Crescimento microbiano - Laboratório de Biologia

11/10/2016
Crescimento microbiano
Biologia IV
Profa. Ilana Camargo
Crescimento microbiano
Células natatórias (expansivas)
Pedúnculo
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Fissão Binária
Cromossomo, cópias de ribossomos
complexos macromoleculares,
monômeros e íons inorgânicos
Cromossomo, cópias de ribossomos
complexos macromoleculares, monômeros e
íons inorgânicos
Tempo que demora para ocorrer = tempo de geração
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Crescimento populacional
O aumento do número de células também pode ser medido pelo aumento da
massa microbiana
Taxa de crescimento: variação de número de células ou da massa celular por unidade
de tempo;
Geração: intervalo em que uma célula origina duas novas;
Tempo de geração: tempo necessário para que uma população dobre de número
(Tempo de duplicação);
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Crescimento populacional
O padrão de aumento populacional, em que o
número de células é duplicado a cada período
de tempo, é denominado crescimento
exponencial.
Escala aritmética: difícil de obter informações sobre a taxa de crescimento
Construir Gráficos semilogarítmicos
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Tempo de geração
•Tempo de Geração: intervalo de tempo em que uma célula origina duas novas células ou
tempo necessário para uma população dobrar de número.
Muitas das bactérias estudadas apresentam tg de 1 a 3 h (pode variar de 10 min a >24h).
• Tg de E. coli = 20 min
• 20 gerações (~7 horas), 1 célula torna-se em > 1 milhão de células!
•Tg pode ser influenciado pelas condições de cultivo (tipo de meio, temperatura, etc.).
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Fases do crescimento de uma população
Curva de crescimento típica de uma população bacteriana, a partir de uma cultura
em batelada* (Madigan et al., 2004).
* Cultura que se desenvolve em um volume fixo de meio de cultura.
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Fases do crescimento
LAG
•
Pouca ou ausência de divisão celular.
•
Síntese enzimática e de moléculas variadas.
•
Pode ser curta ou longa, dependendo das
condições fisiológicas do inóculo.
•
Aumento na quantidade de proteínas, no peso
seco e no tamanho celular
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Fases do crescimento
EXPONENCIAL OU Log
•
Crescimento exponencial das células – Tempo de Geração
constante – linha reta no gráfico.
•
Fase que as células estão mais “saudáveis” – utilizadas
para estudos enzimáticos e de outros componentes
celulares.
•
Taxa de crescimento exponencial (número de gerações
por unidade de tempo) de uma população pode ser
influenciada pelas condições de cultivo, por exemplo.
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Fases do crescimento
ESTACIONÁRIA
•
Não há crescimento líquido da população, ou seja, o número de células que
se divide é equivalente ao número de células que morrem (crescimento
críptico).
•
Síntese de vários metabólitos secundários (antibióticos e algumas enzimas).
Também pode ocorrer a esporulação das bactérias.
•
•
Alterações de fenótipo por quorum sensing (processo de comunicação
celular mediado pela densidade populacional).
Causas: esgotamento de nutrientes essenciais, acúmulo de produtos de
excreção em concentrações inibitórias, alterações no pH.
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Fases do crescimento
MORTE OU DECLÍNIO
•
Número de células mortas excede o de células vivas.
•
Na maioria dos casos, a taxa de morte é inferior à taxa de
crescimento exponencial.
•
A contagem total permanece relativamente constante,
enquanto a de viáveis cai lentamente. Em alguns casos há
a lise celular.
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Fatores necessários para o crescimento
Fatores físicos: temperatura,
pH, pressão osmótica
Crescimento
microbiano*
Fatores químicos: fontes de
carbono, nitrogênio,
enxofre, fósforo,
oligoelementos, oxigênio,
fatores orgânicos de
crescimento (vitaminas,
aminoácidos, purinas,
pirimidinas).
* Crescimento microbiano: em microbiologia, refere-se
ao aumento no número de células.
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Efeito da temperatura na taxa de crescimento
(Fonte: Madigan et al., 2004).
Taxa de crescimento = variação do número de células ou da massa celular por
unidade de tempo
Temperaturas cardeais: mínima, ótima e máxima (variáveis nos diferentes
microrganismos)
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Temperatura
• Temperatura de crescimento pode ser mínima, ótima e máxima. Maioria cresce em um intervalo de
30oC entre mínima e máxima.
• Psicrófilos: profundezas de oceanos e regiões polares (algas clorofíceas e diatomáceas).
• Mesófilos: Temperatura ótima entre 25 e 40oC. Maioria das bactérias.
• Termófilos Temperatura entre 45 e 80oC. Fontes termais, camadas superiores de solos que sofrem
intensa radiação solar, esterco e silo em fermentação.
• Hipertermófilos: Temperatura ótima superior à 80oC. Fontes termais, como as do Parque
Yellowstone. Principalmente membros de Archaea.
Relação da temperatura com as taxas de crescimento. As temperaturas ótimas
de cada organismo estão indicadas. (Fonte: Madigan et al., 2004).
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Adaptações moleculares à psicrofilia:
• Enzimas ativas em baixas temperaturas apresentam maior
quantidade de estruturas secundárias em alfa-hélice
(estrutura mais flexível).
• Conteúdo elevado de ácidos graxos insaturados, que auxilia
na manutenção do estado semi-fluido.
Obs.: Adição de crioprotetores (glicerol 10%) ao meio ajuda
na preservação de culturas em baixas temperaturas (-70 a 196oC).
Adaptações moleculares à termofilia:
• Lipídeos da membrana ricos em ácidos graxos saturados – geram ambientes altamente
hidrofóbicos colaborando para estabilidade da membrana citoplasmática.
• Proteínas termoestáveis tendem a formar núcleos altamente hidrofóbicos,
diminuindo a tendência ao desdobramento.
• DNA girase reversa em Archaea: promove um superenovelamento positivo do DNA, mais
termoestável.
• Outras proteínas termoestáveis ajudam a manter a dupla fita do DNA unida.
• Membrana citoplasmática em monocamada lipídica nas Archaea (estruturalmente mais
resistente que a bicamada).
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pH
pH ótimo de crescimento refere-se ao pH do meio externo; o pH intracelular deve
permanecer próximo à neutralidade.
•Maior parte das bactérias cresce
entre pH 6,5 e 7,5.
•Acidófilos: muitos fungos (pH
ótimo em torno de 5 ou inferior),
vários gêneros de Archaea.
•Alcalifílicos: muitas espécies de
Bacillus e algumas arquéias (que
também são halofílicas).
• Adição de sais de fosfato
(KH2PO4) em meios de cultura
funcionam como tampão para
neutralizar, por exemplo, ácidos
produzidos por bactérias em
crescimento.
A escala de pH. (Fonte: Madigan et al., 2004).
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Pressão osmótica
Os microrganismos que tem necessidades específicas de NaCl para seu
crescimento ótimo podem ser :
• halófilos discretos: [ ] baixas – 1 a 6%
• halófilos moderados: [ ] moderadas – 6 a 15%
• halófilos extremos: [ ] altas – 15 a 30%
Efeito da concentração do íon sódio no crescimento de microrganismos com
diferentes tolerâncias ou necessidades de sal.
(Madigan et al., 2004).
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Pressão osmótica
plasmólise
Inibição do crescimento no momento em que a membrana plasmática se
separa da parede celular.
Preservação de alimentos!!!
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
Aeróbios estritos ou obrigatórios
Aeróbios
Microaerófilos
Aeróbios facultativos
Obrigatórios
Anaeróbios
Aerotolerantes
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
Microrganismos variam quanto suas necessidades ou tolerância ao oxigênio
- Aeróbios – microrganismos capazes de utilizar o Oxigênio molecular, O2. (Ar contém
21% de O2)
-Produzem mais energia a partir do uso de nutrientes.
- Aeróbios estritos ou obrigatórios: São os microrganismos que necessitam de O2 para
sua sobrevivência.
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
- Microaerófilos
Aeróbias necessitando de O2, mas em concentrações menores do que a encontrada no ar.
São sensíveis aos radicais superóxidos ou peróxidos, produzidos em concentrações letais
quando em condições de altas concentrações de oxigênio.
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
- Aeróbios facultativos
Podem utilizar o O2 quando disponível, mas na sua ausência, são capazes de continuar
seu crescimento através da respiração anaeróbia ou da fermentação.
A eficiência na produção de energia diminui quando o O2 não está disponível.
Exemplo: Escherichia coli
Outras bactérias substituem o oxigênio, durante a respiração anaeróbia, por aceptores
de elétrons como os íons nitrato.
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
Alguns microrganismos não são capazes de respirar oxigênio:
Anaeróbios
Obrigatórios
Aerotolerantes
- Anaeróbios obrigatórios ou estritos
São microrganismos que não utilizam o O2 para reações de produção de energia.
O2 pode ser um produto danoso para muitos destes.
Exemplo: Gênero Clostridium = tétano e botulismo
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Relações dos microrganismos com o oxigênio
- Anaeróbios aerotolerantes
Toleram a presença do oxigênio, mas não podem utilizá-lo para seu crescimento.
Fermentam carboidratos produzindo ácido lático.
O acúmulo deste ácido inibe o crescimento da microbiota competitiva aeróbia
estabelecendo um nicho ecológico.
Exemplo: Lactobacillus
Podem tolerar o oxigênio devido a produção de SOD.
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Oxigênio
Relações dos microrganismos com o oxigênio
Grupo
Relação com o O2
Tipo de
metabolismo
Exemplo
Habitat típico
Aeróbios
Obrigatórios
Exigido
Resp.aeróbia
Micrococcus luteus
Pele, poeira
Facultativos
Não exigido,
mas com
melhor
crescimento
em O2
Resp.
aeróbia,
anaeróbia,
fermentação
Escherichia coli
Intestino grosso de
humanos
Microaerofilos
Exigido, mas
em níveis
inferiores ao
atmosférico
Resp. aeróbia
Spirillum volutans
Água de lagos
Aerotolerantes
Não exigido,
sem melhor
crescimento na
presença de O2
Fermentação
Streptococcus
pyogenes
Trato respiratório
superior
Obrigatórios
Nocivo ou letal
Fermentação
ou resp.
anaeróbia
Methanobacterium
formicicum
Lodo de digestores
de esgoto,
sedimentos de lagos
anóxicos
Anaeróbios
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Adaptado de Madigan et al., 2004.
Oxigênio
Representação dos tipos de crescimento bacteriano quanto à presença de oxigênio
em meio caldo tioglicolato + ágar (+ denso). (a) aeróbios obrigatórios. (b)
anaeróbios obrigatórios. (c) aeróbios facultativos. (d) microaerófilos. (e) anaeróbios
aerotolerantes.
Fonte: Madigan et al., 2004.
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Controle do
crescimento microbiano
Controle do crescimento microbiano
 Termos importantes
 Controle antimicrobiano por agentes físicos
 Controle antimicrobiano por agentes químicos
 Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
 Resistência a antimicrobianos
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Termos importantes
• Esterilização: destruição de todas as formas de vida microbiana
(incluindo os endósporos e vírus).
• Desinfecção*: processo de eliminação das formas vegetativas de
praticamente todos os microrganismo patogênicos de objetos ou
superfícies inertes (não garante a eliminação de todos os
microrganismos, nem endósporos).
 quando em tecido vivo = Anti-sepsia
• Descontaminação: tratamento que torna seguro o manuseio de um
objeto ou superfície inanimada (= remoção dos microrganismos).
• Desinfetante: Agente antimicrobiano utilizado em
inanimados, mas pode ser prejudicial aos tecidos humanos.
objetos
• Agente anti-séptico: agente antimicrobiano, voltado para a
destruição dos microrganismos patogênicos, suficientemente atóxico
para ser aplicados em tecidos vivos.
*atenção para este termo no livro do Tortora, 8ª. edição português , que em
alguns trechos está definido erroneamente como “destruição dos patógenos de
vegetais”.
Termos importantes
• Sanitização: tratamento que reduz as contagens microbianas
nos utensílios alimentares até níveis seguros de saúde pública.
• Sepse: do termo grego
contaminação bacteriana.
para
estragado,
podre,
indica
• Assepsia: ausência de contaminação significativa.
 ambiente asséptico = livre de patógenos
• Esterilização comercial: tratamento de calor suficiente para
matar os endósporos de Clostridium botulinum nos alimentos
enlatados.
(Tortora, Funke e Case)
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Termos importantes
• Agentes bactericida, fungicida, viricida: que matam bactérias,
fungos e vírus, respectivamente.
Log do número de células
• Agentes bacteriostático, fungistático, viriostático: que inibem o
crescimento de bactérias, fungos e vírus, respectivamente.
Contagem de células totais
Efeito bacteriostático
Contagem de células viáveis
Efeito bactericida
Efeito bacteriolítico
Tempo
(Tortora, Funke e Case)
Fatores que influenciam a efetividade dos
tratamentos antimicrobianos
• O número de microrganismos:
quanto maior o número, mais tempo
se leva para eliminar toda a
população.
• Influências ambientais: presença de
matéria orgânica pode inibir a ação de
antimicrobianos químicos. Sangue,
vômitos e fezes determinam a escolha
do antimicrobiano, por exemplo.
• Tempo de exposição: antimicrobiano
químico requer mais tempo para
eliminar endósporos, por exemplo.
• Características microbianas: se a
bactéria é Gram-positivo ou negativo, micobactérias, vírus, cistos
de protozoários.
Resistência microbiana a biocidas químicos.
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Ações dos agentes de controle microbiano
• alteração da permeabilidade da membrana plasmática
• danos às proteínas e aos ácidos nucléicos
Agentes
Físicos
Químicos
(Tortora, Funke e Case)
Ações dos agentes de controle microbiano
• alteração da permeabilidade da membrana plasmática
Regula ativamente a passagem de nutrientes para a célula e a
eliminação de dejetos da mesma.
 Lesão aos lipídeos ou proteínas da membrana plasmática por
agentes
antimicrobianos,
como
os
compostos
de
amônio
quarternário, causa tipicamente o vazamento do conteúdo
celular no meio circundante e interfere com o crescimento da
célula
(Tortora, Funke e Case)
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Ações dos agentes de controle microbiano
• Danos às proteínas e aos ácidos nucléicos
Bactérias = “sacos de enzimas”
Proteínas vitais para atividades celulares
dependem da sua forma tridimensional
Calor ou produtos químicos  rompimento das
pontes de hidrogênio
Pontes dissulfeto
Dano aos ácidos nucléicos  calor, radiação ou substâncias químicas
impedem a realização de funções metabólicas, replicação
(Tortora, Funke e Case)
Agentes físicos de controle
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Agentes físicos de controle
Úmido
Calor
Desnaturação
de enzimas
Seco
Resistência ao calor difere entre os microrganismos
(Tortora, Funke e Case)
Métodos físicos de controle microbiano
(Tortora, Funke e Case)
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(Tortora, Funke e Case)
Métodos físicos de controle microbiano
• Fervura (100°C ao nível do mar)  mata formas vegetativas dos
patógenos bacterianos, quase todos os vírus, e os fungos e seus
esporos dentro de “ 10 minutos
• Vapor de fluxo livre (não pressurizado) equivalente à água fervente,
no entanto, endósporos e alguns vírus não são destruídos tão
rapidamente
• Vírus da hepatite pode sobreviver até 30 minutos de fervura
• Alguns endósporos bacterianos podem resistir à fervura por mais de
20 horas
 Fervura nem sempre é um bom procedimento confiável de
esterilização, mas a fervura breve
matará a maioria dos
microrganismos patógenos  alimentos e água seguros para ingestão
(Tortora, Funke e Case)
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Autoclave
Maior volume  mais tempo
Método preferencial para esterilização a menos que o
material seja danificado pelo calor ou umidade
Vapor de fluxo livre  100°C pressão atmosférica ao
nível do mar
1 ATM acima (15 psi)  121°C  15 minutos
Mata todos os microrganismos e seus endósporos
(Tortora, Funke e Case)
Autoclave
Autoclave
(Tortora, Funke e Case)
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Autoclave
Controle de qualidade do
processo
Indicadores de temperatura
Controle de esterilização:
Temperatura - OK
Tempo - ???
Indicadores biológicos
Controle de esterilização:
Temperatura - OK
Tempo - OK
(Tortora, Funke e Case)
Filtração
Poros de 0,22 µm
(Tortora, Funke e Case)
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(Tortora, Funke e Case)
Tipos de membranas / filtros: (a) filtro de profundidade. (b)
membrana filtrante convencional. (c) filtro Nuclepore.
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Filtração: Filtros HEPA
Filtros de partículas de ar de alta eficiência (high efficiency particulate air)
Removem quase todos os
microrganismos maiores que
cerca de 0,3 m de diâmetro
(Tortora, Funke e Case)
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11/10/2016
Filtração: Filtros HEPA
Filtros de partículas de ar de alta eficiência (high efficiency
particulate air)
(Tortora, Funke e Case)
Radiação esterilizante não-ionizante e ionizante
Ionização da água produzindo íons hidroxila altamente reativos que agem no
DNA e componentes orgânicos celulares
ionizante
Ex. Cobalto radioativo 
> 1nm = não ionizante
(Tortora, Funke e Case)
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Radiação não-ionizante: UV
Luz Ultra-violeta  danifica o DNA das células
expostas produzindo ligações entre timinas
adjacentes na cadeia de DNA
Inibem a replicação correta do DNA durante a
reprodução da célula
 comprimento de onda mais efetivo: 260 nm
Desvantagem
Luz não muito penetrante
 microrganismos devem estar expostos, se
estiverem protegidos por uma superfície não
serão atingidos
 Pode lesar os olhos humanos e a exposição
prolongada pode causar queimaduras e
câncer de pele em seres humanos
(Tortora, Funke e Case)
Câmara de Biossegurança
-Ligue o fluxo laminar (filtração do ar)
-Limpe a superfície interna com álcool 70%
-Ligue a luz UV por 15 minutos antes de usar
Filtros HEPA
+
Luz Ultra-violeta
(Tortora, Funke e Case)
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Congelamento a baixas temperaturas
- 80°C
•
Diminui o metabolismo das bactérias;
•
Devido a temperatura ótima da atividade
enzimática e devido ao fato de não ter água
no estado líquido disponível para reação;
•
Efeito bacteriostático.
(Tortora, Funke e Case)
Congelamento a baixas temperaturas
Ideal para bactérias: congelamento rápido!!
Usar criopreservantes como glicerol ou DMSO
Com o crescimento lento há a formação de cristais de gelo
que rompem a estrutura celular e molecular das bactérias
Uma parte da população morre, mas sempre há
sobreviventes!
(Tortora, Funke e Case)
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Métodos químicos de controle microbiano
Tecidos vivos
Objetos inanimados
Poucos atingem a esterilidade, a maioria reduz a população
para níveis seguros ou removem as formas vegetativas
http://www.answersingenesis.org/assets/images/articles/aid/v4/antiseptic-surgery.jpg
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Clorexidina
CB-30 T.A. tem como principal composto o cloreto de alquil dimetil benzil
amônio, que é um agente catiônico de atividade em superfície, com poderosa
ação germicida. Usado corretamente nas diluições recomendadas é altamente
eficaz contra bactérias, fungos e esporos.
Herbalvet T.A. é um produto para desinfecção e desodorização de ambientes à
base de amônia quaternária associada a um produto tensoativo (detergente); o
que dispensa o uso de qualquer outro produto para limpeza. As amônias
quaternárias (cloreto de benzalcônio) são conhecidas por seu excelente poder
desinfetante, atuando em bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, fungos,
algas e alguns tipos de vírus; e por sua alta segurança em termos de toxicidade.
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11/10/2016
O óxido de etileno é irritante da pele e mucosas,
provoca distúrbios genéticos e neurológicos. É um
método, portanto, que apresenta riscos
ocupacionais.
Métodos químicos de controle microbiano
• Avaliando um desinfetante – Método de disco-difusão
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11/10/2016
Métodos químicos de controle microbiano
Métodos químicos de controle microbiano
Mata as bactérias e
fungos, mas não tem
ação em endósporo e
vírus não-envelopados
- Não deixa resíduos!!
70% é a concentração mais usada
60-95% parecem matar coma mesma rapidez
Desnaturação das proteínas requer água!!
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Ação oligodinâmica dos metais pesados
Capacidade de quantidades muito pequenas de metais pesados,
especialmente a prata e cobre, exercerem atividade
antimicrobiana
Ação de íons do metal pesado se combinam com grupos sulfidrila nas proteínas
celulares  desnaturação
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
http://www.sjtresidencia.com.br/invivo/?p=5913
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Paul Ehrlich – Bala mágica
“Que mate um microrganismo, sem
matar seu hospedeiro”
Idéia de Toxicidade Seletiva!
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
• Agentes quimioterápicos: sintéticos ou naturais (antibióticos).
• Antibiótico: substância produzida por microrganismos que, em
pequenas quantidades, inibe o crescimento de outros
microrganismos.
• 1940: primeiro teste clínico da penicilina por um grupo de
cientistas da Universidade de Oxford, liderados por Howard Florey e
Ernst Chain.
• Mais da metade dos antibióticos produzidos são obtidos de
espécies de Streptomyces – bactéria filamentosa do solo. Alguns de
Bacillus e outros dos fungos Penicillium e Cephalosporium.
• Droga antimicrobiana ideal é a que tem
toxicidade seletiva: capacidade do composto de inibir
bactérias ou outros agentes patogênicos sem provocar
efeitos adversos no hospedeiro.
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11/10/2016
Ação das drogas antimicrobianas
Onde agir???
Ação das drogas antimicrobianas
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11/10/2016
Ação das drogas antimicrobianas
• Inibição da síntese da parede celular:
 antibióticos beta-lactâmicos inibem síntese completa
do peptideoglicano – impedem a ligação peptídica
cruzada, ligando-se às transpeptidases.
• Inibição da síntese protéica:
 inibem a formação de ligações polipeptídicas durante
o alongamento da cadeia, por meio da união com a
subunidade 50S;
 reagem com a subunidade 30S, interferindo na fixação
do tRNA, portanto impedindo a adição de aminoácidos no
alongamento da cadeia polipetídica;
 alteração da conformação da subunidade 30S,
impedindo a leitura correta do mRNA;
Ação das drogas antimicrobianas
• Danos à membrana plasmática
 polimixina B liga-se ao fosfolipídeo da membrana,
rompendo-a (uso tópico).
drogas antifúngicas agem sobre o ergosterol (esterol da
MP); não tem efeito sobre bactérias.
• Inibição da síntese de ácidos nucléicos
 interferência nos processos de replicação e transcrição do
DNA dos MO (baixo grau de toxicidade seletiva).
• Inibição da síntese de metabólitos essenciais
 Um tipo de sulfa, p.e., compete com o PABA (ácido
paraminobenzóico), um substrato para a síntese do ácido
fólico (vitamina que atua como co-enzima para a síntese de
aminoácidos e bases dos ácidos nucléicos).
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11/10/2016
Ação de peptídio antimicrobianos catiônicos em S. aureus
membrane cracks,
leakage of cytoplasmic contents, membrane
potential disruption, and eventually the
disintegration of the membrane
(Pouny et al., 1992)
Midorikawa et al., 2003
Ação da polimixina na membrana citoplasmática
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11/10/2016
Inibição da síntese protéica por antibióticos.
Ácido para-aminobenzóico
Mecanismo de ação da maioria dos agentes quimioterápicos
antimicrobianos.
THF = tetraidrofolato, DHF = diidrofolato, PABA = ácido paraminobenzóico.
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Espectro de ação do antibiótico
amplo espectro: que atua tanto em Gram + como em Gram pequeno espectro (ou espectro estreito): atua em um único grupo.
Espectro de ação antimicrobiano de uma seleção de agentes
quimioterápicos.
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
Drogas sintéticas
• Análogos de fatores de crescimento:
sulfas, isoniazida.
 Sulfonamidas ou Sulfas: sulfanilamida,
análogo ao ácido p-aminobenzóico, um
componente do ácido fólico.
 Isoniazida: análogo da nicotinamida, tem
espectro de ação estreito, eficaz apenas contra
Mycobacterium tuberculosis, interferindo na
síntese do ácido micólico (componente
específico da parede das micobactérias).
• Quinolonas: classe de drogas sintéticas que interage com a DNA girase bacteriana,
impedindo o superenovelamento do DNA bacteriano. Amplo espectro. Quinolona
protótipo é o ácido nalidíxico. Fluoroquinonas são utilizadas em avícolas, na prevenção
de doenças respiratórias.
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Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
Drogas naturais – antibióticos
• Antibióticos produzidos por procariotos: aminoglicosídeos, macrolídeos
e tetraciclinas.
• inibidores da síntese protéica.
• Aminoglicosídeos: contêm aminoaçúcares unidos entre si por ligações
glicosídicas.
• ex.: estreptomicina, kanamicina, gentamicina, neomicina.
•empregados contra as Gram-negativas, hoje são considerados
antibióticos-reserva.
• correspondem a apenas 3% do total de antibióticos produzidos no
mundo.
• Macrolídeos: o mais conhecido é a eritromicina, útil no tratamento de
legionelose (Legionella pneumophila).
• Tetraciclinas: um dos primeiros antibióticos de amplo espectro, produzidos
por Streptomyces spp.
• em alguns países é empregada como suplemento nutricional para aves
domésticas e suínos.
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
Drogas naturais – antibióticos
• beta-lactâmicos: penicilinas , cefalosporinas e cefamicinas.
• Modo de ação: inibem síntese completa do peptideoglicano – impedem a ligação
peptídica cruzada, ligando-se às transpeptidases, tornando a parede “fragilizada”,
além de estimular a liberação de autolisinas, que digerem a parede.
• Penicilina (Penicillium chrysogenium) e cefalosporina (Cephalosporium sp)
correspondem a mais da metade de todos os antibióticos produzidos no mundo.
• Penicilina G (composto protótipo) é ativa contra bactérias Gram-positivas. Algumas
penicilinas semi-sintéticas (com modificações na cadeia lateral) atuam contra
algumas Gram-negativas (passam pela membrana externa).
• Penicilina G é sensível à beta-lactamase –
enzima produzida por algumas bactérias
resistentes à penicilina.
• Algumas penicilinas semi-sintéticas são
resistentes à beta-lactamase.
Estrutura comum das penicilinas. Os mais de 50 tipos
de penicilina distinguem-se pela cadeia lateral.
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Tipos de resistência
aos antimicrobianos
Tipos de resistência
Resistência natural ou constitutiva ou intrínseca:
- Gene de resistência no cromossomo, característica da espécie bacteriana.
- Não apresenta o sítio-alvo ou é impermeável ao antibiótico.
Resistência adquirida: a bactéria pode se tornar resistente por
um dos três mecanismos:
Alteração do sítio-alvo,
Alteração da absorção
Inativação enzimática do antimicrobiano.
Decorrente a uma alteração genética que se expressa
bioquimicamente
- Mutações cromossômicas
- Transferência de genes através da aquisição de plasmídeos com
genes de resistência (transposons, cassetes).
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Tipos de resistência
• Adquirida
– Plasmídeos
– Transposons
– Genes cassetes
Trazem genes que expressam proteínas que irão alterar a estrutura do
sítio alvo, ou com menos afinidade pela droga
•Alteração genética
- Mutação em genes que irão resultar em proteína alterada com
baixa afinidade pela droga
Mecanismos de resistência
• Alguns plasmídeos, chamados de Fatores R, contêm genes para a
resistência a muitos antibióticos.
• Os plasmídeos, incluindo os Fatores R, podem ser transferidos a
outros organismos, sempre relacionados.
Conjugação
Transformação
Transdução
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Mecanismos de resistência em bactérias
Como uma bactéria resistente se dissemina?
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Como uma bactéria resistente se dissemina?
Bactérias resistentes
são selecionadas no
organismo ou
ambiente!!!
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Como saber se a bactéria é resistente?
Determinação da concentração inibitória mínima de um
antimicrobiano – método quantitativo
Como saber se a bactéria é resistente?
Teste de Disco Difusão – Kirby Bauer
Método qualitativo
Escala de Mc Farland
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Bibliografia
- Madigan et al., Microbiologia de Brock. São
Paulo:Prentice-Hall, 10ª ed., 2004. Capítulos
17 e 21.
- Tortora et al., Microbiologia. Porto Alegre;
ArtMed, 8ª ed., 2005. Capítulos 7, 15 e 20.
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