Introdução à Microbiologia

INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA

Conteúdo da Aula 1

1- Definições

2- Microrganismos como células

células

3- Impacto nos seres humanos

DEFINIÇÃO DE MICRORGANISMOS

Organismos vivos

ou agentes que

ou agentes que

na maioria dos

casos não são

visualizados a

olho nu.

MICROBIOLOGIA

• Ciência que estuda os microrganismos;

• Podem ser encontrados como células únicas ou agrupamentos células únicas ou agrupamentos celulares;

• Também está incluído os vírus – seres microscópicos, de natureza acelular.

MICROBIOLOGIA COMO CIÊNCIA

• Está associada ao estudo das células vivas e seu funcionamento;

• Estuda a diversidade e a evolução

• Estuda a diversidade e a evolução

dos microrganismos;

• Estuda o papel dos

ABORDAGENS DA MICROBIOLOGIA

• CIÊNCIA BIOLÓGICA BÁSICA – oferece

ferramentas de pesquisa mais acessíveis ao estudo dos processos biológicos na natureza; estudo dos processos biológicos na natureza;

• CIÊNCIA BIOLÓGICA APLICADA – lida com

problemas práticos da medicina, agricultura e indústria.

IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS

Na ausência de microrganismos, as formas de vida superiores nunca poderiam ter surgido e se

mantido.

Principais marcos na história da vida: Principais marcos na história da vida:

• 3,7 bilhões de anos: Origem da vida

• 3,5 bilhões de anos: Fóssil do procarionte mais antigo

• 2,7 bilhões de anos: Acúmulo de O₂ produzido pelas cianobactérias

• 2,6 bilhões de anos: Primeiros organismos terrestres • 1,5 bilhões de anos: Fóssil eucarionte mais antigo

IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS

1%

Os homens, outros animais e plantas estão

intimamente associados às atividades microbianas.

99%

B enéfico s o u inó cuo sBENÉFICOS OU P ato gênico s

MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS

• A célula corresponde à unidade fundamental do

ser vivo;

• Uma única célula corresponde a uma entidade,

• Uma única célula corresponde a uma entidade,

separada das outras por uma membrana (ou parede celular), contendo uma variedade de compostos químicos e estruturas subcelulares em seu interior.

CÉLULAS PROCARIOTE X EUCARIONTE

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

Citoesqueleto Ausente Presente

DE ROBERTIS - HIB - Bases da Biologia Celular e Molecular, 3ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001

MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS

• Internamente à membrana celular encontram-se várias estruturas e compostos químicos que

permitem o funcionamento celular; Estruturas chave:

• núcleo ou nucleóide – onde o DNA é armazenado;

• citoplasma – onde encontramos a maquinaria

responsável pelo crescimento e funcionamento celular

MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS

Todas as células são compostas por quatro componentes químicos (MACROMOLÉCULAS): • PROTEÍNAS • ÁCIDOS NUCLÉICOS • ÁCIDOS NUCLÉICOS • LIPÍDEOS • POLISSACARÍDEOS

A natureza química e o arranjo das macromoléculas em uma célula tornarão um organismo diferente de outro.

CÉLULAS COMO USINAS

• As células podem ser vistas como USINAS

QUÍMICAS - realizam transformações químicas confinadas aos limites de determinadas

estruturas celulares; estruturas celulares;

• Os catalizadores são as ENZIMAS – proteínas

capazes de acelerar a velocidade das reações químicas.

CÉLULAS COMO

DISPOSITIVOS CODIFICANTES

As células podem ser consideradas dispositivos codificantes, que armazenam e processam a codificantes, que armazenam e processam a

informação genética (DNA) eventualmente transmitida aos descendentes durante a

CÉLULAS COMO USINAS QUÍMICAS E

DISPOSITIVOS CODIFICADORES

• A ligação entre estes dois atributos celulares o crescimento – quando em condições favoráveis uma célula irá crescer e se dividir – durante o

processo, a quantidade de todos os constituintes celulares deve ser duplicada;

processo, a quantidade de todos os constituintes celulares deve ser duplicada;

• Também as células filhas devem conter toda a informação genética (replicação do DNA);

MICRORGANISMOS E SEUS

AMBIENTES NATURAIS

• Na natureza, as células são encontradas associadas a outras células, formando as populações;

• A localização ambiental onde a população microbiana vive é denominada habitat;

• A localização ambiental onde a população microbiana vive é denominada habitat;

• Na natureza, as populações microbianas não são encontradas de forma isolada, mas vivem e

interagem com outras, formando as comunidades microbianas.

EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO

AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS

• As populações que compõem as comunidades

microbianas exibem diversos tipos de interações – benéficas e/ou prejudiciais;

• Cooperação para otimizar capacidades nutricionais; • A presença de uma comunidade em um habitat é

determinada pelas condições químicas e físicas deste ambiente;

EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO

AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS

• A associação entre os organismos vivos e seu

meio ambiente é denominado Ecossistema;

• As propriedades de um ecossistema são

controladas pelas atividades microbianas:

removem nutrientes do meio e os utilizam na biossíntese de novas células – ao mesmo tempo excretam produtos finais de metabolismo.

EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO

AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS

• Embora os microrganismos serem tão pequenos , e parecerem inconseqüentes, são capazes de se multiplicar rapidamente, produzindo numerosas populações e promovendo grandes efeitos em um habitat;

um habitat;

• Podem parecer de menor importância na natureza, mas correspondem a uma parte

extremamente importante de virtualmente todos os ecossistemas.

EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO

AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS

• Número de células procarióticas na Terra é da

ordem de 5x1030 _{– a quantidade total de carbono}

presente neste grande número de células diminutas é equivalente à quantidade de diminutas é equivalente à quantidade de

carbono exibida por todas as plantas da Terra;

• O conteúdo global de nitrogênio e fósforo das

células procarióticas é cerca de dez vezes maior que toda a biomassa vegetal;

EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO

AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS

• As células procarióticas constituem a principal

fração da biomassa na Terra –

reservatórios-chave dos nutrientes essenciais à vida.

• A maioria das células procarióticas não se encontra nas áreas superficiais e sim nas

profundezas oceânicas e terrestres – ambientes inexplorados – há muito para ser descoberto e compreendido.

O IMPACTO DOS MICRORGANISMOS

NOS SERES HUMANOS

Uma meta dos microbiologistas é compreender como os microrganismos atuam e desenvolver

maneiras visando otimizar seus efeitos maneiras visando otimizar seus efeitos benéficos e minimizar as atividades danosas.

MICRORGANISMOS E O FUTURO

• A biotecnologia envolve a utilização dos

microrganismos em processos industriais de larga escala;

• A biotecnologia é altamente dependente da

engenharia genética – manipulação artificial de genes e de seus produtos.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

PRÉ-HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• India (1300 a.C.): proibição do casamento de pessoas com tuberculose;

• BÍBLIA: descrição da lepra (Livro dos Números – 1000 aC) e proibição consumo de certas carnes

(Deuteronômio – 600 aC);

• China (50 aC): uso de sandálias mofadas para controle de infecções bacterianas nos pés.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

PRÉ-HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Produção de alimentos:

Vinho e Pães - data do surgimento das primeiras

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Embora a existência de criaturas pequenas, invisíveis a olho nu, tenha sido especulada há muitos anos, sua descoberta está associada à invenção do microscópio.

• Robert Hooke (1664) – descreveu estruturas

• Robert Hooke (1664) – descreveu estruturas

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

O PRIMEIRO A

OBSERVAR OS

MICRORGANISMOS

EM DETALHES

Antony van Leeuwenhoek

(1632-1723) - Delft, Holanda

EM DETALHES

(1684)

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

As primeiras observações

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

Leeuwenhoek é considerado o

fundador da microbiologia

• Observações relatadas a Sociedade Real de Londres

Real de Londres

• Observou e descreveu os

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

O desenvolvimento da microbiologia como

ciência está diretamente correlacionado a dois aspectos fundamentais:

• o aperfeiçoamento dos microscópios

HISTORIA DA MICROBIOLOGIA

Duas questões biológicas levaram ao

desenvolvimento dessas técnicas laboratoriais:

• a questão da geração espontânea

• a questão da geração espontânea

• TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA:

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

Redi (1626-1697): moscas não se originam de carne e peixes

carne e peixes

A descoberta dos microrganismos reaqueceu os debates - mais um século de controvérsias

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

Spallanzani (1729-1799):

frascos com caldo estéril, se permanecerem fechados não

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• PASTEUR acumulou uma série de triunfos, como o desenvolvimento de vacinas contra o antraz (carbúnculo), a cólera aviária e a raiva;

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• 1880 a 1890 – período extremamente

produtivo para a microbiologia;

• Auxiliaram a reforçar o conceito da teoria das doenças causadas por germes.

• No sec. XVI acreditava-se que “algo” que induzisse doenças podia ser transmitido de um indivíduo doente para um indivíduo sadio;

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Após o descobrimento dos microrganismos,

passou-se a acreditar que estes fossem os agentes responsáveis pelas doenças

contagiosas, embora não houvesse qualquer tipo de prova formal dessa suspeita.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

médicos antes do antendimento às

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Joseph Lister

Antisépsia cirúrgica

Baseava-se na esterilização Baseava-se na esterilização pelo calor dos instrumentos cirúrgicos, e na pulverização de um agente antiséptico, o fenol ou ácido carbólico, sobre a área e roupas cirúrgicas.

O decréscimo acentuado das infecções bacterianas devido ao fenol, permitiu demonstrar indiretamente que os microrganismos provocavam doenças.

• Robert Koch (1843-1910)

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Para ultrapassar as limitações dos meios líquidos,

Koch desenvolve meios sólidos de cultura de bactérias; • primeiro utilizou fatias de batata cozida cortadas

assepticamente; depois utilizou meios com gelatina assepticamente; depois utilizou meios com gelatina

como agente solidificante produzidos em placas de vidro de fundo achatado, desenvolvidas por Richard Petri;

• nestes meios tornou-se possível isolar bactérias em cultura pura.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

Publica The Etiology of Tuberculosis, em que seguiu três passos (os ‘postulados de Koch’) para demonstrar que o bacilo da tuberculose provocava a doença com o mesmo nome:

1) detectou o bacilo da tuberculose (por coloração) em lesões 1) detectou o bacilo da tuberculose (por coloração) em lesões

tuberculares de vários órgãos de humanos e animais doentes; 2) cultivou o bacilo em cultura pura a partir de soro de indivíduos

doentes;

3) a inoculação do bacilo isolado causou tuberculose em ratinhos da Índia.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Usa meios de cultura de enriquecimento, desprovidos

de compostos nitrogenados, para obter culturas puras da bactéria Rhizobium que cresce nas raízes nodosas,

demonstrando que as culturas de enriquecimento criam as condições ótimas de crescimento de um determinado microrganismo.

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Trabalhando com a doença do

mosaico do tabaco, Beijerinck

descobriu que filtrados de extratos solúveis de plantas doentes eram infecciosos, mesmo após diluições infecciosos, mesmo após diluições repetidas.

• Chamou ao agente infeccioso

‘contagium vivum fluidum’. Este

agente só se multiplicava em células vivas de plantas, e podia sobreviver por longos períodos em extratos

HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

• Isola bactérias nitrificantes do solo. Durante o período de 1890-91, Winogradsky estuda em profundidade os organismos responsáveis