MICROBIOLOGIA BSICA CAPTULO 1: Introduo Microbiologia

Microbiologia como uma Cincia Estuda a natureza fundamental e as propriedades dos microrganismos (Microbiologia Bsica). O controle e o uso dos microrganismos de maneira benfica (Microbiologia Aplicada) Principais temas de pesquisa usados na Microbiologia Bsica:

1. Caractersticas Morfolgicas - forma e tamanho da clula; composio qumica efuno de suas estruturas internas.

2. Caractersticas Fisiolgicas - p.ex; a necessidade nutricional especfica e as condies 3. 4. 5. 6. 7.fsicas necessrias ao crescimento e reproduo. Atividades Bioqumicas - como os microrganismos quebram os nutrientes para obter energia e como eles usam esta energia para a sntese de compostos da clula. Caractersticas Genticas - a hereditariedade e variabilidade das caractersticas. Potencial de causar doena - presena ou ausncia para o homem, animais e plantas Caractersticas Ecolgicas - a ocorrncia natural dos microrganismos no ambiente e sua relao com outros m.o. Classificao - a relao taxonmica entre os grupos no mundo microbiano.

Principais campos de aplicao da microbiologia Aplicada (medicina, alimentos e laticneos, agricultura, indstria e ambiente). Alguns exemplos:

1. Produo de vacina com mtodo mais econmico 2. Processos mais eficientes para o tratamento de esgoto 3. Sntese de numerosas substncias, desde mais simples, como o cido ctrico, aantibiticos mais complexos, e enzimas

4. Utilizado como suplemento alimentar (protena de clula nica - SCP) 5. Produo de gs metano, utilizado como combustvel (pesquisa atual) 6. Biometalurgia - explora a atividade qumica de bactrias para extrair minerais deminrios de baixa qualidade

7. Usados como "inseticidas biolgicos", no lugar de produtos qumicos; microrganismoscapazes de degradar poluentes

8. Microrganismos capazes de melhorar a capacidade de detergentes caseiros, emremover manchas 9. Isero de genes bacterianos em plantas para matar insetos 10. Produo de enzimas bacterianas que dissolvem cogulos sanguneos; vacinas humanas utilizando vrus de insetos; e testes laboratorias rpidos para diagnstico de infeco viral (novas pesquisas da Engenharia Gentica-Microbiologia Mdica) A clula As clulas microbianas podem ser divididas em duas categorias com base em como a substncia nuclear se apresenta dentro da clula: Clulas Eucariticas, apresenta um ncleo separado do citoplasma por uma membrana nuclear; Clulas Procariticas, que apresentam material nuclear sem membrana. Todos os organismos, unicelulares (constitudos de uma nica clula), ou multicelulares (que contm muitas clulas), apresentam as seguintes caractersticas:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

reproduo utilizao de alimentos como fonte de energia sntese de substncias e estrutura celular excreo de substncias resposta a alteraes ambientais mutaes (alteraes sbitas em suas caractersticas hereditrias), embora ocorram raramente

Elementos diferenciais entre clulas procariticas e eucariticas: Elemento Grupos pertencentes Tamanho da clula Ncleo Clulas Procariticas Bactrias, algas verdeazuis tipicamente 0.2-2.0 m Clulas Eucariticas Algas, fungos, protozorios, vegetais e animais tipicamente 10-100 m limitado por membrana membrana nuclear e nuclear e presena de nuclolo ausentes nuclolo presentes : lisossomos, complexo de Golgi, retculo ausente endoplasmtico, mitocndria e cloroplastos consiste de 2 protenas complexo : consiste de construdas em blocos mltiplos microtbulos presente em algumas presente como uma clulas que tem parede cpsula ou camada limosa celular usualmente presente; quimicamente complexa quando presente (parede celular bacteriana quimicamente simples tpica inclue peptidoglicano) presena de esteris e no contm carboidratos e carboidratos que servem esteris como receptores 80S (retculo 70S, distribuidos no endoplasmtico); 70S citoplasma (mitocndria e cloroplasto) cromossomo nico, circular, um ou mais cromossomos, sem histona linear, com histona fisso binria mitose transferncia de DNA envolve meiose apenas por fragmentos 28 a 73 em torno de 40

Organelas envolvidas por membrana Flagelo Glicoclice

Parede Celular

Membrana citoplasmtica

Ribossomos Cromossomos (DNA) Diviso Celular Reproduo sexual Relao G + C (%)

Origem da Vida

Concluses do estudo da origem da vida :

1. origem nica das formas de vida 2. existem 3 linhas primrias de descendncia evolucionria: Eubactrias, 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.Arqueobactrias e Eucaritos h duas linhas de procaritos: Eubcterias e Arqueobcterias tanto os cloroplastos como as mitocndrias - origem bacteriana o relgio evolucionrio no constante para todos os microrganismos as maiores divergncias entre as Arqueo e Eubactrias so das termoflicas a fotossntese surgiu depois os organismos mais primitivos so associados aos ambientes hidrotermais (gua + alta temperatura) os primeiros organismos deveriam ter duas propriedades: mecanismo de metabolismo (energia) e mecanismo de replicao (hereditariedade)

Os primeiros organismos alm de anaerbios, deveriam ser organotrficos fermentativos No surgimento da vida em aerobiose, imagina-se ter comeado com as cianobactrias, as quais crescem produzindo molculas de oxignio (O2), as quais se decompem em tomos (O), que reagiria com as novas molculas de oxignio produzidas, formando o oznio (O3). Com a camada de oznio, surge proteo dos raios UV, e surgimento de microrganismos aerbios. Os organismos primitivos devem ter usados RNA como material gentico, tanto para reproduo como para produo de enzimas. Diviso dos Reinos (Antiga):

1. 2. 3. 4. 5.

Monera (procaritos) - microrganismos primitivos Protista (algas, protozorios, fungos limosos) Plantae (plantas verdes, algas superiores) Fungi (fungos - bolores e leveduras) Animalia (animais que ingerem alimentos)

Diviso dos Reinos (Atual):

1. Eubactrias (clulas procariticas) 2. Arqueobactrias (clulas procariticas) - microrganismos primitivos 3. Eucaritos (clulas eucariticas)A teoria endosimbitica prope a maneira pela qual as clulas eucariticas tem evoluido: origem das organelas eucariticas (cloroplastos e mitocndrias) a partir dos procaritos. O Microscpico O olho humano incapaz de perceber um objeto com um dimetro menor que 0.1 mm, a uma -3 distncia de 25 cm. Os microrganismos tem dimenses de m (1m = 10 mm) Os microscpicos so classificados dependendo do princpio no qual a ampliao baseada: pticos (empregam dois sistemas de lentes, ocular e objetiva, atravs das quais a imagem ampliada obtida) e eletrnicos (empregam um feixe de eltrons para produzir a imagem ampliada)

A microscopia ptica a mais comumente utilizada no laboratorio de microbiologia. Em geral, o microscpico ptico amplia o objeto at certo limite (1.000 a 2.000 vezes). Esta limitao devida ao poder de resoluo. Poder de Resoluo (P.R) - medida do menor objeto que pode ser visto ao microscpico P.R = comprimento de onda ; A.N A.N. (Abertura Numrica) = n.sen n = ndice de refrao; (teta) = semi ngulo do cone de luz que entra na objetiva. Pode-se usar um meio (p.ex. leo de cedro) com o mesmo ndice de refrao do vidro da lmina, para que os raios de luz deixem a lmina sem refrao, seguindo uma direo reta para dentro da objetiva, aumentando assim o poder de resoluo (P.R.)

Principais caractersticas das objetivas do microscpio ptico : Mxima Ampliao Dimetro Dist. de Poder de Distncia focal Abertura ampliao linear da aprox. do trabalho resoluo aprox. aproximada(mm) 'Nmerica objetiva campo(mm) aprox.(mm) (m) (ocular 10x) 10x (objetiva seco de 16 1.5 0.25 4.50 2.0 100 vezes pequeno aumento) 40-45x (objetiva seco de 4 0.34 0.65 0.65 0.7 450 vezes grande aumento) 90-100x (objetiva 1.8 0.15 1.25 0.13 0.4 1000 vezes de imerso) A objetiva produz uma imagem real ampliada do objeto, a qual ainda aumentada em escala muito maior pela ocular, sendo a mesma captada pelo olho humano

O Microscpico eletrnico possui grande vantagem diante do ptico, apresenta um poder de resoluo 100 vezes maior, em virtude do comprimento de onda muito curto dos raios o o -4 eletrnicos utilizados. possvel resoluo de objetos to pequenos quanto 10 A (1A =10 m). Produz aumentos teis de 200.000 a 400.000 Tipos de Microscopia Aumento mx. til Aspecto do Espcime Aplicaes

coradas ou no, quando determinao dos elementos grosseiros de coradas geralmente bactrias,leveduras,bolores,algas e protozorios assumem a cor do corante geralmente no coradas, Microscopia ptica microrganismos que exibem algum dado 1000 - 2000 aparecem brilhante sobre Campo Escuro morfolgico caracterstico em estado vivo um fundo escuro Microscopia ptica no visualizado diretamente; diferenciao de componentes celulares com base 1000 - 2000 Ultravioleta fotografado em > ou < absoro da luz UV. Microscopia ptica 1000 - 2000 Campo Luminoso

Microscopia ptica brilhante e corado, corante 1000 - 2000 Fluorescente fluorescente Microscopia ptica 1000 - 2000 Controle de Fase Microsc. Eletrnica 200.000 400.000 vrios graus de brilho

tcnicas diagnsticas exames de estruturas celulares em clulas vivas de microrganismos maiores (leveduras,algas,protozorios, e algumas bactrias) exames de vrus e da ultra estrutura das clulas microbianas

visto em tela fluorescente

Caractersticas distintivas dos principais grupos de microrganismos Microrganismos 1.Protozorios Caractersticas eucariticos, unicelulares, ingerem partculas alimentares, no apresentam parede celular rgida, no contm clorofila, alguns movem-se por meio de flagelo ou cilios, e so amplamente distribuidos na natureza (principalmente aquticos) eucariticos, considerados semelhantes s plantas, contm clorofila, podem ser uni ou multicelulares, apresentam parede celular rgida, crescem em muitos ambientes diferentes (a maioria aquticos) eucariticos, com parede celular rgida, uni ou multicelulares, desprovidos de clorofila, absorvem nutrientes dissolvidos do ambiente (no digerem alimentos) - so os bolores e leveduras fungos multicelulares, produzem estruturas filamentosas (hifas, miclios...) fungos unicelulares, apresentam formas variadas (esfrica a ovide; elipside a filamentosos) procariticos, carecem de membrana nuclear e outras estruturas intracelulares organizadas observadas nos eucariticos, so divididas em dois grupos: Eubactrias e Arqueobactrias apresentam vrias formas (esfrica, bastonete e espirilo) e aparecem em formas agrupadas, variam de 0.5 - 5.0 m, so unicelulares, algumas apresentam flagelos

2. Algas

3. Fungos

Bolores Leveduras

4. Bactrias

Eubactrias

semelhantes s eubactrias pelo microscpio, porm apresentam diferenas importantes quanto sua composio qumica, hbeis Arqueobactrias em viver em ambientes no usuais (lagos salinos, piscinas trmicas, fundo de pntanos) no so celulares como os citados acima, so muito menores (20 a 300 nm; 1nm=1/1000m) e mais simples em estruturas que as bactrias, contm somente um tipo de cido ncleico circundante por um envelope protico (DNA ou RNA), podem multiplicar-se somente dentro das clulas vivas, apresentam-se sob vrias formas

5. Vrus

CAPTULO 2 : Caracterizao dos Microrganismos

Uma populao microbiana, sob condies naturais, contm muitas espcies diferentes. Os microbiologistas devem ser capazes de isolar, enumerar, e identificar os microrganismos em uma amostra, para ento classific-los e caracteriz-los. Isolamento e Cultivo de Culturas Puras Os microrganismos na natureza normalmente existem em cultura mistas, com muitas espcies diferentes ocupando o mesmo ambiente. Ao determinar as caractersticas de um microrganismo, ele deve estar em cultura pura, ou seja, em que todas as clulas na populao so idnticas no sentido de que elas se originaram de uma mesma clula parental. Em laboratrio, os microrganismos so cultivados ou desenvolvidos em material nutriente denominado meio de cultura. O tipo de meio utilizado depende de vrios fatores :

1. consideraes sobre a origem do material a ser analisado 2. a espcie que se imagina estar presente nesta amostra 3. as necessidades nutricionais dos organismosTcnicas de isolamento de microrganismos: O material a ser analizado colocado no meio de cultura - inculo - O processo de inoculao pode ser feito mediante:

1. tcnica de esgotamento por meio de estrias superficiais - a amostra semeada nasuperfcie do meio solidificado com uma ala de semeadura para esgotar a populao, assim em algumas regies do meio, clulas individuais estaro presentes. 2. tcnica de semeadura em superfcie - uma gota da amostra diluida colocada na superfcie do gar e com o auxlio de uma ala de semeadura de vidro (ala de Drigalky) esta gota espalhada sobre o meio. 3. mtodo de pour-plate - a amostra diluida em tubos contendo meios liquefeitos (45 o C). Aps homogeneizao so distribuidos em placas de Petri; e aps a solidificao dos meios as placas so incubadas. As colnias se desenvolvero tanto acima quanto abaixo da superfcie (colnias internas). Em cada uma dessas tcnicas o objetivo diminuir a populao microbiana, assim as clulas individuais estaro localizadas a uma certa distncia umas das outras. As clulas individuais, se estiverem distante o suficiente, produziro uma colnia que no entra em contato com outras colnias. Todas as clulas em uma colnia tem o mesmo parentesco. Para isolar uma cultura pura, uma colnia individual transferida do meio para um tubo de ensaio. Conservao das Culturas Puras Uma vez que os microrganismos tenham sido isolados em cultura pura, necessrio manter as culturas vivas por um perodo de tempo com o objetivo de estud-las. Para armazenar por um perodo curto, as culturas podem ser mantidas temperatura de o refrigeradores (4 a 10 C) Para armazenar por um perodo longo, as culturas so mantidas em nitrognio lquido (-196 oC) o ou em freezers (-70 a -120 C), ou ainda congeladas, e ento desidratadas e fechadas vcuo em um processo denominado liofilizao Alguns dos mais usados mtodos de conservao:

1. 2. 3. 4.

transferncia peridica para meios novos sob camada de leo mineral liofilizao congelamento

As colees de culturas so bancos de microrganismos e outras clulas que esto disposio de pesquisadores, professores, investigadores de patentes, e todo aquele que necessite estudar um tipo particular de microrganismos - um conjunto de clulas de referncia de uma coleo de cultura padro. As clulas so congeladas em cubas de nitrognio lquido ou liofilizadas para resistir a qualquer variao que possa destruir a identidade da clula original. Preparo dos Microrganismos para a Microscopia Luminosa Existem dois mtodos gerais utilizados para preparar espcimes microbiolgicas para observao por meio do microscpico luminoso.

1. Tcnica entre lmina e lamnula e gota pendente - utiliza uma suspenso demicrorganismos vivos em uma gota ou uma camada lquida. Estas preparaes (a fresco) so especialmente teis quando a estrutura de um microrganismo pode ser distorcida pelo calor ou agentes qumicos, ou quando o microrganismo no se cora facilmente. 2. Tcnicas de Colorao - a camada fina do espcime seca e corada, assim os microrganismos ficam fixados superfcie e apresentam-se corados para facilitar a visualizao. Usadas para mostrar as vrias estruturas dos microrganismos, para identificar e separar suas estruturas internas e para ajudar a identificar e separar microrganismos similares. As principais etapas do preparo de um espcime microbiano corado para exame microscpico so:

1. Confeccionar um esfregao, ou uma camada fina do espcime sobre uma lmina devidro

2. Fixar o esfregao seco lmina, usualmente com o calor, para fazer aderir omicrorganismo lmina 3. Colorao com um ou mais corantes Colorao Simples - a colorao de microrganismo com uma nica soluo de corante; ex: azul de metileno para leveduras, ou bolores. Colorao diferencial - envolve mais de uma soluo de corante; ex: colorao de lcool-cido para bactria causadora da tuberculose; distingue esta bactria patognicica, por meio da cor (vermelho, pelo corante principal), de outras bactrias (azul, pelo corante do fundo) encontradas em amostras como saliva e escarro. Colorao de Gram - neste processo, o esfregao bacteriano tratado com os reagentes na seguinte ordem: o corante prpura cristal violeta, a soluo de iodo (substncia que fixa o corante no interior da clula), o lcool (remove o corante de certas bactrias) e o corante vermelho safranina. Bactrias Gram-positivas, retm o corante cristal violeta e aparecem coradas em violeta-escuro Bactrias Gram-negativas, perdem o cristal violeta quando tratadas com lcool, so ento coradas com o corante safranina e aparecem coradas em vermelho Informaes utilizadas para Caracterizar os Microrganismos

As tcnicas laboratoriais para caracterizar os microrganismos variam desde uma microscopia relativamente simples anlise de material gentico encontrado na clula. As principais categorias de informaes usadas para caracterizar espcies diferentes so :

1. Caractersticas Morfolgicas - tamanho, forma e arranjo das clulas 2. Caractersticas Metablicas - maneira pela qual o microrganismo desenvolve osprocessos vitais

3. Caractersticas Antignicas - os anticorpos produzidos em animais de laboratriospodem ser usados para detectar a presena de antgenos nicos em culturas bacterianas e so usados para caracterizar os microrganismos 4. Caractersticas Patognicas - importante determinar se o microrganismo causa doena (patognico) ou no causa doena (no-patognico) 5. Caractersticas Genticas - a maioria dos microbiologistas conta atualmente com tcnicas que permitem realizar anlises genticas para classificar ou identificar os microrganismos ou compreender a sua atividade. A sonda de DNA um exemplo de procedimento gentico rpido e amplamente utilizado - uma fita de DNA de uma espcie conhecida misturada com uma fita de uma espcie desconhecida. Se os microrganismos so da mesma espcie, as duas fitas se combinaro, ou se ligaro. Esta combinao aparece como uma fita dupla de DNA com um marcador ligado. Classificao dos Organismos Vivos Como fazer para determinar os nomes dos microrganismos e como catalog-lo de forma sistemtica? As denominaes especficas no mundo biolgico, surgem da sistemtica, que pode ser descrita como "a cincia do desenvolvimento de um arranjo ordenado das espcies, dentro de cada uma das principais categorias de organismos". Sistemtica = Taxonomia A cincia da taxonomia inclui a classificao (arranjo), nomenclatura (nomes) e identificao (descrio e caracterizao) dos organismos vivos. Os organismos que compartilham certas caractersticas comuns, so agrupados em grupos taxonmicos denominados taxa (singular txon). O txon bsico a espcie, que uma coleo de cepas com caractersticas similares. Depois segue com : ESPCIE-GNERO-FAMLIA-ORDEM-CLASSE-DIVISO-REINO Regra dos nomes - SISTEMA BINOMIAL DE NOMENCLATURA

1. Cada espcie recebe um nome constitudo de duas palavras (ex. Neurospora crassa) 2. O primeiro trmo o nome do gnero e sempre se inicia com letra maiscula 3. A denominao do gnero uma palavra latina ou grega (um novo trmo composto derazes latina ou grega, ou o nome latinizado de uma pessoa - masculino, feminino, ou neutro) 4. Os nomes prprios dos microrganismo so sempre escrito em itlico 5. O segundo trmo do nome de um microrganismo, especfico (espcie), escrito em letras minsculas e usualmente descritivo: o adjetivo que modifica o nome (Bacillus albus - Bacillus branco) o adjetivo sob a forma de participio presente de um verbo (Clostridium dissolvens - que dissolve) o substantivo no caso, possesivo que modifica o nome genrico (Salmonella pullosum - Salmonella dos pintos) o nome de carter explicativo (Bacillus radicicola - Bacillus habitante da raz)

Ocasionalmente, necessrio subdividir uma espcie em variedades. Tal atitude tomada quando existem diferenas numa espcie, insuficientes para a criao de uma nova espcie, como por exemplo; a amostra de Streptococcus lactis que produz um aroma de malte e que designada de Streptococcus lactis var. maltigenes

CAPTULO 3: Estruturas das Clulas Procariticas e Eucariticas

Ultra-estrutura dos Microrganismos Procariticos A maioria das bactrias (organismos procariticos) so unicelulares e apresentam uma forma simples (esfrica, cilndricas ou espiraladas), apesar dos 3,5 a 4 bilhes de anos durante os quais elas tem evoludo Estrutura Geral de uma clula (bacteriana) procaritica tpica :

Flagelos e pelos

1. so estruturas externas parede celular. Filamentos finos e ocos, que se estendem apartir da membrana citoplasmtica atravessando a parede celular, e que nem todas as clulas possuem 2. os flagelos so usados para locomoo da bactria, pulsionando-a atravs do lquido em aproximadamente 100m/seg (3000 vezes o seu comprimento). So mais longos que a clula (medindo de 15 a 20m). A energia para mover os flagelos vem da fora protomotiva 3. os pelos ou fmbrias no so usados para locomoo, so mais finos, menores, mais retos e mais numerosos que os flagelos. So ocos e a maior parte deste tipo de filamento est envolvido com a adeso superfcie Glicoclice

1. um material viscoso (geralmente polissacardeos) que circunda algumas clulasbacterianas. Chamado de cpsula quando se encontra organizado e acoplado parede celular; e camada limosa se se encontra desorganizado e acoplado frouxamente parede celular - esta ltima tende a ser solvel em gua deixando assim o meio viscoso (como o caso da viscosidade do leite) 2. apresentam vrias funes : aderncia (em pedras onde passa gua em grande movimento; em razes de plantas; na superfcie lisa dos dentes humanos provocando a crie) proteo (contra dessecamento) evitar a adsoro e lise das clulas por bacterifagos

Parede celular

1. rgida, suportam altas presses, mantendo assim a forma caracterstica de cadaclula. Serve como uma barreira a algumas substncias prevenindo a evaso de certas enzimas que poderiam causar danos clula 2. podem reter corantes, alguns antibiticos, sais biliares, metais pesados e enzimas degradativas, em contra partida os nutrientes lquidos necessrios clula tem passagem permitida 3. as paredes celulares so camadas de diferentes substncias que variam de acordo com o tipo de bactria envolvida, diferindo em espessura e composio Gram-Positivas :

1. membrana citoplasmtica:o fosfolipdeos o protenas 2. parede celular: o peptidoglicano - polmero poroso e insolvel, em grande quantidade nestas bactrias (50% ou mais do peso seco da clula), tornando a parede bem espessa o cido teicico - polmero de glicerol e ribitol fosfato; carregados negativamente pode ajudar no trasporte de ons + para dentro e fora da clula; e no armazenamento de fsforo. Se encontram ligados ao peptidoglicano ou membrana citoplasmtica o polissacardeos - ligados ao peptidoglicano Gram-Negativas:

1. membrana citoplasmtica:o fosfolipdeos o protenas 2. parede celular - localizada no espao periplasmtico, ou seja, entre as membranas citoplasmtica e externa. o peptidoglicano - representa 10% do peso seco da clula o lipoprotenas 3. membrana externa - presente apenas nestas bactrias, serve para distingui-las. o lipopolissacardeos - tpicos destas bactrias, ocorrem somente na membembrana externa; formados de lpideos, cerne de polissacardeo e antgenos O. Podem atuar como um veneno (LPS ou endotoxina) o trmeros de porina Comparao entre as paredes celulares de bactrias Gram-Positivas e Gram-Negativas :

as paredes celulares das Arqueobactrias diferem das Eubactrias tanto em composio qumica quanto na estrutura. Tais paredes contm protenas, glicoprotenas ou polissacardeos completos. No contm peptidoglicono. quando a parede de uma bactria Gram-positiva quase completamente destruda, por enzimas, o resultado uma clula esfrica conhecida como PROTOPLASTO, a qual permite a entrada de grande quantidade de gua, resultando em lise. As paredes das Gram-negativas so mais resistentes a estas enzimas

Mecanismo de Colorao de Gram :

Membrana Citoplasmtica o stio de atividade enzimtica especfica, e do transporte de molculas para dentro e para fora da clula. uma barreira para a maior parte das molculas solveis em gua e muito mais seletiva que a parede celular composta primariamente de: 20 a 30% de fosfolipdeos e 50 a 70% de protenas, estas podem fluir pelos fosfolipdeos contm enzimas envolvidas : no trasporte de molculas (permeases) na produo de energia sntese de parede celular a fotossntese ocorre em invaginaes da membrana citoplasmtica, as quais fornecem uma extensa rea para acomodar uma alta concentrao de pigmentos absorvidos da luz

Difuso e Osmose atravs da Membrana Citoplasmtica

1. Difuso Simples - passivo e a clula no gasta energia para realiz-lo. O soluto semovimenta do lado menos diludo para o mais diludo at o equilbrio. Ex. entrada e sada de CO2 e O2 2. Difuso por meio de Permeases - transporte da maior parte de nutrientes para dentro da clula. Requer gasto de energia pela clula 3. Osmose - passagem do solvente de uma soluo de baixa concentrao de soluto (alta conc. de gua) para uma soluo com alta concentrao de soluto (ou baixa conc. de gua). A fora com que a gua se move atravs da membrana a presso osmtica. As clulas microbianas podem ser expostas a 3 tipos de condies osmticas : o Isotnica - a concentrao total dos solutos a mesma em qualquer lado da membrana o Hipotnica - a concentrao do soluto mais baixa no interior da clula. A gua entra na clula por presso osmtica. A maioria das clulas crescem nesta condio o Hipertnica - a concentrao do soluto mais alta no interior da clula. A gua deixa a clula por presso osmtica Estruturas Celulares Internas da Membrana Citoplasmtica (Citoplasma) rea Citoplasmtica (poro fluida) o citoplasma tem em torno de 80% de gua, alm de cidos nclicos, protenas, carboidratos, lipdeos, ons inorgnicos, muitos compostos de baixo peso molecular, e partculas com vrias funes :

1. Ribossomos - partculas densas, onde ocorre a sntese protica. Encontradas em todasas clulas procariticas e eucariticas. Consistem em 2 subunidades de tamanhos diferentes (50S e 30S), que juntas formam o ribossomo bacteriano 70S; S= unidade de quo rpido a partcula sedimenta quando centrifugada em alta velocidade 2. Poli--hidroxibutirato (PHB) - material lipdico solvel em clorofrmio. Atua como uma reserva de carbono e fonte de energia

3. Incluses - diferentes tipos de substncias qumicas que se acumulam formandodepsitos insolveis. Os grnulos e incluses no so comuns a todas as clulas bacterianas rea Nuclear no apresenta ncleo delimitado por membrana, e ocupa uma poro prxima do centro da clula - parece estar ligado ao sistema "membrana citoplasmticamesossomo" nucleide - consiste em um nico cromossomo (DNA) circular. O cromossomo a estrutura interna das clulas que fisicamente carrega a informao hereditria de uma gerao para outra

Formas Latentes de Microrganismos Procariticos - Esporos e Cistos Esporos so formas inativas (no esto em crescimento), que podem viver em condies desfavorveis, como dessecamento e calor, mas se expostas novamente em condies ambientais apropriadas comeam a crescer e tornar-se clulas vegetativas metabolicamente ativas os esporos que se formam dentro da clula so chamados ENDSPOROS, e so exclusivos das bactrias possuem parede celular espessa, brilham muito com a luz do microscpico, e so o altamente resistente s mudanas ambientais - a maioria suportam ate 80 C/10min o esporo contm o cido dipicolnico (DPA) no encontrados em clulas vegetativas, responsvel por 5 a 10% do peso seco do endosporo, ocorre em combinao com grande quantidade de clcio, e provavelmente contribui na resistncia ao calor durante a esporulao ocorre um processo de desidratao, eliminando a maior parte de gua do esporo, o que possivelmente tambm vem contribuir para a resistncia ao calor as bactrias Actinomicetes produzem outro tipo de esporo, o CONDIO, muito resistente ao dessecamento mas no tanto ao calor. Este organismo pode produzir muitos destes condios na extremidade de um filamento, assim que tais condios so usados para a reproduo e para proteo Endospros produzidos no interior da clula 1 por cada clula vegetal resistentes ao calor e dessecamento utilizados para proteo Cistos apresenta estrutura e composio qumica diferente dos endsporos, e no apresentam alta resistncia ao calor. Ex. cistos presentes em Acetobacter Condios na extremidade de filamentos vrios so produzidos por clula mais resistentes ao dessecamento utilizado para reproduo e proteo

Ultra-estrutura dos Microrganismos Eucariticos - Fungos, Algas e Protozorios

A caracterstica predominante das clulas eucariticas o ncleo com cromossomos lineares, envolvidos por uma membrana que no encontrada em procariotos Funo de cada estrutura : Flagelos e Clios estruturas delgadas, ocas, utilizadas para locomoo, diferem dos das clulas procariticas, no que a energia necessria para movimentar estes apndices prover da hidrlise do ATP

Parede celular encontradas nas plantas, algas e fungos, apresenta a funo de manter a forma da clula e evitar que sofra lise pela presso osmtica Eucariotos plantas fungos filamentosos leveduras unicelulares algas Membrana Citoplasmtica possui morfologia e funes semelhantes as das clulas procariticas, porm apresentam caractersticas diferenciais destas clulas como : Composio da Parede Celular polissacardeos - celulose e pectina quitina e celulose mananas - um polmero de manose celulose ou outro polissacardeo, e CaCO3

1. a presena de esteris - principalmente colesterol - os quais entrelaam-se nabicamada lipdica e conferem resistncia membrana citoplasmtica dos eucariotos que no apresentam parede celular 2. a membrana citoplasmtica reforada por fibras de microtbulos formados pelas protenas actina e miosina. 3. no possuem enzimas em sua membrana citoplasmtica envolvidas no metabolismo gerador de energia Organelas Celulares So estruturas envolvidas por uma membrana com funes especficas tais como, a fotossntese, respirao, sntese protica, etc. O citoplasma a "residncia" das organelas" Ncleo a caracterstica marcante do ncleo dos eucariotos a membrana nuclear, que contm muitos poros grandes, atravs dos quais protenas e RNA podem passar para o citoplasma a membrana nuclear geralmente d origem ou contnua ao retculo endoplasmtico, organela onde as protenas so sintetizadas esfrico ou oval, a maior organela na clula eucaritica. Nele est contida as informaes hereditrias da clula na forma de DNA formado de 5 a 10% de RNA e o restante de protenas

Retculo Endoplasmtico

conectados s membranas nuclear e citoplasmtica, podem ter ribossomos ligados (rugosos) ou sem ribossomos ligados (lisos) no retculo endoplasmtico rugoso as protenas produzidas pelos ribossomos presentes nestas organelas, so liberadas no citoplasma o retculo endoplasmtico liso est envolvido na sntese de glicognio, lipdeos e esterides

Complexo de Golgi o centro de empacotamento ou distribuio da clula. Responsvel pelo "transporte seguro" dos compostos sintetizados, para o exterior da clula, e tambm pela proteo da clula ao ataque de suas prprias enzimas no complexo de Golgi enzimas que foram sintetizadas no retculo endoplasmtico rugoso (proteases, nucleases, glicosidases, sulfatases, lipases, e fosfatases) so empacotadas dentro de organelas chamadas lisossomos as protenas sintetizadas no R.E. rugoso, so levadas para o complexo de Golgi, onde os aucares so adicionados a estas para produzir as glicoprotenas

Mitocndrias local onde o ATP gerado durante a respirao aerbia. A membrana interna altamente invaginada (cristas) - as quais aumentam a rea da superfcie disponvel para a atividade respiratria assemelham-se s clulas procariticas em vrios aspectos : o mede em torno de 0.5 a 1.0 m de dimetro; o contm seus prprios ribossomos, que tambm so 70S, em vez de 80S como os presentes no citoplasma eucaritico; o contm seu prprio DNA, o qual uma molcula nica, em fita dupla como nos procariotos - este DNA carrega informaes genticas para a sntese de um nmero limitado de protenas que so produzidas nos ribossomos mitocondriais o dividem-se para formar uma nova mitocndria, praticamente da mesma forma que as clulas procariticas se dividem - se dividem independentemente do ncleo celular, entretanto so incapazes de se dividirem se forem removidos do citoplasma

Cloroplastos presentes nas plantas e nas algas, tambm so organelas geradoras de energia. o sitio das reaes fotossintticas apresenta um DNA circular (como nos procariotos) o qual codifica protenas no ribossomo destas organelas (70S) e enzimas necessrias para a utilizao de CO2 no ar a membrana interna dobra-se no estroma (citoplasma dos cloroplastos) para formar pilhas de sacos em forma de disco ou fita chamadas tilacides - contm pigmentos clorofila e carotenides so capazes de se dividir por fisso binria no citoplasma como as mitocndrias

Formas Latentes dos Microrganismos Eucariotos - Esporos e Cistos Esporos Os fungos produzem esporos sexuais e assexuais. Algumas caractersticas destas formas latentes de vida so :

os esporos sexuados so resultado de 2 clulas reprodutivas (gametas) em uma clula fertilizada. So produzidos menos frequentemente e em menor nmero que os esporos assexuados os esporos assexuados so produzidos por hifas areas, e tem a funo de disseminar a espcie. So especialmente estruturados para serem dispersos do talo-me. So normalmente brancos quando rcem produzidos, e depois adquirem cores caractersticas coma a idade os esporos dos fungos terrestres podem ser recobertos por camadas espessas para evitar ressecamento. Podem ser leves para serem carregados em correntes de ar

Cistos Produzidos por muitos protozorios, podem apresentar funo de proteo ou de reproduo para estes eucariotos

CAPTULO 4: Exigncias Nutricionais e o Meio Microbiolgico

Elementos Qumicos como Nutrientes Os elementos qumicos principais para o crescimento da clula so : carbono, nitrognio, oxignio, enxofre e fsforo Carbono - C todos os organismos requerem carbono de alguma forma. Em geral os compostos orgnicos so os que possuem carbono o carbono forma o esqueleto das 3 maiores classes de nutrientes orgnicos : carboidratos, lipdeos, e protenas - estes fornecem energia para o crescimento da clula e serve como unidade bsica do material celular os heterotrficos utilizam compostos orgnicos como sua principal fonte de carbono, obtendo tais molculas a partir do meio, ou ingerindo organismos autotrficos ou mesmo heterotrficos os autotrficos utilizam o CO2 como sua principal ou nica fonte de carbono

Nitrognio - N todos os organismos necessitam em alguma forma, a parte essencial dos aminocidos, que formam as protenas as bactrias so mais versteis para usar o N que os organismos eucariotos. Algumas bactrias podem utilizar o N2 (nitrognio atmosfrico) - fixao de nitrognio - e outras podem utilizar compostos nitrogenados como : nitratos, nitritos e sais de amnia. E algumas utilizam ainda compostos de nitrognio orgnico tais como os aminocidos e peptdeos

Hidrognio (H), Oxignio (O), Enxofre (S) e Fsforo (P) essenciais a todos os organismos. H e o O fazem parte de muitos compostos orgnicos e da gua S necessrio para a biossntese dos aminocidos cistena, cistina, e metionina P essencial para a sntese de cidos nuclicos e ATP alguns desses elementos so encontrados na gua ou na atmosfera gasosa do meio. Os os inorgnicos como sulfatos e fosfatos, podem tambm suprir os principais elementos necessrios ao microrganismo

Outros Elementos muitos outros elementos essenciais so requeridos, porm em menor quantidade que os citados acima - sdio, ferro, molibdnio, cobalto, zinco, cobre mangans + o sdio, Na , requerido pelas permeases da membrana que transporta o acar melibiose em clulas de Escherichia coli +2 o ferro, Fe , requerido pelas enzimas citocromo, catalases e succinil desidrogenases (como cofator) +2 +2 +2 +6 +2 alguns minerais, em pequenas quantidades (mg/l) como o Zn , Cu , Mn , Mo , Co +6 so requeridos para ativar enzimas. O Mo por exemplo requerido pela nitrogenase, a enzima que catalisa a converso do N2 para o NH3 (amnia) durante a fixao do N2

Classificao Nutricional dos Microrganismos Exemplos bactrias nitrificantes Quimioautotrficos CO2 do Fe, H e S muitas bactrias, Quimioheterotrficos compostos orgnicos compostos orgnicos fungos, protozorios e animais bactrias sulfurosas verde e prpura, Fotoautotrficos CO2 luz algas, plantas e cianofceas bactrias prpuras e Fotoheterotrficos compostos orgnicos luz verdes no enxofradas Meios Utilizados para o Cultivo de Microrganismos Os componentes comuns na estrutura do meio faro parte de uma destas categorias : Grupo Nutricional Fonte de Carbono Fonte de Energia compostos inorgnicos

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

nutrientes nitrognio-amnico - peptonas, infuses, extratos ..... fonte de energia - glicose .... fatores de promoo de crescimento - sangue, soro, vitaminas, NADH .... tampo fosfato, para manuteno de pH em meios de fermentao - sais de fosfato acetatos e citratos solveis -2 -2 +2 +2 +2 sais minerais e metais, para melhorar o crescimento - PO4 , SO4 , Ca , Mg , Fe , +2 Mn e metais agentes seletivos - reagentes qumicos, antibiticos, e tinturas inibidoras corantes indicadores, teis para indicar mudanas de pH no meio, durante e depois do crescimento de microrganismos - fenol vermelho, vermelho neutro, bromocresol prpura .... agentes gelificantes - gar, gelatina ....

Caractersticas de alguns produtos complexos usados como ingredientes dos meios de cultura Ingredientes Caractersticas uma mistura de 2 polissacardeos, obtido de algas marinhas, usado o para solidificar o meio; insolvel em gua fria, gelifica a {H }, < pH, e mais cido o pH timo normalmente bem definido para cada espcie. Encontra-se no valor mediano de variao de pH sobre o qual o crescimento acontece, diferentemente da tempertura tima para o melhor crescimento do microrganismo num meio cido ou bsico, ele deve ser capaz de manter o seu pH intracelular em torno de 7.5, no importando qual o valor do pH externo. A maneira de obter o pH da clula viva nessa faixa, expulsando ou absorvendo ons hidrognio (at um certo limite) as variaes de pH podem ser mortal ao cultivo de microrganismo, isto pode ser prevenido pela adio de um tampo ao meio pH de alguns ambientes : o guas de escoamento de solos vulcnicos e de minas : pH = 1 a 3 o guas de nascentes : pH = 10 o solos ricos em amnia : pH = 11 o oceanos : pH = 8; guas polares : pH = 6 Microrganismos bactrias fungos pH timo 4a9 5a6+ +

protozorios algas 4. Outras condies

6.7 e 7.7 4 a 8.5

os microrganismos podem apresentar outras necessidades como : a luz, para os organismos fotossintticos. Alm da funo ligada ao metabolismo celular e aos nutrientes, a gua influencia o crescimento por meio da presso osmtica e da presso hidrosttica Presso Osmtica - fora com a qual a gua se move atravs da membrana citoplasmtica de uma soluo contendo uma baixa concentrao de solutos para uma contendo alta concentrao de soluto. As clulas podem estar em um meio:

(a) Isotnico - onde a concentrao de solutos em um meio igual quela no interior da clula. No h movimento de gua para dentro e para fora da clula

(b) Hipertnico - onde a concentrao de solutos fora da clula maior que no interior. A gua flui para fora da clula resultando na desidratao e contrao do protoplasto

(c) Hipotnico - a concentrao de soluto no interior da clula maior que fora dela. A gua flui para dentro da clula, o influxo da gua fora o protoplasto contra a parede celular. Se a parede for fraca, pode romper-se; o protoplasto pode inchar, e eventualmente rompe

Presso Hidrosttica - a presso exercida pelo peso da gua que permanece na superfcie dela. Os microrganismos dependente de presso so chamados barfilos, estes microrganismos morrem um meio com baixa presso hidrosttica pois contm vesculas de gs que se expandem com grande fora na descompresso e rompem as clulas

Reproduo e Crescimento dos Microrganismos O crescimento em uma cultura microbiana normalmente significa um crescimento no nmero total de clulas devido reproduo dos organismos individuais na cultura Dois fenmenos ocorrem : (1) o crescimento, ou reproduo das clulas individualmente; (2) crescimento ou aumento na populao de uma cultura microbiana Reproduo em Microrganismos Eucariticos Na natureza a reproduo ocorre de duas maneiras : (1) Reproduo Assexuada - basicamente resulta em novas clulas idnticas s originais (2) Reproduo Sexuada - permite a troca de material gentico e assim a gerao de um novo ser 1. Reproduo Assexuada apesar de no implicar em variao gentica mais eficiente que a reproduo sexuada em propagar as espcies. Neste tipo de reproduo os novos indivduos so produzidos por: (1) um organismo parental ou; (2) uma clula (organismos unicelulares) a reproduo assexuada nos organismos eucaritos mais complexa que nos procaritos, onde uma nica clula parental simplesmente se divide em duas clulasfilhas idnticas. Nos eucaritos deve ser precedida de MITOSE - uma forma de diviso nuclear na qual todos os cromossomos da clula so duplicados e os dois novos conjuntos se separam para formar os ncleos filhos idnticos. A clula ento se divide em 2 clulas-filhas, cada uma recebendo um ncleo Etapas da Mitose em detalhe :

(1) assim que as clulas entram em PRFASE os cromossomos condensa-se em estruturas em forma de fitas e tornam-se visveis ao microscpico (2) os cromossomos so duplicados, dispondo-se lado a lado, unidos no centro pelo centrmero (um anel de protenas), ao mesmo tempo, os centrolos (cilndricos de microtbulos protecos) migram para lados opostos da clula

(3) a medida que os centrolos se separam um fuso mittico comea a se formar entre eles. No FINAL DA PRFASE os centrolos se movem para os plos opostos da clula com o fuso entre eles. Durante esta fase, a membrana nuclear comea a desintegrar-se (4) a membrana nuclear desaparece, e os cromossomos parecem estar acoplados pelos seus centrmeros s fibras do fuso. O centrmero de cada cromossomo se divide e os dois cromossomos-filhos em cada conjunto se separam completamente (5) este o estgio mais curto da MITOSE, onde os cromossomos-filhos se move para um dos lados da clula utilizando as fibras do fuso como guia (6) marcada pela chegada dos dois conjuntos de cromossomos em um dos plos do fuso. Uma membrana nuclear forma-se ao redor do agrupamento dos cromossomos em cada plo e o cromossomo se alonga em fitas de cromatina tpica da INTERFASE (fase em que as clulas se apresentam em estgio de repouso) (7) todas as clulas derivadas da MITOSE de um organismo eucarito tem ento o mesmo nmero de cromossomos e o mesmo tipo de genes das clulas parentais 2. Reproduo Sexuada fuso de duas clulas sexuais diferentes (gametas) que so procedentes de dois pais de sexos diferentes ou tipo de relao sexuada a fuso de gametas denominada fertilizao e a clula resultante, de zigoto na reproduo sexual tem-se : (1) fuso de dois ncleos haplides (2) formao de um zigoto (diplide) (3) MEIOSE, resultando novamente em clulas haplides (4) a fuso das clulas haplides completando o ciclo

O ciclo celular dos eucaritos o o o todas as clulas eucariticas perfazem um ciclo celular semelhante, com exceo dos gametas. a duraco do ciclo celular varia de um tipo de clula para outra. as fases do ciclo pode ser resumida :

G1 - fase de crescimento - a clula cresce e sintetiza protenas S - fase de sntese de DNA - a clula continua a crescer e a sntese de DNA ocorre no ncleo at que a quantidade de DNA seja duplicada G2 - fase de crescimento - o crescimento celular atinge o seu mximo M - mitose - a sntese de macromolculas quase cessa e o ncleo sofre mitose Reproduo em Microrganismos Procariticas A maioria das bactrias se multiplicam pelo processo de reproduo assexuada - FISSO BINRIA TRANSVERSA - onde as clulas dividem-se individualmente em 2 clulas-filhas de tamanho aproximadamente igual

Alguns procariotos reproduzem-se assexuadamente por outros modelos de diviso celular : (1) Brotamento - ex. Rhodopseudomonas acidophila

(2) Fragmentao - ex. Nocardia

(3) Formao de Exospros - ex. Streptomyces

Crescimento de uma cultura bacteriana durante o crescimento ativo de uma cultura microbiana as populaes de clulas crescem exponencialmente, aumentando por meio de uma progresso geomtrica (2n) o intervalo de tempo requerido para que cada microrganismo se divida conhecido como TEMPO DE GERAO, os quais so fortemente influenciados no somente pela composio nutricional do meio mais tambm pelas condies fsicas de incubao tempo de gerao: g = t/n ; t = intervalo de tempo particular, n = nmero de geraes taxa de crescimento: R = n/t Exemplos : Escherichia coli: tg = 12.5 min; Mycobacterium tuberculosis: tg = 13 a 15 h Curva de crescimento bacteriana tpica

Fase de crescimento

Taxa de crescimento

Caractersticas nenhum aumento no nmero de clulas, aumentam de tamanho, so sintetizadas novas enzimas para as clulas se adaptarem ao novo meio condies de crescimento balanceado; as clulas so uniformes em termos de composio qumica e atividade metablicas e fisiolgicas. Pico da atividade e eficincia fisiolgica acmulo de produtos metablicos txicos e/ou exausto de nutrientes. Algumas clulas morrem, outras crescem e se dividem. O nmero de clulas viveis diminue acmulo adicional de produtos metablicos inibitrios. A taxa de morte acelerada; o nmero de clulas diminue de modo exponencial. Tipicamente todas as clulas morre em dias ou meses

(a) - Lag

zero

(b) Exponencial ou Log

mxima ou constante

(c) Estacionria

zero

(d) - Morte

negativa

Medida de crescimento da populao

os microbiologistas utilizam uma variedade de tcnicas para quantificar o crescimento microbiano. Os mais comuns so :

(1) Contagem Microscpica - muito comum, aplicada para quantificar clulas em vacinas, leite e culturas, e expresso em nmero de clulas/ml (2) Contagem Celular Eletrnica - muito comum, aplicada para quantificar clulas em vacinas, leite e culturas, e expresso em nmero de clulas/ml (3) Contagem em Placa - muito comum, aplicada para quantificar clulas em vacinas, de leite, culturas, solos e alimentos, expresso em UFC/ml (unidade formadora de colnia) (4) Membrana Filtrante - aplicada para quantificar clulas em vacinas, de leite, culturas, solos e alimentos, expresso em UFC/ml (unidade formadora de colnia) (5) Turbidez - aplicado para ensaio microbiolgico, estimativa de unidades de absorbncia da massa de clulas em caldo ou outras suspenses (6) Contedo de Nitrognio - muito comum, aplicado para a medida indireta da massa celular, expresso em mg de N/ml (7) Peso Seco - muito comum, aplicado para a medida indireta da massa celular, expresso em mg de N/ml (8) Produtos Metablicos - aplicados a ensaios microbiolgicos e medidas indiretas da atividade metablica (crescimento), expressa em quantidade do produto/ml Cultura Contnua usadas para simular o habitat natural de uma espcie microbiana para estudar sua estabilidade gentica em relao ao tempo nas indstrias, manter as clulas em fase de crescimento logartmico ativo cessar o volume mximo de produtos desejados. Estes sistemas abertos ou CULTURAS CONTNUAS podem ser obtidos assim :

o quimiostato um aparelho amplamente usado para o crescimento contnuo dos microrganismos

Culturas Sincrnicas as clulas se dividem todas ao mesmo tempo, mais pode se conseguir isto (por um determinado perodo), por exemplo semeando uma cultura em uma temperatura

razovel para seu crescimento, mantendo-a nessa temperatura, onde elas metabolizaro lentamente, mas no se dividiro. Quando a temperatura rapidamente aumentada para a de crescimento timo da clula, estas sofrero divises sincronizadas (ao mesmo tempo) as culturas sincrnicas permitem aos pesquisadores estudar o cresciemnto microbiano, a organizao e a morfognese durante estgios particulares do ciclo de diviso celular na verdade no prtico analisar uma nica clula microbiana, por causa do seu tamanho diminuto. Entretanto, se todos as clulas em uma cultura esto no mesmo estgio de cresciemtno a informao que se pode extrair de toda a populao de clulas pode ser extrapolada para fornecer informaes aplicveis a uma nica clula

CAPTULO 6: Controle dos Microrganismos

Controlar - destruir, inibir ou remover. Vrios sao os agentes fsicos e qumicos que podem ser utilizados para manter os microrganismos em nveis aceitveis processos usados : aquecimento, baixas temperaturas, radiao, filtrao e dessecao. O mtodo de escolha depende do tipo de material que contm o microrganismo : (1) meio de cultura; (2) produtos farmacuticos; (3) superfcie de instrumentos cirrgicos; (4) sala de cirurgia de um hospital; (5) alimento de consumo humano substncias qumicas que matam os microrganismos, ou previnem o seu crescimento so chamados de agentes ANTIMICROBIANOS (antibacterianos, antivrus, antifngicos, antiprotozorios)

Antimicrobianos : que matam os microrganismos - MICROBICIDA (bactericida, fungicida, viricida)

Esterilizao - destruio de todos os microrganismos presentes em um material, incluindo esporos que apenas inibem o crescimento dos microrganismos - MICROBIOSTTICOS (fungisttico ou bacteriosttico) aspectos fundamentais que se deve aplicar aos agentes fsicos e qumicos :

1. Padro de morte em uma populao microbiana o critrio de morte de um microrganismo em Microbiologia baseado em uma nica propriedade : a capacidade de se reproduzir. Assim a morte de um microrganismo definida como a perda da capacidade de reproduo a avaliao da eficincia de um agente microbicida pode ser testada cultivando uma amostra do material tratado para determinar o nmero de sobreviventes

2. Condies que influenciam a atividade antimicrobiana tamanho da populao microbiana - quanto maior mais tempo para morrer concentrao do agente microbicida - quanto menor a concentrao mais tempo leva para destruir tempo de exposio ao agente microbicida - quanto maior o tempo de exposio maior ser o nmero de clulas mortas temperatura em que so expostos ao agente microbicida - quanto mais alta a temperatura mais rapidamente a populao morta

natureza do material que contm os microrganismos - tempo de exposio menor meio fluido e pH 5.0 caractersticas dos microrganismos que esto presentes

3. Mecanismo de destruio das clulas microbianas conhecendo o mecanismo de ao de um dado composto possvel predeterminar as condies sob as quais atuar mais eficientemente, alm de tambm revelar que espcies de microrganismos sero mais susceptveis quele agente os possveis mecanismos esto associados com os principais aspectos estruturais : alterao do estado fsico do citoplasma, inativao de enzimas, ou rompimento da membrana ou parede celular - podem levar morte da clula

Agentes Fsicos Altas Temperaturas : calor mido, calor seco, incinerao 1. Calor mido mais eficiente que o calor seco para destruir os microrganismos - leva menos tempo e a temperaturas menores causa desnaturao e coagulao das protenas vitais, as enzimas, enquanto o calor seco causa oxidao dos constituintes orgnicos da clula (queima lentamente) os endosposporos bacterianos so as formas mais resistentes de vida clulas vegetativas de bactrias - mortas de 5-10 min a 60-70 C clulas vegetativas de fungos - mortas de 5-10 min a 50-60 C esporos de fungos - mortas de 5-10 min a 70-80 C o calor mido utilizado para matar os microrganismos pode ser na forma de : vapor, gua fervente, gua aquecida a temperaturas abaixo do seu ponto de ebulio (100 oC)o o o

(a) Vapor d'gua o vapor d'gua sob presso a mais prtica e segura aplicao do calor mido. O aparelho destinado a este fim a AUTOCLAVE, desenvolvida no sculo XIX

1 - vazo; 2 - cano de sada; 3 - sada; 4 - cmara de exausto; 5 - vapor para a cmara; 6 - vlvula de segurana; 7 manmetro; 8 - vlvula operadora; 9 - porta; 10 - maaneta; 11 - fecho de segurana; 12 - tela removvel; 13 - termmetro; 14 regulador de presso; 15 - injetor de ar de condensao automtica; 16 - revestimento de vapor; 17 - vapor; 18 - ar.

Procedimento do funcionamento da autoclave :

1. a cmara de parede dupla da autoclave primeiramente lavada com vapor fluente pararemover todo o ar 2. ento preenchida com vapor puro e mantida a uma determinada temperatura e presso por um perodo especfico de tempo. essencial que todo o ar residual inicialmente presente na cmara seja completamente substitudo por vapor d'gua - se o ar estiver presente reduzir a temperatura interna da autoclave , e a temperatura e no a presso no interior da cmara que mata os microrganismos 3. uma autoclave usualmente operada uma presso de 15 lb/pol2, na qual a o temperatura de vapor de 121 C. Leva mais tempo para um calor penetrar em um material viscoso ou slido do que em um matterial fluido. Quanto maior o volume mais tempo para o calor penetrar Recipiente Tubos de ensaios 18 x 150 mm 32 x 200 mm 38 x 200 mm Frascos Erlenmeyer 50 ml 500 ml 1.000 ml 2.000 ml Garrafas de diluio, 100 ml Frascos de soro, 9.000 ml (b) gua Fervente gua levada ao ponto de ebulio : 100 C mata microrganismos vegetativos presente no lquido os materiais ou objetos contaminados no so esterilizados com seguraa pos alguns o endosporos bacterianos podem resistir a 100 C por mais de 1 hora gua em ebulio no considerado um mtodo de esterilizaoo o

Tempo de exposio (min, a 121 123 oC) 12 - 14 13 - 17 15 - 20 12 - 14 17 - 22 20 - 25 30 - 35 13 - 17 50 - 55

(c) Temperaturas abaixo do seu ponto de ebulio (100 C) - Pasteurizao aquecimento lento a baixas temperaturas mata as clulas vegetativas de patgenos, mais no esteriliza

2. Calor Seco calor seco ou ar quente em temperaturas suficientemente altas levam os microrganismos morte. Leva mais tempo que o calor mido h materiais que no podem ser esterilizados por calor mido, neste caso o calor seco o preferido

3. Incinerao uma prtica de rotina : ala ou agulhas de semeaduras bacteriolgicas no bico de Bunsen

Baixas Temperaturas temperaturas abaixo de 0 C inibiro o metabolismo dos microrganismos em geral. No mata, preserva-os como forma de latncia o o o Ex. freezer domstico: - 20 C; freezer: - 70 C; nitrognio lquido: -196 Co

Radiaes energia na forma de ondas eletromagnticas transmitidas atravs do espao ou atravs de um material as radiaes magnticas so classificadas de acordo com seus comprimentos de onda : Quanto maior, menos energia (contedo energtico) radiaes de alta energia (comprimento de onda baixo) podem matar as clulas, inclusive microrganismos - raios X, gama e luz UV

Formas de Radiaes :

1. Radiao Ionizanteas radiaes de alta energia tem energia suficiente para causar ionizao das molculas - rompendo as molculas em tomos ou grupo de tomos (H2O ---- H+ + OH ) - e os radicais hidroxilas por exemplo so altamente reativos e destroem compostos celulares como o DNA e protenas exemplos: raios X e raios gama. Alm de microbicidas os raios de alta energia so capazes de penetrar em pacotes de produtos e esterilizar seus interiores so mais utilizados para esterilizar alimentos e equipamentos mdicos

2. Radiao No-Ionizantea radiao UV tem um comprimento de onda entre 136 a 400 nm, que ao invs de ionizar uma molcula excita os eltrons - resultando em uma molcula que reage diferente das molculas no-irradiadas. O DNA sofre a maior avaria a maior atividade bactericida ocorre no comprimento de onda prximo de 260 nm (mais fortemente absorvido pelo DNA) lmpadas especiais que emitem luz UV com comprimento de onda microbicida so utilizadas para matar microrganismos - apenas os microrganismos da superfcie de um objeto so mortos Filtraes as membranas filtrantes so teis para esterilizao, e separao de diferentes tipos de microrganismos e para coletar amostras microbianas tamanho dos poros que retem ou no os microrganismos : bactrias - 0.5 a 1.0 m (geral) leveduras - 1.0-5.0 m x 5-30 m alguns tamanhos de poros comerciais : 0.25 m ; 0.45 m ; 0.5 m ; 1 m

Dessecao

clulas microbianas vegetativas quando dessecadas interrompem suas atividades metablicas, levando a um declnio na populao total vivel no processo chamado liofilizao os microrganismos so submetidos desidratao extrema em temperaturas de congelamento mantidas em ampolas fechadas vcuo

Agentes Qumicos Aplicao dos compostos qumicos reduo do nmero de microrganismos na superfcie de material inanimado (assoalhos, mesas, e utensilios domsticos) em leses de pele para prevenir a infeco eliminao de microrganismos patognicos da gua potvel e de piscinas

No existe um nico composto qumico que seja ideal para todos os propsitos. Assim importante conhecer algumas propriedades para que se possa escolher o mais adequado:

1. 2. 3. 4.

as vantagens que o agente apresenta quando utilizados em determinadas situaes as principais categorias de agentes qumicos antimicrobianos algumas de suas caractersticas e suas utilizaes prticas e como atuam nos microrganismos

Definio de Trmos Esterilizante - um composto qumico que realiza uma esterilizao. Estril um termo absoluto, ou seja, um material est estril ou no. No pode ser "parcialmente estril" ou "quase estril" Desinfetante - uma substncia qumica que mata as formas vegetativas de microrganismos patognicos, mais no necessariamente suas formas esporuladas. Refere-se normalmente a substncias utilizadas em objetos inanimados Germicida - sinnimo do desinfetante; entretanto os microrganismos mortos por um germicida no so necessariamente patgenos. So usados mais termos especficos como fungicida, bactericida, etc Anti-sptico - um composto qumico usualmente aplicado na superfcie do corpo humano para prevenir a multiplicao dos microrganismos. Mata os microrganismos, ou inibe seu crescimento e sua atividade metablica Saneador - agente que mata 99,9% dos microrganismos contaminantes de uma rea. So normalmente aplicados em objetos inanimados (copos, talheres, pratos e utenslios em restaurantes), e tambm na limpeza de equipamentos de laticneos e industrias de alimentos As normas de sade pblica determinam que em certos lugares, a populao microbiana no deve exceder um nmero especfico. em atendimento a estas determinaes utiliza-se um SANEADOR Caractersticas de um agente qumico ideal

1. Atividade antimicrobiana - a capacidade de uma substncia de inibir oupreferencialmente matar os microrganismos - Esta sempre a primeira exigncia

2. Solubilidade - a substncia deve ser solvel em gua ou outros solventes (lcool) emquantidades necessria ao seu uso efetivo

3. Estabilidade - o armazenamento da substncia durante um perodo razovel no deve 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.resultar em uma perda significativa de ao antimicrobiana Ausncia de toxicidade - no deve prejudicar o homem ou os animais Homogeneidade - as preparaes devem ser uniformes em sua composio (os componentes ativos devem estar presentes em cada aplicao) Inativao mnima por material estranho - alguns compostos qumicos antimicrobianos combinam facilmente com protenas, diminuindo a quantidade de substncia qumica disponvel para agir contra os microrganismos Atividade em temperatura ambiente ou corporal - no deve ser necessrio aumentar a temperatura alm daquela normal encontrada no ambiente, onde os compostos qumicos so utilizados Poder de penetrao - a ao antimicrobiana limitada ao local de aplicao, entretanto a ao na superfcie algumas vezes necessrias Ausncia de poderes corrosivos e tintoriais - os componentes no devem corroer ou desfigurar metais nem corar ou danificar os tecidos Poder desodorizante - o desinfetante ideal deve ser inodoro ou apresentar um odor agradvel Capacidade detergente - um agente antimicrobiano que tem propriedades detergente tem a vantagem de ser capaz de remover mecanicamente os microrganismos da superfcie que esta sendo tratada Disponibilidade a baixo custo - o produto deve ser facilmente encontrado e de baixo custo

Principais Grupos de Desinfetantes e Anti-spticos : 1. Fenol e Compostos Fenlicos: soluo de fenol 5% mata rapidamente as formas vegetativas dos microrganismos, porm os esporos so muito mais resistentes o fenol por ser txico e apresentar odor desagradvel no muito utilizado como desinfetante ou anti-sptico. Tem sido substituido por vrios derivados qumicos, os quais so menos txicos para os tecidos e mais ativos para os microrganismos. Exemplos : lysol - desinfetante produzido a partir de uma soluo de sabo contendo ofenilfenol, o-benzil-p-clorofenol e xilenol, usado para desinfetar objetos inanimados (assoalhos, paredes e superfcies de mesa, termmetro retal); hexaclorofeno - atua como um bacteriosttico em bactrias Gram +, particularmente em estafilococos mecanismo de ao : fenol e derivados, alteram a permeabilidade seletiva da membrana, desnaturam e inativam protenas como enzimas, causando uma perda de substncias intracelulares (lisam as clulas). Dependendo da concentrao utilizada podem ser bacteriosttico ou bactericida

2. lcoois em concentrao entre 70 e 90 % as solues de etanol so eficientes contra as formas vegetativas dos microrganismos no utilizado para esterilizar um objeto porque no mata os endosporos bacterianos (Bacillus anthracis pode sobreviver no lcool por 20 anos) o metanol no utilizado como agente bactericida - altamente txico. Quanto maior for a cadeia de carbono do lcool maior suas propriedades bactericida, porm os lcoois maiores como o proplico e isoproplico j no so mais solveis em gua os lcoois proplicos e isoproplicos 40 a 80% so bactericidas para clulas vegetativas. O lcool etlico 70% e o lcool isoproplico 90% (mais eficiente contra vrus) so utilizados como anti-spticos de pele e como desinfetantes de termmetro clnicos de uso oral, e de certos instrumentos cirrgicos Mecanismo de ao : capazes de desnaturar protenas; como so solventes de lipdeos, lesam as estruturas lipdicas da membrana das clulas microbianas

3. Halognios iodo cloro e bromo - fortes agentes oxidantes e altamente reativos - destruindo os componentes vitais da clula microbiana (1) Iodo e compostos Iodados : o iodo puro um elemento cristalino preto azulado com brilho metlico, pouco solvel em gua mais altamente solvel em lcool e iodeto de potssio ou sdio tradicionalmente usado como agente anti-sptico. um agente microbicida de alta eficincia contra todos as espcies bacterianas. tambm esporicida, fungicida, virucida e amebicida usados principalmente para assepsia da pele. Tambm desinfecta pequenas quantidades de gua; na sanitificao de utenslios de alimentao; desinfecta o ar (vapores de iodo) mecanismos de ao : destruio de compostos metablitos essenciais dos microrganismos por meio de oxidao. Ex. inativao do aminocido tirosina

(2) Cloro e Compostos Clorados o cloro na forma gasosa (Cl2) ou em combinaes qumicas representa um dos desinfetantes mais largamente utilizados o gs comprimido em forma lquida a escolha universal para a purificao de guas de abastecimento, pblica, piscinas e estaes de tratamento de gua e esgoto. pelo fato da dficil manipulao do cloro gasoso, se utiliza muito os compostos inorgnicos clorados, como os hipocloritos e cloraminas, esta ltima mais estvel, mais o cloro liberado num perodo maior que nos hipocloritos para ser efetivo a concentrao do cloro deve atingir 0.5 a 1.0 ppm. Uma soluo de hipoclorito 1% usada como desinfetante domstico; de 5 a 12% como alvejantes e desinfetantes domsticos e como sanitificantes em instalaes de laticneos e indstrias de alimentos mecanismo de ao : Cl 2 + H2O ------- HCl + HClO HClO ------- HCl + O (poderoso agente oxidante que pode destruir subst. celulares) *o cloro pode tambm combinar diretamente com as protenas celulares e destruir suas atividades biolgicas 4. Metais Pesados e seus Compostos - Hg, Pb, Zn, Ag, Cu antigamente a gua era armazenada em recipientes de prata (Ag) e cobre (Cu) pois as pessoas notavam que ali a gua de beber era conservada o HgCl2 era amplamente usado. Hoje tem sido substitudo por outros agentes menos txico e e menos corrosivos

*ao oligodinmica - a capacidade de quantidade extremamente pequenas de certos metais, particularmente a prata de exercer efeito letal sobre as bactrias - acredita-se que a atividade desses ons metlicos se deve inativao de certas enzimas que se combinam com o metal

compostos contendo Hg orgnico possuem maior atividade antomicrobiana e menos toxicidade que os inorgnicos - mercuriocromo, mertiolate o sulfato de cobre efetivo como um algicida em resduos abertos de gua e piscinas, tem tambm ao fungicida mecanismo de ao : inativam as protenas celulares combinando-se com alguns componentes da protena

Detergentes ou Surfactantes compostos que diminuem a tenso superficial, utilizados para a limpeza de superfcies a ao umectante deve-se ao fato de serem compostos anfipticos (possuem uma parte polar e outra apolar), como por exemplo os sabes

Quimicamente os detergentes so classificados em :

1. Detergentes Aninicos - a propriedade detergente do composto reside na poroaninica. Ex. sabo - [C9H19COO] Na 2. Detergentes Catinicos - a propriedade detergente do composto reside na poro catinica. Ex. cloreto de cetilpiridnico - [Ar-N C16H33]+Cl3. Detergentes No-Inicos - no ionizam quando dossolvidos na gua. Ex. polissorbato 80; octoxinol. No so antimicrobianos muitos detergentes antimicrobianos pertencem ao grupo catinico, dos quais os COMPOSTOS QUATERNRIOS DE AMNIO so mais largamente usados Compostos Quaternrios de Amnio Estrutura Geral+

so bactericidas (Gram-positivas e Gram-negativas) mesmo em concentraes muito baixas apresentam uma combinao de propriedades que fazem dele um excelente antisptico, desinfetante e sanificante : 1. baixa toxicidade 2. alta solubilidade em gua 3. alta estabilidade em soluo 4. no so corrosivos largamente aplicados em assoalhos, paredes e outras superfcies em hospital, enfermarias e outros estabelecimentos pblicos. E tambm em equipamentos em instalaes de processamento de alimentos mecanismo de ao : desnaturao de protenas das clulas, interferncias com os processos metablicos, e leso da membrana citoplasmtica Alguns desinfetantes, antispticos e detergentes mais comumente usados

Agente Qumico Compostos Fenlicos lcoois

Concentrao (%) 0.5 - 3.0

Aplicaes desinfeco de objeto inanimado antisepsia da pele, desinfeco de instrumento cirrgico

Nvel de Atividade intermedirio

70 - 90

intermedirio

Iodo

1

antisepsia da pele, pequenos intermedirio cortes, desinfeco da gua desinfeco de gua, superfcies no metlicas, equipamento de laticnios, materiais domsticos saneamento ambiental de superfcies e equipamentos antisepsia da pele, desinfeco de instrumentos baixo

Compostos Clorados Compostos Quaternrios Compostos Mercuricos

0.5 - 5.0

0.1 - 0.2 1

baixo baixo

* alta - mata todas as formas de vida microbiana, inclusive os esporos bacterianos intermedirio - mata o bacilo da tuberculose, fungos e vrus, mais no os esporos bacterianos baixo - no mata esporos bacterianos, nem o bacilo da tuberculose ou os vrus em um tempo aceitvel Avaliao do poder antimicrobiano dos desinfetantes e anti-spticos o agente qumico testado contra um microrganismo especfico (organismo-teste) usualmente Staphylococcus aureus representando os Gram + ou Salmonella representando as Gram os 3 procedimentos amplamente usados no laboratrio so : (1) tcnica de diluio em tubo; (2) tcnica de inoculao em placa; (3) tcnica de coeficiente fenlico

Esterilizantes Qumicos so particularmente utilizados para a esterilizao de materiais medido sensveis ao calor. Os principais so :

1. xido de Etileno lquidos a temperaturas abaixo de 10.8 C, acima disso torna-se gs; seus vapores so altamente irritantes para os olhos e a mucosa . so inflamveis mesmo a baixa concentrao tem um grande poder de penetrao; atravessa e esteriliza o interior de grandes pacotes com objetos, roupas e mesmo certos plsticos - as seringas descartveis p. ex. apresenta a desvantagem de agir a baixa velocidade, necessitando de vrias horas de exposio para ser eficiente utilizados rotineiramente para a esterilizao de materiais mdicos e laboratoriais. No programa espacial pelos cientistas americanos e russos para a descontaminao dos compostos das naves espaciais mecanismos de ao : inativa as enzimas e outras protenas que tem tomos de hidrognio lbeis (grupos sulfidrilaso

2. -Propiolactona lquido incolor em temperatura ambiente; p.e = 155 C; no inflamvel; e causa bolhas quando em contato com a pele e irritao nos olhos bactericida, esporicida, fungicida e viricida no apresenta poder de penetrao, mais considerado mais ativo contra os microrganismos que os xidos de etileno. Ex. necessrio 2 a 5 mg/l de propiolactona para fins de esterilizao de material, contra 400 a 800 mg/l do xido de etileno desvantagem: alm de seu baixo poder de penetrao provavelmente apresente propriedades carcinognica, o que torna seu uso como esterilizante restringidoo

3. Glutaraldedo lquido oleoso, incolor; e 2% j tem um largo espectro de atividade antimicrobiana efeito contra vrus, clulas vegetativas e esporuladas de bactrias e fungos utilizado na medicina para esterilizar instrumentos urolgicos, equipamentos respiratrios

4. Formaldedo um gs que se mostra estvel somente em alta concentrao e temperatura extremamente txico e seus vapores intensamente irritantes mucosa em temperatura ambiente polimeriza-se formando uma substncia slida incolor (paraformaldedo) que libera o formaldedo pelo aquecimento o formaldedo em soluo utilizado para desinfeco de certos instrumentos. Na forma gasosa pode ser utilizado para desinfeco e esterilizao de reas fechadas mecanismo de ao : inativao de constituintes celulares (protenas e cidos nuclecos)

Mecanismos de ao de vrios compostos qumicos antimicrobianos em clula bacteiana :

CAPTULO 7: Os Principais Grupos de Microrganismos

Eubactrias e Arqueobactrias Caractersticas Morfolgicas da Bactrias Embora existam milhares de espcies bacterianas diferentes, os organismos isolados apresentam uma das trs formas : 1. Elipsoidal ou Esfrica (COCOS) - apresentam tipos e arranjos diferentes: diplococos - dois cocos estreptococos - vrios cocos arranjados em cadeias ttrades - cocos arranjados em 4 - quadrado estafilococos - cocos arranjados em cachos de uva sarcina - cocos arranjados em forma cbica

2. Cilndricas ou Bastonetes (BACILOS) diplobacilos - ocorrem em pares estreptobacilos - ocorrem em cadeias

3. Espiraladas ou Elicoidais - ocorrem predominantemente como clulas isoladas Exigncias Nutricionais para a maioria das Bactrias limites: 4 - 9 pH : timo: 6.5 - 7.5 limites 0 - 79 oC Temperatura : timo 20 - 37 C Gases : Luz : Concentrao de carbono no meio : Carbono : Classificao aerbias, microaerfila, facultativas ou anaerbias alguns grupos fotossintticos 0.5 - 1.0 % autotrficos ou heterotrficoso

Existem dois grupos principais de bactrias : Eubactrias e Arqueobactrias. As diferenas fundamentais entre estes grupos so :

1. Quanto composio da parede celular - eubactrias: peptidoglicano; arqueobactrias:constituida de protenas ou polilissacardeo

2. Quanto estrutura qumica dos fosfolipdeos da membrana citoplasmtica eubactrias: cidos graxos de cadeia longa; arqueobactrias: contm lccois de cadeia longa ramificada (fitanis) 3. Quanto sntese protica - eubactrias: o aminocido usado para iniciar a cadeia protica sempre o formilmetionina; arqueobactrias: o aminocido a metionina 4. Alm do mais as arqueobactrias so notveis por formarem produtos finais incomuns do metabolismo, que as eubactrias no podem produzir, como o gs metano, ou ainda por habitar ambientes extremamente adversos que muitas eubactrias no podem tolerar 1. Eubactrias So divididas em dois grupos :

1. Com parede celularGram-Negativas ( 12 subgrupos ) Gram-Positivas ( 6 subgrupos )

2. Sem parede celularMicoplasmas Principais Caractersticas diferenciais do grupo das eubactrias : GRUPOS Gram-Negativas helicoidais, com flagelo, vivem na gua,lodo,insetos,animais e humanos; vrias so patgenas ao homem. Ex. Borella, Leptospira, Spirochaeta helicoidais, com flagelos ou no, vivem na gua, solo, animais; alguns so patgenos ao homem. Ex. Campylobacter bastonetes ou cocos, vivem na gua, solo; alguns so patgenos ao homem e animal. Ex. Acetobacter, Brucella, Xanthomonas, Rhizobium, Neisseria bastonetes retos ou vibries, vivem na gua, solo, plantas intestino do homem e de animais; alguns so patgenos. Ex. Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Proteus, Salmonella, Shigella, Vibrio, Yersinia, Serratia bastonetes e cocos, vivem no trato intestinal e causam infeces teciduais. Ex. Fusobacterium bastonetes e cocos, muitas so patgenas ao homem e animal, necessitam de hospedeiros vivos para se desenvolverem. Ex. Coxella, Rickttsia CARACTERSTICAS

Espiroquetas

Bacilos aerbios ou Microaerfilos

Cocos e Bacilos aerbios

Bacilos anaerbios facultativo

Bactrias anaerbias

Riqutsias e Clamdeos

Fototrficas anoxignicas

bactrias prpuras e verdes, anaerbios, fotossintticas, vivem em ambiente aqutico, no patgenos. Ex. Rhodopseudomonas, Chlorobium cianobactrias, fotossintticas, produzem O2, vivem no solo e na gua, no patognicos. Ex. Anabaena, Glocotricha bastonetes ou filamentos, sem flagelos, vivem no solo e na gua, no patognicos. Ex. Beggiotoa bastonetes em cadeia ou filamentos, envolvidas por uma bainha tubular, saprfitas aquticas, no patognicas. Ex. Crenothrix saprfitas aquticas e do solo, no patognicas. Ex. Ancalomicrobium obtm energia pela oxidao da amnia, nitrito, compostos sulfurados, vivem no solo e gua, no patognicos. Ex. Nitrobacter, Nitrosomonas

Fototrficas oxignicas

Bactrias deslizantes

Bactrias com bainha Bactrias gemulantes e/ou apendiculares Quimiolitotrficas Gram-Positivas Cocos

aerbios, facultativos ou anaerbios, saprfitas ou parasitas, alguns so patognicos. Ex. Deinococcus, Staphylococus, Streptococcus, Sarcina bastonetes ou cocos, formam endosporos, aerbios, facultativos ou anaerbios, vivem no solo, gua, insetos, animais, humanos, alguns so patognicos. Ex. Bacillus, Clostridium aerbios ou facultativos, vivem no solo, gua, produtos alimentcios, alguns causam doenas humanas. Ex. Lactobacillus, Listeria clulas exibem salincia (forma de Y ou V), aerbios facultativos ou anaerbios, alguns so patognicos. Ex. Actinomyces, Propionibacterium bastonetes aerbios, lcool-cido resistentes, saprfitas ou parasitas, alguns patognicos ao homem. Ex. Mycobacterium aerbios do solo que formam miclio, hifas ramificadas, multiplicam-se por fragmentao ou por produo de esporos, alguns produzem antibiticos. Ex. Nocardia, Streptomyces assumem vrias formas, pois no tem parede celular, no inibidos pela penicilina, possuem esteris como os eucaritos, habitam na mucosa do homem e de outros animais. Mycoplasma

Bactrias esporuladas

Bacilos regulares

Bacilos irregulares

Micobactrias

Actinomicetos

Micoplasmas

2. Arqueobactrias So divididas em dois grupos :

1. Com parede celularProdutoras de metano Bact;erias haloflicas extremas

Arqueobactrias dependente de enxofre

2. Sem parede celularTermoplasmas Principais Caractersticas diferenciais do grupo das arqueobactrias : GRUPOS CARACTERSTICAS anaerbias, produz grande quantidade de metano, cocos, Gram-, vivem em lodoal, aude, brejos, estao de tratamento de gua de esgoto. Ex. Methanosarcina, Methanobacterium, Methanospirillum crescem em 17 a 23% de sal (gua do mar = 3% de NaCl), vivem em lagos salgados (mar morto),tanques industriais que produzem sal, alimentos salgados com sal, contm pigmento carotenide. Ex. Bacteriorrodospsina vivem em fonte de gua quente cidas, crescem a 50 ou 87 C, no crescem em pH menor que 4.0 ou 5.5, aerbias, obtm energia da oxidao do enxofre ou de acares e aminocidos. Ex. Sulfolobus, Thermoproteus ausncia de parede celular, temperatura tima: 55 a 59 C, pH timo: 2, as clulas desintegram-se em pH 7o o

Metanognicas

Haloflicas extremas

Dependentes de enxofre

Termoplasmas

Eucaritos Os microrganismos eucaritos podem ser divididos em 3 principais grupos : Fungos, Algas e Protozorios. De um modo geral os microrganismos eucaritos so facinantes devido a seu ciclo de vida complexo, sua morfologia varivel, seus mtodos alternativos de reproduo, seus efeitos como agentes de doena e como fonte de interesse econmico e seu papel no ambiente Caractersticas Morfolgicas e Nutricionais dos microrganismos Eucaritos Principais caractersticas que diferenciam os microrganismos eucaritos : Microrganismos Arranjo Celular Fungos unicelular ou multicelular unicelular ou multicelular Modo de Nutrio quimioheterotrfico pela absoro de nutrientes solveis fotoautotrfico pela absoro de nutrientes solveis quimioheterotrfico pela absoro ou injesto de partculas de alimentos Motilidade no-mvel Miscelnea esporos sexuais ou assexuais

Algas

principalmente pigmentos no-mvel fotosintticos

Protozorios

unicelular

principalmente mvel

alguns formam cistos

1. Fungos possuem parede celular, com algumas excees, diferentemente das clulas animais no possuem clorofila (no-fotosintticos)

formam esporos que so dispersos por correntes de ar

Exigncias Nutricionais para a maioria das espcies limites: 2 - 9 pH : timo: 5.6 limites 0 - 62 oC Temperatura : timo 20 - 30 C Gases : Luz : Concentrao de carbono no meio : Carbono : Classificao Baseia-se primariamente em : aerbios estritos nenhum 4% heterotrficoso

1. caractersticas dos esporos sexuais e corpos de frutificao presentes durante osestgios sexuais 2. da natureza de seus ciclos de vida 3. caractersticas morfolgicas de seus miclios vegetativos ou de suas clulas Os fungos so divididos em 3 grupos : Fungos Limosos, Fungos Inferiores Flagelados, Fungos Terrestres Fungos Limosos apresentam tanto caractersticas de fungos como de protozorios, mais no so considerados fungos tpicos nem protozorios tpicos assemelham-se aos protozorios por no possuirem parede, apresentar movimentos amebides e por nutrir-se por injesto de partculas. assemelham-se aos fungos por formar corpos de frutificao e esporngios divididos em duas classes principais : o Acrasiomycetes ou Celulares - clulas amebides, se alimentam de bactrias e se agregam para formar corpos de frutificao que produzem esporos; ex. Dictyostelium discoideum o Myxomycetes ou Acelulares - multicelulares, plasmdio sem parede que se transforma em esporngio altamente organizado; ex. Physarum polycephalum

Fungos Inferiores Flagelados incluem todos os fungos, com exceo dos limosos, que produzem clulas flageladas alimentam-se pela absoro de nutrientes a grande maioria so filamentosos divididos em quatro classes principais : o Chytridiomycetes - clulas mveis com 1 nico flagelo chicoteante localizado na extremidade posterior; ex. Allomyces macrogynus o Hyphochytridiomycetes - clulas mveis com 1 nico flagelo do tipo falso, localizado na poro anterior; ex. Rhizidiomyces arbuscula

o

o

Plasmodrophoromycetes - clulas mveis com 2 flagelos chicoteantes anteriores desiguais, parasitas obrigatrios em plantas superiores, estgio vegetativo como plasmdio; ex. Plasmodiophora brasicae Oomycetes - clulas mveis com 2 flagelos inseridos lateralmente; ex. Saprolegnia ferax

Fungos Terrestres so os mais conhecidos. Incluem as leveduras, bolores, orelhas de pau, fungos em forma de taa, ferrugem, carvo, bufa-de-lobo, e cogumelos todos caracterizam-se pela nutrio atravs da absoro com exceo das leveduras, que so geralmente unicelulares, a maioria produz um miclio bem desenvolvido constitudo de hifas septadas ou no no possuem clulas mveis a reproduo assexuada ocorre atravs de brotamento, fragmentao e produo de esporangispors ou condeas. A reproduo sexuada culmina na produo de zigosporos, ascosporos e basidiosporos divididos em quatro classes principais : o Zygomycetes - reproduo sexual por gamentagial, zigoto: zigosporo com parede celular espessa, reproduo vegetativa por meio de esporangisporo no interior de esporngio, ex. Rhizophus stolonifer, Mucor rouxii o Ascomycetes - esporos sexuais produzidos endogenamente em um asco, reproduo vegetativa por condeos. ex. Saccharomyces cerevisiae, Neurospora crassa o Basidiomycetes - esporos sexuais produzidos exogenamente em basdios (clulas em forma de clava), engloba os fungos comestveis, ex. Agaricus bisporus o Deuteromycetes - reproduo sexual desconhecida, reproduo vegetativa por meio de condeos que se originam de conidiforos, ex. Candida albicans

Em geral aqueles fungos que possuem todos os estgios sexuais so conhecidos como : FUNGOS PERFEITOS, enquanto aqueles que no possuem todos os estgios sexuais conhecidos so chamados FUNGOS IMPERFEITOS ou DEUTEROMICETOS. Quando passase a conhecer estes estgio sexual o organismo ento reclassificado numa das outras 3 classes. Um exemplo so algumas espcies de Aspergillus, Penicillium e Candida, que j foram reclassificados dos Deuteromycetes para os Ascomycetes 2. Algas so fotoautotrficas (algumas crescem heterotroficamente), quando crescem fotosintticamente produzem oxignio e utilizam CO2 como nica fonte de carbono vivem em ambientes marinhos ou de gua doce

Classificao : So geralmente classificadas conforme as seguintes caractersticas :

1. natureza e propriedade de pigmentos - clorofila a, b, c; carotenides; etc 2. natureza dos produtos de reserva e armazenamento - amido, gorduras, leos,laminarina, crisolaminarina, paramilon 3. tipo, nmero de insero e morfologia de flagelos 4. composio qumica e caractersticas fsicas da parede celular - celulose, pectina, cidos algnicos, compostos pcticos, ou sem parede celular 5. morfologia e caractersticas das clulas e flagelos Divididas em 6 grupos principais :

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Algas Verdes Algas Marrons Algas Vermelhas Algas Douradas Algas Dinoflageladas Algas Euglenides

Importncia Econmica para a fertilidade do solo - assim como certas bactrias as algas verdes, marrons e vermelhas fixam o N2 atmosfrico para a sntese de vitaminas - o caroteno produzido por algumas algas o precursor da vitamina A. Os peixes que injerem algas produtoras de vitamina D liposolveis armazenam a vitamina nos seus rgos, assim o peixe se torna fonte da vitamina direta ao homem e animal algas como alimentos - a alga vermelha cultivada no Oriente como produto alimentar; o gar empregado em muitos alimentos comuns do homem, como agente de clarificao dos sucos de frutas algas e doenas - poucas so patognicas, algumas liberam toxinas que so letais aos peixes; Prototheca cauna causam doenas ao homem e animal

Liquens so organismos compostos, resultantes da associao de algas e fungos crescem em rochas, cascas de rvores, podem crescer em baixas temperaturas existentes nas elevadas altitudes e nos ambientes polares a maior parte dos fungos liquenizados fazem parte dos Ascomycetes, e as algas liquenizadas da classe das Algas Verdes sempre uma nica espcie de fungo associada a uma nica espcie de alga reproduzem-se predominantemente por processos vegetativos

A alga fornecem carboidratos e vitaminas ao fungo e fungo fornece gua e sais minerias s algas 3. Protozorios so microrganismos com caractersticas semelhantes a animais, incluindo locomoo, ingesto de alimentos, e ausncia de parede celular rgida presentes em gua doce e marinhas, no solo, ou podem ser simbiticos dentro ou sobre hospedeiros

Exigncias Nutricionais para a maioria dos protozorios : limites: 3.2 - 8.7 pH : timo: 6.0 - 8.0 Temperatura : Luz : timo 16 - 25 C alguns efetuam a fotosnteseo

Os principais grupos de especial interesse na microbiologia :

1. Flagelados - reproduo assexuada por fisso binria, reproduo sexuada conhecidaem alguns grupos, autotrficos e/ou heterotrficos, formas amebides com ou sem

flagelos, 1 ou muitos flagelos comensais, simbiticos e parasitas, ex. Leishmania, Trypanosomas, Giardia, Trichomonas 2. Amoeba - a maioria so de vida livre, corpos nus ou com esqueleto externo ou interno, movimento amebide, alimentao por meio de pseudpodes, reproduo assexuada por fisso binria, reproduo sexuada, quando presente, por gametas flagelados, ex. Amoeba 3. Ciliados - o maior filo, todos possuem clios como organela de locomoo, muitos possuem boca, presentes dois tipos de ncleos : macroncleo, que controla o metabolismo, e microncleo que controla a reproduo, reproduo assexuada por fisso binria, reproduo sexuada nunca envolve a formao de gamentas livres, so amplamentes distribuidos : guas doces, salgadas, em solos; 1/3 das espcies so parasitas, e as outras de vida livre, ex. Didimium, Paramecium

CAPTULO 8: Metabolismo Microbiano

Metabolismo de todos os organismos - crescimento e reproduo Ciclo do dixido de carbono (CO2) e Oxignio (O2)

Autotrficos - podem usar o CO2 da atmosfera como nica fonte de carbono (bactrias fotossintticas e plantas), a partir da qual constroi todas suas biomolculas contendo carbono Heterotrficos - no podem usar o CO2 da atmosfera, podem obter carbono a partir de um ambiente na forma de molculas orgnicas complexas como a glicose (animais superiores e muitos microrganismos) Ciclo do Nitrognio na biosfera

As bactrias fixadoras de nitrognio fixam aproximadamente 193.000.000 de toneladas de nitrognio por ano. So necessrias 10 molculas de ATP (adenosina trifosfsto) para fixar 1 molcula de nitrognio

A amnia (NH3) necessria para todos os seres vivos, que utilizam para a biossntese de aminocidos, nucleotdeos Catabolismo e Anabolismo Catabolismo - a quebra de macromolculas em pequenos compostos Anabolismo ou Biossntese - sntese de macromolculas a partir de compostos pequenos

Esquema Geral

Bioenergtica

Termodinmica Bioqumica - estudo das alteraes energticas que acompanham as reaes bioqumicas Os sistemas biolgicos so essencialmente isotrmicos, e usam energia qumica para propulsionar os processos da vida, e os sistemas biolgicos seguem as Leis Gerais da Termodinmica :

1. a energia total de um sistema mais a energia de seu meio circundante permanenceconstante (lei da conservao da energia) 2. a entropia total de um sistema deve aumentar se um processo ocorre espontaneamente. A entropia a distribuio ao acaso do sistema, extenso desordem para manter os processos vitais todos os organismos devem obter energia livre do seu ambiente G = E - TS onde ; G = alterao de energia livre do sistema; G negativo - reao exergnica (perda de energia livre); G positivo - reao endergnica (anabolismo) E = alterao total na energia interna da reao - ENTALPIA S = alterao da ENTROPIA T = temperatura absoluta nos autotrficos o processo exergnico simples, a reao procede espontneamente; p. ex. as plantas verdes utilizam energia da luz solar os heterotrficos obtm energia livre do seu metabolismo ao desdobramento de molculas orgnicas complexas de seu meio ambiente. Em todos esses processos o ATP desempenha um papel central na transferncia de energia livre dos processos exergnicos (catabolismo) para os endergnicos (anabolismo)

Grupo Fosfato de Transferncia e ATP

ATP + HOH ------ ADP + Pi - + H Fosfatos de alta energia atuam como a "moeda energtica" da clula a maioria dos organismos obtm energia da degradao, isto , da quebra de nutrientes ou substncias qumicas durante o catabolismo a energia liberada das molculas dos nutrientes e armazenada temporariamente em um "sistema de armazenamento de energia" at sua utilizao. Este sistema serve tambm como um "sistema de transferncia de energia" quando ela necessria para a sntese de constituintes da clula

4-

3-

2

Oxidao Biolgica a respirao o processo pelo qual as clulas obtm energia na forma de ATP, a partir de reaes controlada do hidrognio com o oxignio para formar a gua. a maior parte da energia derivada da oxidao respiratria capturada no interior da mitocndria. Este sistema mitocondrial (gerao de energia a partir de um intermedirio de alta energia, o ATP) chamado FOSFORILAO OXIDATIVA a fosforilao oxidativa capacita os organismos aerbios a captar uma poro muito maior de energia livre disponvel dos substratos, em comparao com os anaerbios fosforilao oxidativa - sntese de ATP - transferncia de eltrons para oxignio - nos eucaritos ocorre na mitocndria fotofosforilao - sntese de ATP - luz - nos eucaritos ocorre nos cloroplastos Transporte dos equivalentes redutores atravs da cadeia respiratria

Principais fontes de energia dos microrganismos

1. quimiotrficos - obtm energia por degradao de nutrientes ou substratos qumicos ( aenergia liberada e armazenada, e os produtos finais acumulados)

2. quimioheterotrficos - so organismos quimiotrficos, que degradam compostosorgnicos para obter energia

3. quimioautotrficos - so organismos quimiotrficos, que degradam compostosinorgnicos para obter energia

4. fototrficos - utilizam luz como fonte de energia. Possuem certos pigmentos queabsorvem a luz e armazenam sua energia Energia Qumica A energia existe sob vrias formas. A energia qumica a utilizada universalmente pelos organismos vivos

Energia qumica a energia contida em ligaes qumicas das molculas de nutrientes especiais. Quando estas ligaes so quebradas durante a degradao de um nutriente a energia qumica liberada os compostos de transferncia de energia mais utilizados pelas clulas so aqueles capazes de transferir grande quantidade de energia, chamados compostos de tranferncia de alto nvel energtico - o mais importante a adenosina trifosfato (ATP)

Produo de ATP pelos microrganismos Fosforilao a adio de um grupo fosfato a um composto. O ATP formado pela adio de um grupo fosfato ao ADP. Existe trs vias gerais nas quais isto pode ocorrer :

1. Fosforilao ao nvel do substrato - processo no qual o grupo fosfato de um compo