micro aula1

BC-1606

Microbiologia

Santo André setembro de 2010

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Prof . Antônio Sérgio Kimus Braz

Aula 1

Apresentação

Introdução

Conceitos

gerais

Microbiologia

(4-2-5)

Aulas teóricas

Aulas práticas

Critérios de avaliação

•

_{Provas teóricas:}

_{duas avaliações. P1 e P2}

(25% + 25%)

•

_{Prova substitutiva (troca nota da P1 ou P2)}

(pra quem perdeu ou quem quer melhorar a nota...

ATENÇÃO ela obrigatoriamente substitui a menor nota da P1 ou

P2 mesmo que seja menor que uma delas …

TODA MATÉRIA

TODA MATÉRIA

• trabalho em grupo – Apresentação será avaliado a

participação de todos do grupo (25%)

• Relatórios e participação nas aulas práticas peso

10 (25%)

Critérios de avaliação

• PRIMEIRA PROVA TEÓRICA. (25%)

data ???

• Relatórios de aula prática (25%)

• SEGUNDA PROVA TEÓRICA. (25%)

data ???

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...   

2º parte : 

Diversidade de microorganismos, evolução e detalhes sobre principais 

grupos : 

1) Bactéria

2) Archaea

3) Eucariontes (fungos, cromistas, flagelados e outros)  

4) viru

s

       Microbiologia

Mikros: pequeno

Bios: vida

Logos: ciência

      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.

        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)

      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.

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

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

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)

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

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

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)

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

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

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

 

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

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

Célula de bactéria

Procarioto ancestral

_{de uma célula}

eucariótica

Célula de eucarioto

núcleo

Retículo

endoplasmático

Envelope

_nuclear

Parede celular

DNA

Invaginação

da

membrana

plasmática

Origem das células eucarióticas

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

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, 

funcionava como mitocôndria (fornecendo energia) e um

tipo de célula animal ou protista evoluiu.

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

Nome Características N. de

espécies Nome e características Eucarioto, multicelular,  precisa de outros organismos  para alimentos, reproduz por  esporos, corpo de hifas  (filamentos) 100.000 Procarioto, na maioria formas  de células únicas, Apesar de algumas formarem  agregados permanentes de  células.  4.000 Bactéria: Parede celular: com peptídeoglicana, Grande diversidade em estilos de vida,  muitos produzem seus próprios  alimentos. 1.000 Archeae: Parede celular: sem peptídeoglicana, Similar em organização do genoma e  controle com eucariotos, muitos vivem  em condições extremas.

Bactérias archaea

Vírus Leveduras

Estrutura dos microrganismos

Basicamente duas arquiteturas celulares:

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.

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

Células procariontes Células eucariontes

Envoltório nuclear Ausente Presente

DNA Desnudo Combinado com proteínas

Cromossomas Únicos Múltiplos

Nucléolos Ausentes Presentes

Divisão Fusão binária Mitose e meiose

Ribossomas 70S* _{(50S + 30S) 80S (60S + 40S)}

Endomembranas Ausentes Presentes

Mitocôndrias Ausentes Presentes

Cloroplastos Ausentes Presentes em células vegetais

Parede celular Não celulósica Celulósica em células vegetais

Exocitose e endocitose Ausentes Presentes

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

Sensibilidade a antibióticos Reprodução inibida Reprodução Reprodução por streptomicina e não inibida por não inibida por clorafenicol antibióticos antibióticos

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

-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

Bactérias:

Bactérias: grande diversidade fisiológica e morfológica

Diferentes tipos nutricionais quanto a fonte de carbono, energia e fatores ambientais (oxigênio, pH, temperatura e pressão osmótica)

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

Filo 13: Bactérias Hipertermófilas

Filo 14: Nitrospira e Defferibacter

BACTERIA

ARCHAEA

Filo 1: Euryarchaeota

Filo 2: Crenarchaeota

Filo 3: Korarchaeota

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

de não ser multicelular, muitas

vezes formam agregados

Microfóssil de um

eucarioto primitivo. Alga

multicellular alga datada

entre 900 milhões e 1 bilhão

de anos atrás.

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

Papel dos microrganismos

estilos de vida :

Autotróficos,

Heterotróficos (saprofitas, patogenicos, simbioticos)

,

Alguns patógenos importantes

Vírus Influenza _{West Nile virus}

(Vírus do Oeste do Nilo)

Staphylococcus aureus _{Streptococcus pneumoniae}

-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.

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

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:

A vaca: exemplo de animal ruminate

Diferente de humanos, animais ruminantes possuem um estômago complexo

que contém um grande número de microrganismos que degradam plantas e

 transformam em outros nutrientes. 

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)

Plantas leguminosas

Bactérias fixadoras de nitrogênio forma estruturas chamadas nódulos na raiz das plantas leguminosas. Ervilhas expostas (à esquerda) ou não (direita) a bactérias. Os pequenos nódulos nas raízes das plantas à esquerda contém milhões de bactérias Fixando ativamente o nitrogênio para uso da planta. Embora não evidente as plantas à esquerda são mais robustas devido ao nitrogênio.

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

      

A MAIORIA DA VIDA NO PLANETA É MICROSCÓPICA

-

_{-Os microrganismos influenciam} 

profundamente o 

ambiente em que vivemos

-No momento sabemos muito pouco sobre 

os microrganismos= menos de 2%

 podem ser cultivados em laboratório

Cianobactérias e algas nos oceanos são responsáveis pela maioria da fotossíntese no 

planeta. 

São fonte de alimento para muitas criaturas nos oceanos 

     -Fonte de oxigênio

     -Usam dióxido de carbono para sintetizar todas as moléculas biológicas

      e portanto o removem da atmosfera

-Em todos os ambientes degradam organismos mortos e produzem 

 nutrientes para outros organismos

-São essenciais no tratamento de esgoto 

-Microrganismos são importantes na produção de energia. Uma porção 

 significante de gás natural deve-se aos metanogênicos (bactérias que 

 produzem metano).

-Várias bactérias também são capazes de degradar rapidamente óleo na 

 presença de ar 

-Produção de energia = muitas usado (em tratamento de esgoto)

 capturam o metano produzido pelas microorganismos metanogênicos para produzir

 acionar para turbinas que produzem eletricidade

Derramamento de óleo em Exxon Valdez

Microrganismos possuem um importante papel na remoção de poluentes.

Durante o derramamento de óleo Exxon Valdez no Alaska micróbios (presentes no meio ambiente) eliminaram o óleo derramado.

Uma solução de nutrientes foi adicionada para acelerar o crescimento destes microrganismos