Estruturas e Classificação das Bactérias de Interesse Médico

Bactérias As bactérias de interesse médico podem apresentar formas esféricas cocos cilíndricas bacilos e de espiral Cocos Os cocos são redondos mas podem ser ovais alongados ou achatados Podem permanecer unidas após a divisão formando pares cadeias e cachos Staphylococcus epidermidis Os bacilos possuem poucos arranjos ou agrupamentos Bacillus cereus Bactérias espiraladas podem ter uma ou mais espirais Quando têm o corpo rígido e são como vírgulas são chamadas de vibriões e espirilos quando tem o formato de sacarolha As mais flexíveis espiroquetas Treponema pallidum Os MO são transparentes uso de corantes para visualizar forma e arranjo Os métodos mais utilizados Gram e de ZiehlNeelsen Gram e Gram Cristal violeta Lugol Álcohol Fucsina Grampositivas ZiehlNeelsen bactérias que não se coram bem pelo método de Gram álcoolácido resistente Bacilo da lepra e tuberculose Membrana plasmática Parede celular Nucleóide Plasmídeo Ribossomos e grânulos pared celular cápsula DNA nucleóide membrana plasmática ribosomas citoplasma mesosome flagelo Parede celular é uma estrutura complexa semirrígida responsável pela forma da célula A parede celular circunda a frágil membrana plasmática protegendoa e ao interior da célula das alterações adversas no ambiente externo Clinicamente a parede celular é importante pois contribui para a capacidade de algumas espécies causarem doenças e também por ser o local de ação de alguns antibióticos Estrutura de peptidoglicana em bactéria grampositiva Parede celular grampositiva Parede celular gramnegativa peptidoglicano Lipopolissacarídeo Membrana externa Membrana plasmática Periplasma Proteína Ácido teicoico de parede Ácido lipoteicoico Polissacarídeo O Cerne polissacarídeo Lipídeo A Partes do LPS Proteína porina Lipoproteína Fosfolipídeo Proteína A parede celular bacteriana é composta de uma rede macromolecular denominada peptideoglicana Na maioria das bactérias grampositivas a parede celular consiste em muitas camadas de peptideoglicana formando uma estrutura espessa e rígida Em contraste as paredes celulares de gramnegativas contêm somente uma camada fina de peptideoglicana A membrana externa da célula gramnegativa consiste em lipopolissacarídeos LPS lipoproteínas e fosfolipídeos Exceção micoplasma 1Glicocálice é o termo geral usado para as substâncias que envolvem as célulasSua composição química varia amplamente entre as espécies Se a substância é organizada e está firmemente aderida à parede celular o glicocálice é descrito como uma cápsula Se fracamente aderida à parede celular o glicocálice é descrito como uma camada viscosa Funções 1 as cápsulas são importantes para a contribuição da virulência bacteriana 2 as cápsulas protegem as bactérias patogênicas da fagocitose 3 Fixação II Flagelos Cada flagelo procariótico é uma estrutura helicoidal semirrígida que move a célula pela rotação do corpo basal Movimento pode ter sentido horário ou antihorário em torno de seu eixo longo A proteína flagelar antígeno H é útil para diferenciar entre os sorovares ou variações dentro de uma espécie de bactérias gramnegativas E coli O157H7 estão associados a epidemias de intoxicação alimentar III Fímbrias e pili Muitas bactérias gramnegativas contêm apêndices semelhantes a pelos que são mais curtos retos e finos que os flagelos e que são usados mais para fixação e transferência de DNA que para mobilidade Os pili estão envolvidos na mobilidade celular e na transferência de DNA O nucleoide de uma célula bacteriana normalmente contém uma única molécula longa e contínua de DNA de fita dupla com frequência arranjada de forma circular denominada cromossomo bacteriano Além do cromossomo bacteriano as bactérias frequentemente contêm pequenas moléculas de DNA de fita dupla circulares denominadas plasmídeo associado a prot da MP Estruturas internas Os plasmídeos podem transportar genes para atividades como resistência aos antibióticos tolerância a metais tóxicos produção de toxinas e síntese de enzimas Quando os nutrientes essenciais se esgotam certas bactérias grampositivas como as dos gêneros Clostridium e Bacillus formam células especializadas de repouso denominadas endosporos São células desidratadas altamente duráveis com paredes espessas e camadas adicionais Usamos o termo metabolismo para nos referirmos à soma de todas as reações químicas dentro de um organismo vivo Anabolismo catabolismo FASES METABÓLICAS As moléculas de nutrientes como todas as moléculas têm energia associada com os elétrons que formam as ligações entre seus átomos Várias reações nas vias catabólicas concentram a energia dentro das ligações do ATP que serve como um transportador conveniente de energia Em um certo sentido o ATP é similar a um líquido altamente inflamável como querosene Reações de oxidaçãoredução Grande parte da energia liberada durante reações de oxidaçãoredução é armazenada dentro da célula pela formação de ATP A maioria dos microrganismos oxida carboidratos como sua fonte primária de energia celular Após a glicose ter sido quebrada em ácido pirúvico esse ácido pode ser guiado ao próximo passo da fermentação ou da respiração celular Após a glicose ter sido quebrada em ácido pirúvico esse ácido pode ser completamente quebrado na respiração ou pode ser convertido em um produto orgânico na fermentação Dois dos mais importantes processos a fermentação do ácido lático e a fermentação alcoólica 1 A glicólise produz ATP e reduz NAD a NADH enquanto oxida glicose em ácido pirúvico Na respiração o ácido pirúvico é convertido no primeiro reagente no ciclo de Krebs 2 O ciclo de Krebs produz ATP e reduz NAD e outro portador de elétron chamado de FADH2 enquanto libera CO2 NADH e FADH2 de ambos os processos carregam elétrons até a cadeia de transporte de elétrons 3 Na cadeia de transporte de elétrons a energia dos elétrons é utilizada para produzir uma grande quantidade de ATP Rendimiento em ATP Método 2 ATP fosforilação em nível de substrato 6 ATP fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons 6 ATP fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons 2 GTP equivalente ao ATP fosforilação em nível de substrato 18 ATP fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons 4 ATP fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons Total 38 ATP Organismo Streptococcus Lactobacillus Bacillus Saccharomyces levedura Propionibacterium Clostridium Escherichia Salmonella Enterobacter Produtos finalis da fermentação Ácido lático Etanol e CO2 Ácido propiónico ácido acético CO2 e H2 Ácido butírico butanol acetona álcool isopropílico e CO2 Etanol ácido lático ácido fórmico butanediol acetona CO2 e H2 Os microrganismos também oxidam lipídeos e proteínas e as oxidações de todos esses nutrientes estão relacionadas O ciclo de Krebs funciona na oxidação do glicerol e dos ácidos graxos Os microrganismos produzem proteases e peptidases extracelulares que quebram as proteínas nos seus componentes aminoácidos os quais podem então atravessar as membranas Ciclo de Krebs Proteínas Carboidratos Lipídios Aminoácidos Açúcares Glicerol Glucose Glicólise Gliceraldeído 3fosfato Ácido pirúvico AcetilCoA Ciclo de Krebs CO2 Todos os organismos Fatores físicos que influenciam Temperatura pH Pressão osmótica A maioria dos microrganismos cresce bem nas temperaturas ideais para os seres humanos A maioria das bactérias cresce melhor em uma faixa estreita de pH perto da neutralidade entre pH 65 e 75 Poucas bactérias crescem em um pH ácido abaixo de 4 chucrute os picles e muitos queijos são protegidos da deterioração Os fungos e as leveduras crescem em uma faixa maior de pH que as bactérias mas o pH ótimo dos fungos e das leveduras geralmente é menor que o bacteriano entre pH 5 e 6 Os MO requerem água para seu crescimento sendo que sua composição é de 80 a 90 de água A adição de sais ou outros solutos em uma solução e o aumento resultante na pressão osmótica pode ser utilizada para preservar alimentos A maioria dos microrganismos contudo deve ser cultivada em meio constituído quase que somente de água agar 15 Fatores químicos que influenciam 1Carbono 2Nitrogênio enxofre e fósforo 3Elementos traços 4Oxigênio Carbono esqueleto estrutural Síntese de proteínas nitrogênio e enxofre Síntese de ácidos nucléicos fósforo Elementos traços ferro cobre Efeito do oxigênio no crescimento Na natureza os microrganismos raramente vivem em colônias isoladas de uma única espécie como vemos no laboratório Mais tipicamente eles vivem em comunidades chamadas de biofilmes Os biofilmes residem em uma matriz feita essencialmente de polissacarídeos mas contendo também DNA e proteínas com frequência chamada de limo Os biofilmes geralmente são fixados em superfícies como uma pedra em um lago um dente humano ou uma membrana mucosa Os biofilmes são um importante fator para a saúde humana Por exemplo os microrganismos em um biofilme provavelmente sejam 1000 vezes mais resistentes aos microbicidas A maioria das infecções nosocomiais infecções hospitalares está relacionada à presença de biofilmes nos cateteres médicos Meio quimicamente definido Meio complexo Meios de cultivo seletivo e diferencial Meio redutor Meio de enriquecimento Meio quimicamente definido 1 composição exata é conhecida 2 MO fastidiosos Meio complexo 1 A maioria das bactérias e dos fungos é cultivada rotineiramente em meios complexos feitos de nutrientes como extratos de leveduras de carnes ou de plantas Meio Redutor 2 Esses meios contêm ingredientes como o tioglicolato de sódio que combinamse quimicamente com o oxigênio dissolvido e o eliminam no meio de cultura Classificação Meios de cultivo seletivo e diferencial 1 Os meios seletivos são elaborados para impedir o crescimento de bactérias indesejadas e favorecer o crescimento dos microrganismos de interesse 2 Os meios diferenciais facilitam a diferenciação das colônias de um microrganismo desejado em relação a outras colônias crescendo na mesma placa DIAGNÓSTICO Estafilococos Meios de enriquecimento Como as bactérias em pequeno número podem ser perdidas em particular se outras bactérias estiverem presentes em maior número algumas vezes é necessário utilizar uma cultura de enriquecimento ÁGAR SANGUE Prova Quando algumas bactérias são inoculadas em um meio líquido de crescimento e a população é contada em intervalos regulares é possível representar graficamente a curva de crescimento bacteriano que mostra o crescimento das células em função do tempo Há quatro fases básicas de crescimento a fase lag a fase log a fase estacionária e a fase de morte celular Fase Lag Intensiva atividade de preparação para o crescimento populacional mas sem aumento da população Mecanismos de patogenicidade Principais vias de infecção Para causar doença a maioria dos patógenos deve obter acesso ao hospedeiro se aderir aos tecidos penetrar ou evitar as defesas e danificar os tecidos do hospedeiro Alguns microrganismos não causam doença pelo dano direto aos tecidos do hospedeiro Em vez disso a doença ocorre como resultado do acúmulo de excretas microbianas PORTAS DE ENTRADA As portas de entrada para os patógenos incluem as membranas mucosas a pele e a deposição direta sob a pele ou as membranas via parenteral A maioria dos patógenos entra no hospedeiro através das mucosas dos tratos gastrintestinal e respiratório O trato respiratório é a porta de entrada mais fácil e utilizada com mais frequência pelos microrganismos MO são inalados para dentro da cavidade nasal ou boca em gotículas de umidade ou partículas de pó Membranas mucosas A maioria dos micróbios que entra no corpo pela via gastrintestinal é destruída pelo ácido clorídrico HCl e pelas enzimas presentes no estômago ou pela bile e enzimas no intestino delgado O trato geniturinário é a porta de entrada de patógenos que são sexualmente transmitidos Alguns micróbios que causam doenças sexualmente transmissíveis DSTs podem entrar no organismo através de membranas mucosas íntegras Outros requerem a presença de cortes ou abrasões de algum tipo A pele íntegra é impenetrável para a maioria dos microrganismos Alguns micróbios podem ter acesso ao corpo através de aberturas na pele como folículos pilosos e ductos sudoríparos A conjuntiva é uma membrana mucosa delicada que reveste as pálpebras e cobre a parte branca dos globos oculares Embora seja uma barreira relativamente eficiente contra infecções certas doenças como a conjuntivite o tracoma e a oftalmia neonatal podem ser adquiridas pela conjuntiva Pele Perfurações injeções mordidas cortes ferimentos cirurgias e rompimento da pele ou das membranas mucosas por inchaços podem estabelecer vias parenterais O HIV os vírus que causam hepatites e as bactérias que causam tétano e gangrenas podem ser transmitidos parenteralmente Via parenteral Mesmo depois que os microrganismos entram no corpo eles não necessariamente causam doença A ocorrência de doença depende de vários fatores Muitos patógenos possuem uma porta de entrada preferencial se entra por outra não causa doença Tabela 151 Portas de entrada para os patógenos e algumas doenças comuns 2 a 5 dias