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MICROBIOLOGIA GERAL

MÓDULO I

1.0 – INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA

MICROBIOLOGIA – É a ciência que estuda os microrganismos e suas atividades. Preocupa-se com a forma, estrutura, reprodução, fisiologia, metabolismo e a identificação dos seres microscópicos. Inclui o estudo de sua distribuição natural, suas relações recíprocas e com outros seres vivos, seus efeitos benéficos e prejudiciais sobre os homens; suas alterações físicas e químicas que provocam em seu meio ambiente. Está associada ao estudo das células vivas e ao seu funcionamento O metabolismo divide-se em duas fases: Anabolismo e Catabolismo Anabolismo – (ASSIMILAÇÃO) é a formação de substâncias próprias e especificas do organismo para crescer, manter-se ou reparar-se. Por este processo os alimentos chegados às células são transformados em substancias idênticas às que constituem o protoplasma (matéria viva) Catabolismo – (DESASSIMILAÇÃO) – consiste num processo de desintegração de substâncias incorporadas e de sua transformação em outros compostos mais simples chamados Catabólitos , destinados a serem excretados para o interior das células. A Microbiologia aborda dois grandes temas:  Aspectos de Natureza Básica  Aspectos de Natureza Prática ou Aplicada 2.0 DISTRIBUIÇÃO DOS MICRORGANISMOS NA NATUREZA 3.0 ÁREAS DE APLICAÇÃO Microbiologia Médica Microbiologia Aquática

o INFERIOR – Bactérias e cianobactérias (cianofícias) CONCEITO DOS CINCO REINOS – outro sistema de classificação foi proposto por Whittaker em 1969. PLANTAE – Plantas verdes, multicelulares e algas superiores. ANIMALIA – Animais pluricelulares; FUNGI – Mofos e leveduras; PROTISTA – Micro algas e protozoários; MONERA – Bactérias e cianobacterias VIRUS- dependem de alguns estudos fisiológicos. Não possuem vida própria e só crescem quando estão dentro da célula do organismo do homem e animais. O homem adquire esses microrganismos através da ingestão de água leite ou outro alimento contaminado, como também pelo ar ou através de pessoas doentes pelo contato direto ou da manipulação de alimentos (hepatite, sarampo, gripe, rubéola)

4.0 TEORIA CÉLULAR

Todas as células são basicamente semelhantes. Compõem-se de protoplasma, um complexo coloidal constituído principalmente de proteínas, lipídios e ácidos nucléicos: o conjunto é circundado por membranas limitantes ou parede celular, e todas têm um núcleo ou uma substancia nuclear equivalente. Todos os sistemas biológicos apresentam as seguintes características comuns:

1. Habilidade de reprodução; 2) Capacidade de ingestão ou assimilação de substancias alimentares, metabolizando-as para suas necessidades de energia e de crescimento; 3) Habilidade de excreção de produto de escória; 4) Capacidade de reagir as alterações do meio ambiente; 5) Suscetibilidade à mutação. Célula - Corresponde à unidade fundamental do ser vivo. Uma única célula corresponde a uma entidade, separada das outras células por uma membrana, contendo uma variedade de compostos químicos e estruturas sub-celulares em seu interior. De acordo com a estrutura celular os seres vivos se dividem em duas categorias: PROCARIONTES E EUCARIONTES. Esta divisão se baseia nas diferenças na organização da máquina celular. PROCARIONTES – não possuem núcleos bem definidos, não possuem membrana nuclear, por isso a região do núcleo se confunde com o citoplasma. EUCARIONTES – possuem núcleos bem definidos, circundado por duas camadas. As células dos organismos eucariontes compõem-se de três partes:

1. Membrana celular – é constituída de lipídios (40%), proteínas (60%) e alguns carboidratos. É a camada que envolve a célula, tem a função de transportar nutrientes e servir de suporte ao sistema de formação de energia da celula.
2. Citoplasma – é toda substancia encontrada entre a membrana e o núcleo. Seu trabalho garante a vida da célula, pois no citoplasma se realizam as funções de nutrição, fundamentais para a conservação da vida; digestão, respiração, circulação e excreção.

Esquema de células animal e de uma célula vegetal típica. 5 COMPONENTES DA CÉLULA

5. **1 - COMPONENTES INORGÂNICOS

1. ÁGUA** – é um importante veículo de transporte de substancias, permitindo o continuo intercambio de moléculas entre os líquidos extra e intracelular. Funções desempenhadas pela água nos seres vivos: Solventes de líquidos corpóreos; Meio de transporte de moléculas; Regulação térmica; Ação lubrificante; Atuação nas reações de hidrólise.

2 ) SAIS MINERAIS – São encontrados nos seres vivos sob duas formas básicas: insolúvel e solúvel. Insolúvel – acham-se imobilizados como componentes do arcabouço esquelético. Solúvel – acham-se dissolvidos na água em forma de íons – Ca++^ ; Mg++; Fé++; PO 4 - - -; K+; Na+; Cl -^ - Os sais minerais desempenham um importante papel biológico nos seres vivos, agindo como ativadores de enzimas, como componentes estruturais de moléculas orgânicas fundamentais e participando da manutenção do equilíbrio osmótico. 5.2 - COMPONENTES ORGÂNICOS DA CÉLULA Os principais componentes orgânicos da célula são: carboidratos; lipídios; proteínas; enzimas; ácidos nucléicos e vitaminas. 5.2.1- CARBOÍDRATOS – compostos orgânicos constituídos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Na molécula de um carboidrato existe sempre um grupo aldeído ou um grupo cetona. Nos demais carbonos existem grupamentos hidroxilas (-OH) Por essa razão, os carboidratos são definidos como poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas. Monossacarídeo – são carboidratos simples que não sofrem hidrólise, de fórmula geral Cn(H 2 O)n, onde n varia de 3 a 7(trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses.

Figura representativa da estrutura de uma proteína. PAPEL BIOLÓGICO DAS PROTEÍNAS Função estrutural Função enzimática função hormonal Função de defesa Função nutritiva.

5.2.4 ENZIMAS: São substâncias de natureza protéica, elaborada pelos seres vivos, funcionando como agente catalítico que acelera a velocidade da reação química e não são consumidoras durante a reação que catalisam. E + S  ES .E + P FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO DE UMA ENZIMA

 CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO – a medida que transcorre uma reação,

ocorre uma diminuição na concentração dos reagentes. Em geral a velocidade da reação depende da concentração dos reagentes pelo que a velocidade especifica de conversão diminui simultaneamente.

 TEMPERATURA

• Devido a sua natureza protéica a desnaturação enzimática diminui a concentração efetiva e conseqüentemente, decresce a velocidade da reação.

o Uma das mais importantes características do DNA é a sua capacidade de autoduplicação, de forma a originar cópias exatas de si mesmo. o O DNA produz RNA e o RNA comanda a fabricação de enzimas e outras proteínas. Fórmulas estruturais das cinco bases nitrogenadas que podem ser encontradas nos ácidos nucléicos. 5.2.7 VITAMINAS São substâncias orgânicas de natureza química heterogênea que atuam como coenzima, ativando enzimas fundamentais no processo metabólico dos seres vivos. Coenzimas - São compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos:

• Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato
• Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima
• Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.

► Vitaminas são substâncias necessárias para o metabolismo no organismo, mas

que não podem ser produzidas em nosso corpo. Assim, elas são obtidas através de alimentos, bebidas ou suplementos vitamínicos. As exceções são a vitamina D, que é sintetizada no organismo em uma escala limitada, e as vitaminas B12 e K, as quais são sintetizadas pela flora bacteriana no intestino.

► Sem as vitaminas as reações metabólicas em nosso organismo ficariam tão

lentas que não seriam efetivas. Algumas vitaminas (C, E e A) também tem papel antioxidante diminuindo a ação nociva dos radicais livres. Ao contrario dos carboidratos lipídios e proteínas as vitaminas não tem função estrutural, nem função energética; alem disso são exigidas pelo organismo em doses mínimas. Cada vitamina tem um papel biológico especifico; portanto nenhuma vitamina pode substituir outra vitamina diferente. As vitaminas podem ser classificadas de acordo com a sua solubilidade em lipídios ou água ► Hidrossolúveis As vitaminas solúveis em água são absorvidas pelo intestino e transportadas pelo sistema circulatório até os tecidos em que serão utilizadas. O grau de solubilidade varia de acordo com cada vitamina e influi no caminho que essa substância percorre no organismo. Quando ingeridas em excesso, as vitaminas hidrossolúveis são

► As vitaminas hidrossolúveis devem ser ingeridas diariamente pois não podem ser armazenadas e são expelidas dentro de um a quatro dias. Elas não resistem ao cozimento. Como exemplo citamos a vitamina C e as vitaminas do complexo B. ► As vitaminas lipossolúveis podem ser armazenadas por períodos maiores no tecido adiposo e no fígado. Elas são solúveis em gordura e geralmente são resistentes ao cozimento. Dentre essas encontram-se as vitaminas A , D , E e K. ► As vitaminas lipossolúveis devem ser administradas antes das refeições e as vitaminas hidrossolúveis entre ou após as refeições 7.0 - NUTRIÇÃO DOS MICRORGANISMOS Para o crescimento e multiplicação os organismos necessitam de:  Uma fonte de carbono, hidrogênio e oxigênio.  Uma fonte de sais minerais, ferro, enxofre, fósforo, sódio e magnésio.  Uma fonte de energia. Existem entre os seres vivos 2 tipos de comportamento que caracterizem as maneiras de enfrentar o problema de obtenção de alimentos, ou seja sua fonte de energia. O comportamento AUTOTRÓFICO E HETEROTRÓFICO. AUTOTRÓFICO – são seres que sintetizam seu próprio alimento, a partir de moléculas de baixa E. desenvolve-se em meios minerais. FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSINTESE HETEROTRÓFOS – seres que não conseguem sintetizar seu próprio alimento e o adquirem do meio onde se encontram. Necessitam de substancias orgânicas para o seu desenvolvimento. FERMENTAÇÃO E RESPIRAÇÃO. AUTOTRÓFICO FOTOSSÍNTESE – é um processo de produção de alimentos onde ocorre a transformação de substancias simples em compostos orgânicos através da luz solar.

CO 2 + H 2 O  CH 2 O + O 2

QUIMIOSSINTESE – é o processo pelo qual certos organismos sintetizam moléculas orgânicas utilizando energia proveniente da oxidação de compostos inorgânicos. Estes organismos oxidam substancias inorgânicas e a energia liberada nesta reação é utilizada na síntese da glicose que serve então como matéria prima para síntese de outras moléculas orgânicas e como fonte de energia para as reações celulares. HETEROTRÓFOS FERMENTAÇÃO – é um processo de obtenção de energia utilizado pelos seres vivos. É um conjunto de reações enzimáticas através das quais uma molécula orgânica é degradada a molécula orgânica mais simples. Neste processo o aceptor final de hidrogênio produzido pela oxidação das moléculas orgânicas é uma substancia orgânica, produto da reação em questão. RESPIRAÇÃO – consiste no processo de extrato de energia química acumulada nas moléculas de substancias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. Nesse processo, verifica-se a oxidação ou “queima” de compostos orgânicos de alto teor energético conseqüentemente, formam-se substancias de menor conteúdo energético, como CO2 e H 2 O. Respiração aeróbica – quando o aceptor final de hidrogênio produzido pela oxidação das moléculas orgânicas é o oxigênio. O 2 + 4H+^ + 4 e-^  2H 2 O Respiração anaeróbica - quando o aceptor final de hidrogênio produzido pela oxidação das moléculas orgânicas é uma substancia inorgânica diferente do oxigênio. Ex. nitrato, sulfato, carbonato etc. 2HNO 3 + 10 H+^ + 4 e-^  N 2 + 6 H 2 O

10.0 CARACTERÍSTICAS DOS MICRORGANISMOS

CARACTERÍSTICAS CULTURAIS

CARACTERÍSTICAS MOFOLÓGICAS

CARACTERÍSTICAS METABÓLICAS

CARACTERÍSTICAS ANTIGÊNAS

CARACTERISTICAS GENÉTICAS

10.1 - CARACTERÍSTICAS DAS BACTÉRIAS

Bactérias são seres procarionte amplamente distribuído na natureza, sendo encontrada em todos os ambientes. A célula bacteriana é, normalmente envolvida por uma parede espessa (parede celular). Muitas bactérias possuem estruturas locomotivas denominadas “FLAGELOS”

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS:

DIMENSÕES – 0,5 a 10 micra de comprimento FORMA: Cocos – células de forma esférica Bacilos – forma de bastonetes Espirilos – forma espiralada Vibrião – forma de vírgula ARRANJO - Há formas coloniais decorrentes da agregação das formas individuais Diplococos – colônias formadas por dois cocos ligados Estreptococos – cocos unidos em fileiras, como se fossem contas de colar Estafilococos – cocos agregados desordenadamente ESTRUTURA - As bactérias são constituídas, normalmente, por uma parede celular, que contém em sua composição polissacarídeos, proteínas e também lipídios. Internamente à parede celular, encontra-se a membrana plasmática, que é lipo-protéica e o citoplasma,. O cromossomo encontra-se no citoplasma e possui forma circular. É constituído por uma molécula de DNA que está ligado a uma membrana de proteína.