BACTÉRIAS 1. (Profs. Luiz Roberto Santiago e Márcia Antonia Maloso) As bactérias têm uma alta taxa metabólica e uma capacidade de multiplicação, quando em meio apropriado, extraordinária. A Escherichia coli, por exemplo, tem sua densidade populacional duplicada a cada 20 minutos, aproximadamente, enquanto algumas células de mamíferos em meio de cultura, levam de 13 a 24 horas para duplicar-se. A grande superfície de uma protocélula permite a obtenção de nutrientes suficientes para a manutenção do seu pequeno volume. a) Que tipo de reprodução permite essa rápida multiplicação? Aponte a vantagem e a desvantagem desse mecanismo. b) Além da mutação, outros mecanismos biológicos são capazes de provocar variabilidade gênica em bactérias. Cite outros exemplos. c) O que são plasmídios ? Qual a importância dessa estrutura na evolução das bactérias? Cite outro Domínio e o respectivo Reino aonde essas estruturas também possam ser encontradas. 2. (Profs. Luiz Roberto Santiago e Márcia Maloso) O gênero bacteriano Salmonella sp já é conhecido há mais de um século. Tem em seu nome uma referência ao veterinário norte americano Daniel Elmer Salmon, que associou a doença à bactéria pela primeira vez em 1885. Salmonelas alojadas no trato digestório de aves podem multiplicar-se em pH 4,5 a 9,5 sobrevivendo no pH ácido do estômago até no pH alcalino da clara do ovo. São resistentes à desidratação e ao congelamento e termosensíveis a 60 oC por 5 minutos. As salmonelas devem ser ingeridas em quantidade suficiente para colonização do intestino. Fatores que interferem com a microbiota normal intestinal, como as terapias antimicrobianas, por exemplo, podem resultar na colonização pelas Salmonelas. Após a destruição da estrutura celular das salmonelas que invadiram as células da mucosa intestinal (enterócitos), uma enterotoxina é liberada e provoca a liberação de água e eletrólitos na luz do intestino (disenteria) alterando a digestão e a absorção alimentar do animal infectado. O gênero Salmonella aparece como um dos principais agentes isolados em surtos de toxi-infecções alimentares. É um dos principais causadores de doença de origem alimentar no mundo. Tais bactérias são geralmente transmitidas aos humanos através do consumo de alimentos contaminados, principalmente carne, ovos e leite. Mesmo com esta forte relação dos produtos 1 avícolas com salmonela, a carne de frango passou a ser uma das maiores fontes protéicas consumidas no mundo1. Vacinação contra salmonela e utilização de antibióticos na ração de aves são medidas presentes em granjas de aves 120 % resistentes 100 100 100 poedeiras e frangos para abate. 80 66,5 Foram isoladas salmonelas de “cortes de frangos” e testada sua resistência aos 60 40 antibióticos florfenicol (I), amoxicilina (II), ampicilina (III), lincomicina (IV), neomicina (V), estreptomicina (VI) , 18 20 3 3 I II (IX) e norfloxacina 6 0 0 0 gentamicina (VII), eritromicina (VIII) , tetraciclina 15 III IV V VI VII VIII IX X antibiótico (X) 1 obtendo-se o seguinte resultado : 1. SANTOS, D.M.S. et al. Salmonella em carcaças de frango congeladas. Pesquisa Veterinária Brasileira. v.20, n.1, 2000. a) Quais antimicrobianos, provavelmente, não compunham o “coquetel” empregado como medida preventiva para os frangos de abate? Justifique. b) Segurança alimentar é um dos pontos-chave na manutenção da saúde das populações. Doenças transmitidas por alimentos contaminados são mais comuns em pacientes transplantados. Qual a provável justificativa? 3. (Profs. Márcia Antonia Maloso e Luiz Roberto Santiago) Bactérias foram inseridas em três tubos de ensaio (I , II e III) e após algumas horas as colônias ficaram distribuídas conforme o esquema abaixo. Da análise da distribuição das bactérias nas três soluções; a) É correto afirmar que no tubo II , provavelmente, as bactérias sejam aeróbicas restritas? Justifique. b) É incorreto afirmar que no tubo III , provavelmente, as bactérias sejam anaeróbicas restritas ? Justifique. c) Em qual dos tubos, provavelmente, está a colônia aeróbica facultativa? Justifique sua resposta. (Profs.Luiz Roberto Santiago e Márcia Maloso) A tuberculose é uma bacteriose. Mycobacterium bovis e M. tuberculosis são espécies , com comportamento aeróbico, que atuam como agente etiológico. A tuberculose, provocada por Mycobacterium bovis, está disseminada por todo o território nacional e todos os mamíferos são suscetíveis. 2 Aproximadamente 90% das infecções em bovinos ocorrem pela via respiratória por meio da inalação de aerossóis contaminados com o micro-organismo (a água, a pastagem ou outro alimento fornecido ao gado, pode veicular o parasita). Esses animais infectados podem eliminar o M. bovis pelo ar expirado, pelas fezes, pela urina, pelo leite e outros fluidos corporais, dependendo dos órgãos afetados. 4. Quando a infecção da tuberculose ocorre pelo trato respiratório (aerossóis), o pulmão é o órgão primeiramente atingido, assim como os linfonodos (gânglios linfáticos) regionais. Já, quando a infecção é iniciada pela via digestória, a lesão se dá no sítio de entrada, principalmente nos linfonodos faríngeos e mesentéricos. No entanto, pode atingir praticamente todos os órgãos quando ocorre generalização do processo. Casos de tuberculose transmitidos através do leite contaminado são mais comuns em ambiente rural quando comparado ao urbano. Qual a provável justificativa? 5. Qual a lógica do tratamento da tuberculose ter mais eficiência se realizado em locais de grande altitude como Campos do Jordão, por exemplo ? (Profs. Luiz Roberto Santiago e Márcia Maloso) Dentre os três domínios propostos por Carl Woese, na década de 1990, destaca-se um que é composto por organismos extremófilos. Uma espécie halófita que integra esse grupo, por exemplo, consegue suportar salinidade dez vezes maior do que a água do mar. 6. Identifique o domínio em questão caracterizando sua unidade estrutural. 7. Evolutivamente, apresentamos maior grau de parentesco com as bactérias comuns ou com as bactérias extremófilas? Justifique utilizando um cladograma. 8. (Profs. Luiz Roberto Santiago e Márcia Maloso) A teoria endossimbiótica foi popularizada em 1981 por Lynn Margulis baseando-se na presença de DNA circular, sem histonas, em duas organelas de eucélulas. Em síntese, o que propõe tal teoria? Explique evidenciando quais são essas organelas. (Profs. Luiz Roberto Santiago e Márcia Maloso) CAMPUS SOFRE INFESTAÇÃO DE CARRAPATOS QUE TRANSMITEM FEBRE MACULOSA O campus da Esalq (Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz) , da USP, em Piracicaba (162 km de São Paulo) passa por uma infestação de carrapatos-estrela considerado um dos transmissores da febre maculosa. Ia. Amblyomma cajennense (carrapato-estrela), Ib. Pediculus humanus (piolho), Ic. Pthirus pubis (chato) ,Id. pelo, Ie. ninfa de carrapato, If. lêndea de piolho. 3 A infestação compromete pesquisas e aulas práticas, segundo a Esalq. Um levantamento realizado por professor da Esalq em parceria com a Sucen (Superintendência de Controle de Endemias) detectou a presença de ao menos 300 mil carrapatos em uma área de 5.000 metros quadrados. O campus tem cerca de 8,1 milhões de metros quadrados. Nos últimos três anos, duas pessoas morreram e outras três foram infectadas pela doença. Um dos mortos era filho de um professor da Esalq, em 2002, aos seis anos. A outra pessoa morta foi um aposentado da Esalq de 54 anos, no ano passado. Quatro alunos estão sob suspeita de contaminação. COTIDIANO - FOLHA DE S.PAULO Agosto 2005. 9. Indique duas zoonoses bacterianas cujo reservatório seja um roedor e o homem um hospedeiro acidental. Identifique os roedores que atuam como reservatórios em cada uma delas. 10. Aponte um bioma nacional aonde um desses roedores , providos de membranas natatórias entre os dedos das patas, podem ser encontrados em grupos pastando em I. Endotélio (capilar) , Ia.Célula endotelial, II. Plasma, IIa. Hemácia, IIb. Leucócito em diapedese, IIc. Plaquetas, III. Ricketsia no plasma, IIIa. no MIC da célula endotelial. coleções de água doce. 11. Identifique o agente transmissor e o agente causador da febre maculosa. 12. Hemorragias caracterizam sintomas dessa bacteriose. Estabeleça uma relação entre o comportamento do agente etiológico dessa enfermidade e as hemorragias ocorridas. 4 GABARITO COMENTADO 1. a) Reprodução assexuada que pode ser a divisão binária (bipartição) também conhecida como cissiparidade. Esse mecanismo é vantajoso, porque rapidamente ocorre proliferação celular, resultando aumento populacional. Entretanto, não há variabilidade gênica nos descendentes (são clones, cópias genéticas perfeitas do progenitor) e assim, origina uma população numerosa, porém idêntica. b) A reprodução sexuada, onde o código genético pode ser alterado. Exemplificam formas sexuadas de reprodução (gerando variabilidade sem que ocorra aumento populacional): a transformação(I), a transdução(II), a conjugação(III) e a transposição(IV). c) Plasmídios são fragmentos de DNA extracromossômicos. Essas estruturas, que contêm genes variados, inclusive genes envolvidos com a resistência a antibióticos, podem ser replicadas e transferidas para outras células bacterianas. E, assim, permitir que uma bactéria sensível torne-se resistente. Além das bactérias, os plasmídios podem ser encontrados em leveduras (fungos unicelulares) que fazem parte do Reino Fungi, o qual pertence ao Domínio Eucarya. 2. a) Neomicina (V) e gentamicina (VII). Lembre-se que os antibióticos são agentes de seleção, à medida que são utilizados promovem a destruição de cepas sensíveis, sobrando apenas resistentes. Ou seja, quanto maior a utilização , maior a seleção (quanto mais a droga é utilizada, maior será a porcentagem de resistentes). b) Transplantados ingerem drogas imunossupressoras com a finalidade de impedir a rejeição do órgão doado que lhe é estranho (o sistema imune “ataca” qualquer estrutura que pareça estranha à composição daquele organismo). Essa imunossupressão (redução ou inativação do sistema imunológico) torna esse indivíduo suscetível a diferentes infecções. 3. a) Não. Houve crescimento bacteriano em uma região (fundo do tubo), com baixa % de O2, logo tais micro-organismos têm comportamento anaeróbico restrito. b) Sim. Neste tubo as bactérias se desenvolveram somente na porção superior, local mais oxigenado, portanto são organismos aeróbicos restritos. c) No tubo I, uma vez que a proliferação bacteriana ocorreu em todo tubo. 5 4. Em ambiente urbano, normalmente ingere-se “leite pasteurizado”. A pasteurização, independente do tipo, fornece temperatura ideal para a destruição de bactérias do gênero Mycobacterium sp (termosensíveis) que tenham contaminado o leite. Já no ambiente rural, nem sempre, o leite pasteurizado ou mesmo fervido é utilizado na alimentação. Assim, o leite retirado de um animal assintomático contaminado pode ser ingerido ou servir de matéria prima para a confecção de derivados lácteos. 5. Em grandes altitudes o ar é rarefeito, logo a quantidade de oxigênio disponível é menor quando comparada ao nível do mar.. Pelo fato das bactérias causadoras da tuberculose serem aeróbicas, ambientes com reduzida oxigenação tornam-se desfavoráveis à sua sobrevivência. Tal fato associado à medicação adequada, surte melhor efeito. 6. Domínio Archaea. É possível descrever a estrutura celular desses organismos citando três características : I - sua unidade estrutural é a protocélula, ou seja, uma célula que não apresenta carioteca e organelas ; II – ausência de peptídeoglicano em sua parede celular ; III - cromossomo circular sem histonas. 7. Com as bactérias extremófilas (Archaea). Um cladograma é um diagrama que mostra as relações evolutivas entre grupos de seres vivos. A análise do RNA ribossômico dos componentes dos três domínios permite estabelecer a seguinte relação evolutiva; 8. A presença de DNA circular sem histonas em mitocôndrias e cloroplastos serviu de pretexto para a elaboração da hipótese da ingestão, que posteriormente daria origem a teoria endossimbiótica. Segundo essa teoria bactérias, que apresentam DNA circular sem histonas, sem pigmentos teriam sido incorporadas por células primitivas originando mitocôndrias. Bactérias pigmentadas, por sua vez, teriam produzido os cloroplastos. 9. A Febre Maculosa e a Leptospirose. A capivara (Hydrochaerus hydrochaeris), o maior roedor nacional, atua como reservatório do carrapato (micuim: Amblyomma cajennense), que é o agente transmissor da bactéria (Rickettsia rickettsii) causadora da febre maculosa. Urina de rato (Rattus novergicus) contaminada com Leptospira interrogans , transmite a leptospirose. 10. A capivara pode ser encontrada em três biomas nacionais: na Mata Atlântica, no Pantanal e na Amazônia. 11. A febre maculosa é uma bacteriose causada pela Rickettsia rickettsii que é transmitida pelo carrapato-estrela (micuim) Amblyomma cajennense. 12. A Rickettsia é considerada uma bactéria parasita intracelular obrigatório que se multiplica no endotélio vascular e assim, é comum ocasionar rompimento do vaso e consequente hemorragia. 6