimentalmente. O ramo da imunologia desenvolveu-se dos estudos iniciais da bacteriologia. Porém os chineses, persas e brahmins já praticavam a variolização, técnica que consistia na exposição de um indivíduo são às crostas secas de um indivíduo que se recuperava da doença. Em 1776, Edward Jenner, introduziu a prática de imunização ativa, expondo indivíduos a antígenos da varíola humana mais branda, protegendo-os da forma mais agressiva. Pasteur, após 100 anos, estendeu o conceito de imunização ativa, quando observou que a cólera aviária podia ser evitada inoculando cultura velha de bacilos, com a sua virulência reduzida. Em seguida ele aplicou este princípio de imunização na prevenção do carbúnculo, denominando as culturas avirulentas de vacinas (do latim vacca, vaca) e o processo de imunização, com tais culturas, de vacinação. Ele desenvolveu este método através da utilização de organismos atenuados e preparou vacinas protetoras contra o antraz, a erisipela suína e contra a raiva. Koch iniciou estudos sobre as relações celulares do hospedeiro às infecções, o clássico de imunidade mediada por células foi a observação, que o mesmo fez, quando injetou um antígeno derivado do organismo causador da tuberculose, ocasionando reações inflamatórias tardias em seres humanos e animais quando expostos. Alexander Fleming (1881 – 1955) trabalhou como médico microbiologista no Hospital St. Mary de Londres até o começo da Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra foi médico militar nas frentes de batalha da França e ficou impressionado pela grande mortalidade nos hospitais de campanha causada pelas feridas de arma de fogo que resultavam em gangrena gasosa. Finalizada a guerra, regressou ao Hospital St. Mary onde buscou intensamente um novo antisséptico que evitasse a dura agonia provocada pelas infecções durante a guerra. Os dois descobrimentos de Fleming ocorreram nos anos 20 e ainda que tenham sido acidentais demonstram a grande capacidade de observação e intuição deste médico britânico. O descobrimento da lisozima ocorreu depois que o muco de seu nariz, procedente de um espirro, caísse sobre uma placa de cultura onde cresciam colônias bacterianas. Alguns dias mais tarde notou que as bactérias haviam sido destruídas no local onde se havia depositado o fluido nasal. O laboratório de Fleming estava
  • 5. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 5 www.medresumos.com.br habitualmente bagunçado, o que resultou em uma grande vantagem para sua segunda importante descoberta. Em Setembro de 1928, Fleming estava realizando vários experimentos em seu laboratório e ao inspecionar suas culturas antigas antes de destruí-las notou que a colônia de um fungo havia crescido espontaneamente, como um contaminante, numa das placas de Petri semeadas com Staphylococcus aureus. Fleming observou outras placas e comprovou que as colônias bacterianas que se encontravam ao redor do fungo (mais tarde identificado como Penicillium notatum) eram transparentes devido a uma lise bacteriana. A lise significava a morte das bactérias, e no caso, das bactérias patogênicas (Staphylococcus aureus) crescidas na placa. CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS SERES VIVOS Até a metade do século XX, os seres vivos são classificados em apenas duas categorias: reino animal e reino vegetal. Com o progresso da biologia, a classificação se amplia para incluir organismos primitivos que não têm características específicas só de animais ou de vegetais. A partir da década de 60, o critério internacionalmente aceito divide os organismos em cinco reinos:  Moneras: seres unicelulares (formados por uma única célula) procariontes (células sem núcleo organizado). O material hereditário é constituído por ácido nucleico no citoplasma. São as bactérias e as cianófitas (algas azuis), antes consideradas vegetais primitivos.  Protistas: seres unicelulares ou pluricelulares eucariontes (que possuem núcleo individualizado). Seu material genético está organizado nos cromossomos, dentro do núcleo. Representados por protozoários, como a ameba, o tripanossomo (causador do mal de Chagas), o plasmódio (agente da malária), que até a metade do século XX eram considerados animais primitivos e algas unicelulares e pluricelulares.  Fungos: seres eucariontes uni e pluricelulares como as leveduras, o mofo e os cogumelos. Já foram classificados como vegetais, mas sua membrana possui quitina, molécula típica dos insetos e que não se encontra entre as plantas. São heterótrofos (não produzem seu próprio alimento), por não possuírem clorofila.  Animais: são organismos multicelulares e heterótrofos (não produzem seu próprio alimento). Englobam desde as esponjas marinhas até o homem, cujo nome científico é Homo sapiens.  Plantas: caracterizam-se por ter as células revestidas por uma membrana de celulose e por serem autótrofas (sintetizam seu próprio alimento pela fotossíntese). Existem cerca de 400 mil espécies de vegetais classificados.
  • 6. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 6 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: INTERAÇÕES PARASITA x HOSPEDEIRO Doença (do latim doleoincia, padecimento) é o estado resultante da consciência da perda da homeostasia de um organismo vivo, total ou parcial, estado este que pode cursar devido a infecções, inflamações, isquemias, modificações genéticas, sequelas de trauma, hemorragias, neoplasias ou disfunções orgânicas. A maioria das causas de uma donça se dá por interações complexas de binômios como: parasita x hospedeiro; infecção x resistência; etc. Para este capítulo, serão elaborados conceitos e explanações de termos de grande importância no dia-a-dia médico.  Infecção: é a penetração, crescimento e a multiplicação de micro-organismos (bactéria, vírus, fungos, príons) em um hospedeiro. A infecção representa um mecanismo de agressão. Infecção, portanto, é a colonização de um organismo hospedeiro por uma espécie estranha. Em uma infecção, o organismo infectante procura utilizar os recursos do hospedeiro para se multiplicar (com evidentes prejuízos para o hospedeiro). O organismo infectante, ou patógeno, interfere na fisiologia normal do hospedeiro e pode levar a diversas consequências. A resposta do hospedeiro é a inflamação. Existem dois tipos de infecções bacterianas:  Infecção exógena: que acontece de fora para dentro, ou seja, produzidas por bactérias existentes no meio ambiente. A bactéria que produz esse tipo de infecção é chamada de primária. Ex: infecção por Salmonella.  Infecção endógena: é produzida por micro-organismos existentes nos tecidos do hospedeiro. Ex: O Staphylococcus saprophyticus é uma bactéria existente na região perianal. Quando ocorre uma diminuição da imunidade (estresse, virose, etc.), essa bactéria migra da região perianal para as vias urinárias, representando a segunda maior causa de infecções urinárias, sendo classificada então de bactérias oportunistas.  Infestação: é a penetração, crescimento e multiplicação de macro-organismos em hospedeiros, como: pulgas, piolho, verme, carrapato, etc. Diretamente, o macroorganismo não causa infecção, mas de um modo indireto:  A febre tifoide é causada pela bactéria Salmonella tiphi, que se multiplica na corrente saguínea e pode ser veiculado para outro indivíduo por meio do piolho.  A peste bulbônica, causada pela bactéria Yersina pestis, pode ser disseminada utilizando a pulga como veículo.  Parasitismo: Parasitas são organismos que vivem em associação com outros dos quais retiram os meios para a sua sobrevivência, normalmente prejudicando o organismo hospedeiro, um processo conhecido por parasitismo. O efeito de um parasita no hospedeiro pode ser mínimo, sem lhe afetar as funções vitais, como é o caso dos piolhos, até poder causar a sua morte, como é o caso de muitos vírus e bactérias patogênicas.  Resistência: Como resposta ao ataque desses micro-organismos, tem-se o mecanismo de defesa do corpo, chamada, de um modo geral, de resistência. Tem-se dois tipos de respostas imune: uma resposta inata ou natural (mecanismo inespecífico e imediato de defesa que acontece sem que seja necessário um contato prévio com o agente invasor) e uma resposta adquirida ou adaptativa (resposta específica realizada por células especializadas como os linfócitos B e linfócitos T, sendo necessário um contato prévio com o agente infeccioso). OBS 1 : Príons são partículas proteicas de natureza infecciosa que está ligado a uma classe de doença chamadas de priônicas, como a vaca louca. Pode se propagar de maneira horizontal (transmitindo-se de um ser contaminado para outro) ou vertical (hereditariamente). Esses príons têm afinidade pelo SNC, deixando o cérebro com carater esponjoso (encefalopatia esponjiforme).
  • 7. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 7 www.medresumos.com.br  Patógenos: organismos infecciosos que causam doenças. Ex: Bactérias (Staphylococcus aureus, gram- positiva que produz lesões como furúnculo, terçol, osteomielite, endocardite, meningite), vírus (influenza que causa HIV), Fungos (Candida albicans), Protozoários (Leishimania donovani) e Vermes (Ascaris lumbricoides e Shistosoma mansoni).  Patogenicidade: capacidade do micro-organismo produzir a doença ou uma lesão progressiva.  Virulência: introduz um conceito de grau – a medida da patogenicidade – que está associada, geralmente, à letalidade (morte). Ex: O vírus da poliomielite (Enterovirus poliovirus) é altamente patogênico, capaz de deixar sequelas graves. Já o vírus da raiva (Lyssavirus rhabdoviridae) é altamente virulento, pois é capaz de levar um portador ao óbito facilmente em poucas horas. MECANISMO DAS DOENÇAS CAUSADAS POR MICRO-ORGANISMOS Será discutido agora o modo de como os micro-organismos provocam a doença. Em primeiro lugar, eles precisam entrar em contato com as células do hospedeiro, causando a morte destas como consequência. A partir daí, há a liberação de endotoxinas ou exotoxinas, que são capazes de induzir respostas celulares, como a própria inflamação, supurações, formação de cicatrizes ou reações de hipersensibilidade. MECANISMOS DA INFECÇÃO As principais etapas para que ocorra a infecção são as seguintes: 1. Penetração dos micro-organismos nos tecidos. Essa penetração pode ser dada pela via respiratória (inalação de micro-organismos), via digestiva (através da água e de alimentos contaminados), pela pele e mucosas (quando lesadas representam uma solução de continuidade para a penetração dos micro-organismos). As bactérias podem penetrar na pele utilizando enzimas chamadas invasinas. 2. Estabelecimento ou aderência dos micro-organismos por meio de estruturas como adesinas (constituídas de glicoproteínas ou glicolipídeos que precisam de receptores na célula hospedeira), fímbrias, glicocálices, fibrilas, etc. Ex: O Streptococcus mutans faz parte da mucosa oral, que é rica por natureza de várias bactérias (S. mitis, S. sanguis, Candide, Lactobacillus). A base de uma dieta cariogênica e de uma má higiene bucal, há um acúmulo de restos de alimentos ao esmalte do dente. As bactérias então se aderem por meio de seu glicocálix aos resíduos de alimento (constituído de carboidrato), fermentando seus componentes. Quando essas bactérias se aderem aos resíduos, elas formam o chamado biofilme dental (placa bacteriana). Da fermentação dos carboidratos, há a produção de ácidos, responsáveis pela desmineralização do esmalte do dente, causando as cáries dentais. 3. Multiplicação do micro-organismo nos tecidos do hospedeiro. A partir da porta de entrada, há uma disseminação através dos tecidos ou canais linfáticos que, por sua vez, desembocam na corrente sanguínea. Daí, além de poderem se multiplicar na corrente (septicemia, causando infecção generalizada), são repassadas para demais tecidos. FLORA NORMAL DO CORPO HUMANO (MICROBIOTA) No corpo humano há uma grande variedade de bactérias que são habitantes normais de determinados sítios anatômicos, desempenhando funções benéficas para o organismo. Essas bactérias são chamadas de bactérias da microbiota normal. Todo ser humano nasce sem micro-organismos. A microbiota normal humana desenvolve-se por sucessões, desde o nascimento, até as diversas fases da vida adulta, resultando em comunidades bacterianas estáveis. As diversas partes do corpo humano apresentam condições ambientais diversas que oferecem certas vantagens e desvantagens para a vida microbiana. Diferentes espécies de micro-organismos adaptam-se aos distintos ambientes do corpo. Os fatores que controlam a composição da microbiota em uma dada região do corpo estão relacionados com a natureza do ambiente local, tais como temperatura, pH, água, oxigenação, nutrientes e fatores mais complexos como a ação de componentes do sistema imunológico. Os micro-organismos membros da microbiota humana podem existir como (1) mutualistas, quando protegem o hospedeiro competindo por microambientes de forma mais eficiente que patógenos comuns (resistência à colonização),
  • 8. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 8 www.medresumos.com.br produzindo nutrientes importantes e contribuindo para o desenvolvimento do sistema imunológico; (2) comensais, quando mantêm associações aparentemente neutras sem benefícios ou malefícios detectáveis e (3) oportunistas, quando causam doenças em indivíduos imunocomprometidos devido à infecção pelo vírus HIV, terapia imunossupressora de transplantados, radioterapia, quimioterapia anticâncer, queimaduras extensas ou perfurações das mucosas. A microbiota humana constitui um dos mecanismos de defesa contra a patogênese bacteriana, mas ainda que a maioria dos componentes da microbiota normal seja inofensiva a indivíduos sadios, esta pode constituir um reservatório de bactérias potencialmente patogênicas. Muitas bactérias da microbiota normal podem agir como oportunistas. Nestas condições a microbiota residente pode ser incapaz de suprimir patógenos transitórios, ou mesmo, alguns membros da microbiota podem invadir os tecidos do hospedeiro causando doenças muitas vezes graves. Em indivíduos sadios, algumas espécies de bactérias da microbiota oral causam cáries em 80% da população. Micro-organismos essencialmente parasitas não são considerados como membros da microbiota normal uma vez que unicamente prejudicam o hospedeiro. MICROBIOTA DA PELE A superfície da pele apresenta diversos tipos de microambientes, em áreas mais secas ou mais úmidas, que apresentam populações bacterianas mais esparsas ou mais densas, respectivamente. Nas regiões mais úmidas, como axilas, virilhas, espaço entre os dedos dos pés, genitália e períneo, predominam organismos Gram-positivos como Staphylococcus aureus e Corinebacterium sp. Nessas áreas, condições como umidade, maior temperatura corporal e maior concentração de lipídios cutâneos de superfície favorecem o crescimento bacteriano. Nas áreas secas predominam as bactérias Staphylococcus epidermidis e Propionibacterium acnes. De modo geral, organismos Gram-positivos são os membros predominantes da superfície corporal. Um alto grau de especificidade está envolvido na aderência de bactérias nas superfícies epiteliais. Nem todas as bactérias são capazes de se aderirem à pele. MICROBIOTA DA CONJUNTIVA Por causa de sua constante exposição ao meio externo, a conjuntiva está sujeita a intensa contaminação microbiana. Contudo, a conjuntiva apresenta um sistema de proteção bastante eficaz. A ação enxaguatória da lágrima através dos movimentos das pálpebras remove a sujeira e os micro-organismos que entram em contato com a conjuntiva. Em adição ao fato de a lágrima ser um meio de cultura pobre, na sua composição encontram-se imunoglobulinas, lactoferrina e lisozima. As imunoglobulinas (IgG) inativam inúmeras bactérias, a lactoferrina atua como sequestrante de ferro que é um nutriente mineral essencial para o metabolismo bacteriano e a lisozima é uma enzima que impede a formação de paredes celulares bacterianas Quando algum fator rompe o equilíbrio entre a microbiota residente e a transitória, pode haver o desenvolvimento de doenças. Dentre estes fatores encontram-se o desequilíbrio imunológico, o uso indiscriminado de colírios contendo agentes antimicrobianos ou corticoides. MICROBIOTA DA CAVIDADE ORAL As características ambientais da cavidade oral, tais como alta umidade, temperatura relativamente constante (34 a 36°C), pH próximo da neutralidade e disponibilidade de nutrientes, permitem o estabelecimento de uma microbiota altamente complexa composta por cerca de 500 grupos bacterianos que habitam as diversas áreas da boca. Muitas dessas bactérias estão associadas à formação da placa bacteriana sobre a superfície dos dentes com consequente formação de cáries e ocorrência de doenças periodontais. A composição da microbiota oral varia com a idade, hábitos alimentares, hormônios, fluxo salivar, condições imunológicas e outros fatores como higienização e alcoolismo. MICROBIOTA DA NASOFARINGE A faringe aprisiona a maioria das bactérias que são inaladas. O trato respiratório superior é a porta de entrada para a colonização inicial por muitos patógenos já o trato respiratório inferior (brônquios e alvéolos), são normalmente estéreis porque partículas do tamanho de bactérias não os atingem prontamente. MICROBIOTA DO ESÔFAGO O esôfago sadio e anatomicamente normal é um órgão praticamente estéril e bactérias se presentes são apenas transitórias. Contudo, condições patológicas podem alterar a anatomia do esôfago e predispor o órgão ao estabelecimento de uma microbiota residente, constituída de micro-organismos potencialmente patogênicos. MICROBIOTA DO ESTÔMAGO No estômago os micro-organismos são geralmente transitórios e sua densidade populacional é mantida baixa devido às severas condições ambientais. A quantidade de bactérias logo após as refeições, é estimada em cerca de 10 3 a 10 6 bactérias por grama de conteúdo estomacal, sendo praticamente indetectável após a digestão.
  • 9. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 9 www.medresumos.com.br MICROBIOTA DO TRATO INTESTINAL A quantidade de bactérias e o número de espécies presentes em dado segmento do trato gastrointestinal são afetados pelo pH e tempo de retenção de seu conteúdo. O baixo pH do conteúdo estomacal e o fluxo rápido de conteúdo do intestino delgado tende a inibir o crescimento de muitas bactérias. Por outro lado, o pH relativamente neutro e a prolongada retenção de conteúdo no intestino grosso permitem o desenvolvimento de comunidades microbianas complexas compostas por centenas de distintas espécies de bactérias. As bactérias residentes do trato gastrintestinal contribuem para a dieta fermentando carboidratos indigeríveis como a celulose em ácidos graxos que são fontes de energia para as células do epitélio intestinal e facilitam a absorção de sódio e água, além de sintetizarem proteínas e vitaminas do complexo B. MICROBIOTA DA VAGINA As comunidades bacterianas que colonizam a vagina consistem de uma mistura complexa, multiespecífica, de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, com predominância de espécies anaeróbicas. A composição da microbiota vaginal varia de pessoa a pessoa, com a idade, pH do trato vaginal e níveis hormonais. As maiores alterações ocorrem nas infecções bacterianas da vagina. No primeiro mês de vida, bactérias do gênero Lactobacillus predominam, o que mantém o pH vaginal em torno de 5. A partir do primeiro mês até a puberdade predominam S. epidermidis, Streptococcus spp e E. coli e pH vaginal eleva-se em torno de 7. Entre a puberdade e a menopausa, devido à ação do estrogênio, ocorre secreção de glicogênio no trato reprodutivo feminino e os membros predominantes da microbiota passam a ser membros dos gêneros Lactobacillus, Corinebacterium, Staphylococcus, Streptococcus e Bacteroides. Devido à prevalência da espécie Lactobacillus acidophilus, o pH do trato vaginal decresce e se estabiliza em torno de 5. Após a menopausa, com a diminuição da produção de estrogênio, a secreção de glicogênio diminui, o pH vaginal se eleva em torno de 7 e a composição da microbiota volta a ser aquela característica da pré-puberdade. EFEITO PROTETOR DA MICROBIOTA  Microbiota das vias aéreas superiores: As vias aéreas superiores são protegidos por uma microbiota residente que evita a colonização destas áreas por patógenos. Cocos Gram-positivos são componentes proeminentes, mas muitos outros tipos de bactérias são também encontrados nestes sítios.  Microbiota intestinal: O trato intestinal é protegido de patógenos de várias formas. O ambiente ácido do estômago, e as enzimas proteolíticas secretadas pelas células gástricas matam muitas das bactérias que são ingeridas. A microbiota do cólon é um ecossistema complexo com a importante função de controlar populações de muitos micro-organismos patogênicos. Em humanos, a antibioticoterapia pode suprimir a microbiota residente e permitir que determinados anaeróbios tornem-se predominantes e causem doenças. Apesar dessa função protetora, muitos dos membros dessa microbiota podem causar doenças. Os anaeróbios do trato intestinal são agentes primários de abscessos intra-abdominais e peritonites. Perfurações no intestino causadas por apendicites, câncer, cirurgias e ferimentos quase sempre contaminam a cavidade peritoneal e órgãos adjacentes.  Microbiota vaginal: Existem evidências de que a microbiota bacteriana do trato vaginal reduz a probabilidade de que patógenos tais como bactérias, protozoários parasitas, leveduras ou vírus se estabeleçam na vagina. Os lactobacilos vaginais produzem ácidos láticos que mantém baixo o pH das secreções vaginais, inibindo o crescimento de muitas bactérias, competem por receptores de aderência, no epitélio vaginal, produzem substâncias antimicrobianas como peróxido de hidrogênio e bacteriocinas, se co-agregam com outras bactérias e estimulam o sistema imune vaginal superficial incrementando os mecanismos de defesa locais contra bactérias não-residentes. A importância da microbiota vaginal normal na proteção contra patógenos pode ser evidenciada no fato de que a terapia com antibióticos pode predispor mulheres à aquisição de infecções gênito-urinárias, como as causadas por fungos do gênero Cândida. ATRIBUTOS DOS MICRO-ORGANISMOS QUE OS CAPACITAM A CAUSAR DOENÇAS Têm-se dois tipos de atributos: fatores de colonização e fatores de lesão.  Fator de colonização: são fatores que auxiliam a resistência e ampliação das colônias bacterianas. São exemplos desses fatores: o Cápsula: proteção contra fagocitose; o Adesina: responsáveis pela aderência ou estabelecimento da bactéria o Invasinas: enzimas responsáveis pela penetração da bactéria nos tecidos. o Evasinas: enzimas responsáveis pela difusão das bactérias nos tecidos. o Fatores nutricionais: vitaminas, proteínas e ferro presentes no hospedeiro que servem como elementos essenciais no crescimento das bactérias.  Fatores de lesão: fatores que ampliam o poder de patogenicidade da bactéria.
  • 10. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 10 www.medresumos.com.br o Toxinas (do latim, veneno): são dividias em dois grupos: endotoxinas (proteínas tóxicas presentes dentro da bactéria) e exotoxinas (proteínas tóxicas produzidas por micro-organismos e que são liberadas no meio ambiente). Ex: O Staphylococcus aureus, bactéria que tem afinidade por NaCl, produz uma enterotoxina que é termoestável, ou seja, é capaz de resistir a uma temperatura de 100º por 30min. o Enzimas hidrolíticas: quebram o ácido hialurônico (constituinte do tecido conjuntivo) por meio da enzima hialuronidase, deixando o tecido amolecido. o Produção de superantígenos SINTOMATOLOGIA DA INFECÇÃO As infecções são caracterizadas por três períodos:  Período de incubação: período compreendido entre a penetração do micro-organismo e o aparecimento dos primeiros sintomas. Ex: O vírus Influenza, causador da gripe, tem um período de incubação extremamente curto (questão de horas). Ex²: O Mycobacterium leprae, bactéria causadora da hanseníase, tem um período de incubação que dura cerca de 2 a 10 anos.  Período de doença: é o período de aparecimento dos sintomas em geral, geralmente, acompanhado por febre.  Período de convalescença: período de recuperação do indivíduo. Ocorre o desaparecimento dos sintomas. TIPOS DE INFECÇÕES  Infecções sem sintomas (subclínicas): são dividias em dois grupos: o Infecção latente: indivíduo abriga o micro-organismo nos tecidos mas não apresenta nenhum sintoma. Ex: Herpes em período de latência. o Infecção inaparente: indivíduo abriga o micro-organismo (portadores de germes) do tecido, este realiza todo o seu ciclo infeccioso e não apresenta nenhum sintoma.  Infecções secundárias: Há germes específicos para determinadas doenças, como o Mycobacterium tuberculosis, causador da tuberculose e a Salmonella typhi, causadora da febre tifoide. Mas há também os chamados germes de associação, que agem associados a outros para causarem a infecção (secundária). Ex: O vírus da varíola (germe primário) produz pústulas que quando associadas aos Estafilococos e Estreptococos geram uma contaminação, produzindo a infecção secundária.  Infecções mistas: infecção produzida por dois micro-organismos agindo por sinergismo (potencializarão de um dos agentes). Ex: A sífilis é produzida pelo Treponema pallidum, que se associa a bacteroides para produzir o “cancro duro”. Ex²: O Staphylococcus aureus associado aos Estreptococos geram a úlcera de Meleney. OBS 2 : Logo, para desenvolver uma doença, o patógeno deverá inibir ou interferir com os diferentes tipos de defesa que o hospedeiro mobiliza. O estresse é um dos principais fatores que diminuem a resistência do sistema imunológico, isso porque há uma alteração na produção de cortisol, regulador fundamental da defesa imunológica.
  • 11. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 11 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: CÉLULA BACTERIANA Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera. São micro-organismos constituídos por uma célula, sem núcleo celular nem organelas membranares. A célula bacteriana apresenta várias estruturas, algumas das quais estão presentes apenas em determinadas espécies, enquanto outras são essenciais e, portanto, encontradas em todas as bactérias. COMPARAÇÃO ENTRE AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS E PROCARIÓTICAS As células bacterianas são pequenas e medidas em micrômetros (µm), 1µm equivale 0,001mm. A menor bactéria tem 0,2 µm (Chlamydia); há células de Spirochaeta com 250 µm de comprimento. A maior bactéria conhecida é a Epulopiscium fishelsoni que foi encontrada no Mar Vermelho e na costa da Austrália no intestino de um peixe com mais de 600 µm de comprimento. Na maioria das vezes o tamanho médio de uma bactéria é de 1-10 µm. Os procariotos não possuem núcleo organizado nem organelas celulares envoltas por membranas. A maior parte de seu material genético está incorporada em uma única molécula circular de DNA de fita dupla, frequentemente, fragmentos adicionais de DNA circular, conhecidos como plasmídeos, também estão presentes. No citoplasma, além de sais minerais, aminoácidos, pequenas moléculas, proteínas, açúcares ainda são encontradas partículas de ribossomos, grânulos de material de reserva (amido, glicogênio, lipídeos ou fosfatos). Exceto os micoplasmas, todos os procariotos têm paredes celulares rígidas. Nas bactérias, esta parede celular é composta principalmente de peptidoglicanos. As bactérias Gram-negativas, com parede celular que não fixa o corante cristal-violeta, possuem uma camada externa de lipopolissacarídeos e proteínas, sobre a camada de peptidoglicano, denominada cápsula, encontrada principalmente nas bactérias patogênicas, protegendo-as contra a fagocitose. As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido- hidroxibutírico e fosfato. FORMA E ARRANJO A forma bacteriana é uma característica genética própria de cada uma, ou seja, a bactéria nasce com uma forma definida e morre com a mesma. As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação:
  • 12. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 12 www.medresumos.com.br  Quanto à forma o Coco: De forma esférica ou subesférica (do género Coccus); o Bacilo: Em forma de bastonete (do género Bacillus). Podem apresentar extremidades em ângulo reto (Bacillus anthracis); o Vibrião: Em forma de vírgula (do género Vibrio); o Espirilo: de forma espiral/ondulada (do género Spirillum); o Espiroqueta: Em forma acentuada de espiral.  Quanto ao grau de agregação (Apenas os Bacilos e os cocos formam colônias). o Diplococo: De forma esférica ou subesférica e agrupadas aos pares (do género Diplococcus); o Estreptococos: Assemelha-se a um "colar de cocos"; o Estafilococos: Uma forma desorganizada de agrupamento; o Sarcina: De forma cúbica, formado por 4 ou 8 cocos simetricamente postos. o Diplobacilos: Bacilos reunidos dois a dois; o Estreptobacilos: Bacilos alinhados em cadeia. ESTRUTURAS BACTERIANAS E FUNÇÕES A estrutura da célula bacteriana é a de uma célula procariótica, sem organelas ligados à membrana celular, tais como mitocôndrias ou plastos, sem um núcleo rodeado por uma cariomembrana e sem DNA organizado em verdadeiros cromossomas, como os das células eucariotas. As principais estruturas da célula procariota incluem: nucleoide, plasmídeos, hialoplasma, membrana celular, mesossomo, parede celular, cápsulas, fimbrias e flagelos. NUCLEOIDE O nucleoide não é um verdadeiro núcleo, já que não está delimitado do resto da célula por membrana lipídica própria. O nucleoide consiste em fibrilas de DNA dupla hélice na forma de uma única molécula. O seu tamanho varia de espécie para espécie. Na Escherichia coli, uma bactéria típica, o genoma tem quase 5 milhões de pares de bases e vários milhares de genes codificando mais de 4000 proteínas (o genoma humano tem 3 mil milhões de pares de bases e cerca de 40.000 proteínas). Tem como função carregar informações genéticas da bactéria. PLASMÍDEOS Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA circulares que coexistem com o nucleoide, ou seja, é um DNA extra-cromossômico situado no citoplasma da bactéria. São comumente trocadas na reprodução sexuada. Os plasmideos têm genes, incluindo frequentemente aqueles que protegem a célula contra os antibióticos. Estes elementos são capazes de autoduplicação independente da replicação cromossômica e podem existir em número variável. Ex de plasmídios: fatores sexuais (fator-F), fatores de resistência a antibióticos (fator-R), plasmídio de fixação de N2, etc. HIALOPLASMA O hialoplasma é um líquido com consistência de gel, semelhante ao dos eucariotas, com sais, glicose e outros açúcares, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas. Contém também RNA da transcrição gênica, e cerca de 20 mil ribossomas. Os ribossomas procariotas são bastante diferentes dos eucariotas (essas diferenças foram usadas para desenvolver antibióticos usados para só afetar os ribossomas das bactérias).
  • 13. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 13 www.medresumos.com.br MEMBRANA CELULAR A membrana celular é uma dupla camada de fosfolípidos, com proteínas importantes (na permeabilidade a nutrientes e outras substâncias, defesa, e na cadeia respiratória e produção de energia). É composta de 60% de proteínas imersas em uma bicamada lipídica (40%). Além das interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio, cátions como Mg 2+ e Ca 2+ são responsáveis pela manutenção da integridade da membrana. Tem como funções:  Transporte de solutos: a membrana plasmática atua como uma barreira altamente seletiva (mecanismo de difusão facilitada e transporte ativo), impedindo a passagem livre de moléculas e íons. Moléculas hidrofílicas polares como ácidos orgânicos, aminoácidos e sais minerias não conseguem passar livremente pela membrana e, por isso, devem ser especificamente transportadas;  Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativa: a presença de citocromos e de enzimas da cadeia de transporte de elétrons na membrana plasmática lhe confere uma função análoga à da membrana interna das mitocondrias em células eucarióticas;  Biossíntese: as enzimas de síntese de lipídios da membrana e de várias classes de macromoléculas componentes de outras estruturas externas à membrana (peptidoglicano, ácidos teicoicos, lipopolissacarídios e polissacarídios extracelulares) estão ligadas à membrana citoplasmática;  Duplicação do DNA: algumas das proteínas do complexo de duplicação de DNA estão localizadas na membrana plasmática;  Secreção: macromoléculas como toxinas, bacteriocinas, penicilinases podem também ser secretadas através da membrana plasmática. OBS 1 : Algumas espécies de bactérias têm uma camada externa de polissacarídeos que protege contra desidratação e pode garantir resistência à antimicrobianos, chamada de cápsula. MESOSSOMO A membrana citoplasmática bacteriana pode apresentar invaginações multiplas que formam estruturas especializadas denominadas de mesossomos. Existem dois tipos:  Septal: desempenha papel importante na divisão celular, pois, após a duplicação do DNA, ao qual se encontra ligado, atua como o fuso no processo de divisão na célula eucariótica, separando os dois cromossomos e conduzindo-os para os pólos da célula.  Lateral: encontrado em determinadas bactérias e parece ter como função concentrar enzimas envolvidas no transporte eletrônico, conferindo à célula maior atividade respiratória ou fotossintética. PAREDE CELULAR A parede celular bacteriana é uma estrutura rígida que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às bactérias. É uma estrutura complexa composta por peptidoglicanos, polímeros de carboidratos ligados a proteínas como a mureína, com funções protetoras. A parede celular é o alvo de muitos antibióticos. Ela contém em algumas espécies infecciosas a endotóxina lipopolissacarídeo (LPS) uma substância que leva a reação excessiva do sistema imunitário, podendo causar morte no hóspede devido a choque séptico. É por meio da parede celular e da Técnica de Coloração Gram (nome em homenagem a Christian Gram) que se pode classificar o tipo de bactéria. As paredes de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas apresentam diferenças marcantes. Bactérias Gram-negativas possuem uma parede composta de várias camadas que diferem na sua composição quimica e, consequentemente, é mais complexa que a parede das Gram-positivas que, apesar de ser mais espessa, apresenta predominantemente um único tipo de macromolécula. O conhecimento das diferenças entre as paredes de bactérias Gram-positivas e Gram- negativas é da mais alta relevância para o estudo dos mecanismos de ação dos quimioterápicos, de patogenicidade e de outros tantos assuntos que estarão relacionados diretamente à composição química e estrutura da parede bacteriana.
  • 14. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 14 www.medresumos.com.br Na maioria das bactérias, a parede celular deve a sua rigidez a uma camada composta por uma substância somente encontrada em procariotos e que recebe diferentes denominações como: mureína, mucopeptídeo, mucocomplexo, peptidoglicano ou glicopeptídeo. O peptidoglicano representa a maior parte da parede das bactérias Gram-positivas, atingindo de 15% a 50% da massa seca da bactéria, ao passo que nas Gram-negativas não ultrapassa 5%. Trata-se de uma macromolécula formada por um arcabouço composto de uma alternância de N-acetil-glicosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). A este ultimo, encontram-se ligadas, covalentemente, cadeias laterais de tetrapeptídeos (L-alanina, D-glutamato, mesodiaminopimelato e D-alanina). O número de interligações entre as cadeias laterais de tetrapeptídeos em bactérias Gram-positivas é bem superior ao encontrado em bactérias Gram-negativas. Embora as ligações glicosídicas entre NAG e NAM sejam ligações fortes, apenas estas cadeias não são capazes de prover toda a rigidez que esta estrutura proporciona. A total rigidez do peptidoglicano é atingida quando estas cadeias são interligadas pelos aminoácidos. A forma de cada célula é determinada pelo comprimento das cadeias de peptidoglicano e pela quantidade de interligações existentes entre essas cadeias. Em contrapartida, a Gram-negativa apresenta uma dupla camada externa de lipopolissacarídeos (fosfolipídios e proteínas), ao passo que as Gram-positivas apresentam apenas uma fina camada de lipopolissacarídeos envolvendo a sua espessa camada de mucopeptídeo. Esta camada, nas Gram-positivas, geralmente é ausente. Tendo conhecimento das estruturas da parede celular de cada tipo de bactéria, pode-se fazer uso da Técnica Gram de Coloração. Faz-se uso de substancias na seguinte ordem: violeta (corante roxo) e lugol (juntos, formam o “complexo iodopararronilina” ou “complexo violeta-iodo”); trata-se a lâmina com álcool; em seguida, aplica a fucsina (corante avermelhado). As células Gram-positivas e Gram-negativas absorvem o complexo iodopararronilina, devido a ligação iônica entre os grupos básicos do corante e os grupos ácidos constituintes da parede celular. O iodo, em solução, penetra nos dois tipos de células e forma com o corante um complexo violeta-iodo. Ao fazer uso do alcool como substância descorante, nas células Gram-negativas, o mesmo dissolve o complexo corante-iodo (assim como as camadas externas de lipopolissacarídeos), elimina-o e deixa a célula incolor, a qual, ao ser corada com a fucsina, adquire a coloração avermelhada. Já nas células Gram-positivas, o álcool penetra com dificuldade na espessa camada de mucopeptídeo. A maior parte do complexo violeta-iodo permanece na célula, que retém assim, a sua coloração azulada.  Bactérias Gram-positivas (parede celular espessa)  Violeta + Lugol + Alcool + Fucsina  Coloração Azulada  Bactérias Gram-negativas (parede celular fina)  Violeta + Lugol + Acool + Fucsina  Coloração Avermelhada OBS 2 : A lisozima (enzima presente na lágrima e secreções lubrificantes do olho) quebra a ponte de ligação entre a NAG e a NAM, apresentando ação bactericida, quebrando a parede celular. CÁPSULA O termo cápsula é restrito a uma camada de polissacarídeos que fica ligada à parede celular como um revestimento externo da extenção limitada e estrutura definida. Nem toda bactéria apresenta cápsula, mas as que apresentam, usam-na para as seguintes funções:  Reservatório de água e nutrientes: visto serem formadas por macromoléculas muito hidratadas, servem como proteção contra dessecação do meio e podem ser fonte de nutrientes;  Aumento da capacidade invasiva de bactérias patogênicas: as bactérias encapsuladas são escorregadias e escapam à ação dos fagócitos;  Aderência: as cápsulas possuem receptores que servem como sítios de ligação com outras superfícies. Ex: bactérias formadoras de cáries (Streptococcus mutans) produzem um polissacarídio extracelular que se liga ao esmalte do dente e promove o acúmulo de outros micro-organismos. Quanto maior o número de bactérias aderidas, maior a produção de ácido pela fermentação microbiana da sacarose, resultanto na desmineralização do esmalte do dente. Ex²: Formação de biofilmes: bactérias podem produzir o chamado biofilme capaz de aderir a diferentes superfícies, inclusive tubulações, que podem trazer prejuízos adversos às indústrias por causa de vazamentos por perfuração. PILI OU FÍMBRIAS Os pili são microfibrilas proteicas que se estendem da parede celular em muitas espécies Gram-negativas. Têm funções de ancoramento da bactéria ao seu meio e são importantes na patogénese. Um tipo especial de pilus é o pilus sexual, estrutura oca que serve para ligar duas bactérias, de modo a trocarem plasmídeos. (Pilus vem do Latim, que significa pêlo, cabelo. Pili - Plural; Pilus - Singular). Muitas bactérias Gram-negativas são dotadas desses apêndices filamentosos proteicos que não podem ser confundidos com flagelos. Tais apêndices – as fímbrias
  • 15. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 15 www.medresumos.com.br (pili ou pelo) – são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos e não formam ondas regulares. Suas funções são:  Não desempenham papel relativo a mobilidade;  Fímbria sexual: serve como porta de entrada de material genético durante a conjugação bacteriana;  Outros tipos funcionam como sítios receptores de bacteriófagos;  Servem como estruturas de aderência às células de mamíferos e a outras superfícies. FLAGELO O flagelo é uma estrutura proteica que roda como uma hélice. Muitas espécies de bactérias movem-se com o auxílio de flagelos. Os flagelos bacterianos são muito simples e completamente diferentes dos flagelos dos eucariotas (como, no homem, os dos espermatozoides). Nem toda bactéria possui flagelo. O flagelo bacteriano confere movimento à celula e é formado de uma estrutura basal, um gancho e um longo filamento externo à membrana, sendo formado, predominantemente, pela proteína flagelina. Suas funções estão relacionadas com:  Movimentação da célula: o movimeno que algumas bactérias realizam, estimuladas por fatores físicos ou quimicos, é chamada taxia (fototaxia: estimulado pela luz; quimiotaxia: estimulado por agente químico);  Classificação de acordo com a quantidade de flagelos. COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS O citoplasma da célula bacteriana é uma solução aquosa limitada pela membrana plasmática. Imersas no citoplasma existem partículas insolúveis, algumas essenciais (ribossomos e nucleoide) e outras encontradas apenas em alguns grupos de bactérias, nos quais exercem funções especializadas como os grânulos e vacúolos gasosos. RIBOSSOMOS Partículas citoplasmáticas responsáveis pela síntese proteica, compostas de RNA (60%) e proteína (40%). Em procariotos, possuem coeficiente de sedimentação de 70S e são compostos de duas subunidades: uma maior (50S) e outra menos (30S) ESPOROS BACTERIANOS Algumas bactérias podem enquistar, formando um esporo, com um invólucro de polissacáridos mais espesso e ficando em estado de vida latente quando as condições ambientais forem desfavoráveis. Os endosporos são estruturas formadas por algumas espécies de bactérias Gram-positivas, sobretudo dos gêneros Clostridium e Bacillus, quando o meio se torna carente de água ou de nutrientes essenciais. Assim, a formação do esporo em procariotos é um tipo de diferenciação celular que ocorre como resposta a uma situação desfavorável do meio ambiente. O processo de formação do esporo dentro de uma célula vegetativa é chamado esporogênese. O pré-esporo desidratado (forma de esporo nos primeiros estágios da esporogênese, já com a maior parte da água do citoplasma eliminada) contém apenas DNA, RNA, ribossomos, enzimas e algumas quantidades de ácido dipícolínico, junto com grandes quantidades de íons cálcio. OBS 3 : Os vacúolos não são verdadeiros vacúolos já que não são delimitados por dupla membrana lipídica como os das plantas. São antes grânulos de substâncias de reserva, como açúcares complexos.
  • 16. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 16 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: GENOMA BACTERIANO – MECANISMO GENÉTICOS DA RESISTÊNCIA Para se discutir os mecanismos genéticos da resistência antimicrobiana, deve-se antes conhecer o genoma bacteriano, uma vez que a multirresistência de uma bactéria está ligado à genes cromossomais da mesma. O genoma representa o conjunto do material genético que uma célula apresenta. A organização genômica das bactérias é dinâmica e composta por diferentes modalidades de moléculas de DNA: cromossomo, plasmídeos, transposons e bacteriófagos. O cromossomo bacteriano contém todos os genes requeridos para o metabolismo e ciclo vital da bactéria. Plasmídeos, transposons e bacteriófagos são entidades moleculares independentes que ocorrem indistintamente em diferentes grupos bacterianos e que funcionam como elementos genéticos acessórios. Os genes que transportam não são essenciais à sobrevivência da bactéria, mas podem condicionar características tais como fatores de virulência, resistência a agentes antimicrobianos, bacteriocinas, toxinas, fixação de nitrogênio e utilização de fontes não usuais de carbono. Tais características adicionais podem ter importância adaptativa em determinadas situações. Todo material genético de uma bactéria, seja constitutivo ou acessório, está em contato direto com o citoplasma. Em processos de divisão (a cada 20 minutos), uma bactéria copia totalmente seus genes para a nova bactéria, o que explica a dificuldade de se controlar processos infecciosos. Cromossomos e plasmídeos constituem replicons, ou seja, unidades moleculares capazes de replicação autônoma. Transposons e bacteriófagos não são capazes de replicação autônoma e precisam estar inseridos em um replicon para se duplicarem. A figura acima mostra um mapa gênico de uma célula procariótica. A célula bacteriana tem cerca de 2400 genes codificantes de proteínas necessárias para sua sobrevivência. CÉLULA PROCARIÓTICA X CÉLULA EUCARIÓTICA Enquanto a célula eucariótica apresenta todo seu genoma organizado e compartimentalizado por um núcleo (lembrando, é claro, do material genético mitocondrial), o cromossomo bacteriano existe na forma de uma molécula circular única de DNA de cadeia dupla, altamente enovelada e livre no citoplasma. Células Procarióticas Células Eucarióticas 1. Contém apenas um cromossomo (único e circular) 2. Consiste de uma única molécula de DNA de fita dupla na forma circular 3. Não possui membrana nuclear: o cromossomo se localiza em uma região denominada nucleoide (em que o cromossomo se associa a proteínas). 4. É enrolado, espiralado e de forma altamente compacta - é cerca de 1200 vezes maior que o tamanho da célula 5. É rara a presença íntrons 1. Há mais do que um cromossomo por célula 2. Cada cromossomo consiste em uma única molécula longa de DNA de fita dupla enrolado em agregados de proteínas histonas em intervalos regulares 3. Possui membrana nuclear 4. Apresenta forma linear, e a molécula de DNA é cerca de 10 vezes mais longa 5. Presença marcante de íntrons 6. Mitocôndrias e cloroplastos apresentam material genético. Além do cromossomo, uma célula bacteriana pode conter uma ou mais estruturas de DNA, chamadas plasmídeos - moléculas de DNA de fita dupla menores que os cromossomos e que podem replicar-se independentemente destes. Outra diferença é o cromossomo da célula eucariótica, que é predominantemente constituído por íntons (sequências não codificadoras) do que por éxons (sequência codificadora). Já o cromossomo bacteriano apresenta uma grande maioria de éxons em relação aos íntrons (que são quase raros). As bactérias, como já foi dito e será discutido, possuem, além do seu cromossomo único e circular imerso no citoplasma, os seguintes elementos: plasmídeos, vírus e transposons.
  • 17. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 17 www.medresumos.com.br PROCARIOTOS O Reino Monera reúne os organismos procariontes, unicelulares, coloniais ou não, de vida livre ou parasita, autótrofos (fotossintetizantes ou quimiossintetizantes) ou heterotróficos que se alimentam por absorção. Mesmo possuindo uma estrutura e organização celular rudimentar, uma tendência evolutiva desde o primórdio dos seres vivos, essas demonstram um grande potencial biológico, coexistindo em todos os tipos de ambientes, seja terrestre, aéreo ou aquático. Esse Reino compreende as bactérias e algas azuis (atualmente denominadas de cianobactérias). Devido à contribuição da Biologia molecular esse Reino passou a ser classificado em dois sub-reinos de organismos procarióticos bem diferentes: Eubactérias e Arqueas (Archaeobactérias). As arqueobactérias são muito semelhantes às eubactérias e só foram diferenciadas destas há poucas décadas, graças ao desenvolvimento das técnicas de análise molecular. Uma diferença importante entre arqueas e bactérias é quanto a constituição química da parede célular. As arqueas não apresentam, em sua parede celular, o peptidoglicano, constituinte típico das bactérias. As arqueobactérias podem ser dos seguintes tipos:  Arqueobactérias metanogênicas;  Termófilas extremas: vivem em condições extremas de temperatura (600ºC);  Halófilas extremas: vivem em condições extremas de salinidade (NaCl a 25%). PLASMÍDEOS São moléculas extracromossomais circulares de DNA autorreplicativo encontradas em muitas espécies bacterianas e em algumas espécies de eucariotos (ex: o anel de 2-micra em Saccharomyces cereviesiae). São geralmente moléculas de DNA de fita dupla em forma de círculos fechados e passam às células-filha durante a divisão celular. Quando o plasmídeo está integrado ao cromossomo, recebe outro nome: epíssomo. OBS 1 : Os epissomas são plasmídeos que conseguem se integrar no DNA cromossómico do hospedeiro. Por essa razão, podem permanecer intactos durante muito tempo, ser duplicados em cada divisão celular do hospedeiro, e transformar- se numa parte básica da sua constituição genética. A maioria das bactérias conhecidas transporta um ou mais tipos de plasmídeos. Os genes que transportam não são essenciais à sobrevivência da bactéria, mas podem condicionar características adicionais tais como fatores de virulência, resistência a agentes antimicrobianos, bacteriocinas, toxinas, fixação de nitrogênio e utilização de fontes não usuais de carbono. Muitas das características condicionadas por genes plasmidianos contribuem para a adaptabilidade da bactéria em condições especiais. As bactérias não constroem seus próprios plasmídeos, mas os adquirem através do fenômeno da conjugação bacteriana, na qual uma bactéria transportando um plasmídeo o transfere para uma outra bactéria, mantendo para si uma cópia deste. REPLICAÇÃO DO PLASMÍDEO A replicação dos plasmídeos pode ser de dois tipos: por replicação de entidades independentes ou por replicação de epíssomo integrado. A replicação do plasmídeo também pode ocorrer em dois momentos: (1) quando a célula bacteriana se divide, o DNA plasmideal também se divide, assegurando que cada célula filha receba uma cópia deste; (2) durante o processo de conjugação, a molécula de DNA replicada pode entrar na célula receptora. TIPOS DE PLASMÍDEO Existem dois grupos básicos de plasmídeos: os conjuntivos e os não-conjuntivos. Os plasmídeos conjuntivos contém um gene chamado tra-gene, que pode iniciar a conjugação, isto é, a troca sexual de plasmídeos com outra bactéria. Os plasmídeos não-conjuntivos são incapazes de iniciar a conjugação e, por esse motivo, o seu movimento para outra bactéria, mas podem ser transferidos com plasmídeos conjuntivos durante a conjugação.  Plasmídeos de Fertilidade (F): contém apenas tra-genes. A sua única função é a iniciação da conjugação bacteriana. A bactéria que apresenta o plasmídeo F (chamada de F+ ou macho) tem a capacidade de produzir fímbrias associadas na reprodução sexuada com outras bactérias. A bactéria receptora é denominada F-.  Plasmídeos de Resistência (R): contém genes que os tornam resistentes a antibióticos ou venenos, ou seja, é responsável pela resistência da bactéria a antimicrobianos.  Plasmídeos Col: contém plasmídeos que codificam (determinam a produção de) colicinas, proteínas que podem matar outras bactérias, inibindo o crescimento de outras células que não possuem esse plasmídeo.  Plasmídeos Degradativos: permitem a digestão de substâncias pouco habituais, como o toluole ou o ácido salicílico, ou até mesmo derivados do petróleo (sendo usados para limpar poluições causadas por vasamento destes produtos).  Plasmídeos de Virulência: transformam a bactéria num agente patogênico, estando associado então, a patogenicidade da bactéria. Como por exemplo o plasmídeo Ti da bactéria Agrobacterium tumefaciens, que é usado atualmente na genética para a produção de plantas transgênicas.
  • 18. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 18 www.medresumos.com.br TRANSPOSONS Transposons são fragmentos de DNA linear. Os transposons são elementos genéticos móveis capazes de se inserirem em diferentes pontos do cromossomo bacteriano. Após inserir-se em um determinado sítio do cromossomo, o transposon pode deixar uma cópia neste sítio e inserir-se em outro ponto do cromossomo, um fenômeno denominado transposição. A transposição ocorre devido à presença, no transposon, de sequências específicas de DNA denominadas sequências de inserção (IS). As IS são pequenas sequências de DNA que codificam a enzima transposase, responsável pela transposição. Quando o transposon se liga ao cromossomo da bactéria, isso a confere uma maior mutagenicidade (por induzir mutações) bem como o isolamento de parte de seu material genético (“DNA egoísta”). Os transposons codificam uma ou mais proteínas que conferem características como resistência a drogas antimicrobianas, enterotoxinas e enzimas degradativas. Os transposons possuem genes de resistências, como por exemplo, a TN1AMP (resistente à ampicilina). RECOMBINAÇÃO: TRANSFERÊNCIA GÊNICA BACTERIANA A maioria das bactérias possui uma única cadeia de DNA circular. As bactérias, por serem organismos assexuados, herdam cópias idênticas dos genes de suas progenitoras (ou seja, elas são clonais). Algumas bactérias também transferem material genético entre as células. A transferência de genes é particularmente importante na resistência à antibióticos. A resistência a antibióticos acontece devido à "colocação" de um plasmídeo que vai dar essa resistência ao antibiótico. A maioria das batérias não apresenta reprodução sexuada, mas podem ocorrer misturas de genes entre indivíduos diferentes, o que é chamado de recombinação genética. Esse processo leva à formação de novos indivíduos com característias genéticas diferentes, resultando na mistura de material genético. Uma bactéria pode adquirir genes de outra bactéria e misturá-los aos seus por meio de três maneiras diversas: TRANSFORMAÇÃO BACTERIANA Ocorre pela absorção de moléculas ou fragmentos de moléculas de DNA que estejam dipostos no ambiente, proveniente de bactérias mortas e decompostas; a célula bacteriana transformada (receptora) passa a apresentar novas características hereditárias, condicionadas pelo DNA incorporado. Este não precisa ser de bactérias da mesma espécie; em princípio, qualquer tipo de DNA pode ser capturado se as condições forem adequadas. Entretanto, um DNA capturado só será introduzido no cromossomo bacteriano se for semelhante ao DNA da bactéria receptora. TRANSDUÇÃO BACTERIANA Consiste na transferência de segmentos de moléculas de DNA de uma bactéria para outra. Isso ocorre porque, ao formarem-se no interior das células hospedeiras, os bateriófagos (vírus) podem eventualmente incorporar pedaços do DNA bacteriano. Depois de serem liberados para infectar outra bactéria, os bacteriófagos podem transmitir a ela os genes bacterianos que transportavam. A bactéria infectada eventualmente incorpora em seu cromossomo os genes recebido do fago. Se este não destruir a bactéria, ela pode multiplicar-se e originar uma linhagem "transduzida" com novas características, adquiridas de outras bactérias via fago. CONJUGAÇÃO BACTERIANA Consiste na transferência de DNA diretamente de uma bactéria doadora para uma receptora através de um tubo de proteína denominado pêlo sexual ou “pili”, que conecta duas bactérias. Os “pili” estão presentes apenas em bactérias doadoras de DNA. Quando a recombinação genética foi descoberta pelo biólogo Joshua Lederberg, pensou-se que se tratava de um processo sexual comparável ao dos seres eucariontes. Por isso, na época, as bactérias doadoras de DNA foram denominados machos e as receptoras, fêmeas. A continuidade dos estudos mostrou que a capacidade de doar DNA
  • 19. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 19 www.medresumos.com.br está ligada à presença de um plasmídeo denominado F (de fertilidade); bactérias portadoras do plasmídeo F, denominadas F + , atuam como doadoras de DNA e as que não possuem o plasmídeo F atuam como receptoras, sendo chamadas de F - . Hoje se sabe que o DNA transferido de uma bactéria para outra, na conjugação, é quase sempre o plasmídeo F. Algumas vezes, porém, um pequeno pedaço de DNA cromossômico une-se ao plasmídeo e é transferido junto com ele na conjugação. Na bactéria receptora pode ocorrer recombinação genética entre o cromossomo e o fragmento de DNA unido ao plasmídeo recebido da bactéria doadora. ASPECTOS GENÉTICOS DA RESISTÊNCIA BACTERIANA A DROGAS O genoma procarioto e sua função determina um dos maiores problemas de saúde pública atual: mecanismo de resistência a antibiótico. Para isso, devemos iniciar definindo os seguintes termos: quimioterápicos e antibióticos.  Quimioterápico: substância com ação antimicrobiana produzida por síntese em laboratório.  Antibiótico: substância de ação antimicrobiana produzida naturalmente por fungos e pelas próprias bactérias. Ex:  Penicillium  Penicilinas  Cephalosporium  Cefalosporina  Streptomyces  Estreptomicina, neomicina, canamicina, tobramicina, eritromicina, etc.  Micromonospora  Gentamicina, sisomicina  Bacilus  Polimixinas, bacitracina  Chromobacterium  Aztreonam OBS 2 : Admite-se que o “cheiro de chuva” que predomina na terra após a chuva é resultado de geoprodutos liberados pelas bactérias Streptomyces presentes no solo. AÇÃO DOS ANTIMICROBIANOS  Bacteriostática: inibe o processo de multiplicação do micro-organismo.  Bactericida: inibe o crescimento do micro-organismo. HISTÓRICO Como se sabe, antibiótico é uma substância que tem capacidade de interagir com micro-organismos unicelulares ou pluricelulares que causam infecções no organismo. Os antibióticos interferem com estes micro- organismos, matando-os ou inibindo seu metabolismo e ou sua reprodução, permitindo ao sistema imunológico combatê- los com maior eficácia. O primeiro antibiótico fabricado pelo homem foi a penicilina. Alexander Fleming, bacteriologista do St. Mary's Hospital, de Londres, já vinha havia algum tempo pesquisando substâncias capazes de matar ou impedir o crescimento de bactérias nas feridas infectadas, pesquisa justificada pela experiência adquirida na Primeira Grande Guerra 1914- 1918, na qual muitos combatentes morreram em consequência da infecção em ferimentos profundos e mal-tratados por falta de tratamento adequado. No ano de 1922, Fleming descobre uma substância antibacteriana na lágrima e na saliva, a qual dera o nome de lisozima. E em 1928 Fleming desenvolveu pesquisas sobre estafilococos, quando descobriu a penicilina. A descoberta da penicilina deu-se em condições peculiaríssimas, graças a uma sequência de acontecimentos imprevistos e surpreendentes. No mês de agosto de 1928 Fleming tirou férias e, por esquecimento, deixou algumas placas com culturas de estafilococos sobre a mesa, em lugar de guardá-las na geladeira ou inutilizá-las, como seria natural, ao retornar ao trabalho, em setembro do mesmo ano, observou que algumas das placas estavam contaminadas com mofo, fato este relativamente frequente. Colocou-as então, em uma bandeja para limpeza e esterilização com lisol. Neste exato momento, entrou no laboratório um seu colega, Dr. Pryce, e lhe perguntou como iam suas pesquisas. Fleming apanhou novamente as placas para explicar alguns detalhes àquele colega sobre as culturas de estafilococos que estava realizando, quando notou que havia, em uma das placas, um halo transparente em torno do mofo contaminante, o que parecia indicar que aquele fungo produzia uma substância bactericida. O assunto foi discutido entre ambos e Fleming decidiu fazer algumas culturas do fungo para estudo posterior. O fungo foi identificado como pertencente ao gênero Penicilium, de onde deriva o nome da penicilina, dado à substância por ele produzida. Fleming passou a empregá-lo em seu laboratório para selecionar determinadas bactérias, eliminando das culturas as espécies sensíveis à sua ação. A descoberta de Fleming não despertou inicialmente maior interesse e não houve a preocupação em utilizá-la para fins terapêuticos em casos de infecção humana até a eclosão da Segunda Guerra Mundial, em 1939. Nesse ano e em decorrência do próprio conflito, a fim de evitarem-se baixas desnecessárias, foram então ampliadas as pesquisas a respeito da penicilina e seu uso humano. Em 1935, Gerhard Domark cria em laboratório a sulfa, substância com atividade antimicrobiana. Em 1940, Sir Howard Florey e Ernst Chain, da Universidade de Oxford, retomaram as pesquisas de Fleming e conseguiram produzir penicilina com fins terapêuticos em escala industrial, inaugurando uma nova era para a medicina denominada a era dos antibióticos. Para a II Guerra Mundial, os antibióticos eram vistos como “Balas Mágicas”. Ainda nesse período, menos que 1% dos S. aureus estudados eram resistentes a penicilina. Em 1946, 60% dos S. áureos já se apresentavam resistentes à penicilina: apresentavam genes produtores de penicilinases, enzimas que quebram o anel β-lactâmico da penicilina (responsável por matar a bactéria).
  • 20. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 20 www.medresumos.com.br RESISTÊNCIA BACTERIANA A DROGAS A resistência bacteriana pode se dar por duas formas: resistência natural (toda a espécie bacteriana é naturalmente resistente a um certo antibiótico. Ex: Escherichia coli não pode ser tratada com benzilpenicilina por ser resistente à essa droga) e resistência adquirida (ao longo de seu desenvolvimento, adquire resistência devido a processos de conjugação, transformação, etc.). O antibiótico não induz resistência. A resistência adquirida é um fenômeno espontâneo da bactéria, sendo os antimicrobianos apenas agentes seletores de amostras resistentes. Isso demonstra que antibióticos devem ser administrado da maneira e intervalos corretos. CAUSAS DA RESISTÊNCIA A capacidade de adaptação ao novo ambiente garante à bactéria variabilidade genética gerada por mutação e mecanismos de transferência. As condições que favorecem a seleção e disseminação de genes de resistência aos antibióticos são:  Uso abusivo dos antimicrobianos nos hospitais;  Venda livre/Aquisição direta pelo doente (Automedicação);  Indicação indiscriminada por médicos;  Uso como aditivo em ração animal;  A tecnologia do DNA recombinante, que gera organismos transgênicos, pode criar vetores plasmídeos resistentes;  Pressão seletiva natural de muitos antibióticos (fungos e bactérias);  Exposição a outros agentes seletivos como mercúrio;  Fatores atuais: Maior imunodepressão (decorrente da AIDS, quimioterapia anticâncer e maior frequência de transplantes);  Modernos meios de transportes, o que facilita o transporte de pessoas ao redor do mundo, carregando consigo bactérias de variados meios de resistência. OBS 3 : Mecanismo de Resistência: Versatilidade Genética  Aquisição de Novo DNA  Mutação e Recombinação  Mecanismos de Transferência do Material Genético COMO SALVAR OS ANTIMICROBIANOS Para evitar cada vez mais a resistência dos micróbios aos medicamentos, deve-se tomar algumas medidas, tais como:  A busca de novos antimicrobianos;  Modificar ou rejuvenescer drogas já existentes;  Obtenção de Vacinas por Técnicas Convencionais ou Moleculares;  Admitir que a resistência bacteriana é um sério problema de saúde pública (Fenótipo=Genótipo + Ambiente);  Adotar ações que reduzam o uso dos antimicrobianos: Só usá-los se indispensável (Diagnóstico); Realizar antibiogramas; Programas de vigilância hospitalar e comunitária; Usar vacinas que aumentem as defesas do organismo e reduzam as necessidades de drogas. OBS 4 : A ANVISA, com o intuito de evitar a prescrição de antibióticos sem parcimônia, instituiu, desde 2010 (por meio da RDC Nº 44, DE 26 DE OUTUBRO DE 2010), preconiza no DOU, que a prescrição de antibióticos seja feita a partir do preenchimento de Receituário de Controle Especial, o que exige duas vias, dados gerais do paciente e carimbo do médico
  • 21. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 21 www.medresumos.com.br responsável. ANTIBIOGRAMA Um antibiograma é um ensaio que mede a susceptibilidade/resistência de uma bactéria a um ou mais agentes antimicrobianos. Seu objetivo é tanto a análise do espectro de sensibilidade/resistência a drogas de uma bactéria quanto a determinação da concentração mínima inibitória. O Ágar de Mueller Hinton é recomendado pelo U.S. Food and Drug Administration (FDA) e pela Organização Mundial da Saúde (OMS) para o teste de sensibilidade/resistência a antibióticos de bactérias Gram positivas e Gram negativas, aeróbicas ou anaeróbicas facultativas, comumente encontradas em alimentos e espécimes clínicos. O teste, denominado antibiograma, é feito utilizando-se discos de difusão antibióticos depositados sobre a superfície do meio no qual se inoculou, por espalhamento, uma amostra de uma cultura bacteriana previamente crescida em meio líquido. Material: Pipetador com volume fixo de 100 µl, ponteiras esterilizadas, alça de Drigalski esterilizada, placas de Petri contendo meio Mueller Hinton, discos de difusão de antibióticos, cultura bacteriana em Caldo Nutriente ou meio LB. Procedimento: Semear, por espalhamento com alça de Drigalski ou com uma zaragatoa esterilizada, uma alíquota de 100 µl da cultura bacteriana em uma placa de Petri contendo meio Ágar de Mueller Hinton. Em seguida, depositar discos de papel filtro impregnados, separadamente, com quantidades determinadas de um antibiótico específico sobre a superfície do meio em disposição ordenada. Incubar a placa, invertidas, a 37ºC por cerca de 24 horas. Resultados: A formação de um halo transparente sobre a superfície do meio, ao redor de um disco de antibiótico, indica uma região com ausência de crescimento bacteriano, revelando a ação inibitória do agente antimicrobiano sobre a bactéria ensaiada.
  • 22. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 22 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: FISIOLOGIA BACTERIANA – NUTRIÇÃO E METABOLISMO BACTERIANO A análise das estruturas bacterianas revela que sua arquitetura é formada por diferentes macromoléculas, constituídas por distintas unidades. Essa análise nos leva a crer que a constituição molecular das bactérias não é muito diferente quando comparada a células eucarióticas. Todos os tipos de células, incluindo a bacteriana, são constituídos por cerca de 70% de água, indicando que suas reações estão preparadas para ocorrer em meio aquoso. Os 30% restantes são compostos de matéria seca (macromoléculas) que compõem a parede celular, os ribossomos, a região nuclear ou a membrana bacteriana.  70% Água;  30% Matéria seca: proteínas, DNA, RNA, lipídeos, lipopolissacarídeos, metabólitos. REQUISITOS NUTRICIONAIS A maioria das bactérias são heterotróficas. As substâncias ou elementos retirados do ambiente para construir novos componentes celulares ou para obter energia são chamados de nutrientes. Os nutrientes podem ser divididos em duas classes: macronutrientes (compostos orgânicos celulares) e micronutrientes. Ambos os tipos são imprescindíveis, mas os primeiros são requeridos em grandes quantidades por serem os principais constituintes dos compostos orgânicos celulares e/ou por serem utilizados como combustível. MACRONUTRIENTES (COMPOSTOS ORGÂNICOS CELULARES) Em laboratório, esses nutrientes (90% da constituição molecular) são cedidos às bactérias nos meios de cultura, enquanto que no corpo humano, o próprio sangue os fornece.  Fonte de carbono: as bactérias podem utilizar o carbono inorgânico existente no ambiente, na forma de carbonatos ou de CO2, como única fonte de carbono. São, nesse caso, chamadas de autotróficas. Os micro- organismos que obrigatoriamente requerem uma fonte orgânica de carbono são denominados heterotróficos.  Fonte de nitrogênio: está disponível na natureza sob a forma de gás (N2) ou na forma combinada. Para um grupo de bactérias, além do nitrogênio compor as proteínas e ácidos nucleicos, ele serve para formar nitrato que é o aceptor final de elétrons da cadeia de transporte em anaerobiose.  Fonte de oxigênio: é requerido na forma de molécula como aceptor final da cadeia de transporte de elétrons aeróbia. É, portanto, assimilado tanto na forma de molécula como na forma combinada.  Fonte de hidrogênio: com exceção de um pequeno grupo de bactérias que necessita de H2 na forma molecular, é obtido pelas bactérias na forma combinada. MICRONUTRIENTES Correspondem a um percentual menor da constituição molecular bacteriana (10%) e são eles: potássio, cálcio, ferro, magnésio, manganês. Atuam como componentes de proteínas, enzimas e componentes de estruturas celulares. Os esporos (forma de resistência da bactéria), por exemplo, são formados por íons cálcio associados ao ácido acetilcolínico. CONDIÇÕES DE CULTIVO Os meios de cultura são representados por um conjunto de substâncias que tem como finalidade o crescimento microbiano. Para cultivar micro-organismos, deve-se obedecer a requisitos básicos obrigatórios, quais sejam: inoculá-los em meios de cultura adequados e incubá-los em condições ambientais igualmente adequadas. Um inóculo é uma amostra de material que contém geralmente uma pequena quantidade de micro-organismos; obedecidas as condições citadas, os micro-organismos contidos no inóculo multiplicam-se, aumentando em número e massa e, com isso, atingindo o objetivo desejado. Os meios de cultura devem ser ricos em fatores de crescimento: vitaminas, aminoácidos, purinas e pirimidinas. Algumas outras bactérias exigem a presença de sangue para o meio de cultura (Ágar base + sangue de carneiro = Ágar sangue). CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE CULTURA 1. Quanto à composição  Meios sintéticos: são meios de cultura que apresenta uma constituição química definida. Ex: Ágar Mueller Hinton; Ágar sangue (Blood-Agar-Base, BAB).  Complexos (naturais): não se tem uma ideia fixa de concentração de nutrientes no meio, ou seja, não tem uma composição química definida. Ex: leite, suco de frutas, caldo de carne.
  • 23. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 23 www.medresumos.com.br 2. Quanto ao estado físico  Sólidos: meios com aspecto gelose devido à presença do Ágar, um polímero obtido de algas marinhas que tem como função única fornecer uma consistência sólida ao meio, sem estar relacionado à nutrição. Ex: Ágar sangue  Semissólidos: apresentam uma pequena quantidade de Ágar.  Líquidos: não apresentam Ágar em sua composição. Quando há presença de bactérias, o meio apresenta-se turvo. Ex: Caldo BHI (Brain Heart Infusion), um meio extremamente rico em nutrientes derivado do coração e cérebro bovino. 3. Quanto à finalidade  Meio seletivo: seleciona o crescimento de espécies específicas de bactérias. Ex: Ágar manitol salgado faz crescer o Staphylococos.  Meios de enriquecimento: contém substâncias acrescentadas ao meio de cultura com a finalidade de obter crescimento da bactéria. Ex: sangue, soro, vitaminas, BHI, etc. INFLUÊNCIA DOS FATORES AMBIENTAIS A tomada de nutrientes e posterior metabolismo são influenciados por fatores físicos e químicos do meio ambiente. Os principais fatores são: temperatura, pH, presença de O2, pressão osmótica e luz.  Temperatura: cada tipo de bactéria apresenta uma temperatura ótima de crescimento. A temperatura ideal para o crescimento bacteriano é de 37º. Porém, existem bactérias que apresentam variações segundo a temperatura ótima para o seu crescimento, sendo classificadas em: o Psicrófilas: entre 12 e 17ºC; o Mesófilas: entre 28 e 37ºC; o Termófilas: 57 e 87ºC.  pH: os valores de pH em torno da neutralidade (6,5 a 6,8) são os mais adequados para a absorção de alimentos para a grande maioria das bactérias. Existem, no entanto, grupos adaptados a viver em ambientes ácidos e alcalinos.  Oxigênio: o oxigênio pode ser indispensável, letal ou inócuo para as bactérias, o que permite classificá-las em: o Aeróbias estritas: exigem a presença de oxigênio. Ex: Acninotobacter o Aeróbias Microaerófilas: necessitam de baixos teores de oxigênio. Ex: Campylobacter jejuni o Aeróbias Facultativas: apresentam mecanismos que as capacitam a utilizar o oxigênio quando disponível, mas desenvolver-se também na sua ausência. Ex: Escherichia coli o Aeróbias aerotolerantes: suportam a presença de oxigênio, apesar de não utilizarem. Ex: Streptococcus e Lactobacillus. o Anaeróbias estritras: não toleram oxigênio. Ex: Clostridium tetani e Clostridium botulinum, bactérias produtoras de potentes neurotoxinas (botulínica) que inibem a ação da acetilcolina, impedindo a contração da musculatura da respiração. METABOLISMO BACTERIANO Uma vez garantidos pelo ambiente os nutrientes e as condições adequadas para assimilá-los, as bactérias vão absorvê-los e transformá-los para que cumpram suas funções básicas, quais sejam o suprimento de energia e de matéria prima. OBTENÇÃO DE ENERGIA As substâncias energéticas (com elevado grau de redução) preferencialmente oxidadas por micro-organismos são os açúcares, seguidos pelas proteínas e, mais raramente, as gorduras. As bactérias utilizam energia para transporte de nutrientes, o movimento dos flagelos, mas sobretudo para as biossínteses. Os processos de obtenção, armazenamento e utilização de energia são organizados na célula através de uma rede complexa de reações químicas que constituem o metabolismo. 1. Oxidação Aeróbia: se dá por meio da oxidação dos carboidratos, através da glicólise, conversão de piruvato a acetil-CoA, Ciclo de Krebs, Cadeia de transporte de elétrons. 2. Oxidação anaeróbia: ao contrário da maioria dos seres vivos que apresentam metabolismo estritamente aeróbio, muitas bactérias têm a capacidade de viver em ambientes onde há baixas tensões ou carência total de oxigênio. Para viver nestas condições, os micro-organismos são capazes de levar a cabo os processos de fermentação ou respiração anaeróbia (na qual não há ciclo de Krebs, pois na ausência do O2, haverá carência de NAD oxidado), fazendo uso de compostos orgânicos, obtendo os seguintes produtos finais: lactato, etanol, acetato. A fermentação láctica, por exemplo, é um processo utilizado na indústria de alimentos.
  • 24. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 24 www.medresumos.com.br CRESCIMENTO BACTERIANO Quando se fala em crescimento bacteriano, relaciona-se ao número de bactérias existentes em um determinado meio. Para avaliar essa variável, faz a curva de crescimento bacteriano, que está dividida nas seguintes fases:  Fase LAG (latência): fase de adaptação da bactéria ao meio.  Fase logarítmica: crescimento exponencial da bactéria.  Fase estacionária: parada no crescimento de bactérias devido à multiplicação de algumas bactérias e morte de outras por conta da produção de toxinas.  Fase de declínio: fase em que ocorre uma morte maciça de bactérias devido à escassez de nutrientes no meio. REPRODUÇÃO BACTERIANA A forma de crescimento bacteriano é por meio da reprodução, que pode se dar das seguintes formas: 1. Reprodução assexuada o Fissão binária (bipartição): divisão da célula-mãe em duas células-filhas idênticas. o Fragmentação: bactérias filamentosas liberam fragmentos que originam uma nova bactéria. o Brotamento: semelhante as leveduras, forma-se um broto que dará origem a uma nova bactéria. o Esporogenia: formação de novas bactérias através da formação de esporos. 2. Reprodução Sexuada: o Conjugação: exige o contato íntimo entre as células, havendo então uma célula doadora do MG e uma receptora desse material, sendo esse transporte mediado por plasmídeos.
  • 25. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 25 www.medresumos.com.br MICROBIOLOGIA: CONTROLE DOS MICRO-ORGANISMOS - ELO ESTRATÉGICO DE BIOSSEGURANÇA Esterilização é o processo que promove completa eliminação ou destruição de todas as formas de micro- organismos presentes: vírus, bactérias, fungos, protozoários, esporos, para um aceitável nível de segurança. O processo de esterilização pode ser físico (vapor saturado/autoclaves, calor seco, Raios Gama/Cobalto), químico (Glutaraldeído, Formaldeído, Ácido peracético) ou físico-químico. Antes de iniciar o estudo do controle dos micro-organismos, devemos conhecer a diferença entre alguns termos:  Esterilização: morte total de micro-organismos em um material – não pode haver micro-organismos em materiais esterilizados.  Desinfecção: processo em que há a morte parcial de bactérias, sem que haja a destruição de esporos.  Antissepsia: desinfecção feita através de substâncias antissépticas, isso se tratando de tecidos vivos.  Assepsia: desinfecção de equipamentos, como materiais cirúrgicos.  Germicida: substâncias químicas com ação voltada para a morte de micro-organismos.  Bacteriostase: inibição da multiplicação de micro-organismos.  Degermação: utilização de substâncias (degermantes) que realizam a retirada de micro-organismos do meio sem causar a morte das mesmas. MÉTODOS FÍSICOS DE CONTROLE O calor é o método mais eficaz, de baixo custo e mais prático. Seu uso pode variar, dependendo do equipamento esterilizante utilizado, em úmido e seco. CALOR ÚMIDO O uso do calor úmido tem como fundamento a morte bacteriana por meio da desnaturação de suas proteínas. 1. Fervura: água em ebulição (100ºC) em um tempo de 15min (a partir do momento que esta entrou em ebulição). As bactérias morrem, mas não há destruição dos esporos. 2. Esterilização por Autoclavação: processo de esterilização realizada pela autoclave, cuja ação esterilizadora se dá pela termocoagulação das proteínas bacterianas. Este é o processo de esterilização indicado para a maioria dos instrumentos cirúrgicos. É utilizado vapor saturado sob pressão, ou seja, deve-se observar três fatores: tempo (15 min), temperatura (121ºC) e pressão (1 atm). Nesse tipo de esterilização, há a morte dos esporos. Agente esterilizante: CALOR + UMIDADE (sendo esta 100% relativa). A penetração do vapor saturado condensa o calor, causando precipitação da umidade (umidifica o micro-organismo, amolecendo até a quebra capsular, destruindo os esporos). Validade da esterilização: 7 a 15 dias. O perfeito funcionamento da Autoclave deve ser frequentemente confirmado e ser sempre observado:
  • 26. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 26 www.medresumos.com.br  Corrosão nas tubulações; presença de sinais de oxidação; partículas metálicas; presença de óleo e o vapor utilizado na esterilização deve estar isento de toda impureza (através da utilização de água desmineralizada ou destilada, do contrário, podem causar corrosão e manchas nos instrumentos).  Evitar abrir prematuramente a Autoclave. Isto leva ao surgimento de ar frio no interior do compartimento do esterilizador, resultando em rápida condensação do vapor que irá depositar resíduos nos instrumentos, manchando-os.  Evitar abrir a Autoclave rapidamente. Deixe todo o vapor sair primeiro e que o ciclo de secagem se complete, principalmente se a Autoclave for dotada de bomba à vácuo.  Evite exceder a temperatura e o tempo recomendado para a esterilização. Normalmente, o instrumental deve ficar em Autoclave convencional durante 30 minutos à uma temperatura de 121°C a 132°C. Resfriamento: processo gradativo. Não colocar o material retirado da Autoclave direto e sobre a superfície fria. 3. Pasteurização: Processo usado em alimentos para destruir micro-organismos patogênicos ali existentes. Foi criado em 1864, levando o nome do químico francês que o criou: Louis Pasteur. A pasteurização reside basicamente no fato de se aquecer o alimento a determinada temperatura, e por determinado tempo, de forma a eliminar os micro-organismos presentes no alimento. Posteriormente estes produtos são selados hermeticamente por questões de segurança, evitando assim uma nova contaminação. O material é aquecido a uma temperatura de 72ºC durante 15 segundos e depois é resfriado, causando assim um choque térmico e evitando o estado morno do material (37ºC, temperatura ótima para diversas bactérias). CALOR SECO Por uso do calor seco, há morte das bactérias por oxidação. 1. Flambagem: queima direta do material na fonte térmica. 2. Esterilização na Estufa: processo de esterilização realizado pela estufa, cuja ação esterilizante resulta em destruição bacteriana que se dá pela oxidação celular. Os instrumentos que tenham algum componente de material têxtil ou de borracha não podem ser esterilizados pelo calor seco. Na Estufa, os instrumentos devem ser colocados em caixas metálicas furadas e fechadas de preferência, com o fundo forrado de papel alumínio tendo a sua face mais brilhante voltada para cima. Este é o processo indicado para esterilizar instrumentos de corte, portanto as tesouras devem ficar na posição semiaberta e devem ter as suas superfícies de corte (parte-ativa) protegidas com gazes, que além de permitir a ação do agente esterilizante, não alterem a qualidade e capacidade de corte dos mesmos. A estufa deverá ser aquecida à temperatura indicada antes da colocação das caixas de instrumentos e o tempo de esterilização deve ser contado a partir do instante em que o termômetro acusar a temperatura escolhida. Os instrumentos devem ser protegidos com invólucros adequados e de forma a permitir que o ar circule livremente na câmara. Para instrumentos cirúrgicos, o tempo de exposição é de 120 minutos à temperatura de 170ºC. Nunca ultrapassar essa temperatura. É pouco utilizado em hospitais, porém é mais utilizado em consultórios médicos e odontológicos. Prazo de validade: Esterilidade por 10 dias. FILTRAÇÃO Tipo de remoção mecânica dos micro-organismos. Pode utilizar filtro de milipore (poros com 0.45 µm). RADIAÇÕES Processo realizado com materiais que não podem entrar em contato com altas temperaturas (plásticos, luvas, etc.). Portanto, é um procedimento muito utilizado em materiais termossensíveis, em que se utiliza radiação gama do Cobalto à 60°C, o qual irá provocar uma mudança na estrutura do DNA do micro-organismo por meio da ejeção de elétrons dos átomos, não deixando resíduos tóxicos e não induzindo radioatividade nos produtos, devido ao fato de que as energias envolvidas são insuficientes para interações com os núcleos. Este processo pode ser executado mesmo que o produto a ser esterilizado já esteja em sua embalagem final, de modo que esta permaneça selada e intacta durante o processo. 1.Radiações por raios-gama (ionizante): atuam na desintegração das moléculas de DNA das bactérias. 2.Radiação ultravioleta (não-ionizante): geram dímeros na estrutura do MG bacteriano. BAIXAS TEMPERATURAS Causam interrupção do metabolismo bacteriano. Como instrumentos, temos: geladeiras (-0 ºC), congelador (-20 ºC) e nitrogênio líquido (-179 ºC). MÉTODOS QUÍMICOS DE CONTROLE A técnica por métodos químicos foi introduzida por Joseph Lister (1847), antes de realizar procedimentos cirúrgicos, realizando técnicas antissépticas por meio dos derivados do fenol.
  • 27. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MAD I 27 www.medresumos.com.br AGENTES DE SUPERFÍCIE São agentes aniônicos, que funcionam como sabões. • Agentes catiônicos: cloreto de benzalcônio, cloreto de cetilpirimidíneo, clorexidina. • Metais pesados e derivados: mercúrio e sais de prata. CICLO DA ESTERILIZAÇÃO 1. Pré-lavagem com desincrustante; 2. Lavagem em água corrente; 3. Secagem do material; 4. Embalagem; 5. Esterilização; 6. Armazenagem do material. OBS 1 : Todo instrumental que permaneceu disposto na bandeja torna-se contaminado após o atendimento, mesmo aqueles que não foram utilizados. Dos instrumentais é que efetivamente inicia-se a contagem do ciclo para esterilização.