micro aula1 2013

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BC-1606

Microbiologia

Aula 1

Apresentação

Introdução

Conceitos

gerais

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MICROBIOLOGIA I

Introdução à disciplina:

1º parte :

conceitos gerais de microbiologia visão ampla dos micro-organismo :

estrutura, ultraestrutura, crescimento, metabolismo, genética, importância

ecológica, econômica e médica...

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2º parte :

i ) Diversidade de microorganismos, evolução e detalhes sobre principais

grupos :

1) Bactéria 2) Archaea 3) Eucariontes (fungos, cromistas, flagelados e outros) 4) viru

s

ii) Determinantes de patogenicidade

Iii) Agentes antimicrobianos

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Microbiologia

Mikros: pequeno

Bios: vida

Logos: ciência

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Introdução ao estudo dos microorganismos

• Individualmente muito pequenos, geralmente não vistos a olho nú • Possuem extraordinária diversidade genética e metabólica

• Adaptados para sobreviver e explorar uma grande diversidade de ambientes tanto inanimados quanto animados

• incluem: bactérias arqueas

eucariontes => fungos, algas, oomycestes, amebas, paramecio, etc...

• inclui também os vírus e agentes subvirais, os quais são entidades acelulares, muitas vezes considerados como sendo o limite entre seres vivos e não-vivos

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A Microbiologia na atualidade A definição clássica de "microbiologia" mostra-se bastante imprecisa, e até mesmo inadequada, frente aos dados da literatura publicados nesta última década. Como exemplo pode-se citar duas premissas que já não podem mais ser consideradas como verdade absoluta na conceituação desta área de conhecimento: as dimensões dos microrganismos e a natureza independente destes seres.

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1985 descoberto Epulopiscium fischelsoni que, exibindo cerca de 500 μm de comprimento. Esta bactéria foi isolada do intestino de um peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro ou cirurgião), encontrado nas águas da Austrália e do Mar Vermelho. Além de apresentar dimensões nunca vistas, tal bactéria mostra-se totalmente diferente das demais quanto ao processo de divisão celular, que ao invés de ser por fissão binária, envolve um provável tipo de reprodução vivíparo, levando à formação de pequenos “glóbulos”, que correspondem às células filhas. Referencia Paramécios (eucariontes unicelulares) Epulopiscium

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Mais recentemente, em 1999, outro relato descreve o isolamento de uma bactéria ainda maior, isolada na costa da Namíbia. Esta, denominada Thiomargarita namibiensis, pode ser visualizada a olho nú, atingindo até cerca de 0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura.

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Maior Organismo da terra ... é um fungo Basidiomyceto

Armillaria ostoyae (honey mushrooms) encontrado

Malheur National Forest

in the Strawberry Mountains eastern Oregon, U.S.

é considerada um organismo pois: Tem a mesma genética

Um único micélio enorme e interconectado

ocupa uma área de 8,9 km²

peso estimado 605 toneladas idade estimada 2.400 anos

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postulados de Koch foram formulados inicialmente por Henle e adaptados em 1877 por Koch, publicados em 1882. Embora seja mais correcto designá-los por Postulados de Henle-Koch, são normalmente conhecidos apenas por Postulados de Koch 1. A presença do agente deve ser sempre comprovada em todos os indivíduos que sofram da doença em questão e, a partir daí, isolada em cultura pura. 2. O agente causador da doenca em questao nao pode ser encontrado em individuos saudaveis. 3. Uma vez isolado, o agente deve ser capaz de reproduzir a doença em questão, após a sua inoculação em animais experimentais. 4. O mesmo agente deve poder ser recuperado desses animais experimentalmente infectados e de novo isolado em cultura pura.

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Martinus Beijerinck (holanda) 1851 – 1931 Contribuições : Ciclo do Nitrogênio Quimioautotrofia Virologia Bactérias redutoras de sulfato Cultivo de bactérias com meio minimo …

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Categorias taxônomicas:

Categoria Taxonômica Exemplo

Domínio Bactéria Divisão Gacilicutes Classe Scotobacteria Ordem Spirochaetales Família Spirochaetaceae Gênero Treponema Espécie pallidum Cepa Nichols

Características usadas para agrupar microrganismos

= morfologia, exigências nutricionais

Táxon básico= espécie

Espécie= coleção de cepas (organismos com características similares,

especialmente no material hereditário)

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Nomenclatura

• 1735 - Carolus Linnaeus (organismos incluídos em dois reinos)

sistema de nomenclatura científica: binominal

um gênero e um epíteto específico

Nomes científicos são

latinizados

porque o

latim

era a

língua

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Staphylococcus aureus

Escherichia coli

Staphylococcus aureus

Escherichia coli

Gênero nome da espécie

itálico

sublinhado

Nomes podem

-descrever uma espécie

-homenagear um pesquisador

-identificar hábitos de uma espécie Ex:

Staphylo= arranjo agrupado de células

coccus= células que possuem forma de esfera

aureus= ouro, cor das colônias de bactérias

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Autor Reino e Domínios Grupos de organismos

Linneaeus Animalia

Plantae Animais e protozoáriosPlantas, algas, bactérias e fungos Haeckel Animalia Plantae Protista Animais Plantas e algas multicelulares Algas unicelulares, bactérias, protozoários e fungos Whittaker Animalia Plantae Protista Fungi Monera (Procaryotae) Animais Plantas Algas e Protozoários Fungos Procariotos Woese Archaea Bacteria Eukarya Procariotos Procariotos Eucariotos: fungos, algas, protozoários, plantas e animais

CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS

Baseado em características nutricionais -fotossíntese -absorção -ingestão (Absorção e possuem parede celular) (Ingerem alimentos) (Fotossintéticas) (Absorvem alimentos) (Todos os tipos nutricionais)

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Woese, C.R., O. Kandler, & M.L. Wheelis (1990). "Towards a natural system of

organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.“ Proc. Natl. Aca. Sci. USA 87:4576-4579.

1990- Carl Woese = Os três domínios da vida

-Revolução na classificação da vida

-Transição da classificação baseada em fenótipo para uma baseada em genótipo

-Separação entre Bactérias e Arqueobactérias= Arqueobactérias foram denominadas Arqueas -Determinação da relação evolucionária entre as Bactérias e entre as Arqueas

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Diversidade e classificação

Análises filogenéticas do RNA ribossomal 16S por Carl Woese e outros

determinaram a relação evolucionária entre Bactérias, Arqueas e eucariotos

Características do rRNA

• Universalmente distribuído

• Funcionalmente similar entre organismos

• Sequência de nucleotídeos sofre mutações lentas

• Possuem sequências chamadas sequências-assinatura

sequências-assinatura= sequências de 6 a 14 bases nas mesmas posições do rRNA de grupos relacionados

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Ancestral comum relativamente recente

Woese descobriu que nenhum

grupo evoluiu a partir de outro.

Procariotos e eucariotos

aparentemenete evoluíram

por vias complementares

diferentes de uma forma

Ancestral comum

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PROCARIOTOS

Devido a influência do dogma procarioto-eucarioto

bactérias e arqueas ainda são considerados procariotos.

No entanto arqueas são diferentes de bactérias e

evolutivamente mais próximas a eucariotos.

Bactéria

Arqueas

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Existem dois grupos de

procariotos

que eram chamados em conjunto de bactérias: as arqueobactérias e as eubactérias. No entanto de acordo com o trabalho de Woese, as

arqueobactérias são mais próximas dos eucariotos do que das eubactérias e foram denomindas arqueas.

•Dois domínios procarióticos

•Um domínio eucariótico

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Célula de bactéria

Procarioto ancestral

_{de uma célula}

Célula de eucarioto

núcleo

Retículo

endoplasmático

Envelope

_nuclear

Parede celular

DNA

Invaginação

da

membrana

plasmática

Origem das células eucarióticas

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Primeiro evento endossimbiótico

Segundo evento endossimbiótico

Terceiro evento endossimbiótico

Perda da parede celular

Formação de membranas internas – compartimentos Aparecimento citoesqueleto e Envelope nuclear

Desenvolvimento do flagelo eucarioto

Surgimento das vesículas digestivas

ETAPAS DO DESENVOLVIMENTO DA CÉLULA EUCARIÓTICA

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Teoria endossimbiôntica

Em algum estágio da evolução uma bactéria invadiu uma célula

eucariótica fornecendo habilidades respiratórias e de

fotossíntese que estavam ausentes nesta célula.

Ambas se beneficiaram desta associação e se tornaram

dependentes uma da outra.

Bactérias eventualmente tornaram-se mitocôndria e cloroplasto.

Quando o simbionte bacteriano era um procarioto fotossintético

Funcionava como cloroplasto e a célula vegetal evoluiu

Quando o simbionte era um aeróbio não fotossintético,

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Principais tipos de microrganismos

-Bactérias=eubactérias e arqueobactérias (procariotos)

-Fungos= eucariotos

-

Vírus

- Seres vivos ou não vivos?

-Não estão classificados em nenhum

domínio da vida

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Bactérias archaea

Vírus Leveduras

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Estrutura dos microrganismos

Basicamente duas arquiteturas celulares:

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Célula de procarioto

Célula de eucarioto (animal)

As células procariontes caracterizam-se pela pobreza de membranas, são células primitivas, sem núcleo, o material genético fica espalhado, solto, pobre em organelas e consequentemente, em funções.As células eucariontes são células ricas em organelas, com núcleo definido e carioteca. O material genético fica dentro do núcleo.

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Células de procariotos

Estruturas exteriores Parede celular Presente (proteína-polissacarídeo) Membrana celular Presente Flagelo Pode estar presente Estruturas interiores R. E. Ausente Ribossomos Presente Microtúbulos Ausente Centríolos Ausente Complexo de Golgi Ausente Núcleo Ausente Mitocondria Ausente Cloroplastos Ausente Cromossomo Presente (muitas vezes único e circular) Lisossomos Ausente Vacúolos Ausente

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Comparação entre Arqueas, Bactérias e Eucariotos

Característica Bactéria Archaea Eucariotos

Envelope nuclear Ausente Ausente Presente Organelas envoltas por membrana Ausente Ausente Presente

Parece celular com peptodoglicano Presente Ausente Ausente Membrana com lipídeos Hidrocarbonos Alguns hidrocarbonos Hidrocarbonos não ramificados ramificados não ramificados

RNA polimerase De um tipo Vários tipos Vários tipos Aminoácido iniciador Formil-metionina Metionina Metionina da síntese proteica

Introns (sequência não Ausente Presente em Presente codificadora dos genes) alguns genes

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Procariotos:

Bactérias e Arqueas

•Criaturas de maior sucesso na terra (se sucesso for medido em número de indivíduos)

•Viveram sozinhos na terra por aproximadamente 2 bilhões de anos

•Maioria microscópica

•Maioria bactérias

•Possuem papéis cruciais na biosfera= membros dos dois domínios procaróticos superam todos os outros em diversidade metabólica

•Cerca de 4000 espécies conhecidas e estima-se que existam de 400.000 a 4 milhões de espécies

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-Identificadas pela primeira vez por microscopia por Antoni van Leewenhoek (no final de1600) -Louis Pasteur (francês) e Roberth koch (alemão) demonstraram o papel das bactérias em doenças -Embora são normalmente conhecidas por causar doenças, a maioria são benéficas e essenciais a vida humana e a vida no planeta terra Curiosidade:

“O número de bactérias do trato intestinal de uma pessoa

ultrapassa o número de seres humanos que já existiram e até mesmo o número total de células humanas no corpo dessa mesma pessoa”.

Principais Grupos de Procariotos

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Bactérias: grande diversidade fisiológica e morfológica

Diferentes tipos nutricionais quanto a fonte de carbono, energia e fatores

ambientais (oxigênio, pH, temperatura e pressão osmótica)

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Filo 1: Proteobactéria

Filo 2: Bactérias Gram-positivas

Filo 3: Cianobactérias e Proclorófitas

Filo 4: Chlamydia

Filo 5: Planctomyces/Pirellula

Filo 6: Verrucomicróbios

Filo 7: Flavobacterias

Filo 8: Cytophaga

Filo 9: Bactérias Verdes Sulforosas

Filo 10: Espiroquetas

Filo 11: Deinococcus

Filo 12: Bactérias Verdes Não-Sulforosas

BACTERIA

ARCHAEA

Filo 1: Euryarchaeota

Filo 2: Crenarchaeota

Filo 3: Korarchaeota

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A quanto tempo

estão aqui ???

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Microfóssil mais antigo de uma bacteria, descoberto por J. William

Schopf da UCLA em uma rocha datada de 3,5-bilhões de anos atrás

na Australia

.

Cyanobacteria atual. Apesar

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Microfóssil de um

eucarioto primitivo. Alga

multicellular alga datada

entre 900 milhões e 1 bilhão

de anos atrás.

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Papel dos microrganismos

estilos de vida :

Autotróficos,

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Alguns exemplos de microrganismos presentes no meio ambiente . Escherichia coli photosynthetic cyanobacterium fungus Ebola virus

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Alguns patógenos importantes

Vírus Influenza _{West Nile virus}

(Vírus do Oeste do Nilo)

-Micróbios causam muitas doenças infecciosas

-Vacinas, antibióticos e outros avanços diminuíram os impacto de doenças infecciosas, no entanto a incidência de doenças ainda é muito alta

-Novas doenças causadas por microrganismos continuam e emergir e patógenos conhecidos tornam-se resistentes a tratamentos.

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Doenças causadas por microrganismos e doenças infecciosas- desde 1973

Year Microbe/disease Type Health problem

1973 Rotavirus Virus Major cause of infantile diarrhea worldwide

1975 Parvovirus B19 Virus Severe anemia

1976 Cryptosporidium parvum Parasite Acute and chronic diarrhea

1977 Ebola Virus Ebola hemorrhagic fever/uncontrolled bleeding and kidney failure

1977 Legionella pneumophila Bacteria Legionnaireþs disease

1977 Hanta virus Virus Hemorrhagic fever

1977 Campylobacter jejuni Bacteria Short-term diarrhea

1980 Human T-lymphotropic virus I (HTLV-I) Virus T-cell lymphoma-leukemial cancer of the blood 1981 Toxic strains of Staphyloccus aureus Bacteria Toxic shock syndrome

1982 Escherichia coli O157:H7 Bacteria Hemorrhagic colitis; hemolytic uremic syndrome

1982 HTLV-II Virus Hairy cell leukemia

1982 Borrelia burgdorferi Bacteria Lyme disease

1983 Human immunodeficiency virus (HIV) Virus Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)

1983 Helicobacter pylori Bacteria Peptic ulcer disease

1985 Entercytozoon bieneusi Parasite Persistent diarrhea

1986 Cyclospora cayetanensis Parasite Persistent diarrhea

1988 Human herpesvirus-6 (HHV-6) Virus Roseola subitum/skin rash

1988 Hepatitis E Virus Liver infection; epidemic hepatitis

1989 Ehrlichia chaffeensis Bacteria Human ehrlichiosis/influenza-like infection

1989 Hepatitis C Virus Chronic liver infection

1991 Guanarito virus Virus Venezuelan hemorrhagic fever

1991 Encephalitozoon hellem Parasite Conjunctivitis

1991 New species of Babesia Parasite Atypical babesiosis/infection with fever, chills and fatigue

1992 Bartonella henselae Bacteria Catch scratch disease/bacillary angionmatosis

1993 sin nombre virus Virus Adult respiratory distress syndrome

1993 Encephalitozoon cuniculi Virus Infection with fever, chills and fatigue

1994 Sabia virus Virus Brazilian hemorrhagic fever

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Micróbios são geralmente benéficos e não maléficos

-

Os micróbios formam relações de mutualismo importantes com todos os tipos de microrganismos. Muitas destas relações são importantes do ponto de vista de perspectiva humana

Somente uma pequena fração dos microrganimos causam doença; muitos são benéficos -Micróbios que vivem no nosso intestino e na nossa pele ajudam a evitar doenças. Antagonizam outras bactérias ocupando espaço, prevenindo a ocupação de outros microrganimos -Além disso, a comunidade de micróbios em humanos fornece vitaminas, como B12 -Possuímos comunidades de microrganimos no nosso trato digestivo= Existem mais células não humanas em nosso organismo do que células humanas -A saúde humana e nutrição também depende de animais saudáveis. Vacas, ovelhas e outros animais ruminantes utilizam seus micróbios associados para degradar plantas em outros nutrientes

No entanto:

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A vaca: exemplo de animal ruminate

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Grande parte da agricultura depende da atividade de micróbios.

Por exemplo, alguns plantas formam uma relação de simbiose

com certas bactérias.

Estas bactérias convertem nitrogênio em gás amônia para a planta,

um importante nutriente, geralmente limitado no ambiente.

Fungos podem fazer associações do tipo micorriza com plantas

O que facilita assimilação de nutrientes do solo (maior superficie

especifica das hifas do fungo)

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Plantas leguminosas

Bactérias fixadoras de nitrogênio forma estruturas chamadas nódulos na raiz

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Alimentação Produtos de diferentes tipos de fermentação de microorganismos Queijos, yogurt, coalhada Cerveja , vinho, etc.. Picles Molho shoyo

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