Microbiologia Turma 98-22-64.pdf

Aula 19.03.18 Começa o áudio falando da importância de se conhecer a morfologia das bactérias: Estruturas bacterianas, como as bactérias conseguem suplantar a imunidade do hospedeiro através de suas estruturas, produção de proteínas bacterianas, etc.(Ficou falando do facebook blablabla) ESTRUTURA DA BACTERIA As bactérias são organismos procariotos (não tem membrana nuclear é uma definição primaria, pois é um conceito equivocado do ensino médio; O DNA não está disperso no citoplasma só porque ele não tem núcleo; possui uma organização mais simples, não possuem um genoma tão complexo quanto o nosso;) São os primeiros microrganismos a habitarem a Terra, com cerca de 3,5 milhões de anos. Se a população humana extinguir as bactérias sobreviveram lindas e maravilhosas.) Não adentrou ao assunto da história da microbiologia, apenas falando do experimento de Pasteur do Bico de cisne. COLOCAR OS SLIDES DA HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Com a microscopia eletrônica e o aprimoramento nos estudos dos ácidos nucleicos, s cientistas conseguem separar os seres vivos separados em DOMINIOS (Região, para as bactérias, conhecida como 16s, que falou que era citar mais adiante). As bactérias são unicelulares (até que se prove o contrário), mas podem formas grupamentos ou ramos. A morfologia das células são diferentes, podendo aparecer até estreladas ou quadradas como exemplo, todavia, em geral, seguem um padrão morfológico, o que torna mais fácil o estudo dessas bactérias. (Desenhando no quadro os domínios, rs). Nas morfologias nós temos:  Esférica  “cocos”  Bastonete  “bacilos”  Espirilo  Espiroqueta(distinto de por ser menor e mais flexível que o espirilo)  Vibrião Algumas dessas estruturas podem estar agrupados, por exemplo, podem existir vários cocos agrupados e dispostos de diferentes formas:  Estreptococo em forma de colar com cocos em sequência(Strepcoccus é o gênero, e Estreptococo é a morfologia) Falou de Streptococcus pyogenes, espécie necrozante, comedora de carne.  Estafilococo em forma de cacho de uva(Staphilococcus é o gênero) O nome das bactérias podem não ter nada a ver com a sua morfologia  Diplococo apenas dois cocos unidos Algumas desses agrupamentos acima podem existir em Bacilos também, como Diplobacilos, etc. Por que não conseguimos ter Estafilobacilos? A divisão que ocorre nas bactérias é chamada de BINARIA ou CISSIPARIDADE, a única forma de reprodução das bactérias. Por definição, a reprodução significa uma célula-mae dar células filhas, seus descendentes, logo as bactérias so geram seus descendentes por meio dessas duas formas de reprodução. Uma célula esférica possui um diâmetro, não possui lado, e qualquer linha a ser tracada por seu organismo não vai possuir diferença, logo essa é uma característica que pode ocorrer a produção de Estafilo em COCOS. Já nos Bacilos, so pode se multiplicar de forma vertical, formando uma invaginação e se dividindo, logo não tem como formar arranjos tridimensionais como Estafilo. A Bacteria em forma de cocos pode gerar, em qualquer parte de sua superfície, outras células, logo posso formar diversos arranjos tridimensionais. No caso das Bacilos, so consegue produzir Estrepto e Diplo, e não Estafilo. A célula bacteriana tem alguns componentes, possuindo membrana citoplasmática (Comecou a falar da teoria endossimbiotica, em que uma bactéria fora fagocitada por uma célula eucarionte, e no caso a organela correspondente a essa bactéria é a mitocôndria. A membrana externa da mitocondrias se assemelham mais a membrana plasmática dos humanos, já a membrana interna se assemelha mais a membrana bacteriana, reforçando a teoria endossimbiotica. Alem disso, as mitocôndrias possuem plasmídeos assim como as bactérias, e a aula de genética ira tratar mais sobre esses plasmídeos). As bactérias possuem estruturas internas que as ajudaram a sobreviver por esses milhões de anos. Não possui RER e outros tipos de organelas, todavia possui outras importantes estruturas. (Desenhou a bactéria no quadro). A primeira estrutura que irei citar é FLAGELO, que atribui a célula a capacidade de se mover. O flagelo se move com o flagelo de forma rotatória, devido a presença do gancho, diferente do flageo dos SPTZ. A proteína que forma o flagelo dos SPTZ não é a mesma que a do flagelo das bactérias (Flagelina no caso das bacterias). As partes do flagelo são:  Gancho(rotatório)-->  Motor  Filamento É uma estrutura reconhecida pelo sistema imune, e isso pode estar relacionado ao FATOR DE VIRULENCIA e característica de PATOGENICIDADE (patogenicidade não tem fator). (Um exemplo: A H. Pillori utiliza o flagelo como fator de virulência, e ela não resiste ao acido no estomago, mas usa o flagelo para fugir, senão morre – caso ela perca o flagelo, deixa de ter patogenicidade). É uma estrutura que o sistema imunológico consegue reconhecer e bloquear a ação a partir do reconhecimento dessas estruturas. Baseado na presença do flagelo, nós podemos classificar a bactéria em algumas classes. A primeira classe que nós temos, é a classe chamada de Atriquia. Temos também a Anfotriquia, Lofotroquia, Peritriquia e Monotriquia. - Atriquia são bactérias que não tem flagelo (estafilo/estreptococos) - Anfotriquias: tenho nas extremidades, flagelos - Lofotriquia: quando em uma das extremidades, tem-se um tufo de flagelos - Peritriquia: quando se tem um flagelo em toda a superfície bacteriana - Monotriquia: quando a bactéria só tem um flagelo Depois do flagelo dessa estrutura aqui (que eu desenhei dessa forma). Essa estrutura aqui, geneticamente chamamos de glicocálice. Não tem nada a ver com o glicocálice das células do epitélio (explica sobre adesão celular, presença de hemidesmossomos e desmossomos, etc). O glicocálice aqui não tem essa função de unir as células. Qual é a função do glicocálice aqui? Primeiro: servir de nutrientes para a bactéria caso ela entre em uma condição inóspita (ela não tem nutrientes e usa o glicocálice como fonte nutritiva; obviamente em último caso. A função mesmo é ajudar célula na sua adesão no tecido alvo, porque ao contrário dos vírus (parasitas intracelulares obrigatórios) as bactérias têm maquinaria celular, tem como fazer síntese de proteínas, então ela só precisa de nutrientes. Tendo nutrientes para gerar ATP, porque ela também tem a cadeia fosforilativa, assim como as mitocôndrias (elas não têm mitocôndrias, mas tem um mecanismo para gerar ATP de forma oxidativa, mas também pode produzir ATP de forma anaeróbica, como é o caso da fermentação (é por isso que tem cerveja). Então o glicocálice serve para adesão celular. Você adquiriu a célula bacteriana e esta célula precisa então, chegar no sitio alvo e se aderir a este sitio. Se ela não consegue colonizar aquela região, o organismo mata a bactéria (seja pelo sistema imunológico, ou pelo sistema gastrointestinal, que ela passa direto e é eliminada). Então aí ela não causa a doença. Ela só causa a doença se ela conseguir se estabelecer naquele tecido, e uma das estruturas que ajuda a bactéria a se ligar no tecido, é o glicocálice, que nesse caso aqui podemos chamar ele de capsula ou camada limosa ou viscosa. Mas professora, qual é a diferença de uma para a outra? Então, quando o glicocálice está arranjado de forma organizada na célula bacteriana e seguramente presa a ela, firmemente ligado à bactéria, é chamada de cápsula. Quando ela se encontra de forma frouxa, ligada frouxamente à célula bacteriana e de forma desorganizada, é chamada de camada limosa. É um dos precursores para a formação de uma estrutura que chamamos de biofilme. Então, biofilme para a área médica, é de suma importância o entendimento da sua formação. O biofilme ajuda na proteção bacteriana. É uma estrutura rica em açucares, formada principalmente por carboidratos, mas em algumas espécies, o glicocálice pode ter em sua composição, peptídeos, mais raro, mas pode acontecer. A grande maioria tem como componente principal do glicocálice carboidratos, por isso em um caso de inanição, a bactéria pode usar o glicocálice para se nutrir, (mas é ela que produz, no citoplasma, e joga para o meio externo). Outra função do glicocálice é suplantar a nossa defesa, o sistema imunológico, porque os receptores celulares, os PAMP, o flagelo é um PAMP (o flagelo não é protegido pelo glicocálice). Mas os PAMP estão camuflados por essa camada. Como não estão expostos, não tem como o sistema imunológico reconhecer os PAMP, pois está camuflado, uma forma que a bactéria tem de enganar o sistema imunológico (neisseria gonorrhoeae consegue colocar na sua placa externa resíduos de ácido siálico, que está presente em nossas céulas; rouba o ácido sialico das células e coloca sobre ela, e quando o sistema imune chega, reconhece o ácido e identifica como uma das células do corpo e não mata a bactéria, que chega ao seu objetivo, causando a doença). Tem muitas formas de suplantar a defesa e uma delas é essa, usando o glicocálice. Um exemplo de bactéria que tem o glicocálice como característica de patogenicidade Streptococcus pneumoniae, uma bactéria que quando está com o glicocálice, causa a doença e quando se retira o glicocálice, perde a patogenicidade, pois o sistema imunológico reconhece os PAMP. Existe o biofilme, uma estrutura maior, também tendo como sua composição os açucares, mas nesse caso, nós temos uma ocupação. Nós temos as bactérias que começam a colonizar determinada região e essas bactérias vão aumentando sua população e quando se chega num limiar, numa determinada concentração, ela passa a produzir biofilme. Como? (a partir de agora é importante para a parte de genética) então, a bactéria chegou numa região e colonizou. A partir de então, começa a se multiplicar e chegando numa determinada concentração, começa a produzir o biofilme. Por que ela não começa a produzir biofilme a partir do momento em que a bactéria coloniza? Porque ela precisa de uma certa quantidade de bactérias para produzir isso, porque os genes que vão ser ativados para a produção do biofilme, dependem de um sinalizador, chamado de Quorum Sensing. (quórum é quando atinge a quantidade ideal, para ativar os genes / ela explica usando uma comparação quando tem uma reunião e chega tipo 50% + 1) Como que ela interpreta que a população já está adequada (professora diz que ela não tem olho, e pode-se ver no desenho que bactéria não tem olho) A forma de comunicação dela é via sinalização molecular, ela produz substâncias que ela reconhece e aí ativa ou silencia genes. (Vamos ver na parte de genética como é regulado o quórum sensing). Então, o Quorum Sensing é regulado por uma molécula chamada de AHL, que é chamada de N-Acil-homoserina lachona. Então, uma bactéria sozinha produz uma quantidade de AHL, ela vai se dividindo e quanto mais se divide, mais AHL vai ser produzida. Quando chega na concentração ideal dessa substância, dessa molécula, elas vão captar e vão interpretar que aquela concentração é suficiente e ativam os genes para o Quorum Sensing, produzindo o biofilme. Por que é importante para a área médica? Porque o biofilme protege a bactéria de antibióticos, por exemplo. (a bactéria está embaixo e o biofilme está em cima) Antibiotico não consegue ultrapassar matéria orgânica (biofilme), assim como substâncias químicas como cloro não conseguem agir quando tem matéria orgânica protegendo a bactéria. Então é uma forma de proteção, não genética (vamos falar de resistência bacteriana a antibióticos), mas física, ela não produz nenhuma molécula que degrade o antibiótico, é uma proteção física. Aí outras bactérias vão sendo aderidas a este biofilme, por isso que quando a gente define biofilme, vê que é uma agremiação de micro-organismos, podendo ter até protozoários, protegido nesse biofilme; células fúngicas também. Então, equipamentos de endoscopia podem estar contaminados com biofilme (exemplifica com alguém que fez exame, estando normal e depois de 15 dias apresenta infecção por H. pillori, pois foi infectado pelo endoscópio; diz ainda que tem artigos que provam que nenhum método de desinfecção consegue tirar todo o biofilme)(fala das infecções hospitalares e comunitarias, para explicar o porquê é importante saber de biofilme). Saindo do glicocálice, temos agora a parede celular (avisa que vai ligar o slide). Por que a parede celular é importante? Porque é alvo de dois grupos importantes antimicrobianos: Beta lactâmicos e Glicopeptideos. Nas bactérias gram-positivas, nós temos 2 aneis e nas bactérias gram-negativas nós temos 4 aneis (L, P, eixo - rotor, S e M). Toda parede celular, tanto de gram+ quanto de gram- é formada por um componente chamado de peptideoglicano. Essa é a froma mais simples de falarmos das paredes das bactérias. Qual é a outra célula que tem parede celular? Vegetal. Só tem o nome semelhante: parede celular, mas a composição é completamente diferente. Na parede celular das bactérias, nós temos a principal estrutura que forma o arcabouço da parede celular, são 2 açucares. Então, gente, na prova, eu exijo o nome e não a sigla (porque se eu quisesse só a sigla apenas, eu falaria só a sigla aqui, mas se for repetindo pode colocar a sigla). O primeiro açúcar: N-Acetil-Glicosamina (NAG), e o segundo: N-Acetil-Murâmico (NAM). Tem-se uma molécula de NAG ligada a uma molécula de NAM. Se eles são açucares, qual a ligação que ocorre entre eles? Ligação glicosídica. Esses são os dois açucares que vão servir de arcabouço para a formação total da parede celular. Essa é a parte glicosídica. Depois tem a parte peptídica, mas vamos por partes. Primeiro falarei do açúcar porque ele que vai servir de base para a ligação dos peptideos, daí o nome peptideoglicano. Qual é a função da parede celular? Primeiro é resistência. Independente do tipo celular, ela obedece a fisiologia que ocorre em todas células (em meio hipotônico, estado de turgencia). As bactérias são cosmopolitas, elas estão em todos os locais imagináveis e inimagináveis. A parede celular confere uma certa resitência à bactéria, obviamente que a parede celular também tem limite de resistência, mas sem a parede a bactéria seria muito mais frágil. Existem bactérias que não tem parede celular (mycoplasma não tem parede celular), mas a maioria das bactérias possui parede celular. Temos esses 2 açucares formando a parte glicosídica da parede celular. A parede celular é formada na bactéria através de 4 etapas importantes: - A primeira etapa ocorre no citoplasma que é formação dos açucares (existem precursores, mas não vou entrar em detalhes). Ou seja, os precursores vão formar os açúcares. - A segunda etapa é a ligação desses açucares (estão na forma de uridina, fosforilados porque ele precisa do fósforo para se ligar na parede celular) a uma molécula de Bactoprenol, que serve como uma esteira que pede esses pré-açucares, se ligam e essa molécula leva essa substância para a parte da membrana. - Na terceira etapa, chega na membrana e são colocadas - Na quarta etapa, esses açúcares vão para a parte externa da célula, a entra a segunda função da parede celular, que serve de primer, serve de inicializador (então a parede celular está pronta e precisa se dividir por cissiparidade e precisa formar mais parede celular para que se divida, então a parede que já existe serve de primer para a junção de novos açúcares para que a parede aumente, por isso que serve de primer. Como que funciona: ela produz uma enzima que se chama autolisina, que quebra as ligações de forma organizada, em pontos estratégicos, para que novas moléculas de NAG e NAM sejam inseridas). Então, na quarta etapa, esses açúcares já estão do lado de fora, já sendo o açúcar, já ocorrendo a transformação, sofrendo então a ligação glicosidica, por uma enzima glicosilase, e por fim a inserção dos peptídeos. A terceira função da parede celular é ancoragem, porque ajuda a bactéria a ancorar no seu tecido alvo. A quarta função é a classificação dos grandes grupos: gram+ e gram-. A coloração de gram é baseada no tipo de parede celular da bactéria. Eu tenho o NAG e o NAM, moléculas muito semelhantes. A diferença está no carbono 3, onde tem uma estrutura maior com uma hidroxila no final, que é importante, pois vai sair para entrar a cadeia tetrapeptidica. A cadeia só vai se ligar ao NAM, não se liga ao NAG. Observem: Eu tenho aqui o carbono 1, 2 , 3, 4 e 5, mas a ligação entre os açucares ocorre entre os acucares 1 e 4, que passa a ser chamada de 1,4-tetraglicosidica. Entao nos temos, por exemplo, uma enzima chamada de Lisozima(também produzida sinteticamente), que quebra a parede celular exatamente na ligação 1,4-tetraglicosidica. Eu falei dos acucares, que disse que vai servir de arcabouço, e agora vou falar da cadeia de tetrapeptideos(cadeia lateral), de forma mais simples. Existem bactérias que usam uma cadeia a mais de tetrapeptideos para aumentar sua cadeia lateral ou cruzada. Eu tenho o NAM, ao carbono 3, aquela hidroxila que tinha aqui, vai sair para a entrada da cadeia lateral, um processo chamado de TRANSAMINAÇÃO. A ligação que ocorre entre os peptídeos é peptídica, então se ocorre uma ligação peptídica em uma reação de desidratação. (Comecou a falar mal de bioquímica rs). Nas células a proteína é formada dentro dos ribossomos, através dos diversos tipos de RNA, todavia nas células bacterianas essa reação é feita por uma enzima chamada Transpeptidade, em processo chamado de transaminação. Vai sair a hidroxila e entram 4 aminoacidos(na verdade entram 5 aminoacidos, mas um sai e ficam 4). O terceiro aminoácido sempre vai ser um DIAMÍNICO. O primeiro aminoácido é o L-alanina, o segundo é o D-glutamato, o terceiro sempre é diaminico, mas vai depender do tipo de bactéria: se for Gram negativa vai ser mesodiaminopimelato, e se for Gram positiva vai ser L-lisina. O quarto aminoácido é o D- alanina. O beta- lactâmicos vai atuar nessa transpeptidade, impedindo a formação da cadeia lateral. Resumindo:  1 AA: L-alanina  2 AA: D- glutamato  3 AA: Diaminico(gram -: mesodiaminopimelato; gram +: L-lisina)  4 AA: D – alanina O que confere maior resistência a parede da bactéria são as ligações cruzadas entre os aminoácidos. L-alanina esta com a sua porção amina ligada ao NAM, e porção carboxila ao D-glutamato. O acido carboxílico do D-glutamato se liga a amina do diamínico. O terceiro aminoácido tem como fazer outra ligação por ser DIAMINICO, então por isso o terceiro deve possuir 2 grupamentos amino para permitir outra ligação com a amina sobrando. L-alanina esta com a sua porcao amina ao terceiro AA, e seu acido carboxílico está livre. Na parede das gram negativas a parede é delgada, já nas gram positivas são mais grossas( de 4 a 5 vezes do que as gram-negativas). As gram-negativas possuem uma membrana externa, lipídica, com uma estrutura chamada de LPS(Lipopolissacarideo), responsável por causar o choque séptico em infecções por bactérias gram negativas. Nas gram-positivas não existe LPS, so a parede célula, uma estrutura porosa que permite a alimentação bacteriana por absorção. Se precisa absorver, significa que são grandes produtoras de enzimas, que são liberadas em seu citosol para a quebra dos alimentos, assim como os fungos, que são outros grandes produtores de enzimas. Entre a parede celular da parede gram negativa existe o espaço Periplasmatico, entre as duas membranas plasmatica e externa, onde ocorre o despejo das enzimas. Nas gram-negativas não existe esse espaço, mas existe o ACIDO TEICOICO e LIPOTEICOICO, que possui a função de controlar a atividade da enzima Autolisina. A diferença do Teicoico pro Lipoteicoico(observar a imagem do slide) é que o primeiro esta ancorado na parede celular, e o lipoteicoico esta ligado a porcao hidrofobica da membrana celular. O acido teicoico pode ser formado por resíduos de mitol ou de glicerol. Aula 26.03.18 Fisiologia Bacteriana Assim como os eucariotos os procariotos também seguem uma fisiologia, que não diferem tanto, porém possuem algumas peculiaridades. A bactéria possui parede celular e isso vai influenciar na forma de obtenção do seus nutrientes,sendo a parede um fator limitante, ela não endocita partículas ,mas sim os absorve (assim como os fungos).Essa qualidade a torna grande produtora de enzimas, o que não inclui para a maioria das bactérias a produção de celulase (enzima para degradar celulose,produzida por fungos) ,a maior parte também são decompositoras (como as patogênicas que são saprofídicas e diferente dos fungos conseguem sobreviver sobre matéria morta). Vale lembrar que os micro organismos podem não,potencialmente ou ser patogênicos,sendo a patogenicidade a exceção e a não patogenicidade é a regra. Os nutrientes essenciais para as bactérias :carbono (porque vai fazer parte do esqueleto dos hidrocarbonetos ,o que é utilizado por proteínas e outros ),nitrogênio,hidrogênio (faz parte do PH-elas tem limites que podem atuar meio ácido,básico,neutro),oxigênio,fósforo (compõem ATP,AMP,ADP),nucleotídeos (junto com o nitrogênio é responsável pela formação do material genético) e os macronutrientes (como o enxofre que participa através das pontes da sulfeto da formação dos aminoácidos). Os macronutrientes não recebem essa denominação porque são mais importantes,já que possuem o mesmo nível de importância dos demais,mas sim porque são aqueles que o organismo precisa em maior quantidade. Ao se analisar o ferro por exemplo,tem se que é um micronutriente ,porém é tão fundamental para os micro organismos,que algumas bactérias criaram um mecanismo para sequestra-lo: moléculas chamadas de sideróforos,que capturam esse ferro em pouca quantidade no ambiente (a bactéria produz essas moléculas,as joga para o meio externo e captam qualquer ferro presente,como as das hemácias,e as retomam junto com esse ferro complexado).Por essa necessidade,nas nossas células ele fica ‘mascarado’ ,complexado para que no caso de infecção essas bactérias não o usem. Assim a quantidade de ferro sérico comparado com o que esta disponível no nosso sangue é em porcentagem bem menor,pois sua forma complexada é um mecanismo de proteção.No caso de competição elas sobrevivem e em algumas espécies são fatores de virulência. Oferta se a esses micro organismos nutrientes em meios de cultura,considerados gerais,pois a maioria das baterias crescem.Um deles é o NYDA ,que contém :dextrose, ágar,extrato de levedura ,peptona (fonte de hidrogêo).Há outros como o meio Ágar Müeller Hinton,utilizado para antibiograma,que pode ser sem agar. Ágar apenas solidifica o meio,(mesmo em temperatura ambiente )não fornece nutrientes para bactérias,fungos e outros,é um polímero extraído de algas vermelhas da família Rodophyta,principalmente do gênero Gracilaria,e a partir do Ágar se tem a agarose,que se usa para eletroforese. Um meio sem ágar –caldo ou liquido ,é usado no caso das bactérias para :aumentar o numero da população (o meio se torna turvo,sem identificação de contaminação) ou extração de material genético. Meios seletivos são aqueles utilizados especificamente para cada espécie,por exemplo no meio de S.aureus, se adiciona cloreto de sódio em 7%,o que propicia somente a vida dessa espécie. Meio seletivo- com corante,consegue mudar de cor com a mudança de PH (aumenta ou diminui) devido a produção de substâncias pela bactéria do meio (as saprofídicas,ou do ambiente podem ter a mesma produção gerando uma possivel equívoco). Fatores químicos e físicos interferem no crescimento bacteriano. Físicos Dentre os físicos,a temperatura provavelmente é um dos mais importantes,sendo utilizada como meio de controle,um exemplo comum é a geladeira,que conserva os alimentos em torno de 4c,o que reduz o metabolismo bacteriano,mas sua fisiologia ainda está ativa,por isso depois de um tempo o alimento estraga.Diferente do congelador,cuja temperatura leva o citoplasma a se transformar em cristais que furam a bactéria e ela lisa,assim a maioria morre. A temperatura se usa para a conservação de isolados com bactéria para estudos de pesquisa. Classificação pela temperatura,onde atingem suas respectivas curvas de crescimento são : Mesófilas -25 a 37 ate 40 graus,bactérias patogênicas geralmente. Psicrofilas ;menos de 25 graus. Termofílas :40-45,60 graus,são normamente ambientais. Pressão osmótica – controle do crescimento bacteriano (exemplo -sal ou açúcar em alimentos,atividade da água.) Ambiente isotônico – quantidade de água que está saindo é igual a que está entrando,sendo estável. Ambiente hipotônico – a célula fica turgida,água que esta entrando é maior do que a retirada.Até um determinado limite a parede celular suporta. Ambiente hipertônico –a célula se torna murcha,quantia de água que sai é maior do que a que entra. Radiação também é um fator limitante ao crescimento bacteriano. A radiação é um fator físico que também influencia na fisiologia da bactéria, e também é utilizado como método de controle, para evitar o crescimento bacteriano, o crescimento fúngico, certo? Então quem pode me dizer um método utilizado com radiação? Erick:...Ele fica saturando as... por causa do ultravioleta. Kirley interrompe: A UV! A UV é um método de radiação que nós usamos na microbiologia. A UV, é uma radiação ionizante ou não ionizante? Bora? Ninguém sabe chutar? Erick: Não ionizante. Kirley: Por que? Erick murmura e Kirley interrompe: VOCÊ É DENTISTA! Você estudou isso, eu tenho certeza, porque não tem como um dentista não estudar métodos de controle. É autoclave, autoclave horizontal... (??) É uma radiação não ionizante, tá? Qual é a característica das radiações não ionizantes? O que que é UV? Não gente, é uma questão de vocês pararem e terem lógica das coisas, no nosso dia a dia... O que a radiação UV causa? Câncer de intestino, certo? (turma responde não). Qual câncer que ele causa, unicamente? Câncer de pele. Bom, se ele só causa câncer de pele, por que? Gabu: Porque ele não ultrapassa barreira. Ele tem um baixo poder de penetração, por isso é uma radiação não ionizante. Como é que ele causa câncer de pele? Causando mutações, porque ele causa dímeros de pirimidina, mais especificamente da timina. Agora uma pergunta, vocês que vão responder. Por que eles não causam dímeros de citosina, só de timina? Vou desenhar aqui (desenho no quadro). Eu tenho uma molécula de DNA, ATTCGCTAT, vou desenhar uma fita. Aí houve a quebra das ligações de hidrogênio, o que aconteceu com essa? Ele fez essa alça timina-timina, se ligou aqui. A polimerase não tem como fazer essa leitura, então ela não consegue ler e isso mata a bactéria. Figura: Formação do dímero de timina Agora eu pergunto, por que não acontece isso se eu tivesse, por exemplo, ao invés de timina, a citosina, por que não vai acontecer isso, os dímeros de citosina? (Alguém responde certo e ela diz estar orgulhosa). Exatamente por conta disso, para você quebrar três ligações de hidrogênio, você demanda de muita energia. Então é mais fácil ser quebrado duas ligações de H do que as três ligações H que ocorrem entre citosina e guanina, e lembrando que eu falei pra vocês, aliás, não sei se falei pra vocês ou pra biotecnologia, que uma das características importantes das bactérias é ter um alto conteúdo de ligações C-G, isso é característica do domínio Bacteria. Fala Erick... Erick: Professora, no desenho, a ligação que está sendo quebrada é de uma fita com a outra, ou...? Kirley: É de uma fita com a outra...(indecifrável)...formando essa alça, certo gente? No domínio Bacteria, existe uma alta concentração de C-G, mais fácil então formar esse dímero de pirimidina. A radiação não ionizante funciona dessa forma, agora vamos para a ionizante. Quem pode me dar um exemplo de radiação ionizante? (Ninguém responde) Raio X é uma radiação ionizante. Então a radiação ionizante está encontrada em meios onde tem grande poder de penetração, e por isso ela atravessa qualquer matéria, a não ser que seja o chumbo, aí ela não vai conseguir atravessar porque não é um meio que tem grande poder de penetração. Por isso os equipamentos de raio de X tem chumbo no seu interior, exatamente para impedir a passagem de chumbo. A radiação não para gente, vocês viram isso no ensino médio, ela não para, o elemento radioativo vai estar emitindo radiação o tempo todo. O que vai bloquear, nos equipamentos de raio X, que impede a emissão ou que a emissão saia é exatamente o chumbo no interior. Por isso que quando tem uma sala de raio X, tem aquele símbolo de radioatividade, e que quando estiver sendo realizada, liga aquela luz que você não pode passar perto, porque a radiação ultrapassa, mesmo com aquele material, aquela parede. Erick: Mas professora, o raio X também é utilizado como uma forma de controle de crescimento bacteriano? Kirley: Não, é algo que não...a radiação ionizante é pouco utilizada para controle, ela é utilizada, mas pouco. Erick: Ela é a causa mortis da...? Kirley: Ela pode causar sim a morte, mas a gente não utiliza porque são coisas caras, diferente da UV, você compra lâmpada de UV, certo? E onde que a gente usa a radiação ionizante? Para esterilização, porque é um método de esterilização, vocês vão ver mais na frente, esterilização, assepsia, antissepsia... “Porque vocês pagaram fap, eu também paguei fap, e aí a professora foi ensinar métodos de controle, assepsia, antissepsia e ela confundiu, não sei se era professora substituta, mas trocava as definições...eu fiquei calada, eu sou aluna, só fiquei ouvindo e balançando a cabeça” Mas aí a gente vai ver, o que é antissepsia, assepsia, métodos de desinfecção, métodos de replicação. Aí por que não é utilizado tão comumente os métodos de radiação ionizante? Porque são métodos caros e equipamentos caros. Mas a indústria farmacêutica utiliza muito para esterilização de seringas. Existem algumas seringas, vocês podem observar, sempre vai estar escrito o modo de esterilização delas, radiação ionizante, certo? E existe também a ionização de óxidos, só que esse daí é cancerígeno. Eu vou trazer material de seringa de procedimento, que o método dele é esterilização. Eles encapotam o material e botam em irradiadores, eles irradiam e esterilizam, certo? Agora eu pergunto, materiais irradiados emitem radiação? Uma coisa é emitir radiação, outra é estar irradiado – este não vai emitir radiação. Muita gente tem medo “Ai, esse material foi irradiado, eu vou morrer de câncer” Não tem a menor possibilidade, só há contaminação por meio do contato com a substancia, materiais irradiados contém apenas a energia e não a radioatividade. A energia não é capaz de tornar o produto radioativo. Agora, como a radiação ionizante causa câncer, como causa uma mutação? Então gente, nós temos uma grande quantidade de água no nosso organismo, obviamente mais nos adultos do que nos bebês. Como ela tem alto poder de penetração, as ondas são curtas, ondas maiores tem baixo poder de penetração, que é o caso das não ionizantes. Então como é que ela faz? Ela atravessa o corpo, o organismo e quebra e transforma a água em peróxidos, ou seja, os famosos radicais livres, e não são poucos, capazes de serem controlados. Na respiração nós formamos radicais livres, e o organismo deve ter essa capacidade de controlar porque o oxigênio é toxico. Nós temos mecanismos, que tiram essa toxicidade. Mas quando a gente passa por um processo de irradiação, é uma grande quantidade de radicais livres que se formam e aí o organismo não dá conta de retirar. E aí, o que acontece? Esses radicais livres degradam, oxidam qualquer molécula orgânica, entre elas o DNA, e não pensem que o dano só é no DNA, o dano é celular, e o DNA sofre também, ok? Agora vamos passar para os fatores químicos, então dentre eles eu já falei da nutrição, vocês vão ver, esse daí eu só vou citar, nos slides tem a explicação (VER OS SLIDES DE NUTRIÇÃO). São organismos autotróficos fotolitotróficos e autotróficos quimiolitotróficos (slide 17), vocês vão dar uma lida nisso aí, mas geralmente não cobro, mas quero que leiam. Já de antemão como ocorre? São organismos fotolitotróficos, quimiolitotróficos, que se refere a organismos que usam a energia solar para obtenção de ATP, que forma toda a energia e utilizam outras substâncias como fonte de carbono (energia química), respectivamente E agora vamos entrar nas duas partes que eu considero importante pra vocês. Então gente, eu falei pra vocês que o oxigênio é um composto importante para os organismos aeróbicos, então obviamente o oxigênio só é bom para os organismos aeróbicos, os anaeróbicos não toleram o oxigênio, ele é tóxico. Então, os microrganismos podem ser divididos em classes baseadas na utilização do oxigênio (slide 20), então nós temos os organismos aeróbicos estritos, aeróbicos facultativos, anaeróbios estritos e os microaerófilos. Então o que seria os aeróbicos estritos? São os obrigatórios, para crescer necessitam do oxigênio, sem oxigênio não tem como obter ATP. Nós temos os facultativos, que são os que crescem tendo oxigênio, mas se não houver, não faz diferença (ex: Escherichia coli), são organismos versáteis, que possuem mecanismos que tanto permitem realizar a respiração aeróbica, como também permite obter ATP através da fermentação. Erick: Professora, quando uma bactéria desenvolve dois mecanismos, ela pode ser colocada como mais evoluída, ou a aeróbia é vista como a mais evoluída? Kirley: Então, pode ser que a facultativa, embora na nossa concepção, como ela tem dois mecanismos ela pode ser a mais evoluída, mas se for ligado à evolução, ela seria o elo entre os dois (aeróbios e anaeróbios)... (indecifrável). Então, anaeróbios estritos (ex: bactéria do gênero Clostridium, relacionado ao botulismo) (Kirley briga com a turma porque ninguém pergunta nada e ela mesmo pergunta) “Mas professora, por que eu vi há uns anos atrás um cara que morreu porque comeu calabresa embutida, morreu de botulismo. Se ela era anaeróbia estrita porque morreu de botulismo? Como explicar isso?” Gabu: Professora, pode ser por que a bactéria morre, mas as enzimas que ela produziu continuam lá? Kirley: Exatamente, na verdade, não é enzima, é uma toxina, porque a bactéria em si não causa a doença, o que causa a patogenicidade é a toxina, então mesmo que ela não esteja presente, a toxina está, e é ela que vai causar o botulismo, tá gente? Diferente de outras bactérias que precisam da vida, porque o mecanismo delas é in vivo, vocês vão ver isso na patologia específica. A bactéria você come com farinha, o problema é a toxina que ela produz. A toxina é termoresistente, pra ser inativada precisa de muito tempo há uma temperatura elevada. E nós temos aqui os microaerófilos, que necessitam do oxigênio, mas em baixas quantidades, certo? E para terminarmos, uma das partes mais importantes que é a curva de crescimento da bactéria (slide 21). Esse gráfico aí, então, observem, essa dinâmica só vai acontecer em um ambiente fechado, numa placa de Petri, num Erlenmeyer, num meio líquido, num tubo de ensaio, não ocorre em sistema abertos, como fermentadores, biorreatores, onde o nutriente está circulando o tempo todo. Então, nesses casos, nutrientes em sistemas abertos, essa curva não acontece. Acontece em ambientes fechados onde os nutrientes vão se esgotar uma hora. Então, você pegou a bactéria que estava 2 semanas num meio de cultura e agora vai replicar num meio novo. Essa passagem para o meio novo, esse tempo em que a bactéria está no meio novo, ela vai reconhecer os nutrientes, vai pegar o alimento, começar a se multiplicar, e ela precisa de um tempo para essa adaptação, que é a chamada fase lag, em torno de 3 horas. Bactérias que crescem rápido são chamadas de fastidiosas, mas se desenvolvem lentamente em meio de cultura, pois demandam muitos nutrientes. Existem bactérias que não crescem em meio de cultura. Passou dessa fase de adaptação, vem a fase logarítmica, entre 24 a 48 horas, fase em que a bactéria cresce exponencialmente; é a melhor fase para fazer qualquer experimentação com a bactéria, pois ela está “a todo vapor”. Agora vem a fase estacionária, em que a quantidade de bactérias que estão se dividindo é a mesma quantidade de células morrendo, por isso ela chegou num platô, não aumenta populacionalmente. Por último vem a fase de morte, em que o número de células mortas excede o de divisões celulares. Aula 02.04.18 Genética bacteriana Slide 6 O DNA BACTERIANO PODE SER CROMOSSOMAL OU EXTRACROMOSSOMAL: O cromossomal é o DNA principal e o Extracromossomal é o PLASMIDIO e TRANSPOSONS(não so existe esses 2, mas o foco da aula e os tranposons e plasmídeo) Cromossomal: O cromossomo bacteriano é condessado, totalmente funcional, n tem introns. A bactéria em transcrição não precisa de mecanismo de splicing de rna, pois o Rna é totalmente funcional. A bactéria não tem membrana nuclear, por isso ao passo que a transcrição ocorre a tradução também ocorre. O dna esta no citoplasma de maneira não dispersa. Na medida em que vai ocorrendo a transcrição vai ocorrendo a tradução não é necessário que o RNA seja totalmente transcrito pra ser traduzido. Isso é um mecanismo importante da evolução porque as bactérias precisam responder rapidamente a estímulos do ambiente. Ao passo que a condição muda ela precisa mudar rapidamente a expressão do gene. Mas o que seria expressão do gene? Aquele gene, ele vai sendo transcrito e traduzido isso e expressão de gene. Já nos eucariotos a expressão é mais lenta por conta de outros mecanismos. As Bactérias, de acordo com a condição favorável pra ela, ela silencia um gene (bloquear expressão dele) e expressa outro. Então quando a bactéria entra em condição desfavorável ela precisa então ativar algum gene pra tentar sobreviver a tal situação. Até então não existe bactéria com resposta lenta a um novo estimulo, pois responde rapidamente a mudanças bruscas. O mecanismo de regulação da expressão de gene ativa os mecanismos de transcrição junto com tradução. Nesse material (DNA bacteriano) há alta concentração de citocina e guanina isso e importe, pois determina o domínio da bactéria. Essa característica é importante pra bactéria, pois quando elas estiverem em condições desfavorável, como temperatura elevada, se n tivesse grande quantidade de citocina e guanina, facilitaria a abertura do dna, o dna facilmente desnaturaria, por conta do rompimento da ponte de hidrogênio A alta quantidade de citocina e guanina, ajuda a evitar desnaturação do dna pois tem 3 ligações. Os genes estão organizados em operons: sequencias de dna agrupados, organizados em tandem (PESQUISAAAAAAAAAAAAAR:) esses genes vão GENES ORGANIZADOS EM OPERONS: Genes em tandem que tem uma sequencia promotora (então eu tenho aqui genes eles estão aqui em tandem e aqui eu tenho uma sequencia que chamo de sequencia promotora), todo o gene só vai ser expresso se a polimerase reconhecer a região promotora, quando ela reconhecer a região promotora, vai transcrever todo o gene relacionado àquele operon. Então tal gene de tal operon é pra tradução de tal proteína. Ex.: Operon para a degradação da lactose. Nesse operon tem o gene que vai produzir a enzima beta galactosidase, o (b13 ou p13 ou p3 ou b3), mas para que essa enzima seja funcional é necessário que ela tenha esses coadjuvantes (b1 ou p1 ou t1) e (b2 ou p2 ou t2), o conjunto vai possibilitar que a bactéria produza a enzima e que ela seja atuante, ou seja quebrar a lactose em glicose e galactose, e depois pegar a glicose como fonte de carbono dela. Esse genes estão organizados em operon, o operon e os genes estão em sequencias sobre o controle de um promotor. Quando eu falo que os genes são sequenciais eles estão em tander (em sequencia (em tander)) sobre o controle de um promotor). Toda essa regulação é muito mais eficiente do q se ela tivesse um promotor pra p1, um pra p2 e outro promotor para p3. Quando genes estão ligados na mesma função tem um controle de um único promotor. - para optimizar a expressão do gene, o gene coloca todos os genes no controle de único promotor. O dna bacteriano não apresentam introns. Possui baixa frequência de sequencia repetidas- Não é que não haja , existe sequencias repetidas de bactérias Ex. Família entero bacteriace, na E. coli. nos temos uma região chamada..... na verdade a técnica e chamada rep-pcr, essa tecnica rep-pcr compreende 3 regiões repetidas no DNA bacteriano q serve como marcador molecular. Fazer distinção da região através de uma técnica de fingerprints. Nessa técnica de rep-pcr há 3 regioes que podem ser estudadas: A 1ª é a própria “região rep-pcr (n confudir c a técnica). A 2ª é a box-pcr (tbm são regiões repetitivas). A 3ª é a elick(seila)-pcr (região apenas conhecida na enterro bacteriacea), região presente apenas na família entero bacteriacea. (ISSO FOI A TESE DO DOUTORADO DELA: REGIOES INTERGENICAS REPETITIVAS DE CONSENÇO DA FAMILIA ENTERO BACTERIACE) Essas sequencias que se repetem, funcionam como padrão. Através dessa região, se diferencia isolados ate da mesma espécie. Kirley pergunta: OQ É PRIME? Slide 8 DNA BACTERIANO EXTRACROMOSSOMAL Plasmidio Possui DNA fita dupla, é circular, é bem menor que o cromossomal. O plasmídeo leva informações não vitais, a bactéria pode perder o plasmídeo, e não morrer. Através do plasmídeo a bactéria passa informações pra outras bactérias. O plasmídeo é extremamente importante. (ai ela pergunta se só existe plasmídeo na bactérias e responde q tem em fungos leveduriformes), pois pode levar informações pra outras bactérias. Ex.: informações através de genes de resistência, que não é vital, mas torna a bactéria muito mais adaptada a determinado ambiente ou antibiótico. (FOCA QUE PLASMIDIO N TEM INFORMAÇÃO VITAL COMO A PRODUÇÃO DA ENZIMA TRANSCRIPTASE) Genes do plasmídeo: - Genes de produção de metabolismo secundário. Podem impedir crescimento de outros organismos e ajudar na colonização do ambiente pela bactéria. A colonização é muito importante para bactéria, porque sem a capacidade de colonização ela perde a patogenicidade (capacidade de causar doença). Gene para produção de capsula. A capsula, além de ajudar na adesão ao tecido, é um fator antifagocitoce, pois com ela as células n reconhecem PAMPS. - Genes pra virulência. - Genes pra resistência. Além disso, o plasmídeo faz parte do processo de conjugação (plasmídeo conjugativo). O fato de a bactéria ter plasmídeo não quer dizer que ela consiga passar para outros bactérias, ela precisa ter a capacidade de conjugar. Além disso, observem, o plasmídeo tem replicação independente do material genético principal (o cromossomo),essa característica é um dos fatores que fortalece a teoria da ENDOSSIMBIOSE. Ex.: a mitocôndria organela que tem material genético que se replica independente do material genético cromossomal, pode ter sido fagocitada. Além de que microrganismos servem como biofabricas, exemplo a produção de insulina pela bactéria, através de genes que foram colocados nelas. Slide 9 e 10. Transposons - ou elemento genético móvel Os transposons são elementos genéticos moveis que são segmentos de DNA que verdadeiramente saltam dentro do DNA. O que isso influencia? Veja só, eu tenho aqui um transposon, a partir de um momento que ele sai de uma região aqui e vem pra essa outra região do gene ele pode inativar, silenciar o gene, ou fazer com que ela expresse outra proteína. Essa é uma das formas que a bactéria tem de silenciar um gene. Não só as bactérias tem tranposons, ate humanos tem transposons, Os transposons precisam de enzimas pra “saltar”, esse gene pode ser inativado ou fazer com que a bactéria produza uma proteína q antes ela não produzia. O transposons pode criar um novo gene, q pode ser benéfico ou indiferente, forma de apresentar diferenças dentro de uma estirpe variação. Slide 11. VARIAÇÃO GENETICA Capacidade ou o produto do processo de evolução que todos os organismos vivos apresentam, qualquer alteração no DNA, seja espontâneo ou induzido pode ocasionar mudança nos seres vivos. Induzidas- laboratoriais: coloca uma população em um local inóspito e seleciona o que se adaptou por mutação. Para corar o material genético precisa de raios UV, ela falou da funcionalidade do brometo de etidio nas pontes de hidrogênio. Slide 15. MUTAÇÕES Se uma base púrica é trocada por outra base púrica eu tenho uma transição, se uma base pirimídica for trocado por outra pirimídica, é transição. Se uma base púrica for trocada por uma pirimídica é tranversão. Ou seja, bases iguais trancriçaõ, bases diferente transversão, essas mudanças podem mudar o aminoácido. As mutações podem ser em nível de nucleotídeo ou de leituras ou de sequencias do DNA. A mutação de só uma base pode ser silenciosa, ou seja o aminoácido continua sendo o mesmo. Tipos de mudanças: Mudança de leitura Deleção- é deletado uma base nitrogenada, o que pode mudar um aminoácido, que leva a inativação da proteína. Inserção – uma base nitrogenada é adicionada ao gene, que pode alterar o aminoácido final. Pode acontecer a inserção e delação de um aminoácido também. SLIDES 18,19,20,21,22,23,28,29. MECANISMO DE VARIABILIDADE SO DA BACTERIA (ela não vai perguntar isso) -transformação -transdução -conjugação Esses mecanismos não são de reprodução. Transformação: Acontece a partir da morte da bactéria, no qual o material dela fica dissolvido no ambiente e outra bactéria competente capta o matéria exógeno (o DNA), se for compatível ela insere esse material genético no seu próprio material genético. Transdução: Nesse processo, existe a participação do bacteriófago, um vírus que infecta bactéria, o bacteriófago vai lá e coloca o seu material genético na bactéria, dai essa bactéria vai produzir vários bacteriófagos, por conta da alteração no material genético original da bactéria, esses bacteriófagos irão lisar a membrana e ser liberado no meio extracelular. Tais bacteriófagos serão formados com gene dos antigos bacteriófagos, ou com o gene da antiga bactéria. (alguns bacteriófagos vão ter gene de vírus, outros pedaços de genes de bactérias) Esses genes bacterianos presente em bacteriófagos podem ser inseridos em outras bactérias. (as bactérias não são iguais, geneticamente) A bactéria em si n causa dano, o que causa é a toxina que ela produz. Conjugação: transporte de um plasmídeo de uma bactéria pra outra, que pode ser de espécies diferentes. Se a bactéria doa o plasmídeo ela não perde esse plasmídeo, através do processo ciclovolante. O processo acontece através da ação de uma enzima no plasmídeo, que é uma fita dupla de DNA, no qual separa as fitas de DNA, ai vem uma polimerase e faz as fitas complementares das duas fitas e une elas, tudo isso ocorre ainda na célula de origem do plasmídeo. Após todo esse processo rápido o novo plasmídeo é transportado pra outra célula. Esse processo é semiconservativo. SLIDE 30-39 PARTE DE EXPRESSÃO DE GENES. 86:52 A bactéria, ela precisa responder rapidamente aos estímulos que ela sofre, dependendo do ambiente, se ela ta no ambiente, por exemplo o frio (bactérias psicrofilas, termomifilas, mesófila e hipertermófilas). A bacteria tem forma de sentir o ambiente, quando ela ta em um ambiente inóspito, ela n expressa o gene para a toxina patogênica, pois ela não esta em um ambiente ideal pra ela. Qual é a importância de a bactéria regular os seus genes? A finalidade principal é economizar energia, alias todas as células tenta ao máximo controlar/regular suas energias. Exemplo: ciclo de Krebs, no qual ocorre o acoplamento de reações pra otimizar energia, não gastar energia desnecessariamente. A célula bacteriana funciona primeiramente absorvendo a glicose que já esta no meio, melhor que produzir glicose, esse mecanismo leva a economia celular. A regulação desses genes se da de varias formas, uma delas é a temperatura, se a bactéria esta numa temperatura que ela reconhece não ser ideal pra ela, ela não vai ativar o gene pra patogenicidade ou virulência. ELA LEU O SLIDE 30 Se a bactéria demorar a silenciar ou expressar gene ela pode morrer, ou seja ela faz rápido se ela demorar a se adaptar a novas situações ela morre. (kirley falou exatamente assim) A principal moeda enérgica da bactéria é o ATP, atrvés da produção de ATP pelo metabolismo. Baseado numa economia celular, se ela tiver glicose ela preferencialmente vai usar glicose como fonte de carbono pra gerar ATP. A bacteria também pode usar lactose (glicose+galactose) e maltose. Caso ela não tenha glicose ela vai ativar um gene pra quebrar a lactose pra produzir glicose e galactose. Lactose é um indutor, ou seja quando há a presença de lactose, há a estimulação de um gene pra produzir a beta galactose, enzima que quebra lactose. Caso no meio haja glicose e lactose, ela preferencialmente usa a glicose, porem a presença de lactose é indutora, como a bacteria vai regular isso? Isso é um método de regulação explicado mais a frente. ( bacteria é sofisticadíssima, kirley) Quando a glicose é metabolizada, gera ATP, esse ATP vai ser usado pela celula através da ação da enzima adenilato quinase que vai clivar o ATP em ADP e AMPciclico, a alta concentração de AMPciclico é uma forma de regulação da celula, pois quando em alta quantidade indica que muita glicose foi metabolizada, ou seja há baixo nível de glicose. Sendo assim o AMPc regula a enzima que vai degradar a lactose, pois sua presença indica que todo a glicose foi metabolizada. (Uma das formas q ela tem de regular esses genes para energia e atp a cordenar os precesso em um nível global ela é mediada pelo AMPciclico. Níveis elevados de AMP indica pra bactéria baixos níveis de glicose, a bactéria tem glicose que na sua metabolização gera ATP no final, quando ela usar o ATP, vai ser gerado ADP. Quando acabar a glicose, vai aumentar ADP, porque o AMPc indica q acabou a glicose. A adenilato quinase pega duas moelculas de atp gera um adp e um amp cíclico. A concentração de ampc indica q a glicose acabou e ativa o q vai degradar a lactose) palavras da kirley Outra forma de regulação é a própria transcrição, então veja só, ela n tem núcleo uma vez que os genes estão sendo transcritos, eles estão sendo traduzidos simultaneamente, veja que a molécula de DNA nem esta completa e o ribossomo já está lendo, esse processo pode também regular a expressão pois o excesso de ribossomo no RNA mensageiro pode limitar a produção de novas moléculas de RNA mensageiro daquele produto final. Excesso de ribossomo funciona como regulador. Além disso, a transcrição pode sofrer dois tipos de controle o positivo e o negativo. Positivo: caso da glicose, lactose, e AMPc. Negativo: exemplo o caso operon lac. Controle negativo A polimerase transcreve e traduz uma proteína, a proteína repressora que se liga a região promotora (sitio operador) impede a ação da polimerase, a proteína repressora funciona como uma “pedra no caminho” VER ESQUEMA DO SLIDE DA LAC Z LAC Y LAC A A lactose se liga a proteína repressora que se desprende do DNA e libera então ao caminho para a polimerase transcrever/traduzir a enzima beta-galactosidase. Funcionamento do operon-lac A lactose vai funcionar como um regulador positivo, pois vai se ligar a proteína repressora, ou seja a presença da lactose inibe a proteína repressora da beta-galactosidade, q vai degradar a lactose. Controle positivo N existe nenhuma proteína repressora. A polimerase precisa de um indutor. Ex.: Metabolismo da maltose, a a maltose funciona como indutor que se liga a proteína ativadora que se liga a polimerase que vai ler o gene para formar o proteína de degradora de maltose. O AMPc regula as vias. Se tem glicose o operon lac não é ativado. Como acontece a regulação disso? O que acontece é que quando acaba a glicose o nível de APMc aumenta, esse AMPc ativa uma proteína chamada de “CAP-proteina quinase”, que ativa todos os operons. A CAP só consegue fazer isso (a ativação) se o AMPciclico se juntar a ela, porem o AMPc cíclico só tem quando acaba a glicose. Revisando, acabou a glicose aumenta AMPc que se liga a CAP que “ativa” o operon. Aula 04.04.18 Slide: Métodos de Esterilização e Desinfecção Obs:Acompanhar pelos slides, as partes em vermelhos são as mais importantes. Para que usamos os métodos de controle? Para diversos fins, na área médica é importante dominarmos esse controle, em qualquer laboratório de microbiologia, enfim...Então, o controle da população microbiana se dá através da: Destruição, Inibição ou Remoção de microrganismos. Qualquer método que destrua, remova ou iniba um microrganismo, ele serve como método de controle. Para destruir, inibir ou remover usamos agentes que podem ser: Físicos e Químicos. Então, já vimos lá na fisiologia que a temperatura é um agente físico que influencia, a radiação também,” tá”? Os químicos, nós temos os externos, sobre o qual iremos falar hoje e os in vivo, que são os antibióticos, que iremos falar na aula da semana que vem, ok? Esses métodos, tanto os físicos quanto os químicos, têm como objetivo ou eliminar totalmente ou diminuir os microrganismos para números aceitáveis (concentração que chamamos de manipulação segura). Os métodos de escolha dependem de duas características: A primeira, a natureza do agente que você utilizará e o segundo é o tipo de material que contém o microrganismo, por exemplo: Você precisa de um meio de cultura contendo vitamina, ela não pode ser “autoclavada”,logo você terá que utilizar outra forma de controle que não seja o Autoclave para a vitamina. Então vai depender do seu agente e do material que vai conter o microrganismo. Eu falei na aula de ontem: Os endósporos não podem ser autoclavados, então temos que usar um agente diferente do Autoclave para eliminar os microrganismos presentes nos endósporos. Isso depende do seu conhecimento. O que eu quero utilizar e qual agente eu posso utilizar para aquele fim? Então, rapidamente os principais fatores limitantes para o crescimento microbiano, a gente já falou da temperatura (Na aula de fisiologia), do pH, da disponibilidade de H2O (Kirley fala sobre o processo de salga) e também já falamos que a disponibilidade de O2 é um fator limitante. Por exemplo, se eu tenho uma bactéria aeróbica restrita, se eu tirar o oxigênio eu controlo a bactéria. Se é anaeróbica restrita e eu colocar oxigênio, estarei controlando a bactéria. Se é microaerófila e eu colocar muito oxigênio, também estou controlando a bactéria. O problema é quando ela é facultativa, aí você coloca CO2, porque ela não precisa de oxigênio, mas se você não disponibiliza oxigênio ou muda a atmosfera, você também controla a bactéria. Mas, para que usamos agentes de controle? Estudos com microrganismos ou sua aplicação; Evitar infecções; Evitar a decomposição de materiais Henzo faz uma pergunta mítica: H:Professora, não entendi porque o CO2 vai ser útil no controle da facultativa? K: Na ausência de O2 elas crescem, aí você vai fazer o que? Mudar a atmosfera. Se você tirar oxigênio, elas vão crescer, se colocar O2, elas também crescem, então você muda a atmosfera. Então,alguns conceitos: Substâncias BACTERICIDAS: Matam o microrganismo  Morte rápida Substâncias BACTERIOSTÁTICAS: Inibem o crescimento do microrganismo Morte lenta Esterilização – Morte ou eliminação de todos os organismos viáveis presentes em um meio de cultura ou em objetos inertes.  ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL Quando eu falo esterilização, estou dizendo que esse agente mata as formas vegetativas e as formas de resistência (esporos, no caso das bactérias endósporos, produzidos pelos gêneros Clostridium sp e Bacillus sp). *Kirley começa a explicar sobre as fases. Vegetativa: Fase metabolicamente ativa; Resistência: Fase metabolicamente inativa ou com metabolismo basal. Se eu não conseguir eliminar todas as formas, não foi feita uma esterilização, foi feita uma desinfecção ou uma antissepsia. Aí vai depender. Veremos mais na frente. Na área alimentícia, existe a esterilização comercial, que inativa os endósporos de Clostridium Botulinum,que causava o botulismo nos enlatados. Após o desenvolvimento dessa técnica, esse problema foi desaparecendo nesses produtos. Descontaminação – Tratamento de um objeto ou superfície de modo a torná-los seguros à manipulação. Desinfecção – Tratamento direcionado contra patógenos, embora possa não eliminar todos os microrganismos. - Destruição dos patógenos vegetativos, usado em matéria inanimada. - Pode utilizar métodos físicos (UV, água fervente ou vapor) ou químicos (desinfetantes). - Não inativa formas esporuladas Antissepsia - Método através do qual se impede a proliferação de microrganismos em tecidos vivos com o uso de substância químicas (os antissépticos) usadas como bactericidas ou bacteriostáticos. Assepsia - Conjunto de medidas que usamos para impedir a penetração de microrganismos num ambiente que não os tem. Bem, eu falei que existem condições que afetam o crescimento de microrganismos, mas agora falarei das condições que interferem na atividade de um agente de controle microbiano, são elas: -Tamanho da população -Intensidade ou concentração do agente Ex: Se a concentração do agente for menor que o tamanho da população microbiana, então esse agente será ineficaz. -Tempo de exposição -Temperatura do ambiente -Natureza do meio: umidade, pH, presença de matéria orgânica (Focar aqui)... Ex: Se usarmos álcool, iodo ou cloro e aquele ambiente possuir muita matéria orgânica, o agente não vai surtir efeito. É por isso que quando utilizamos Álcool 70 em nossas mãos, precisamos lavá-las primeiro. Mais um exemplo: Tratar um abcesso pulmonar (Rico em matéria orgânica) com antibiótico não surtirá efeito se antes a lesão não for drenada. -Tipo de microrganismo Ex: Bactérias Gram negativas são mais resistentes a esses agentes do que as positivas. Por que? Falem gente...Ninguém sabe dizer...Por conta da membrana externa. A membrana externa é seletiva, ela não permite que moléculas grandes hidrofóbicas (Só passam moléculas pequenas hidrofílicas) entrem na célula, por isso são as gram negativas as mais resistentes. As gram positivas só possuem a parede celular e tem poros, permitindo a entrada de moléculas. A seletividade da membrana externa é devido a ligação que existe entre os fosfolipídios. A ligação que ocorre entre eles possui a presença de cátions bivalentes, normalmente o magnésio e o cálcio. Então, esses elementos fazem a ligação com os fosfolipídios e fortalecem a membrana. Por isso que o tipo de microrganismo também interfere na atividade do agente de controle. (Focar aqui) Aqui, eu listei os tipos de agentes de controle. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos - Esterilização pelo calor - Esterilização por radiação (Já falamos das radiações ionizantes e não ionizantes, o que ocorre em cada uma...Não vou entrar em detalhe) - Esterilização por filtração Tipos de Agentes de Controle e Mecanismos de ação Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos - Agentes químicos de uso externo (Vamos falar hoje) Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo (Vamos falar na aula da semana que vem) - Fármacos antimicrobianos sintéticos - Antibióticos - Fármacos antifúngicos - Fármacos antivirais Nós temos o Calor Úmido, que funciona através da desnaturação de proteínas e enzimas. Nós temos aí a água fervente, que não é uma forma de esterilização, mas de controle para redução da população microbiana. A segunda é a autoclavagem, a forma mais eficaz que funciona sob duas variáveis: alta temperatura e alta pressão (120 graus e 1 atm. O Autoclave esteriliza, isto é, mata todos os organismos. A pasteurização é uma técnica criada por Luis... Tem gente que fala Pastê... Eu falo... EU... Eu aprendi e aí assim eu falo Luis Pasté, tá? Não é Pastel não, é Pasté. Então, ele criou a pasteurização, uma técnica que ele utiliza quente e frio, ele eleva a temperatura em torno de 60 graus e depois esfria rapidamente e vai fazendo essa mudança de temperatura a fim de diminuir a população (não esterelizar, tá? não esteriliza), mas diminui realmente a concentração de microrganismos no alimento. Ele foi criado para o fungo, certo? E hoje é utilizado para o leite. Por que na época usava 60 graus? Para não mudar as características organoléticas do alimento, certo? Aí nós temos o Autoclave, vertical e os horizontais. O horizontal é o mais complexo pois precisa de instalação. Nós temos ainda o calor seco, o calor seco promove a oxidação dos constituintes orgânicos, porém é menos eficiente que o calor úmido. E ainda tem a estufa, a estufa de Pasteur, que também esteriliza. As baixas temperaturas também servem como método de controle, a temperatura é muito importante para a bactéria ou para os microrganismos de forma geral para ver o seu ambiente ideal. Nós utilizamos para preservação de alimentos, drogas, ela inibe as ações metabólicas (o congelamento) ou diminui quando está a 4 graus. Mata as bactérias pela ação dos cristais de gelo no citoplasma e rompe a célula da célula e diminui a água disponível, impossibilitando o organismo de crescer. Dessecação, principal liofilização: é um processo para preservar microrganismos. Coleções de microrganismos e bactérias. Para liofilizar você precisa de liofilizadores. Você passa a matéria do estado sólido para o estado gasoso sem passar para o estado líquido antes (sublimação). Muito utilizável na indústria alimentícia, como no café solúvel. A Pressão Osmótica, excesso de açúcar e sal também diminui água e temos o controle microbiano. Radiação: ionizante e não ionizantes. Microrganismos fazem parte de decompositores, se não fossem eles a gente viveria em cima de lixo e cadáver. Em medicamentos eles podem ser irradiados. Eles não se tornam radioativos. A Filtração, a gente pode utilizar as membranas. OBS: não escrever esterelizados, é com I. Ela tira ponto da prova se escrever errado. Eu tenho aqui a seringa, que precisa estar estéril, o ambiente precisa estar estéril também. Agora os Agentes Químicos: Agentes esterilizantes: Óxido de etileno, inativa todas as formas (vegetativas e de resistência) atua desacoplando as proteínas dos microrganismos, ele é tóxico, explosivo e carcinogênico, tem sido substituído por gás de plasma e peróxido de hidrogênio Alquilantes: Glutaraldeído, forma aldeído, alquilam as proteínas, tiram elementos que compõem os aminoácidos e inativam as proteínas. Fenol: Desinfetante, só mata as vegetativas, não são mais usados rotineiramente, são altamente tóxicos, os primeiros usados em ambientes hospitalares, ele lesa a membrana plasmática lipídica dos microrganismos resultando no extravasamento do conteúdo celular, foi usado por Joseph Lister (o do enxaguante bucal, não que tenha fenol no enxaguante bucal, é só que ele foi visionário) Vocês vão aprender a técnica de Placa cheia: A bactéria cresce em toda a placa. (Começa a explicar a aula prática da Placa cheia...) O Álcool principal é o etanol, utilizamos na concentração padrão de 70%, nós também temos o metanol, que é mais eficiente que o etanol, porém é mais tóxico. São utilizados para desnaturar as proteínas e além disso dissolvem os lipídeos da membrana. O que eu quero que fique claro é que o álcool tem que ser hidratado. Quando o álcool é desidratado ele fixa a bactéria, não mata, só fixa. Obs:Observar a tabela do slide do álcool A presença de matéria orgânica vai interferir na atividade de controle. Então se você tem álcool, iodo, cloro, mas aquele ambiente possuir muita matéria orgânica, o controle não será eficiente. (Focar aqui) Halogênios: Iodo, Cloro, Bromo (Agente oxidante, atua na parede celular (cloro) e destrói compostos metabólicos essenciais. Inativa enzimas) * Iodo e compostos relacionados: agente oxidante, combina-se com a tirosina, inativando proteínas * Cloro: formação de ácido hipocloroso liberando radicais de oxigênio Metais pesados: chumbo, zinco, prata, cobre, mercúrio. Combinam-se com proteínas, provocando sua inativação. Aula 09.04.18 REGULAÇÃO GÊNICA Os procariotos possuem vários mecanismos de regulação gênica. Mas dois fatores são muito importantes na regulação, na verdade são três com o a regulação do Triptofano. Outro é o “corum sense” que é uma forma de comunicação entre as bactérias para a formação do biofilme. Como se dá essa comunicação? Um corum é a quantidade necessária de bactérias que estão produzindo uma determinada molécula, como a N-acil Homoserina Lactonas (AHLs) que é uma molécula sinalizadora. Então como a bactéria começa a produzir biofilme? Biofilme é uma premiação, as bactérias produzem uma matriz (pode ser polissacarídica) e outras bactérias podem ser inseridas naquele biofilme, mas inicialmente é somente uma população que aumenta e a partir desse momento chega num determinado limiar e começa a produzir biofilme. Como elas sabem que existem bactérias o suficiente na população para produzir biofilme? Quando esta molécula está em grande concentração. Suponhamos que existe uma bactéria e ela produz essa molécula e a reconhece, a partir do momento que a população cresce, porque a bactéria está se dividindo, o que acontece com a molécula de AHL? Aumenta também, é uma relação diretamente proporcional. Se a população aumenta a concentração de ALH também vai aumentar. Chega numa concentração que sinaliza que para as bactérias que a concentração de AHL está alta sendo que a população também está alta, ativando assim o gene para a produção do biofilme. O gene só é ativado (ele só vai ser expresso) se a concentração de AHL estiver alta, porque ela interpreta que a população bacteriana também está alta o suficiente para a produzir AHL, porque o biofilme possui uma concentração grande de colina. Ela não produz se a população de bactérias estiver pequena. Importância inédita do biofilme na área medica inclui a oncologia na produção de biofilme por Streptococcus mutans e nem na escovação é possível tirar todo o biofilme através de ação mecânica, e dificilmente na química também. Porque é difícil tirar com agentes químicos (tira uma parte não totalmente)? A presença de matéria orgânica pode atrapalhar na atividade do agente de controle. Quando o biofilme está maduro pode agregar outras espécies, leveduras e alguns protozoários que são comensais que não vão danificar o biofilme por isso é uma premiação. Nem toda bactéria produz biofilme. Existe outras moléculas de sinalização para produção de biofilme, mas AHL é a principal. Outra questão é o fator sigma da RNA polimerase, ainda sobre expressão de genes. É a enzima que vai realizar o processo de transcrição, nós temos várias polimerases que possuem várias funções distintas, e as bactérias só possuem uma polimerase e ela não tem afinidade pelo DNA da bactéria e não é específica, quando a bactéria precisa expressar uma gene, ela não vai transcrever todo o genoma, ela precisa somente daquele gene e entra os fatores sigma que vai se ligar a RNA polimerase que vai dar especificidade a enzima. Por exemplo: Temos o DNA da bactéria e a polimerase, o gene que eu quero é o gene que está num espaço específico (a RNA não é específica para reconhecer o promotor sequência de reconhecimento). Nas células de eucariotos a polimerase sabe que o gene começou pelo promotor e aí temos também uma sequência de terminação o stop códon. A RNA polimerase não tem especifidade para esses promotores, e assim ela não se liga. Ela precisa se ligar aos fatores sigmas (possuem no mínimo 5 fatores) e quando ela se liga aos fatores sigmas ela começa a ter especificidade. Então quem dá a especificidade da RNA polimerase nos procariotos são os fatores e aí quando se juntam temos uma holoenzima. Quando o fator se liga a RNA e a RNA se liga ao gene, o próprio fatore sigma atrapalha a transcrição e então ela se desliga e volta a ser uma apoenzima, isso é uma forma de regulação. Se a bactéria não tiver precisando de nenhum gene, o fator sigma não vai se ligar a RNA polimerase e aí nenhum gene é transcrito é uma regulação antes da transcrição. Porque existe a regulação pós transcricional é quando há retroalimentação, quando a bactéria produz certa molécula e o excesso dessa molécula faz com que a transcrição e a tradução dessa mesma molécula seja contida ou inibida. ANTIBIÓTICOS CONCEITO: todo medicamento direcionado para acabar com infecções bacterianas. HISTÓRICO: O penicillium rodeado de Staphylococcus, foi uma placa que Alexandre Fleming encontrou nos seus descartes, a penicilina foi encontrada ao acaso, o fungo produz alguma substância que inibe o crescimento das bactérias. Um ano depois os estafilococos eram resistentes a penicilina. A quimioterapia não é uma prática recente, começou lá nos tempos bíblicos, mas eram baseados em conhecimentos empíricos. Não existia bases científicas. O pai da quimioterapia Ehrlich trabalhou com vários compostos e saiu dando nomes a vários dando numeração e no 606 conseguiu combater a bactéria que causa a sífilis. Domagk trabalhava com corantes e utilizou em torno de 1000 corantes. Ele pegava os corantes e tentava combater infecção de Streptococcus em camundongos e percebeu que quando colocava o corante no camundongo eles ficavam curados, mas quando ele colocava na bactéria fora do camundongo o corante não matava. In vivo o corante funcionava e in vitro não funcionava e depois Tréfouel explicou que o composto ativo era uma sulfonamidas (os antibióticos sulfas) e no camundongo a enzima do hospedeiro quebrava essa ligação e liberava a sulfa e ela atuava na infecção e in vitro a sulfa continuava ligada e não tinha atividade contra a bactéria. Agentes antimicrobianos: substâncias produzidas naturalmente por microrganismos ou sintetizadas em laboratórios que inibem o crescimento de microrganismo que em baixas concentrações inibem o crescimento de microrganismos. Antigamente o conceito era substância produzida por um microrganismo que vão inibir o crescimento de outros microrganismos. A concentração é muito importante até para a resistência. Técnica de pique: a concentração mínima que inibe aquele microrganismo. A produção de um medicamento antibiótico é um gasto muito grande, para outras moléculas o investimento vai ter um retorno e para antibióticos não já que bactérias podem se tornar resistentes. As indústrias farmacêuticas não têm interesse em produzir novas moléculas. CARACTERISTICAS PARA SELECIONAR UMA MOLÉCULA:  ter amplo espectro de ação tanto bactéria gram positivas quanto negativas. Existe diferenças no tratamento? Sim. Bactérias gram negativas são muito mais resistêntes que gram positivas, pelo fato da membrana externa e tudo que está envolvido. Mas existem antibióticos com pequeno espectro de ação. Uns para bactérias gram negativas e outros para gram positivas  inibir os microrganismos e evitar a resistência. Uma pressão de resistência existe em qualquer população. Na África existem uma pequena população em que o receptor de CD4 possui 32 nucleotídeos e essa deleção faz com que o vírus não reconheça esse receptor. Qualquer antibiótico sempre vai fazer uma pressão de seleção nas bactérias, por isso as vezes é necessário a combinação de antibiótico sempre feito em hospital e não em casa.  Toxidade apenas para o microrganismo e não para o hospedeiro como na destruição da parede celular. Mas muitos tem efeitos colaterais uma questão de toxicidade seletiva. O cloranfenicol atua na síntese de proteínas de bactérias que é diferente das nossas proteínas, mas inibe a imunidade da nossa medula, que pode causar uma anemia plástica e a depressão da atividade da medula para de produzir componentes do sangue causando anemia. Anemia reversível.  não eliminar microbiota normal, o que é muito difícil, pois se passa muito tempo tomando antibiótico e pode causar diarreia um exemplo clássico de que a microbiota está sendo reduzida. Melhora prescrevendo um floratil, mas o tratamento não pode ser interrompido pois as bactérias podem se tornar resistentes. Usar sabonete antimicrobianos podem tornar bactérias resistentes, até por Staphylococcus aureus e a maioria das septicemias (infecções sistêmicas) são bactérias oriundas da nossa microbiota da pele que já está resistente devido ao uso desses sabonetes.  administração de forma oral ela não pode ser inativada pela acidez do estômago, antigamente as penicilinas não eram via oral, pois a molécula era quebrada quando chegava no estomago. Apenicilina (amoxilina) pode ser oral, pois é semissintética. Se forem de via parenteral não podem ser eliminadas por proteínas sanguíneas.  se capaz de alcançar uma concentração suficiente para ser inibitória. OBS: Toxicidade seletiva: Antibióticos devem causar danos ao patógeno sem afetar o hospedeiro. Uma reação alérgica não é efeito colateral é a alteração no sistema imunológico. Principais alvos dos antibióticos: parede celular, membrana celular, os ribossomos, os cromossomos, em enzimas como DNA girase, metabolismo do ácido fólico (não produzimos é adquirido de forma exógena na suplementação, mas as bactérias produzem). PRODUTOS NATURAIS: Estreptomicina, tetraciclina (Streptomyces), polimixina (isolados de bacilos), penicilina b e g e cefalosporina (penicilina) SEMI-SINTÉTICOS: b-lactâmicos de 2° e 3° geração. SINTÉTICOS: cloranfenicol GRUPO DOS B-LACTÂMICOS: Principal grupo na clínica médica. Subgrupos: penicilinas, cefalosporinas, carbapenemos, monobactâmicos e inibidores da b-lactamases. Qual a característica? Todos eles possuem no seu núcleo central a presença do anel b-lactâmico e ele que é o núcleo do antibiótico com a função de inibir o crescimento da bactéria, o componente chave. PENICILINAS: São compostos β-lactâmicos com um núcleo de ácido 6-aminopenicilâmico. Pode completar os radicais, tornando um antibiótico semissintético, o anel não pode mudar. São semissintéticos Ampicilina, Amoxicilina, Meticilina, Oxacilina, Temocilina. CEFALOSPORINA: São compostos β-lactâmicos com um núcleo de ácido 7-aminocefalosporânico. Embora estrutura geral seja diferente, o anel permanece. Existem 4 gerações. A primeira age contra bactérias gram positivas, a segunda de amplo espectro, porém menor afinidade com gram negativa, terceira geração gram negativa e quarta amplo espectro para as duas. CARBAPENEMOS São fármacos estruturalmente relacionados com os antibióticos β-lactâmicos, porque possuem o anel lactâmico. As bactérias desenvolvem resistência rapidamente a esses antibióticos então você só os usa quando tiver certeza que a bactéria é sensível a eles. Nunca é a primeira escolha. MECANISMO DE AÇÃO DOS B-LACTAMICOS: Atuam a nível de parede celular. A parede celular possui moléculas PBPs (Proteínas Fixadoras de Penicilinas), obviamente essas moléculas são vitais para as bactérias e os b-lactâmicos se ligam a elas. Um exemplo é a transpeptidases (ESTUDEM ESSA ENZIMA PORQUE NO AUDIO ELA FRESCOU JÁ QUE NINGUÉM SOUBE RESPONDER A FUNÇÃO DELA E A QUE NÍVEL ATUA) que formas as pontes cruzadas na formação da parede celular, mas elas não atuam quando as PBPs se ligam a elas. O anel se liga a transpeptidases e a parede celular fica solta. Nas bactérias gram positivas existem na parede celular possuem ácido tetóico e lipotetóico e uma das funções é servir de substrato para reconhecimento celular e de bacteriófagos e também controla a atividade da autolisina que é a enzima que quebra a parede celular para novos componentes de parede para que a célula se divida. Como a transpeptidase est ligada ao anel b-lactâmico a autolisina quebra toda a parede celular perdendo o controle lisando a bactéria. As bactérias criaram resistência mudando a conformação da PBP, os Staphylococcus aureus, adquiriram um gene que produz uma PBP modificada a chamada PBP 2A. Outra forma de adquirir resistência é a produção de enzimas as B-lactamases, que quebra o anel lactâmico, o antibiótico perde o efeito porque perdeu o seu núcleo de ação. Outro caso é não permitir que o antibiótico chegue ao seu alvo através da membrana plasmática. INIBIDORES DE B-LACTAMASES Nós temos moléculas que possuem anel b-lactâmicos que tem maior afinidade por essas enzimas e elas se ligam a essas enzimas de forma irreversível, mas essas moléculas têm pouco ou nenhum poder antibiótico. Não é um antibiótico propriamente dito. Ele é utilizado porque se liga as b-lactamases, não as disponibilizando para quebrar o anel de antibióticos. Exemplo como a amoxicilina + clavunalato. O antibiótico é a amoxicilina, o clavunalato é um exemplo de inibidor de b-lactamases. AMINOGLICOSÍDIOS São bactericidas e em alguns casos bacteriostáticos. Grupo de fármacos que compartilham características químicas, antimicrobianas, farmacológicas e tóxicas. Eles atuam na síntese de proteínas a nível de ribossomos, se ligam a subunidade 30s dos ribossomos de forma irreversível e não se liga na subunidade 50S. Essas subunidades estão separadas só se unem quando forem fazer a síntese proteica, dessa forma o ribossomo não consegue fazer a tradução do mRNA. São moléculas gigantescas e não conseguem atravessar a membrana plasmáticas das bactérias sem gasto de energia, é um processo aeróbico que necessita de grande energia e então geralmente não são eficientes para bactérias anaeróbicas restritas. Além disso, pode ser associado a um b-lactâmico que atua na parede celular, que quebra a parede celular ou liga ao glicopeptídio, mas não na fase da transpeptidase, mas na fase da ligação dos açúcares no nível da terceira etapa na junção das N-acil-glicosamina e N-acetil-murano. GLICOPEPTÍDEOS Principais representantes: Vancomicina e Teicoplanina. Vancomicina: infecções por Staphylococcus e especificamente a Staphylococcus aureus. Cepas de MRSA, Staphylococcus aureus resistentes a meticilina. Também atuam a nível de parede celular. TETRACICLINA Amplo espectro é um antibiótico bacteriostático, pouco utilizado devido a rápida resistência de bactérias. CLORANFENICOL Antibacteriano de largo espectro sendo sintético. Bastante útil para bactérias anaeróbicas e nunca vai ser primeira escolha. Muito fácil para bactérias criarem resistência. Mas continua sendo a droga de primeira escolha para febre tifoide por Salmonella typhi, ainda não há resistência. Pode causar anemia plástica um efeito colateral. Síndrome do bebê cinzento. Aula 16.04.18 Fim do uso de antibióticos a partir de macrolídeos Macrolídeos: são um grupo de antimicrobianos quimicamente constituídos por um anel macrocíclico de lactona ao qual ligam-se um ou mais açúcares. Principais representantes: eritromicina, claritromicina e azitromicina (esse ultimo é muito usado quando se tem problema na garganta). Os macrolídeos são usados principalmente para infecções causadas por Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila, Bordetella pertussis (essa causa coqueluche) e Campylobacter jejuni, além de ser utilizada também para clamídia (*obs: outros antibióticos também podem ser usados para clamídia); O que é “inativos contra o MSRA”? Isso foi explicado mais tarde nessa mesma aula. O que são “cepas MRSA”? Kirley chateada pq foi falado na aula do dia 09.04 e ngm lembra 😊 Mecanismo de ação dos macrolídeos: atua tb na síntese de proteínas através de ligação de receptores localizados na porção 50s do ribossomo, particularmente na molécula 23s do rna, impedindo as reações de transpeptidação e translocação. Observem que os mecanismos que nós vimos desses antibióticos que vão inibir a síntese de proteína, a ação global é inibição da síntese proteica, porem eles se ligam a determinados componentes distintos, obs: um [antibiótico] se liga ao rna transportador e vai impedir que esse transportador se ligue ao ribossomo. Outros antibióticos vão atuar na porção 30s e impede de se ligar na porção 50s, outros vão inibir a cadeia polipeptídica que está sendo formada, impedindo que novos aminoácidos sejam adicionados a essa nova cadeia que esta sendo formada. Quinolonas: importantíssimos na área médica, tendo a levofloxacina , gatifloxacina, moxifloxacina e gemiflozacina e o citrofloxacina, hoje existem as quinolonas adicionadas de flúor, formando as fluorquinolomas, muito utilizadas para infecções do trato urinário Mecanismo de ação: aqui, já se tem um mecanismo diferente da síntese proteica (vimos dois grupos de antibioticos que atuam na parede celular, vários grupos que atuam a nível de síntese proteica e agora, veremos um grupo que atua diretamente na parte reprodutiva). O mecanismo de acao das quinolonas é inibir a atividade de ~duas~ topoisomerases: topoisomerase II (que é a DNA girase), principalmente nas gram-negativas e a topoisomerase IV, nas gram-positivas qual é a função da dna girase? Kirley diz que as provas n serão boas pq ngm responde A dna girase promove o embacotamento da molécula de dna porque apenas essa conformação, o dna é biologicamente ativo, do contrario, se a molécula de dna não é empacotada, ela se abre e há superprodução de rna mensageiro, inativando as sínteses de proteína e a degradação de dna por conta da falta de proteções nas extremidades do dna ocorrendo também desordenação do processo de transcrição , matando a bactéria ao impedir seu crescimento. A resistência desse grupo ocorre principalmente por alteração na dna girase, passando a não sobre mais a ação desse antimicrobiano, pode ocorrer também por mutações cromossômicas em genes responsáveis por essa enzima (topoisomerase II ou IV) ou por alterações a permeabilidade da droga na membrana bacteriana, é possível ainda que exista um mecanismo que aumente a retirada da droga no interior da bactéria (chamado de BOMBA DE EFLUXO), ou seja, o antibiótico entra e a bactéria o expulsa, de forma que o antibiótico nunca chegará a seu alvo. Obs: a bomba de efluxo não atua só sobre as quinolomas, existem outros antibióticos que também são ineficazes por conta disso; Obs2: quanto à permeabilidade de membrana, é mais comum nas gram-negativas Lincosaminas: a clindamicina é o principal grupo Mecanismo de ação: inibe a síntese proteica dos ribossomos, ligando-se a unidade 50s. desta forma, altera a superfície bacteriana, facilitando a opsonização, fagocitose e destruição intracelular dos microrganismos Sulfonamidas: são bacteiostáticos deriados da sulfanilamida, que tem estrutura similar à do acido para-aminobenzoico (também chamado de PAPA) Mecanismo de ação: inibem o metabolismo do acido fólico por competição (sulfonamida x papa) Qual a importância do acido fólico? =produção ou formação de proteínas a nível de aminoácidos, formando-os. O papa compete como substrato que impede a atividade da enzima que vai converter o ac fólico nos seus subprodutos. O papa se liga a uma substância (n interessa para micro) e essa enzima que tem um subprotuto ate chegar no ac dihidrofolato; As sulfonaminas competem com papa, se ligando uma substância que impede a formação do ac fólico. O ac dihidrofolato, no qual a enzima dihidrofolato redutase converte o ac hidrofolato em ac tetrahidrofolato Nesse caso, se tem outro antibiótico que atua inibindo a enzima dihidrofolato redutase Observem que, todos esses antibióticos são antimetabolicos que atuam impedindo a formação do ácido fólico. Nitroimidazólico: o principal representante é o etronidazol foi primeiramente usado para atacar agentes parasitários, principalmente o Trichomonas vaginallis (que causa a tricomoníase), mas ai se observou que ele também atuava contra giárdias, amebas e algumas bactérias gram- positivas e gram-negativas , tanto que o metronizadol não é comercializado sem receituário médico. Mecanismo de ação: os nitroimidazoicos serão reduzidos! As bactérias possuem uma enzima que reduz as moléculas de nitroimidazol e nessa redução, ela forma substancias reativas (radicais livres) que atuam na molécula de DNA e, se a molécula de dna é modificada, a bactéria passa a não produzir suas funções de transcrição e tradução e ai, há morte da bactéria Ilustração como resumo geral dos antibióticos e quais seus níveis de atuação Não foi falado sobre isso antes. A base da rifocina é a rifampsina, que atua numa subunidade da rna polimerase (subunidade beta). Kirley diz que vai aplicar penalidades a quem errar no processo do antibiograma (5 minutos) O resultado da pratica de antibiograma (18 e 19/4) será uma questão da SEGUNDA prova. USO CLINICO DOS ANTIBIOTICOS: “90% são receitados por clínicos gerais em ambulatórios” = observa-se que a maior parte da prescrição é feita em consultórios médicos e qual o problema disso? = é que muitas vezes, essa prescrição é desnecessária, por exemplo, se uma pessoa chega com uma virose, o antibiótico não terá efeito. Por que antibióticos não tem ação contra os vírus? Porque os vírus não tem parede celular e ribossomos. Para os vírus se usa os antivirais (que atacam as estruturas virais), por exemplo, os antirretrovirais tem como alvo a transcriptase reversa. O uso abusivo de antibióticos vem causando um elevado nível de resistência encontrado nas bactérias Obs: pelo menos 50% dos antibióticos são receitados de forma inapropriada (em infecções virais, ou tipos de antibióticos receitados para a infecção errada) Tanto a penincilina quando a vancomicina atuam no mesmo alvo em etapas diferentes. Todo mundo sabe que a vanpomicina atua sobre baterias gram-negativas (stafilococcus aureus), então ela não atua em bactérias gram-positivas. Kirley fala sobre mover uma ação moral pq a mae dela foi vitima de erro médico, mas a mae não quis pq iria ser uma ação solidaria aberta a varias outros pacientes em relação a um mesmo médico. Existem medicamentos com meia-vida maior que a de outros, uns de 6 em 6 horas, outros de 8 e outros de 12, por isso decidir qual antibiótico de acordo com o paciente, porque alguns podem causar efeitos renais.  Conhecer a epidemiologia da susceptibilidade e resistência dos patógenos aos antibióticos. Por exemplo: “sei que as bactérias gram-positivas (especificamente a stafilococcus aureus) são grandes produtores de beta-lactamases, então eu vou escolher um antibiótico beta-lactamico? NÃO, jamais eu posso scolher um beta-lactamico para stafilococcus aureus. Sempre levar em consideração o estado imunológico e a condição de saúde do paciente Associar antibióticos para casos infecciosos (como a tuberculose. O governo tem um programa de distribuição que abrange todos os antibióticos contra o complexo mycobacterium sp.; há necessidade de aviso compulsório a vigilância sanitária em casos de tuberculose e lepra para criar uma estatística dos casos dessa doença no país). O uso de combinações de antibióticos deve ser feito para tratar infecções graves antes de identificar o microrganismo envolvidos (casos de septicemia), deve ser feito com cuidado para evitar a resistência dos organismos; são feitas apenas a nível hospitalar. RESISTÊNCIA BACTERIANA A ANTIMICROBIOANOS: Nenhum antibiótico é capaz de capaz de causar resistência.  Bactéria resistente: é aquela capas de crescer in vitro em presença de concentração média que a droga atinge no sangue, durante o tratamento (por isso que o antibiograma é um norteador). Quando se toma antibiótico, a concentração dele se dilui por todo o corpo. Se o raio de diluição for maior que 5 cm, então a bactéria é susceptível ao antibiótico, se for menor que 5 cm, a bactéria é resistente. (exemplo) A resistência pode ser natural ou adquirida: É natural quando a bactéria esta fora do espectro de ação da droga , ou seja, quando ela é naturalmente resistente à droga. EXEMPLOS: Penicilina G -> Bac G- Penicilinas ->Micoplasmas Vancomicina -> Bac G- Aminoglicosídeos -> Bac anaeróbicas É adquirida quando por mecanismos genéticos diversos, surgem numa população bacteriana amostras que passam a não sofrer mais a ação das drogas que ainda são eficazes contra o resto da população. Ou por mutação, ou aquisição de plasmídeos, ou aquisição de material exógeno, ou transformação ou ainda por transdução. Resumindo: dentro de uma população, uma pequena amostra de tornou resistente. O uso de antibiótico nesses casos mata a maioria das baterias, mais ainda sobra uma parte que é resistente. Ou seja, o antibiótico seleciona quem são as resistentes. Por isso que, quando se começa um tratamento com antibióticos, não se pode parar ate finalizar o tratamento, pois sobram as bactérias mais resistentes. A resistência é um fator espontâneo, pois se da a partir de mutações. A resistência sempre é decorrente de alterações genéticas. A bactéria sobre mutações o tempo todo e algumas delas favorecem a bactéria. /parece que a partir daqui, kirley só le os slides :c Resistência SIMPLES: a bactéria é resistente a só uma (1) droga. Resistência MÚLTIPLA: a bactéria é resistente a duas ou mais drogas. Resistência CRUZADA: o mecanismo bioquímico de resistência a uma droga atinge também outras drogas. (a bactéria é resistente ao antibiótico A e não ao B, mas o mecanismo de funcionamento de B afeta a eficácia do antibiótico B). Persistência: é a sobrevivência da bactéria no tecido ou liquido orgânico, apesar da sua sensibilidade à droga usada no tratamento. (exemplo: a bactéria é sensível ao antibiótico A, mas esta dentro de uma cavidade cheia de matéria orgânica como pus, e essa massa de matéria organiza envolte/protege a bactéria, então mesmo sendo sensível ao antibiótico, este não consegue alcança-la. Modos de aquisição de resistencia: 1) Cromossômica: mutação 2) Extra-cromossômica: conjugação, transformação, transdução e mutação. Alteração do sitio de ação do antimicrobiano: A alteração do local-alvo onde o antimicroniano atua, de modo que impede a ocorrência de qualquer efeito inibitório ou bactericida, constituindo um dos mais importantes mecanismos de resistência bacteriana. As bactérias podem adquirir um gene que codifica um novo produto resistente ao antibiótico, substituindo o alvo original. Isso acontece muito nos antibióticos que atuam a nível de síntese de proteínas. BOMBA DE EFLUXO: Há bombeamento ativo do antimicroniano do meio intracelular para o extracelular, ou seja, o seu efluxo ativo produz uma resistência a determinados antimicronianos. Exemplo: A resistência às tetraciclinas codificada por plasmídeos em Escherichia coli resulta deste efluxo ativo. O MECANISMO MAIS IMPORTANTE DE RESISTENCIA ANTIMICROBIANA É A DEGRACAÇÃO DO ANTIMICRONIANO POR ENZIMAS. EX: As β-lactamases hidrolisam a ligação amida do anel betalactâmico, destruindo, assim, o local onde os antimicrobianos β-lactâmicos ligam-se às PBPs bacterianas e através do qual exercem seu efeito antibacteriano. Foram descritas numerosas β-lactamases diferentes. Essas enzimas são codificadas em cromossomos ou sítios extracromossômicos através de plasmídeos ou transposons, podendo ser produzidas de modo constitutivo ou ser induzido. O que é algo constitutivo? = não precisa receber nenhuma indução para ser expresso O que é algo induzido? =o gene (que está silenciado) recebe um estimulo e so aí passa a ser expressado. A resistência quase universal de S. aureus à penicilina é mediada por uma β-lactamase induzível, codificada por plasmídeo. Também existem as fosfo-glicerases, que degrada os aminoglicosídicos. Qual é a ação dos aminoglicosícos? = ngm responde de novo, nem kirley  Foram desenvolvidos β-lactâmicos capazes de se ligarem irreversivelmente às β- lactamases, inibindo-as. Esses compostos (ácido clavulânico, sulbactam, tazobactam) foram combinados com as penicilinas para restaurar sua atividade, a despeito da presença de β-lactamases em estafilococos e hemófilos. INIBIDORES DE BETA- LACTAMASE. HISTORICO DO STAPHYLOCOCCUS AUREUS Ao longo da historia da medicina, essa bactéria é muito encontrada e tem uma resistência quase universal aos beta-lactâmicos. A resistência à penicilina foi detectada logo após o- início de seu uso na década de 40. Essa resistência era mediada pela aquisição de genes que codificavam enzimas, inicialmente conhecidas como penicilinases, e agora chamadas β-lactamases. Na década de 1950, a produção de penicilinases pelos S. aureus passou a predominar nas cepas isoladas de pacientes hospitalizados. Em 1960, a meticilina foi lançada no mercado como alternativa terapêutica para cepas produtoras de penicilinase, uma vez que essa droga não sofre ação dessa enzima. Porém, já em 1961, relatos de cepas também resistentes à meticilina passaram a ser descritos e foram identificados os denominados Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA). Após surgirem cepas MRSA, passaram a ser usados glicopeptídeos. As cepas MRSA são sempre resistentes a: 1. a antibióticos β-lactâmicos; 2.a todas as cefalosporinas, inclusive as de quarta geração; 3.aos carbapenêmicos, independentemente do resultado obtido no antibiograma. MEDIDAS PARA DIMINUIR O DESENVOLVIMENTO DE RESISÊNCIA:  Evitar o uso de antibióticos em situações onde ele seja de pouco ou nenhum valor terapêutico;  Usar dose suficientemente alta para erradicar a infecção no menor tempo possível (sub- doses tendem a selecionar resistentes). (ex: há 5 anos vc usa o protex, há uma pressão muito grande sobre o organismo; normalmente as septicemias são causadas por bactérias da própria microbiota)  Usar associação de drogas para o tratamento de infecções causadas por bactérias que rapidamente desenvolvem resistência PROBLEMA DE RESISTÊNCIA A ANTIBIÓTICOS Até o presente momento, a maioria das infecções seguem respondendo aos tratamentos padrão com antibióticos. Entretanto, o aumento crescente no número de cepas resistentes leva ao uso de antibióticos mais caros e mais tóxicos, levando ao aumento do tempo de infecção e assim, aumentando o custo do tratamento. Não se pode culpar a resistência a apenas esse fator, porque também se tem o uso exagerado de antibióticos na agropecuária (defensivos agrícolas e uso de antibióticos em animais). O uso de antibióticos em animais se dá para combater infecções comuns e a energia não ser direcionada para combater a infecção e sim no crescimento muscular. O que fazer para evitar que as bactérias se tornem resistentes: 1. Restringir drasticamente o uso não terapêutico de antibiótico. Quando se restringe o uso não terapêutico de antibióticos, pode-se evitar o aparecimento de cepas resistentes. VRE vem de animais resistentes ao glicopeptídeo avoparcina (não é de uso de humanos) 2. Racionalizar o uso de antibióticos para fins terapêuticos: Evitar a prescrição a prescrição de antibióticos para doenças ; Sempre que possível, realizar antibiogramas; Consultar especialistas em terapias antimicrobiana; Restringir efetivamente a venda de antibióticos

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