Introdução à Microbiologia

(1)

Noções Básicas de

Microbiologia

• Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= estudo)

Prof. João Paulo Alves

O que são microrganismos?

Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos não são visualizados a olho nu.

Protozoários, Bactérias, Fungos e Vírus

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• Primeiros microrganismos

– 3,5 - 3,8 bilhões de anos

Madigan et al., 2010 Prof. João Paulo Alves

1,500 Fungos

Archaea e Bacteria

Cianobactérias

(3)

IMPACTO DOS MICRORGANISMOS SOBRE OS SERES HUMANOS

A descoberta dos microrganismos

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) - Delft, Holanda

Robert Hook

(1635-1703) - Inglaterra

(4)

O microscópio de

Leeuwenhoek

1673-1723:

observações relatadas à Sociedade Real de Londres

Leeuwenhoek

(5)

Pasteur (1822-1895)

• Pasteur (1822-1895)

A geração espontânea de volta

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A geração espontânea de volta

• Pasteur (1822-1895)

A geração espontânea de volta

• Pasteur (1822-1895)

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• Fracastoro (1546):

– seres pequenos causadores de doenças

• Plenciz (séc. 17):

– diferentes doenças eram causadas por

diferentes microrganismos (parasitismo)

• Pasteur (séc. 19):

– doença causada por um protozoário

Teoria microbiana das doenças

• Robert Koch (1843-1910):

– rival de Pasteur na descoberta do agente do

carbúnculo (antraz):

• descobriu a bactéria Bacillus anthracis em 1876

• Primeiro pesquisador a provar que um germe era causador da doença, fazendo o mesmo mais tarde com a tuberculose

Teoria microbiana das doenças

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Organismos Estudados pela

Microbiologia

• Bactérias

• Fungos

• Vírus

• Protozoários

(Procariontes)

(Eucariontes)

(Acelulares)

Quanto ao número de células há 2 tipos de seres

vivos:

. Unicelulares : constituídos apenas por 1 célula

. Pluricelulares : constituídos por várias células

amiba

paramécias

(9)

Constituição da célula

. Células procarióticas :

não tem membrana nuclear (tem nucleóide)

. Células eucarióticas : tem membrana nuclear (tem núcleo)

BACTÉRIAS

 Organismos unicelulares, procariotas, encontrados

na forma isolada ou em colónias

 Dimensão microscópicas – 80 a 100 vezes mais pequenas que a média das células eucarióticas

 Elas sobrevivem, crescem e se dividem em

temperaturas entre 0ºC e 50ºC

abundam no ar, solo e água. Embora a maioria

seja, felizmente, inofensiva para o ser humano, algumas são patogénicas e podem provocar doenças mais ou menos graves.

(10)

Estrutura bacteriana

BACTÉRIAS

 Psicrofílicas – dividem-se em temperaturas entre 0ºC e 15ºC. Estão presentes nas águas de lagos, rios, poços, etc.

 Mesofílicas – desenvolvem-se em temperaturas entre 15ºC e 37,5ºC. Estão presentes nos organismos humano e animal, podendo causar doenças ou apenas estar em simbiose com o organismo.

 Termofílicas – estão em temperaturas entre 38ºC e 50ºC. Estão presentes em água quente. Não causam doenças.

 Quanto à temperatura que suportam, as bactérias podem ser:

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 Quanto à forma, as bactérias podem ser:

Designa bactérias de forma arredondada. Embora alguns cocos estejam isolados, outros encontram-se unidos aos pares, tomando as seguintes designações:

• Diplococos (aos pares)

• Estreptococos (em cadeia)

• Estafilococos (em cachos)

COCOS

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• Pneumococos

(cocos)

• estreptococos e

estafilococos

• infeções respiratória

(pneumonia)

• infeções cutâneas

podem provocar podem provocar

Exemplos:

São bactérias com uma forma semelhante a um bastonete, podendo ser constituídas por flagelos.

Bacilos

Este tipo de bactérias engloba as causadoras da tuberculose, lepra, tétano e de muitas outras doenças.

. Alguns bacilos são curvos, assemelhando-se a uma vírgula, sendo denominados vibriões, como o agente causador da cólera.

(13)

Espirilos

São bactérias de forma espiralada (como um saca-rolhas)..

facultativas – as que podem viver com ou sem oxigénio

 Quanto ao tipo de respiração, as bactérias podem

ser:

anaeróbias - conseguem sobreviver em meios sem oxigénio. aeróbias - necessitam que o meio onde se encontram tenha oxigénio para que o possam absorver e,

consequentemente, desenvolver o seu metabolismo.

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 Quanto ao modo de nutrição, as bactérias podem

ser:

.bactérias fotossíntéticas (necessitam de energia proveniente da luz)

. bactérias quimiossintéticas (necessitam de energia provenientes de reações químicas)

- autotróficas

são capazes de fabricar o seu próprio alimento a partir da matéria mineral:

- heterotr

óficas

são incapazes de fabricar, a partir de matéria mineral, as substâncias orgânicas de que necessitam. Por isso utilizam matéria orgânica

. saprófitas - alimentam-se de matérias orgânicas em decomposição; umas degradam os hidratos de carbono (fermentação) e outras, as proteínas (putrefação)

. parasitas – vivem e desenvolvem-se à custa de outros seres, causando-lhe doenças (bactérias patogénicas)

. Simbióticas - obtêm os seus nutrientes diretamente de organismos vivos, como acontece com as bactérias que habitam permanentemente no intestino do ser humano sem lhe provocar qualquer tipo de problema.

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- de roxo : Gram Positivas (Gram +)

Gram Negativas (Gram -)

Os Métodos de Coloração facilitam a visualização dos microrganismos ao Microscópio Óptico

 Quanto à coloração, com a técnica de gram, as

bactérias podem corar:

- de vermelho :

Caracterização Bioquímica das Paredes Bacterianas ≈ 95% em Gram positivos

≈ 5% em Gram negativos

Método de Coloração de Gram:

São usados os corantes Cristal Violeta + Fucsina de Ziehl A Coloração depende da composição química da Parede Celular

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 Principais fatores ambientais que intervêm na vida

das bactérias:

- Temperatura

- Dessecação: aquelas que conseguem viver meses e até anos,

em ambientes secos sob a forma de esporos.

- Luz: prejudicial para a maioria das bactérias, provocando a morte

por lise celular ou por mutações.

- antibióticos: mata as bactérias (doses elevadas) ou impede que

se multipliquem (pequenas doses).

- Anti-sépticos: alcool, tintura de iodo, água oxigenada que matam

as bactérias .

FUNGOS

eucariotas

não-fotossintéticos

heterotróficos (decompõem a matéria orgânica

para assimilar os nutrientes)

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 Unicelulares – leveduras

 Pluricelulares (a maioria) – fungos filamentosos (bolores)

leveduras Fungo filamentoso

micélio

hifas

- Fungos patogénicos:

Segregam toxinas que são prejudiciais ao organismo humano ex: pé de atleta

- Fungos úteis:

ex: antibióticos usados em medicina para curar

doenças (penicelina)

utilizados na fermentação do pão, cerveja,… e de medicamentos que ajudam a restabelecer a flora intestinal (leveduras)

(18)

• Não são considerados seres vivos (pois só conseguem

realizar as suas funções –nutrição e reprodução- quando estão no interior de células vivas, das células hospedeiras)

• Não visualizados ao microscópio óptico

• Muito pequenos (nm) – visíveis somente ao microscópio

eletrónico

• Parasitas intracelulares obrigatórios

Dependem de um hospedeiro para a replicação

Utiliza o sistema enzimático do hospedeiro para sua replicação e produção das proteínas virais

VÍRUS

• Sem metabolismo próprio.

• Não se desenvolvem em ambientes extracelulares.

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• possuem a propriedade de se cristalizar

• possuem informação genética (ADN) o qual pode sofrer

mutações, transmitindo aos seus descendentes novas características

.

• Podem infetar uma variedade de hospedeiros:

- procariotas - fungos - plantas - animais

• Agentes de diversas doenças no Homem, como o sarampo,

a papeira, herpes, miningite e a gripe.

PROTOZOÁRIOS

 Organismos unicelulares eucarióticos

 São não-fotossintéticos

 São heterotróficos

 Vivem como entidades livres, em meios aquáticos e

são inofensivos (a maioria) ou

como parasitas que podem provocar doenças.

(20)

• Visíveis ao microscópio óptico

• Quando o meio lhes é desfavorável, enquistam-se, ou seja,

cercam-se de uma membrana resistente

• Os protozoários parasitas afetam o hospedeiro por causa

das suas atividades enzimáticas e tóxicas, causando-lhes a destruição das células

• contágio por via oral, através da ingestão de água ou

alimentos contaminados.

• necessitam de permanecer um certo tempo no interior do

organismo de determinados insetos, para poderem contagiar o ser humano através das suas picadas

• Por contacto direto com uma pessoa parasitada,

transmissível através de relações sexuais, ou quando o agente responsável por esta patologia entra no organismo de uma mulher grávida pode atravessar a placenta e chegar até ao feto.

Modos de contágio:

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• Exemplos: tripanossoma, causador da doença do sono.

• Plasmódio, causador da malária

Nutrição dos microrganismos

• matéria orgânica, azoto, fósforo, enxofre,

ferro, …

• Os nutrientes são substâncias usadas na

biossíntese e na produção de energia,

ambos fenómenos fundamentais para o

crescimento de qualquer organismo.

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• necessidade de separar diferentes espécies

de microrganismos para estudos

• TÉCNICAS DE ISOLAMENTO

Desenvolvimento de técnicas

POSTULADOS DE KOCH

1) O organismo patogênico suspeito deve estar presente em todos os casos da doença e ausente em animais sadios;

2) O organismo suspeito deve ser cultivado em cultura pura;

3) Células de uma cultura pura do organismo suspeito devem causar a doença em um animal sadio;

4) O organismo deve ser reisolado e demonstrar-se idêntico ao original.

(23)

No laboratório as bactérias podem manter-se:

in vivo

in vitro

• Utilizam-se vários animais de laboratório, geralmente

ratinhos

• Podemos manter as bactérias em tubos de ensaio ou em

caixas de petri. Para isso é necessário usar meios de cultura

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A placa de Petri

Meios de cultura bacterianos

• Podem ser líquidos (sem agar), semi-sólidos ou

sólidos.

• Permitem o isolamento, crescimento e

manutenção de microrganismos no laboratório.

• Facilitam o isolamento e a identificação dos

microrganismos

• Permitem verificar susceptibilidades a

antibióticos e outros compostos químicos

.

(25)

Os meios de cultura podem ser:

• Ordinários – para o desenvolvimento de

qualquer bactéria

• Seletivos – específicos para as respetivas

bactérias

• Enriquecidos – quando contêm

substâncias que favorecem o crescimento

de determinada bactéria

Curva de crescimento

microbiano

• Divisão celular bacteriana

As bactérias dividem-se em duas por fissão binária (ou bipartição) e aumentam o seu número de forma geométrica em que a sua população duplica

(26)

Curva de crescimento

microbiano: fase de arranque

Período variável, onde ainda não há um aumento significativo da população. Ao contrário, é um período onde o número de organismos permanece praticamente inalterado. A fase é observada quando as células sofrem traumas físicos (choque térmico, radiações) ou químicos (produtos tóxicos), ou quando são transferidas de um meio rico para outro de composição mais pobre, devido a necessidade de síntese de várias enzimas. Assim, durante este período observa-se um aumento na quantidade de proteínas, no peso seco e no tamanho celular.

Curva de crescimento microbiano:

fase exponencial de crescimento

Nesta etapa, as células estão plenamente adaptadas, absorvendo os nutrientes, sintetizando os seus constituintes, crescendo e duplicando. A taxa de crescimento exponencial é variável, de acordo com o tempo de geração do organismo em questão. Geralmente, os procariotas crescem mais rapidamente que eucariotas.

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Curva de crescimento

microbiano: fase estacionária

Nesta fase, os nutrientes vão escasseando e os produtos tóxicos vão ficando mais abundantes. Nesta etapa não há um crescimento líquido da população, ou seja, o número de células que se divide é equivalente ao número de células que morrem.

Curva de crescimento

microbiano: fase de morte

A maioria das células está em processo de morte, embora outras ainda se estejam a dividir. Alterações ambientais como sejam a falta de nutrientes e o aumento de produtos tóxicos provenientes de próprio metabolismo celular conduzem a um declínio no número de células viáveis que é característico da fase de morte.

(28)

Controle microbiano

Esterilização: destruição ou remoção de todas as formas de vida microbiana, incluindo esporos bacterianos, que são as formas mais resistentes de vida.

Desinfecção: destruição ou inibição do crescimento de microrganismos patogénicos vegetativos em superfícies ou substâncias inertes. Anti-sepsia: destruição ou inibição do crescimento de microrganismos

vegetativos em tecidos vivos. O produto químico utilizado é denominado anti-séptico.

Definições

Tipos de Agentes de Controle

Agentes Físicos Agentes Químicos CALOR PASTEURIZAÇÃO RADIAÇÕES FILTRAÇÃO Álcoois Aldeidos Metais Pesados Peróxidos Esterilizantes gasosos

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Agentes Físicos

CALOR - seco e húmido

CALOR SECO:

Feita em fornos, a maior parte da vidraria empregada em laboratório é esterilizada deste modo.

CALOR HÚMIDO:

Autoclave 121ºC/1 atm/20 min.

Este é o método preferencial de esterilização desde que o material ou substância a ser esterilizado não sofra

mudanças pelo calor ou humidade.

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Pasteurização:

• Consiste em aquecer o produto a uma

dada temperatura, num dado tempo e a

seguir, arrefecer bruscamente, porém a

pasteurização reduz o número de

microrganismos presentes mas não

assegura uma esterilização.

RADIAÇÕES:

As radiações têm seus efeitos dependentes do

comprimento da onda, da intensidade, da duração e da distância da fonte.