1-200 Microbiologia 10ª Edição Tortora Funke Case

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MICRO

BIOLOGIA

10ª Edição

Gerard J.

TORTORA

Berdell R.

FUNKE

Christine L.

CASE

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T712m Tortora, Gerard J.

Microbiologia [recurso eletrônico] / Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case ; tradução: Aristóbolo Mendes da Silva ... [et al.] ; revisão técnica: Flávio Guimarães da Fonseca. – 10. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2012.

Editado também como livro impresso em 2012. ISBN 978-85-363-2698-6

1. Microbiologia. I. Funke, Berdell R. II. Case,Christine L. III. Título.

CDU 579

Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052

Tradução:

Aristóbolo Mendes da Silva

Professor Doutor, Departamento de Morfologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Bárbara Resende Quinan

Doutoranda, Departamento de Microbiologia,

Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Carlos Augusto Rosa

Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Edel Figueiredo Barbosa Stancioli

Professora Doutora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Fátima de Cássia Oliveira Gomes

Professora Doutora, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Universidade Federal de Minas Gerais

Flávio Guimarães da Fonseca

Giliane de Souza Trindade

Professora Doutora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Iara Apolinário Borges

Doutoranda, Departamento de Microbiologia,

Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Jacques Robert Nicoli

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Consultoria, supervisão e revisão técnica desta edição:

Flávio Guimarães da Fonseca

2012 Versão impressa desta obra: 2012

Gerard J. TORTORA

BERGEN COMMUNITY COLLEGE

Berdell R. FUNKE

NORTH DAKOTA STATE UNIVERSITY

Christine L. CASE

SKYLINE COLLEGE

MICRO

BIOLOGIA

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Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED

®

EDITORA S.A.

Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana 90040-340 – Porto Alegre – RS

Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070

É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora.

Unidade São Paulo

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PRINTED IN BRAZIL

Obra originalmente publicada sob o título Microbiology: An Introduction,10th Edition ISBN 9780321550071

Authorized translation from the English language edition, entitled MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10th Edition by GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, published by Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, Copyright © 2010. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc.

Tradução autorizada a partir do original em língua inglesa da obra intitulada MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10ªEdição, autoria de GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, 10ª, publicado por Pearson Education, Inc., sob o selo Benjamin Cummings, Copyright © 2010. Todos os direitos reservados. Este livro não poderá ser reproduzido nem em parte nem na íntegra, nem ter partes ou sua íntegra armazenada em qualquer meio, seja mecânico ou eletrônico, inclusive fotoreprografação, sem permissão da Pearson Education, Inc.

Preparação de originais: Luana Janine Peixoto Editora responsável por esta obra: Carla Paludo Editora sênior – Biociências: Cláudia Bittencourt Projeto e editoração: Techbooks

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Gerard J. Tortora – Jerry Tortora é professor de Biologia e ensina Microbiologia, Anatomia Humana e Fisiologia no Bergen Community College, em Paramus, New Jersey. Ele recebeu seu título de Mestre (M.A.) em Biologia do Montclair State College em 1965. Tortora pertence a diversas organizações de Biologia/Microbiologia, como a American Society of Microbiology (ASM), a Human Anatomy and Physiology Society (HAPS), a American Association for the Advancement of Science (AAAS), a National Education Association (NEA), a New Jersey Education Association (NJEA) e a Metropolitan Association of College and University Biologists (MACUB). Jerry é autor de diversos livros de Ciências Biológicas. Em 1995, foi selecionado como um dos melhores acadêmicos do Bergen Community College e foi nomeado Acadêmico de Distinção. Em 1996, recebeu um prêmio de Excelência do National Institute for Staff and Organizational Development (NISOD), pela Universidade do Texas, e foi selecionado para representar o Bergen Community College em uma campanha para a conscientização pública sobre a importância da contribuição das escolas da comunidade para uma melhor educação.

Berdell R. Funke – Bert Funke recebeu seus títulos de Doutor (Ph.D.), Mestre (M.S.) e Bacharel (B.S.) em Microbiologia na Kansas State University. Ele exerce sua carreira profissional como Professor de Microbiologia na North Dakota State University, onde leciona

Microbiologia Introdutória, que inclui aulas laboratoriais, Microbiologia Geral, Microbiologia dos Alimentos, Microbiologia do Solo, Parasitologia Clínica e Microbiologia Patogênica. Como pesquisador e cientista na Experiment Station, em Dakota do Norte, publicou diversos artigos sobre Microbiologia do Solo e Microbiologia dos Alimentos.

Christine L. Case – Chris Case é Microbiologista e professora de Microbiologia no Skyline College, em San Bruno, Califórnia, onde tem trabalhado nos últimos 38 anos. Ela recebeu seu título de Doutora em Educação (Ed.D.) na Nova Southeastern University, e o título de Mestre (M.A.) em Microbiologia na San Francisco State University. Foi Diretora da Society for Industrial Microbiology (SIM) e é membro ativo da ASM e da SIM do norte da Califórnia. Ela recebeu os prêmios Hayward de Educador de Destaque da ASM e também da Califórnia. Em 2008, Chris recebeu o prêmio SACNAS de Mentor Distinto de Escolas Comunitárias/Tribais por sua dedicação aos estudantes, muitos dos quais se apresentaram em conferências para estudantes de graduação e também receberam prêmios. Além do ensino, Chris contribui regularmente para a literatura profissional, desenvolve metodologias inovadoras em educação e mantém uma dedicação pessoal e profissional voltada para a conservação e a importância da ciência para a sociedade. Também é uma fotógrafa ávida, e muitas de suas fotografias aparecem neste livro.

SOBRE OS AUTORES

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AGRADECIMENTOS

Ao preparar este livro, nos beneficiamos das orientações e suges-tões de muitos professores de Microbiologia. Os revisores listados aqui fizeram críticas construtivas e sugestões valiosas em vários es-tágios do trabalho. Agradecemos e reconhecemos nossa dívida para com eles.

Revisores da décima edição

Cynthia Anderson

Mt. San Antonio College

Rod Anderson

Ohio Northern University

Terry Austin

Temple College

Joan Baird

Rose State College

Archna Bhasin

Valdosta State University

Victoria Bingham

Daytona Beach College

Phyllis Braun

Fairfield University

Donald P. Breakwell

Brigham Young University

Sandra Burnett

Brigham Young University

Susan Capasso

St. Vincent’s College

Carol Castaneda

Indiana University Northwest

James K. Collins

University of Arizona

Lee Couch

University of New Mexico

Ellen C. Cover

Lamar University

Jean Cremins

Middlesex Community College

Melissa A. Deadmond

Truckee Meadows Community College

Janet M. Decker

University of Arizona

Vivian Elder

Ozarks Technical Community College

Christina Gan

Highline Community College

Pete Haddix

Auburn University Montgomery

Rachel Hirst

Massasoit Community College

Dawn Janich

Community College of Philadelphia

Judy Kaufman

Monroe Community College

Malda Kocache

George Mason University

John M. Lammert

Gustavus Adolphus College

Paul A. LeBlanc

University of Alabama

Michael W. Lema

Midlands Technical College

John Lennox

The Pennsylvania State University

Shawn Lester

Montgomery College

Leslie Lichtenstein

Massasoit Community College

Eric Lifson

Bucks County Community College

Suzanne Long

Monroe Community College

William C. Matthai

Tarrant County College Northeast

Philip Mixter

Washington State University

Rita B. Moyes

Texas A&M University

Ellyn R. Mulcahy

Johnson County Community College

Tim R. Mullican

Dakota Wesleyan University

Richard L. Myers

Missouri State University

Kabi Neupane

Leeward Community College

Lourdes P. Norman

Florida Community College, Jacksonville

Eric R. Paul

Southwestern Oklahoma State University

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Agradecimentos vii

Judy L. Penn

Shoreline Community College

Jack Pennington

St. Louis Community College, Forest Park

Indiren Pillay

Culver-Stockton College

Ronny Priefer

Niagara University

Todd P. Primm

Sam Houston State University

Mary L. Puglia

Central Arizona College

Amy J. Reese

Cedar Crest College

Lois Sealy

Valencia Community College West

Heather Smith

Riverside City College

Kate Sutton

Clark College

Paul H. Tomasek

California State University, Northridge

David J. Wartell

Harrisburg Area Community College

M.J. Weintraub

Raymond Walters College

Ruth Wrightsman

Saddleback College

Anne Zayaitz

Kutztown University

Michele Zwolinski

Weber State University

Também agradecemos aos profissionais da Benjamin Cum-mings por sua dedicação e excelência. Leslie Berriman, nossa dire-tora executiva, nos manteve, com sucesso, focados na direção que queríamos dar a esta revisão. Robin Pille, editor de projeto,

geren-ciou primorosamente o desenvolvimento do livro, mantendo as li-nhas de comunicação abertas e garantindo o máximo de qualidade em cada etapa. A atenção cuidadosa de Sally Peyrefitte à continui-dade e aos detalhes no processo de edição, tanto do texto como da arte, permitiu que os conceitos e as informações se mantivessem claros durante todo o processo.

Janet Vail e Wendy Earl guiaram o texto com excelência duran-te o processo de produção. Lisa Torri e os talentosos profissionais da Precision Graphics obtiveram sucesso na ambiciosa tarefa de pre-parar o novo e belíssimo programa de arte, a partir da renovação do complexo projeto gráfico das outras edições. Jean Lake coordenou os muitos e complexos estágios de desenvolvimento e execução da arte. A pesquisadora fotográfica, Maureen Spuhler, trabalhando em conjunto com o diretor sênior de fotografia e arte, Travis Amos, se esmerou para que tivéssemos imagens claras e fantásticas por todo o livro. Tani Hasegawa criou o elegante design interior do livro, e Yvo Riezebos obteve um resultado magnífico para a capa. A habi-lidosa equipe de profissionais da Progressive Information Techno-logies, liderada por Michelle Jones, realizou um trabalho fantástico ao conduzir este livro rapidamente pelo processo de editoração. Stacey Weinberger gerenciou o processo de produção.

Katie Heimsoth cuidou de maneira impecável dos materiais para professores e também foi a editora da nova edição do Labo-ratory Experiments in Microbiology, de Johnson e Case. Kelly Reed trouxe sua criatividade e experiência didática para cuidar do de-senvolvimento dos materiais para os estudantes, inclusive o novo livro Get Ready for Microbiology. Lucinda Bingham gerenciou o programa de mídia, operando muitos milagres para produzir o im-pressionante arsenal de Recursos Didáticos. Leslie Austin e James Bruce gerenciaram a impressão e os suplementos de mídia durante os complexos estágios de produção.

Neena Bali, Diretora Sênior de Marketing, e toda a equipe de vendas da Pearson Science realizaram um trabalho sensacional ao apresentar este livro a professores e estudantes, garantindo sua per-manente condição de ser o livro-texto mais vendido sobre micro-biologia.

Todos gostaríamos de agradecer nossos cônjuges e familiares, que nos deram inestimável suporte durante o processo de escrita.

Finalmente, apresentamos nosso eterno apreço aos estudantes, cujos comentários e sugestões forneceram ideias e nos lembraram daquilo que precisavam. Este livro é para eles.

Gerard J. Tortora Berdell R. Funke Chistine L. Case

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PREFÁCIO

Desde a publicação de sua primeira edição, 30 anos atrás, mais de um milhão de estudantes já utilizaram Microbiologia em escolas e universidades em todo o mundo, fazendo deste o livro o mais usado nos cursos não especializados em microbiologia. A décima edição apresenta um texto de fácil compreensão, assumindo que não houve estudo anterior de química ou biologia. O texto é apropriado para es-tudantes de diversos cursos, incluindo aqueles dedicados às ciências da saúde, ciências biológicas, ciências ambientais, ciências animais, engenharias florestais, agricultura, economia doméstica e artes.

Marcos de Microbiologia

Mantivemos, nesta nova edição, as características que tornaram as edições anteriores tão populares.

■Um equilíbrio entre os fundamentos da microbiologia e suas

aplicações, e entre aplicações médicas e em outras áreas da ciência microbiológica. Como nas edições anteriores, os prin-cípios básicos da microbiologia recebem maior ênfase que as aplicações, e as aplicações relacionadas à saúde são enfatizadas.

■Apresentação direta de tópicos complexos. Cada seção do

li-vro foi escrita pensando no estudante. Nosso lili-vro é conhecido por suas explicações claras e sua didática consistente.

■Fotografias e ilustrações claras, acuradas e pedagogicamente

efetivas. Diagramas passo a passo, diretamente ligados às des-crições, auxiliam o estudante a compreender os conceitos abor-dados. Apresentações claras e acuradas de processos e estruturas fazem com que o estudante direcione sua atenção ao que deve ser aprendido. A quantidade e a qualidade das micrografias ele-trônicas e ópticas apresentadas não têm paralelo no mercado.

■Organização flexível. O livro foi organizado de uma forma

que acreditamos ser adequada, porém reconhecemos que o material poderia ser apresentado efetivamente de diversas outras formas. Assim, para satisfazer aqueles professores que preferem usar uma ordem diferente, preparamos cada capítulo para ser o mais independente possível dos demais, incluindo muitas referências cruzadas. O Guia do Instrutor (em inglês), escrito por Christine Case, fornece instruções detalhadas para organizar o material de diversas outras formas.*

O que há de novo na décima edição

Veja as páginas xv a xii para uma introdução visual à décima edição. As mudanças nesta edição são direcionadas para os maiores desafios de um professor em uma disciplina introdutória de micro-* Disponível na Área do Professor, acessível no link do livro no site www.grupoa. com.br.

biologia: as grandes diferenças nos níveis de desenvolvimento dos estudantes, incluindo aqueles pouco preparados. A décima edição vai ao encontro de todos os estudantes e seus respectivos níveis de habilidade e compreensão.

Os destaques dessa edição podem ser vistos nas novas Figuras Fundamentais, que auxiliam os estudantes a avaliar sua compreen-são à medida que progridem em cada capítulo. Destacam-se, ainda, os novos quadros, que preparam os estudantes para começar a pen-sar como clínicos. Os conteúdos também foram substancialmente atualizados.

Figuras fundamentais

Com o objetivo de ajudar os estudantes a compreender os concei-tos centrais da microbiologia, os autores realizaram a integração de texto e material visual em 20 Figuras Fundamentais especialmente preparadas. Estas Figuras Fundamentais incluem Conceitos-chave que garantem que os estudantes entendam o conceito central da figura e também explicações sobre como cada figura é essencial para a continuidade do aprendizado. Além disso, ao longo de todo o livro, as ilustrações foram revisadas e atualizadas com novo estilo artístico e um palheta de cores mais vibrantes, mais contrastes e mais dimensionalidade.

Características que auxiliam os estudantes a

testar seu conhecimento

Novas questões do tipo Teste seu Conhecimento fazem com que os estudantes interajam com o material e avaliem sua compreensão dos Objetivos do Aprendizado à medida que progridem em cada capítulo. Questões inovadoras do tipo Desenhe estão incluídas ao final de cada capítulo, em Questões para Estudo, sugerindo aos es-tudantes que esbocem diagramas ou preencham uma figura ou um gráfico. As populares questões de Legenda das Figuras foram man-tidas e aprimoradas.

Auxílio aos estudantes para que comecem a

pensar como clínicos

Quadros revistos e redesenhados sobre Aplicações da Microbio-logia descrevem os usos correntes e práticos da microbioMicrobio-logia. Novos quadros atualizados sobre Foco Clínico contêm dados obtidos do Morbidity and Mortality Weekly Report, que foram transformados em problemas de resolução clínica, os quais au-xiliam os estudantes a desenvolver o pensamento crítico, dando a eles um papel ativo enquanto leem. Os quadros de Doenças em Foco substituem as tabelas comparativas sobre doenças, organi-zando informações sobre doenças semelhantes em um formato orientado para a descoberta e visualmente interessante, sendo um instrumento útil para o estudo.

(9)

Prefácio ix

Atualizações de conteúdo e temporalidade

A resistência antimicrobiana, os biofilmes, o bioterrorismo e a evolução recebem atenção e ênfase especiais. Nos capítulos sobre imunidade – Capítulos 16 e 17 –, foram implementados atualiza-ções cuidadosas e significativas para manter as informaatualiza-ções tem-poralmente corretas, claras e acuradas, porém com o mesmo nível de detalhamento. A taxonomia, a nomenclatura e os dados sobre a incidência de doenças são correntes até agosto de 2008.

Revisão dos capítulos

Cada capítulo desta edição foi atentamente revisado, e os dados no texto, nas tabelas e nas figuras foram atualizados. As principais mu-danças em cada capítulo são resumidas a seguir.

Parte um

Fundamentos de Microbiologia

Capítulo 1: O Mundo Microbiano e Você

■ A tabela “Familiarizando-se com os nomes científicos” foi

des-locada do Capítulo 10 para este capítulo.

■ Os biofilmes foram introduzidos.

■ A discussão sobre doenças infecciosas emergentes foi

atuali-zada, incluindo uma seção sobre a resistência bacteriana aos antibióticos.

Capítulo 2: Princípios Químicos

■ Definições foram expandidas, incluindo as definições de ácidos

graxos cis e trans.

■ A Figura 2.16 agora é uma Figura Fundamental.

Capítulo 3: Observando Micro-organismos Através do Microscópio

■ A microscopia de dois fótons foi incluída.

■ Diversas novas ilustrações e imagens foram incluídas.

Capítulo 4: Anatomia Funcional de Células Procarióticas e Eucarióticas

■ A discussão sobre flagelos, fímbrias e pili foi revisada, assim

como a discussão sobre os lipopolissacarídeos.

■ A discussão sobre difusão facilitada foi revisada, e uma nova

figura compara os tipos de difusão através de membranas, in-clusive as aquaporinas.

Capítulo 5: Metabolismo Microbiano

■ A seção sobre testes bioquímicos foi expandida.

■ As novas ilustrações de enzimas são mais realistas.

■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o uso de testes

bioquí-micos para a identificação de micobactérias de crescimento lento.

Capítulo 6: Crescimento Microbiano

■ A discussão sobre biofilmes que previamente aparecia no

Capí-tulo 27 foi transferida para este capíCapí-tulo, tendo sido significati-vamente atualizada e expandida.

■ A discussão sobre meios e métodos para o crescimento

anaeró-bico foi atualizada.

■ Uma discussão sobre os níveis de biossegurança foi adicionada,

incluindo uma figura que ilustra o nível de biossegurança 4.

■ Uma nova figura mostrando o meio diferencial foi adicionada.

■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o papel dos biofilmes

na ocorrência de doenças nosocomiais.

Capítulo 7: Controle do Crescimento Microbiano

■ A definição de esterilização foi atualizada e qualificada em

con-sideração à existência dos prions.

■ A discussão sobre temperatura ultra-alta (UHT) foi melhorada.

■ Novos produtos e usos recentemente aprovados foram

incluí-dos.

■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra a relação entre

desin-fecção inapropriada e doenças nosocomiais. Capítulo 8: Genética Microbiana

■ A discussão sobre recombinação genética por crossing-over foi

melhorada.

■ Os snRNPs foram definidos.

■ Operons indutíveis e repressíveis são explicados e comparados

em figuras separadas.

Capítulo 9: Biotecnologia e DNA Recombinante

■ O silenciamento gênico, a genética reversa e a PCR em tempo

real são discutidos.

■ Um novo quadro “Foco Clínico” descreve o uso de RT-PCR

para o estudo de um surto por norovírus.

Parte dois

Visão Geral do Mundo Microbiano

Capítulo 10: Classificação dos Micro-organismos

■ Fotos de estromatólitos vivos e fósseis foram incluídas.

■ O uso de meios de transporte é explicado.

Capítulo 11: Procariotos: Domínios Bacteria e Archaea

■ Diversos novos grupos bacterianos são discutidos:

Pelagi-bacter, Acinetobacter baumanii, Planctomicetos, Gemmata obscuriglobus.

■ A discussão sobre o tamanho mínimo teórico de uma bactéria

e seus requerimentos genéticos foi revisada.

(10)

x Prefácio

Capítulo 12: Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários e Helmintos

■Exemplos de novas utilizações de fungos como pesticidas são

listados.

■A discussão sobre os oomicetos foi expandida para incluir a

in-trodução do Phytophthora nos Estados Unidos. O ciclo de vida dos oomicetos é ilustrado em uma nova figura.

■O verme do coração foi incluído.

■Um novo quadro “Foco Clínico” salienta a diarreia

criptospori-diana, o patógeno mais comum associado à natação. Capítulo 13: Vírus, Viroides e Prions

■O capítulo começa com o uso de retrovírus para modificar

ge-neticamente uma célula.

■A Figura 13.15 agora é uma Figura Fundamental.

■O colapso da colônia de abelhas é mencionado.

■O quadro “Foco Clínico” sobre a evolução e a ocorrência da

gripe aviária foi atualizado.

Parte três

Interação entre Micróbio e Hospedeiro

Capítulo 14: Princípios de Doença e Epidemiologia

■As estatísticas sobre doenças infecciosas notificáveis foram

atualizadas.

■Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o surgimento de MRSA

adquirido em hospitais e em comunidades. Capítulo 15: Mecanismos Microbianos de Patogenicidade

■A discussão sobre toxinas A-B foi expandida e melhorada.

■A Figura 15.5, ação de uma exotoxina, foi revisada e expandida.

■As Figuras 15.4 e 15.9 agora são Figuras Fundamentais.

■Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o papel dos biofilmes e

das endotoxinas nas infecções pós-operatórias.

Capítulo 16: Imunidade Inata: Defesas Inespecíficas do Hospedeiro

■O tratamento de diversos tópicos foi expandido e/ou

reorga-nizado e melhorado: fatores físicos e químicos na primeira li-nha de defesa; elementos formados no sangue; sistema linfático (incluindo ilustrações adicionais); aderência, proteínas de fase aguda, complemento, proteínas de ligação ao ferro e peptídeos antimicrobianos.

■O papel dos biofilmes na evasão da fagocitose foi incluído.

■As Figuras 16.7 e 16.9 agora são Figuras Fundamentais.

■O quadro “Aplicações da Microbiologia” sobre coleções de soro

foi revisado para incluir testes de complemento no monitora-mento de doenças causadas por imunocomplexos.

Capítulo 17: Imunidade Adaptativa: Defesas Específicas do Hospedeiro

■Uma nova foto ilustra a morfologia real de um anticorpo,

mos-trada por microscopia de força atômica.

■Diversas figuras importantes foram extensivamente revistas e

melhoradas em sua precisão e clareza.

■ Figura 17.5. Seleção clonal e diferenciação de células B.

■ Figura 17.10. Ativação de células T auxiliares CD4+.

■ Figura 17.11. Morte por um linfócito T citotóxico de uma

célula-alvo intoxicada por vírus.

■ Figura 17.19. A natureza dupla do sistema imune adaptativo

(agora uma Figura Fundamental).

■Uma nova foto e ilustração (Figura 17.9) mostra células M

en-contradas dentro da placa de Peyer.

■A discussão sobre o complexo principal de

histocompatibilida-de (MHC) foi revisada e melhorada.

■As convenções de nomenclatura foram atualizadas para as

cé-lulas T (p. ex., cécé-lulas T auxiliares, cécé-lulas T CD4+).

■As discussões sobre células T, células dendríticas e citocinas

fo-ram completamente revisadas.

■Um novo quadro “Aplicações da Microbiologia” descreve o

possível uso de IL-12 para o tratamento da psoríase. Capítulo 18: Aplicações Práticas da Imunologia

■As discussões sobre vacinas de DNA e adjuvantes foram

revi-sadas e atualizadas.

■As tabelas de cronogramas de vacinação foram atualizadas.

■Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o sucesso da

vacina-ção na eliminavacina-ção do sarampo nos Estados Unidos e salienta a importância do sarampo como causa de mortes nos países em desenvolvimento.

Capítulo 19: Distúrbios Associados ao Sistema Imune

■A análise dos grupos sanguíneos inclui uma discussão sobre a

relação entre determinados grupos e sua resistência ou susceti-bilidade relativa em relação a certas doenças.

■Uma discussão sobre a psoríase, doença autoimune, e as

artri-tes associadas a ela foi introduzida, juntamente com os trata-mentos correntes utilizando anticorpos monoclonais.

■A discussão sobre células-tronco foi atualizada, e uma nova

figura (Figura 19.10) ilustra a derivação de células-tronco e li-nhagens relacionadas.

■A discussão sobre HIV e Aids foi revisada e atualizada.

Espe-cialmente importante é a revisão completa da Figura 19.13, que mostra a sequência de adsorção, fusão e entrada do vírus nas

células-alvo T CD4+.

(11)

Prefácio xi

Capítulo 20: Drogas Antimicrobianas

■ A descoberta histórica das drogas Sulfa recebe maior destaque.

■ Os métodos correntes usados para o descobrimento de novas

drogas são discutidos, inclusive métodos de alta eficiência.

■ A discussão sobre os antibióticos foi atualizada para incluir

no-vos antibióticos. A discussão sobre o tratamento antiviral de HIV/Aids foi especialmente atualizada e revisada para incluir os últimos desenvolvimentos nesta área de constantes mudan-ças.

■ A discussão sobre resistência aos antibióticos foi

completa-mente revisada e expandida, e uma nova Figura Fundamental (Figura 20.20) ilustra os alvos mais importantes para a resis-tência.

■ A discussão sobre o futuro do desenvolvimento de antibióticos

e a perspectiva de antibióticos não convencionais foi totalmen-te revisada e atualizada.

Parte quatro

Micro-organismos e Doenças Humanas

Capítulo 21: Doenças Microbianas da Pele e dos Olhos

■ A discussão sobre o Staphylococcus aureus foi completamente

re-escrita com ênfase na importância dos MRSAS.

■ A discussão sobre impetigo e síndrome da pele escaldada foi

revisada, e uma discussão sobre uma nova doença, a úlcera de Buruli, foi adicionada.

■ Alguns dos novos tratamentos de acne agora têm uma

discus-são expandida.

Capítulo 22: Doenças Microbianas do Sistema Nervoso

■ Uma nova figura (Figura 22.4) ilustra a medula espinal.

■ A discussão sobre criptococose foi revisada para incluir um

novo patógeno.

■ Uma breve descrição dos prions foi incluída para suplementar

as informações fornecidas no Capítulo 13.

■ A discussão sobre síndrome de doença crônica foi

comple-tamente revisada e agora inclui as definições diagnósticas do CDC e o nome alternativo de encefalomielite miálgica. Capítulo 23: Doenças Microbianas dos Sistemas Cardiovascular e Linfático

■ As definições dos nomes similares septicemia e sepse foram

re-visadas.

■ As discussões sobre brucelose e febre da mordida do rato

fo-ram completamente re-escritas.

■ A discussão sobre erliquiose foi revisada para incluir a nova

terminologia da anaplasmose.

■ Uma discussão sobre a febre chikungunya foi adicionada por

sua disseminação atual para regiões de climas temperados.

■ A discussão sobre malária foi completamente revisada para

uma melhor diferenciação entre profilaxia e terapia. Capítulo 24: Doenças Microbianas do Sistema Respiratório

■ A discussão sobre coqueluche foi revisada para melhor

des-crever alguns dos últimos desenvolvimentos, especialmente o aumento recente do número de casos.

■ A discussão sobre tuberculose foi atualizada e revisada para

in-cluir mais dados sobre cepas do patógeno extremamente resis-tentes e alguns dos métodos diagnósticos mais recentes.

■ A discussão sobre a gripe foi totalmente revisada e

atualiza-da, especialmente a parte referente às formas de surgimento de mutantes e à infectividade do vírus da gripe aviária.

Capítulo 25: Doenças Microbianas do Sistema Digestório

■ A discussão sobre a diarreia do viajante foi re-escrita para

in-cluir a E. coli enteroagregativa, um importante patógeno.

■ Drogas terapêuticas recentes para o tratamento de HBV foram

incluídas.

■ A discussão sobre os norovírus foi atualizada, com especial

atenção dada aos métodos de descontaminação disponíveis para lidar com os surtos.

Capítulo 26: Doenças Microbianas dos Sistemas Urinário e Reprodutivo

■ A discussão sobre a microbiota vaginal foi extensamente

revi-sada.

■ A discussão introdutória sobre a sífilis, especialmente em

rela-ção à análise genética recente e sua provável origem no Novo Mundo, foi revisada.

■ A discussão sobre testes para sífilis foi revisada.

■ O painel de testes TORCH foi incluído.

Parte cinco

Microbiologia Ambiental e Aplicada

Capítulo 27: Microbiologia Ambiental

■ A figura do ciclo do enxofre (Figura 27.7) foi completamente

redesenhada.

■ A discussão sobre plásticos biodegradáveis foi revisada e

atua-lizada.

Capítulo 28: Microbiologia Industrial e Aplicada

■ A discussão sobre biocombustíveis foi expandida.

(12)

xii

Uma abordagem visual

para ensinar...

Em sua décima edição, este livro, um dos mais vendidos do mundo, destaca o principal desafio das disciplinas de Mi-crobiologia: as diferenças nos níveis de desenvolvimento dos estudantes, incluindo aqueles pouco preparados. Figuras Fundamentais, novas e extremamente visuais, conectam os estudantes com a essência dos conteúdos de microbiologia.

FIGURA FUNDAMENTAL

Figura 4.6

A estrutura de uma célula procariótica

Cápsula Parede celular Membrana plasmática Fímbrias Inclusão Citoplasma Cápsula Pilus Ribossomos Parede celular Membrana plasmática Nucleoide contendo DNA Plasmídeo Flagelos 0,5 µm

As células procarióticas não possuem organelas envolvidas por membrana. Todas as bactérias possuem citoplasmas, ribossomos, uma membrana plasmática e um nucleoide. A maioria das bactérias possui paredes celulares.

Esta célula procariótica mostra estruturas típicas que podem ser encontradas em bactérias. Cada uma das estruturas marcadas será discutida individualmente neste capítulo. Como você viu nos capítulos anteriores, algumas das estruturas contribuem para a virulência bacteriana, possuem um papel na sua identificação e são alvo de agentes antimicrobianos.

Conceito-chave Observe que nem todas as bactérias possuem todas as

estruturas mostradas. As estruturas marcadas em vermelho são encontradas em todas as bactérias. O desenho e a micrografia mostram a bactéria seccionada transversalmente para revelar a composição interna.

MET

Novas Figuras Fundamentais enfatizam os conceitos centrais da microbiologia e fornecem aos estudantes as bases que eles precisam.

O texto introdutório explica por que a figura é fundamental para a compreensão de outros conceitos que os estudantes aprenderão a seguir.

Ícones MET/MEV/MO, claros e consistentes, aparecem em todas as microfotografias, apresentando rapidamente o tipo de mi-croscópio usado.

O quadro Conceito-chave apresenta uma visão geral, enfa-tizando o conceito central apresentado na figura.

(13)

xiii

1

A glicólise produz ATP e reduz NAD+_{a NADH enquanto} oxida glicose em ácido pirúvico. Na respiração, o ácido pirúvico é convertido no primeiro reagente no ciclo de Krebs.

2

O ciclo de Krebs produz ATP e reduz NAD+_{(e outro carreador} de elétron chamado de FADH2) enquanto libera CO2. NADH e FADH2 de ambos os processos carregam elétrons até a cadeia de transporte de elétrons.

3

Na cadeia de transporte de elétrons, a energia dos elétrons é utilizada para produzir uma grande quantidade de ATP.

Na fermentação, o ácido pirúvico e os elétrons carreados por NADH na glicólise são incorpora-dos nos produtos finais da fermentação. NADH Ácido pirúvico (ou derivado) Formação de produtos finais da fermentação Ciclo de Krebs ATP ATP ATP Acetil-CoA Cadeia de transporte de elétrons e quimiosmose H2O CO2 Glicólise Ácido pirúvico Glicose NADH NADH Elétrons FERMENTAÇÃO RESPIRAÇÃO NADH O2 3 2 1 Conceito-chave Para produzir energia partir da glicose, os micro-organismos utilizam dois processos gerais: a respiração e a fermentação. Ambos os processos normalmente iniciam com a glicólise, mas seguem vias diferentes posteriormente.

Uma versão menor desta figura será incluída em outras figuras ao longo do capítulo para indicar as relações das diferentes reações com os processos gerais da respiração e da fermentação.

FIGURA FUNDAMENTAL

Figura 5.11

Visão geral da respiração e da fermentação

Numerações em azul, fáceis de localizar, guiam as etapas de processos complexos, fragmentando-os em partes claras e tornan-do os conceitos mais fáceis de ensinar a aprender.

O uso consistente de símbolos e cores permite aos estudantes progredir com confiança de partes familiares de processos ilus-trados para aquelas ainda desconhecidas. Moléculas como o ATP apresentam sempre a mesma forma e cor ao longo de todo o livro.

... os

fundamentos da

microbiologia

Para uma lista completa das Figuras Fundamentais, veja a página xxix.

(14)

xiv

Oportunidades frequentes para os estudantes

testarem sua compreensão...

3. DESENHE Identifique as partes de um microscópio óptico composto na figura abaixo e então desenhe a trajetória percorrida pela luz a par-tir do iluminador até o seu olho.

a___________ ___________b ___________d ___________e ___________c

Lente ocular

Lente objetiva

Lente condensadora

Diafragma

Iluminador

é semeada em um meio sólido com a mesma composição, somente as colônias do organismo capaz de utilizar o fenol poderão crescer. Um aspecto admirável dessa técnica é que o fenol normalmente é letal para a maioria das bactérias.

TESTE SEU CONHECIMENTO

3

Os seres humanos poderiam se desenvolver em um meio quimicamen-te definido, pelo menos em condições de laboratório? 6-8

3

Louis Pasteur, nos anos de 1800, poderia ter crescido o vírus da raiva em cultura de células em vez de animais vivos? 6-9

3

Que nível de BSL o seu laboratório tem? 6-10

Sistema nervoso periférico (SNP) Sistema nervoso central (SNC) Cérebro Medula espinal

Figura 22.1 O sistema nervoso humano. Esta ilustração mostra os sistemas nervosos central e periférico.

P

A meningite é uma infecção do SNC ou do SNP?

OBJETIVOS DO APRENDIZADO

6-8 Diferenciar os meios quimicamente definido e complexo. 6-9 Justificar a utilização dos seguintes itens: técnicas anaeróbicas,

células hospedeiras vivas, jarras com velas, meios seletivos e diferenciais e meio de enriquecimento.

6-10 Diferenciar os níveis de biossegurança 1, 2, 3 e 4. Questões de Legenda das Figuras exigem dos estudantes

a aplicação dos conceitos apresentados no texto.

Novas questões Desenhe dão aos estudantes a oportuni-dade de interagir com as figuras e desenvolver uma melhor compreensão do conteúdo. Respostas sugeridas para essas questões estão disponíveis na seção Respostas, na parte final do livro, e mostram como seria o trabalho real de um estudante.

Os números coincidentes em Objetivos do Aprendizado e nas questões Teste seu

Conhecimento auxiliam os estudantes a determinar que objetivos eles foram capazes de atingir e aqueles que ainda requerem mais estudo.

Novas questões Teste seu Conhecimento aparecem ao final de cada seção importante, fazendo com que os estudantes interajam com o texto e avaliem sua compreensão da seção.

(15)

xv

164 Tortora, Funke & Case

Neste quadro você encontrará uma série de questões que os agentes de controle de infecção se perguntam quando tentam descobrir a fonte de uma infecção. Tente responder cada questão antes de passar à próxima.

1. No início de março, uma solução intrave-nosa de heparina foi recolhida após pa-cientes de quatro estados ter desenvolvido infecções sanguíneas por Pseudomonas

fluorescens.

Após examinar a Figura A, você considera que o recolhimento foi eficiente?

2. Três meses após o recolhimento, pacientes em dois estados diferentes desenvolveram infecções sanguíneas.

O que é preciso saber?

3. A última exposição à heparina contaminada foi de 84 a 421 dias antes do começo das infecções. Esses pacientes não

desenvolve-ram infecções durante o episódio de janeiro a fevereiro. Todos os pacientes tiveram ca-teteres venosos; esses tubos são inseridos em uma veia para administração a longo prazo de soluções concentradas, como dro-gas anticancerosas.

Qual é o próximo passo?

4. Investigações locais confirmaram que as clínicas dos pacientes não usavam mais e tinham devolvida a heparina recolhida. Culturas da nova heparina utilizada não re-cuperaram organismos.

O que fazer a seguir?

5. Culturas sanguíneas e dos cateteres foram feitas (Figura B).

Qual é o resultado mostrado na Figura B?

6. P. fluorescens foi cultivado de 15 pacientes e 17 cateteres. Estes foram os primeiros casos conhecidos de infecções sanguíneas substancialmente retardadas (84 a 421 dias) após exposição a uma solução intravenosa contaminada.

Qual foi a fonte das infecções?

7. Microscopia eletrônica de varredura no Centro para Controle e Prevenção de Doenças mostrou que P. fluorescens colonizou o interior dos cateteres pela formação de biofilmes; estudos prévios de microscopia eletrônica indicaram que praticamente todos os cateteres vasculares ficam colonizados por micro-organismos encravados em uma camada de biofilme. A heparina foi descrita como estimulante da formação de biofilme.

Por que P. fluorescens causa infecção em uma média de 237 dias após exposição à heparina contaminada?

8. Embora P. fluorescens possa não ter entra-do na circulação sanguínea entra-dos pacientes em quantidades suficientes para causar sintomas na exposição inicial à heparina contaminada, a formação do biofilme per-mitiu às bactérias persistir nos cateteres. As bactérias podem ter proliferado no biofilme, tendo sido retiradas pelas soluções intrave-nosas não contaminadas subsequentes e liberadas na corrente sanguínea, causando finalmente os sintomas.

Fonte: adaptado do MMWR 55 (35): 961-963 (8/9/06).

FOCO CLÍNICO Do Relatório Semanal de Morbidade e Mortalidade

(Morbidity and Mortality Weekly Report)

Infecção sanguínea após cateterização

30 25 20 15 10 5 0 Número de casos Jan 2005 2006 Fev Mar Heparina recolhida

Abr Jul Ago Set Out Abr Figura A Ocorrência de infecções sanguíneas por P. fluorescens em pacientes com cateteres in-travenosos.

Iluminado com

luz branca Iluminado comluz ultravioleta Figura B. P. fluorescens é um bastonete aeróbi-co gram-negativo que cresce melhor em temperatu-ras de aproximadamente 25 a 30°C e cresce pouco na temperatura de incubação padrão das estufas microbiológicas hospitalares (cerca de 36°C). As bactérias produzem um pigmento que aparece fluo-rescente sob luz ultravioleta.

650 Tortora, Funke & Case

Infecções de reservatórios animais transmitidas por contato direto

Diagnóstico diferencial é o processo de identificação de uma doença a partir de uma lista de possíveis doenças que se encaixam no painel de informações derivado do exame do paciente. Um diagnóstico diferencial é importante para que se inicie o tratamento e para os estudos laborato-riais. As doenças a seguir devem ser consideradas no diagnóstico diferencial de pacientes com exposição a animais. Por exemplo, uma garota de 10 anos foi hospitalizada depois de apresentar

febre (40o_{C) por 12 dias e dores nas costas por oito dias. As bactérias não puderam ser}

cultiva-das a partir dos tecidos. Ela apresentou uma história recente de arranhaduras por cão e gato. A paciente se recuperou sem tratamento. Use a tabela para identificar as infecções que poderiam causar esses sintomas.

o i r ó t a v r e s e R s a m o t n i S o n e g ó t a P a ç n e o

D Modo de transmissão Tratamento

DOENÇAS BACTERIANAS

Brucelose Brucella spp. Abscesso local; febre

ondu-lante

Mamíferos de pastejo Contato direto Tetraciclina;

estrep-tomicina

Antraz Bacillus anthracis Pápula (cutânea); diarreia

san-guinolenta (gastrintestinal); choque séptico (inalatório)

Solo; grandes mamífe-ros de pastejo

Contato direto; inges-tão; inalação

Ciprofloxacino; doxi-ciclina

Mordidas de animais Pasteurella

multocida

Infeção local; sepse Bocas dos animais Mordidas de cão/gato Penicilina

Febre da mordida do rato Streptobacillus

moniliformis, Spirillum minus a n il i c i n e P s o t a r e d s a d i d r o M s o t a R e s p e S Doença da arranhadura do gato Bartonella henselae

Febre prolongada Gatos domésticos Mordidas ou

arranha-duras de gato, pulgas Antibióticos

DOENÇAS PARASITÁRIAS

Toxoplasmose Toxoplasma

gondii

Doença branda; uma infecção inicial adquirida durante a gravidez pode ser prejudicial ao feto; doença grave em pa-cientes com Aids

Gatos domésticos Ingestão Pirimetamina,

sul-fadiazina e ácido folínico

DOENÇAS EM FOCO 23.2

Arranhadura infectada da paciente.

Os quadros Foco Clínico contêm dados do Morbidity and Mortality Weekly

Report (Relatório Semanal de Morbi-dade e MortaliMorbi-dade) do CDC, na forma de problemas de resolução clínica e questões que auxiliam os estudantes a desenvolver o pensamento crítico.

... e pensarem como clínicos

Os estudantes devem tentar responder às questões à medida que analisam o caso clínico, colocando-se no papel de um profissional da saúde.

Os quadros Doenças em Foco organizam informações sobre doenças semelhantes e encora-jam os estudantes a pensar como clínicos.

Tabelas de doenças estão organi-zadas com base em sintomas si-milares, apresentando informações resumidas de uma forma relevante às situações clínicas

Existem 23 quadros Doenças em Foco nesta edição, e 17 deles são novos. Para uma lista completa de tópicos, veja a página xxix.

(16)

SUMÁRIO RESUMIDO

PARTE UM Fundamentos de Microbiologia

1 O Mundo Microbiano e Você 1

2 Princípios Químicos 26

3 Observando Micro-organismos Através do

Microscópio 54

4 Anatomia Funcional de Células Procarióticas e

Eucarióticas 76

5 Metabolismo Microbiano 113

6 Crescimento Microbiano 156

7 Controle do Crescimento Microbiano 184

8 Genética Microbiana 210

9 Biotecnologia e DNA Recombinante 246

PARTE DOIS Visão Geral do Mundo

Microbiano

10 Classificação dos Micro-organismos 273

11 Procariotos: Domínios Bacteria e Archaea 299

12 Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários

e Helmintos 329

13 Vírus, Viroides e Prions 367

PARTE TRÊS Interação entre Micróbio e

Hospedeiro

14 Princípios de Doença e Epidemiologia 399

15 Mecanismos Microbianos de Patogenicidade 428

16 Imunidade Inata: Defesas Inespecíficas do

Hospedeiro 449

17 Imunidade Adaptativa: Defesas Específicas do

Hospedeiro 476

18 Aplicações Práticas da Imunologia 500

19 Distúrbios Associados ao Sistema Imune 522

20 Drogas Antimicrobianas 553

PARTE QUATRO Micro-organismos e Doenças

Humanas

21 Doenças Microbianas da Pele e dos Olhos 584

22 Doenças Microbianas do Sistema Nervoso 610

23 Doenças Microbianas dos Sistemas Cardiovascular

e Linfático 637

24 Doenças Microbianas do Sistema

Respiratório 674

25 Doenças Microbianas do Sistema Digestório 705

26 Doenças Microbianas dos Sistemas Urinário e

Reprodutivo 743

PARTE CINCO Microbiologia Ambiental e

Aplicada

27 Microbiologia Ambiental 766

28 Microbiologia Industrial e Aplicada 793

Respostas das Questões de Revisão e Múltipla

Escolha 813

Apêndice A Vias Metabólicas 835

Apêndice B Expoentes, Notação Exponencial,

Logaritmos e Tempo de Geração 841

Apêndice C Métodos para Coleta de Amostras

Clínicas 842

Apêndice D Pronúncia de Nomes Científicos 843

Apêndice E Radicais Utilizados em

Microbiologia 847

Apêndice F Classificação das Bactérias de Acordo

com o Bergey’s Manual 850

Glossário 857

Créditos 873

Índice 877

(17)

SUMÁRIO

PARTE UM Fundamentos de Microbiologia

1 O Mundo Microbiano e Você 1

Os micróbios em nossas vidas 2

Nomeando e classificando os micro-organismos 2

Nomenclatura 2

Tipos de micro-organismos 3

Classificação dos micro-organismos 6

Uma breve história da microbiologia 6

As primeiras observações 7

O debate sobre a geração espontânea 7 A idade de ouro da microbiologia 8

O nascimento da quimioterapia moderna: sonhos de uma “bala mágica” 12

Progressos recentes na microbiologia 13

Os micróbios e o bem-estar humano 16

Reciclagem de elementos vitais 16

Tratamento de esgotos: utilizando os micróbios para reciclar a água 17

Biorremediação: utilizando micróbios para limpar poluentes 17

Controle de pragas de insetos por micro-organismos 17

Biotecnologia moderna e Tecnologia do DNA recombinante 17

Os micróbios e as doenças humanas 18

Microbiota normal 18 Biofilmes 18

Doenças infecciosas 19

Doenças infecciosas emergentes 19

Resumo para estudo 22 Questões para estudo 23

2 Princípios Químicos 26

A estrutura dos átomos 27

Elementos químicos 27 Configurações eletrônicas 28

Como os átomos formam as moléculas: ligações químicas 28

Ligações iônicas 28 Ligações covalentes 30 Pontes de hidrogênio 31 Peso molecular e mol 32

Reações químicas 32

Energia nas reações químicas 32 Reações de síntese 32

Reações de decomposição 32 Reações de troca 33

Moléculas biológicas importantes 34

A reversibilidade das reações químicas 34

Compostos inorgânicos 34

Água 34

Ácidos, bases e sais 35

Equilíbrio ácido-básico: o conceito de pH 35

Compostos orgânicos 37 Estrutura e química 37 Carboidratos 38 Lipídeos 40 Proteínas 41 Ácidos nucleicos 45

Trifosfato de adenosina (ATP) 47

3 Observando Micro-organismos

Através do Microscópio 54

Unidades de medida 55

Microscopia: os instrumentos 55

Microscopia óptica 56 Microscopia de dois fótons 62 Microscopia acústica de varredura 63 Microscopia eletrônica 63

Microscopia de varredura por sonda 65

Preparação de amostras para microscopia óptica 68

Preparando esfregaços para coloração 68

(18)

Sumário xix Colorações simples 69

Colorações diferenciais 69 Colorações especiais 71

4 Anatomia Funcional de Células

Procarióticas e Eucarióticas 76

A CÉLULA PROCARIÓTICA 77

Comparando as células procarióticas e eucarióticas: visão geral 77

O tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas 77

Estruturas externas da parede celular 79

Glicocálice 79 Flagelos 81 Filamentos axiais 82 Fímbrias e pili 83 A parede celular 84 Composição e características 85

Paredes celulares e mecanismo da coloração de Gram 87

Paredes celulares atípicas 87 Dano à parede celular 88

Estruturas internas à parede celular 89

A membrana plasmática (citoplasmática) 89 O movimento de materiais através das membranas 91 Citoplasma 94 O nucleoide 94 Ribossomos 95 Inclusões 95 Endosporos 96 A CÉLULA EUCARIÓTICA 98 Flagelos e cílios 98

A parede celular e o glicocálice 98

A membrana plasmática (citoplasmática) 100 Citoplasma 100 Ribossomos 101 Organelas 102 O núcleo 102 Retículo endoplasmático 103 Complexo de Golgi 103 Lisossomos 104 Vacúolos 104 Mitocôndrias 104 Cloroplastos 105 Peroxissomos 105 Centrossomo 105

A evolução dos eucariotos 105 Resumo para estudo 108 Questões para estudo 110 Revisão 110

5 Metabolismo Microbiano 113

Reações catabólicas e anabólicas 114 Enzimas 115

Teoria de colisão 115

Enzimas e reações químicas 115

Especificidade e eficiência enzimática 116 Nomenclatura das enzimas 116

Componentes das enzimas 116 O mecanismo da ação enzimática 117

Fatores que influenciam a atividade enzimática 118 Inibição por retroalimentação 120

Ribozimas 121

Produção de energia 121

Reações de oxidação-redução 121 A geração de ATP 122

Vias metabólicas de produção de energia 123

Catabolismo de carboidratos 123

Glicólise 124

Alternativas à glicólise 125 Respiração celular 127 Fermentação 132

Catabolismo dos lipídeos e das proteínas 136 Testes bioquímicos e identificação bacteriana 137 Fotossíntese 140

As reações dependentes de luz: fotofosforilação 140 As reações independentes de luz: o ciclo de

Calvin-Benson 140

Um resumo dos mecanismos de produção de energia 141

(19)

xx Sumário

Diversidade metabólica entre os organismos 142

Fotoautotróficos 143 Foto-heterotróficos 145 Quimioautotróficos 145 Quimio-heterotróficos 145

Vias metabólicas de uso de energia 145

Biossíntese de polissacarídeos 146 Biossíntese de lipídeos 146

Biossíntese de aminoácidos e proteínas 146 Biossíntese de purinas e pirimidinas 147

A integração do metabolismo 147 Resumo para estudo 150

Questões para estudo 153

6 Crescimento Microbiano 156

Fatores necessários para o crescimento 157

Fatores físicos 157 Fatores químicos 160

Biofilmes 162 Meio de cultura 164

Meio quimicamente definido 165 Meio complexo 165

Meios e métodos para o crescimento anaeróbico 166 Técnicas especiais de cultura 167

Meios de cultivo seletivo e diferencial 168 Meios de enriquecimento 169

Obtenção de culturas puras 169 Preservação de culturas bacterianas 170 Crescimento de culturas bacterianas 171

Divisão bacteriana 171 Tempo de geração 171

Representação logarítmica das populações bacterianas 171

Fases do crescimento 172

Medida direta do crescimento microbiano 174 Determinação do número de bactérias por métodos indiretos 178

Resumo para estudo 180 Questões para estudo 181 Pensamento crítico 182

7 Controle do Crescimento

Microbiano 184

A terminologia do controle microbiano 185 A taxa de morte microbiana 186

Ações dos agentes de controle microbiano 186

Alteração na permeabilidade da membrana 186 Danos às proteínas e aos ácidos nucleicos 187

Métodos físicos de controle microbiano 187

Calor 188 Filtração 191 Baixas temperaturas 191 Alta pressão 192 Dessecaçâo 192 Pressão osmótica 192 Radiação 192

Métodos químicos de controle microbiano 195

Princípios da desinfecção efetiva 195 Avaliando um desinfetante 195 Tipos de desinfetantes 195

Características e controle microbiano 202 Resumo para estudo 205

8 Genética Microbiana 210

Estrutura e função do material genético 211

Genótipo e fenótipo 211 DNA e cromossomos 211

O fluxo da informação genética 212 Replicação do DNA 212

RNA e síntese proteica 215

A regulação da expressão gênica bacteriana 221

Repressão e indução 224

O modelo operon de expressão gênica 224 Regulação positiva 225

Mutação: alteração no material genético 226

Tipos de mutações 227 Mutagênicos 229

A frequência de mutação 231 Identificando mutantes 231

Identificando carcinógenos químicos 232

(20)

Sumário xxi

Transferência genética e recombinação 233

Transformação em bactérias 234 Conjugação em bactérias 236 Transdução em bactérias 237 Plasmídeos e transposons 237

Genes e evolução 241 Resumo para estudo 242 Questões para estudo 244

9 Biotecnologia e DNA

Recombinante 246

Introdução à biotecnologia 247

Tecnologia do DNA recombinante 247

Visão geral da tecnologia do DNA recombinante 247

Ferramentas da biotecnologia 247

Seleção 249 Mutação 249

Enzimas de restrição 249 Vetores 250

Reação em cadeia da polimerase 251

Técnicas de engenharia genética 253

Inserção de DNA exógeno nas células 253 Obtenção do DNA 254

Selecionando um clone 256 Fazendo um produto gênico 257

Aplicações da engenharia genética 258

Aplicações terapêuticas 258 O Projeto Genoma Humano 261 Aplicações científicas 261 Aplicações na agricultura 264

Questões de segurança e ética na engenharia genética 268

10 Classificação dos

Micro-organismos 273

O estudo das relações filogenéticas 274

Os três domínios 274 A hierarquia filogenética 277

Classificação dos organismos 278

Nomenclatura científica 278 A hierarquia taxonômica 279 Classificação dos procariotos 279 Classificação dos eucariotos 281 Classificação dos vírus 282

Métodos para classificação e identificação de micro-organismos 282 Características morfológicas 284 Coloração diferencial 285 Testes bioquímicos 285 Sorologia 287 Fagotipagem 288

Perfil de ácidos graxos 288 Citometria de fluxo 288

Composição de bases do DNA 288 Fingerprinting de DNA 289

Reação em cadeia da polimerase 290 Hibridização de ácidos nucleicos 291 Unindo os métodos de classificação 293

11 Procariotos: Domínios Bacteria

e Archaea 299

Grupos procarióticos 300 DOMÍNIO BACTERIA 302 Proteobactérias 302 As alfa-proteobactérias 303 As beta-proteobactérias 305 As gama-proteobactérias 306 As delta-proteobactérias 312 As epsilon-proteobactérias 312

Bactérias gram-negativas não proteobactérias 313

Cianobactérias (bactérias fotossintéticas oxigênicas) 313

Bactérias fotossintéticas púrpuras e verdes (bactérias fotossintéticas anoxigênicas) 315

Bactérias gram-positivas 315

Firmicutes (bactérias gram-positivas com baixo índice de G + C) 316

(21)

xxii Sumário

Actinobacteria (bactérias gram-positivas com alto índice de G + C) 320 Planctomycetes 322 Chlamydiae 322 Spirochaetes 322 Bacteroidetes 324 Fusobacteria 324 DOMÍNIO ARCHAEA 325 DIVERSIDADE MICROBIANA 325 Diversidade entre as Archaea 325

Descobertas que ilustram a extensão da diversidade 326 Resumo para estudo 327

12 Eucariotos: Fungos, Algas,

Protozoários e Helmintos 329

Fungos 330

Características dos fungos 331

Filos de fungos de importância médica 333 Doenças causadas por fungos 336

Efeitos econômicos dos fungos 339

Liquens 339 Algas 340

Características das algas 341 Filos selecionados das algas 342 O papel das algas na natureza 344

Protozoários 345

Características dos protozoários 346

Filos de protozoários de importância médica 346

Fungos gelatinosos 351 Helmintos 352

Características dos helmintos 353 Platelmintos 356

Nematodas 358

Artrópodes como vetores 361 Resumo para estudo 363 Questões para estudo 365

13 Vírus, Viroides e Prions 367

Características gerais dos vírus 368

Espectro de hospedeiros 368 Tamanho dos vírus 369

Estrutura viral 370

Ácido nucleico 371 Capsídeo e envelope 372 Morfologia geral 373

Taxonomia dos vírus 373

Isolamento, cultivo e identificação de vírus 374

O cultivo de bacteriófagos em laboratório 374 O cultivo de vírus animais em laboratório 377 Identificação viral 379

Multiplicação viral 379

Multiplicação de bacteriófagos 379 Multiplicação de vírus animais 382

Vírus e câncer 389

Transformação de células normais em células tumorais 390

Vírus de DNA oncogênicos 391 Vírus de RNA oncogênicos 391

Infecções virais latentes 392 Infecções virais persistentes 392 Prions 392

Vírus de plantas e viroides 393 Resumo para estudo 395 Questões para estudo 397

14 Princípios de Doença e

Epidemiologia 399

Patologia, infecção e doença 400 Microbiota normal 400

Relações entre a microbiota normal e o hospedeiro 401

Micro-organismos oportunistas 403 Cooperação entre micro-organismos 404

Etiologia das doenças infecciosas 404

Postulados de Koch 404

(22)

Sumário xxiii Exceções aos postulados de Koch 404

Classificação das doenças infecciosas 406

Ocorrência de uma doença 406

Gravidade e duração de uma doença 406 Extensão do envolvimento do hospedeiro 407

Padrões de doença 407 Fatores predisponentes 408 Desenvolvimento da doença 408 Disseminação da infecção 409 Reservatórios de infecção 409 Transmissão de doenças 409

Infecções nosocomiais (adquiridas em hospitais) 413

Micro-organismos no hospital 413 Hospedeiro comprometido 414 Cadeia de transmissão 415

Controle das infecções nosocomiais 416

Doenças infecciosas emergentes 416 Epidemiologia 418

Epidemiologia descritiva 419 Epidemiologia analítica 419 Epidemiologia experimental 420 Notificação de casos 420

O Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) 420

15 Mecanismos Microbianos de

Patogenicidade 428

Como os micro-organismos infectam o hospedeiro 429

Portas de entrada 429

As portas de entrada preferenciais 429 Números de micro-organismos invasores 429 Aderência 431

Como os patógenos bacterianos ultrapassam as defesas do hospedeiro 432

Cápsulas 432

Componentes da parede celular 432 Enzimas 432

Variação antigênica 433

Penetração no citoesqueleto das células do hospedeiro 433

Como os patógenos bacterianos danificam as células do hospedeiro 434

Utilizando os nutrientes do hospedeiro: sideróforos 434

Dano direto 434

A produção de toxinas 434

Plasmídeos, lisogenia e patogenicidade 439

Propriedades patogênicas dos vírus 441

Mecanismos virais para evasão das defesas do hospedeiro 441

Efeitos citopáticos dos vírus 441

Propriedades patogênicas de fungos, protozoários, helmintos e algas 442 Fungos 443 Protozoários 443 Helmintos 444 Algas 444 Portas de saída 444 Resumo para estudo 445 Questões para estudo 447

16 Imunidade Inata: Defesas

Inespecíficas do Hospedeiro 449

PRIMEIRA LINHA DE DEFESA: PELE E MEMBRANAS MUCOSAS 450

Conceito de imunidade 450 Fatores físicos 451

Fatores químicos 453

Microbiota normal e imunidade inata 453 SEGUNDA LINHA DE DEFESA 454 Elementos constituintes do sangue 454 Sistema linfático 456

Fagócitos 457

Ações das células fagocíticas 457 Mecanismo da fagocitose 458 Evasão microbiana da fagocitose 459

Inflamação 460

Vasodilatação e aumento da permeabilidade vascular 460

(23)

xxiv Sumário

Migração de fagócitos e fagocitose 462 Reparo tecidual 462

Febre 463

Substâncias antimicrobianas 463

Sistema complemento 463 Interferons 468

Proteínas de ligação ao ferro 470 Peptídeos antimicrobianos 470

17 Imunidade Adaptativa: Defesas

Específicas do Hospedeiro 476

Sistema imune adaptativo 477

Natureza dupla do sistema imune adaptativo 477

Imunidade humoral 477 Imunidade celular 477

Antígenos e anticorpos 478

A natureza dos antígenos 478 A natureza dos anticorpos 479

Células B e imunidade humoral 481

Seleção clonal de células produtoras de anticorpos 482

Diversidade de anticorpos 484

Ligação antígeno-anticorpo e suas consequências 484 Células T e imunidade celular 486

Classes de células T 487

Células T auxiliares (células T CD4+_{) 487}

Células T citotóxicas (células T CD8+_{) 488}

Células T reguladoras 489

Células apresentadoras de antígeno (APCs) 489

Células dendríticas 490 Macrófagos 490

Morte extracelular pelo sistema imune 491

Citotoxicidade celular dependente de anticorpo 491 Citocinas: mensageiros químicos das células

imunológicas 491

Memória imunológica 493

Tipos de imunidade adaptativa 494 Resumo para estudo 497

18 Aplicações Práticas da

Imunologia 500

Vacinas 501

Princípios e efeitos da vacinação 501 Tipos de vacinas e suas características 501 O desenvolvimento de novas vacinas 504 Segurança das vacinas 506

Imunodiagnóstico 507

Testes diagnósticos com base imunológica 507 Anticorpos monoclonais 507

Reações de precipitação 509 Reações de aglutinação 510 Reações de neutralização 512

Reações de fixação do complemento 512 Técnicas de anticorpos fluorescentes 513

Ensaio imunossorvente ligado à enzima (ELISA) 514 Western blotting (immunoblotting) 516

O futuro da terapêutica e do diagnóstico imunológicos 516

19 Distúrbios Associados ao Sistema

Imune 522

Hipersensibilidade 523

Reações tipo I (anafiláticas) 523 Reações tipo II (citotóxicas) 526 Reações tipo III (imunocomplexos) 528 Reações tipo IV (celulares tardias) 529

Doenças autoimunes 532

Reações autoimunes citotóxicas 532

Reações autoimunes por imunocomplexos 532 Reações autoimunes mediadas por células 532

Reações relacionadas ao complexo do antígeno leucocitário humano (HLA) 533

Reações aos transplantes 534 Imunossupressão 536

O sistema imune e o câncer 537

Imunoterapia do câncer 538

Imunodeficiências 538

Imunodeficiências congênitas 538