MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA

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Microbiologia e Imunologia – Profª. Ms. Adriana Januário

Meu nome é Adriana Januário. Possuo Graduação em Ciências Biológicas pela Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto – USP e mestrado em Imunologia Básica e Aplicada pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP. Em minha dissertação de mestrado, estabeleci o perfil da expressão de RNA mensageiro para citocinas induzidas pelo fungo patogênico Paracoccidioides brasiliensis em camundongos geneticamente resistentes e susceptíveis a este fungo. Atuei como docente na Universidade de Uberaba nos cursos de Ciências Farmacêuticas e Fonoaudiologia. Atualmente, sou professora no Claretiano – Centro Universitário de Batatais, onde leciono as disciplinas Fundamentos Biológicos, Microbiologia, Embriologia e Morfogênese, Parasitologia Geral. Leciono, também, na Universidade Paulista de Ribeirão Preto, ministrando as disciplinas de Microbiologia e Imunologia e Parasitologia. Admiro o estudo da morfologia celular, e as interações promovidas na relação hospedeiro parasito, e será um grande prazer desenvolver o estudo da biologia celular e tecidual com você!

e-mail: [email protected]

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MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA

Adriana Januário

Batatais Claretiano

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Fazemos parte do Claretiano - Rede de Educação

576 J38m Januário, Adriana

Microbiologia e imunologia / Adriana Januário – Batatais, SP : Claretiano, 2014. 108 p.

ISBN: 978-85-8377-342-9

1.Microbiologia. 2. Estrutura viral. 3. Replicação viral. 4. Vírus e câncer. 5. Príons e viroides. 6. Bactérias. 7. Morfologia bacteriana. 8. Membrana celular. 9. Fungos. 10. Sistema Imune. I. Microbiologia e imunologia.

CDD 576

Corpo Técnico Editorial do Material Didático Mediacional Coordenador de Material Didático Mediacional: J. Alves

Preparação

Aline de Fátima Guedes Camila Maria Nardi Matos Carolina de Andrade Baviera

Cátia Aparecida Ribeiro Dandara Louise Vieira Matavelli Elaine Aparecida de Lima Moraes Josiane Marchiori Martins Lidiane Maria Magalini Luciana A. Mani Adami Luciana dos Santos Sançana de Melo Patrícia Alves Veronez Montera Raquel Baptista Meneses Frata Rosemeire Cristina Astolphi Buzzelli Simone Rodrigues de Oliveira

Bibliotecária

Ana Carolina Guimarães – CRB7: 64/11

Revisão

Cecília Beatriz Alves Teixeira Eduardo Henrique Marinheiro Felipe Aleixo

Filipi Andrade de Deus Silveira Juliana Biggi

Paulo Roberto F. M. Sposati Ortiz Rafael Antonio Morotti Rodrigo Ferreira Daverni Sônia Galindo Melo Talita Cristina Bartolomeu Vanessa Vergani Machado

Projeto gráfico, diagramação e capa

Eduardo de Oliveira Azevedo Joice Cristina Micai Lúcia Maria de Sousa Ferrão Luis Antônio Guimarães Toloi Raphael Fantacini de Oliveira Tamires Botta Murakami de Souza Wagner Segato dos Santos

Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução, a transmissão total ou parcial por qualquer forma e/ou qualquer meio (eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação e distribuição na web), ou o arquivamento em qualquer sistema de banco de dados sem a permissão por escrito do autor e da Ação Educacional Claretiana.

Claretiano - Centro Universitário

Rua Dom Bosco, 466 - Bairro: Castelo – Batatais SP – CEP 14.300-000 [email protected]

Fone: (16) 3660-1777 – Fax: (16) 3660-1780 – 0800 941 0006 www.claretianobt.com.br

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SUMÁRIO

CADERnO DE REfERênCIA DE COnTEúDO

1 INTRODUÇÃO ... 9

2 ORIENTAÇÕES PARA ESTUDO ... 10

3 REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS ... 25

UniDADE 1 – INTRODUÇÃO à MICROBIOLOGIA E PROPRIEDADES GERAIS DOS VíRUS 1 OBJETIVOS ... 27

2 CONTEúDOS ... 27

3 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE ... 28

4 INTRODUÇÃO à UNIDADE ... 28

5 INTRODUÇÃO à MICROBIOLOGIA ... 29

6 PROPRIEDADES GERAIS DOS VíRUS ... 31

7 ESTRUTURA VIRAL... 33 8 REPLICAÇÃO VIRAL ... 36 9 VíRUS E CÂNCER ... 38 10 PRíONS E VIROIDES ... 39 11 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ... 40 12 CONSIDERAÇÕES ... 40 13 E-REFERÊnCiAS ... 41 14 REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS ... 41

UniDADE 2 – PROPRIEDADES GERAIS DAS BACTÉRIAS 1 OBJETIVOS ... 43

2 CONTEúDOS ... 43

5 MORFOLOGIA BACTERIANA ... 44

6 MEMBRANA CELULAR... 47

7 REGIÃO NUCLEAR OU NUCLEOIDE ... 48

8 RIBOSSOMOS ... 48

9 INCLUSÕES ... 49

10 PAREDE CELULAR ... 49

11 PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM-POSiTiVAS ... 50

12 PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM-nEGATiVAS ... 51

13 PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS áLCOOL áCIDO RESISTENTES ... 52

14 COLORAÇÃO DE GRAM ... 53

15 CáPSULA ... 55

16 PILI ... 55

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20 E-REFERÊnCiAS ... 59

UniDADE 3 – PROPRIEDADES GERAIS DOS FUNGOS 1 OBJETIVOS ... 61

2 CONTEúDOS ... 61

5 PROPRIEDADES GERAIS DOS FUNGOS ... 62

6 A IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS EM NOSSA VIDA ... 70

7 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ... 71

8 CONSIDERAÇÕES ... 71

UniDADE 4 – CRESCIMENTO MICROBIANO 1 OBJETIVOS ... 73

2 CONTEúDOS ... 73

5 CRESCIMENTO MICROBIANO ... 75

6 FATORES QUE INTERFEREM NO CRESCIMENTO MICROBIANO ... 76

7 FATORES NUTRICIONAIS ... 79

8 FATORES FíSICOS E QUíMICOS QUE CONTROLAM O CRESCIMENTO MICROBIANO ... 81

9 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ... 82

10 CONSIDERAÇÕES ... 82

UniDADE 5 – NOÇÕES DO SISTEMA IMUNE 1 OBJETIVOS ... 85

2 CONTEúDOS ... 85

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6 FASES DAS RESPOSTAS IMUNOLÓGICAS ADQUIRIDAS ... 90

7 AS CÉLULAS DO SISTEMA IMUNE ... 91

8 IMUNIDADE HUMORAL ... 100 9 IMUNIDADE CELULAR ... 103 10 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ... 106 11 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 106 12 E-REFERÊnCiAS ... 107 13 REFERêNCIAS BIBLIOGRáFICAS ... 108

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CRC

Caderno de

Referência de

Conteúdo

Conteúdo ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Características morfológicas, culturais e metabólicas dos microrganismos. Cul-tivo, crescimento e reprodução microbiana. Metabolismo microbiano. Controle do crescimento dos microrganismos. Noções de biotecnologia microbiana. Mi-crorganismos causadores de doenças no homem. Estratégias para o ensino de Microbiologia.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

1. InTRODUÇÃO

Seja bem-vindo ao estudo do conteúdo de Microbiologia e

Imunologia, disponibilizado para você em ambiente virtual

(Edu-cação a Distância).

Neste instrumento, você encontrará o referencial teórico das

cinco unidades em que se divide a presente obra.

Com o estudo proposto, na Unidade 1, você terá a oportu-nidade de construir conhecimentos sobre as propriedades gerais dos microrganismos, as propriedades gerais dos vírus, os príons e viroides, bem como os tipos de replicação viral, vírus e tumores.

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Estudaremos também, na Unidade 2, a estrutura bacteriana, os tipos de parede celular de bactérias, a coloração de Gram e as formas e arranjos bacterianos.

Já na Unidade 3, veremos a estrutura fúngica, a replicação fúngica e classificação dos fungos.

na Unidade 4, vamos compreender o crescimento microbia-no, a curva do crescimento microbiamicrobia-no, os fatores que interferem no crescimento microbiano, o meio de cultura e os fatores que inibem o crescimento microbiano.

Ao final de nosso estudo, na Unidade 5, você será con-vidado a refletir sobre as propriedades gerais do sistema imune, a imunidade inata e imunidade adquirida, as fases das respostas imunes, as células do sistema imune, os órgãos linfoides, a imuni-dade humoral e imuniimuni-dade celular.

Esperamos que esse programa atenda às suas expectativas em conhecer e aprofundar seus conhecimentos sobre a microbio-logia.

Você contará sempre com a ajuda de seu tutor para auxiliá--lo em suas dúvidas e orientáauxiliá--lo corretamente para que você ad-quira as bases teóricas necessárias para sua aprendizagem.

Esperamos que você tenha um bom desempenho!

2. ORIEnTAÇÕES PARA ESTUDO

Abordagem Geral

neste tópico, apresenta-se uma visão geral do que será estu-dado nesta obra. Aqui, você entrará em contato com os assuntos principais deste conteúdo de forma breve e geral e terá a oportu-nidade de aprofundar essas questões no estudo de cada uoportu-nidade. Desse modo, essa Abordagem Geral visa fornecer-lhe o conheci-mento básico necessário a partir do qual você possa construir um

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© Caderno de Referência de Conteúdo

referencial teórico com base sólida – científica e cultural – para que, no futuro exercício de sua profissão, você a exerça com com-petência cognitiva, ética e responsabilidade social.

A microbiologia é um ramo da ciência que estuda os micror-ganismos, que são organismos muito pequenos que não podem ser visualizados a olho nu.

A microbiologia estuda a biologia de: vírus e agentes seme-lhantes a vírus, bactérias, protozoários, algas e fungos.

Normalmente, quando falamos de microrganismos, temos a impressão de que eles são ruins. Muitos cresceram ouvindo sua mãe dizer: menino, não anda descalço por causa dos micróbios. Você pode ficar doente!

Realmente, alguns microrganismos podem causar doenças, mas estes representam apenas 1% de todos os microrganismos existentes.

Apesar de não serem vistos, os microrganismos desempe-nham importantes funções para a manutenção do meio ambiente: 1) Alguns microrganismos possuem a propriedade de cap-tar energia do sol e armazená-la em moléculas que são utilizadas como alimento para outros seres vivos.

2) Eles são os grandes recicladores de matéria orgânica. Assim, por meio da decomposição da matéria orgânica, recicla-se o carbono, o nitrogênio e outros elementos. 3) Os microrganismos podem degradar resíduos poluentes

(como solventes, pesticidas, óleos).

4) Na indústria de alimentos, estão envolvidos com a pro-dução de iogurte, queijo, pão, cerveja, vinho entre ou-tros.

5) E na indústria farmacêutica, podem ser utilizados na produção de antibióticos, de hormônios e biofármacos. 6) Na área da saúde, o conhecimento da biologia dos

mi-crorganismos permitiu a produção de vacinas.

7) Na agricultura, são utilizados para fazer o controle de pragas.

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8) Na produção de energia, os microrganismos podem ser utilizados em processos de fermentação para produção de biocombustíveis, como, por exemplo, o etanol, que é uma matriz energética menos poluidora.

Você está observando que os microrganismos não são tão ruins assim?

Louis Pasteur, um ilustre pesquisador francês, resumiu de maneira brilhante a atuação dos microrganismos na natureza com a seguinte frase: "O papel dos infinitamente pequenos na natureza é infinitamente grande".

Os vírus são partículas infecciosas muito pequenas com for-mas e tamanhos variados, que não possuem natureza celular, não possuem as organelas intracitoplasmáticas, são desprovidos de maquinaria bioquímica para realizarem a síntese de proteínas e de seu ácido nucleico, e, portanto, eles não têm autonomia para mul-tiplicar-se. Assim, os vírus, obrigatoriamente, devem estar dentro de uma célula para se multiplicarem. Eles utilizam a maquinaria bioquímica da célula hospedeira para sintetizar suas proteínas e ácido nucleico, para poder se multiplicar, e por esta razão, todos os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios.

Outra característica dos vírus é que eles apresentam um úni-co tipo de ácido nucleiúni-co, ou eles são de DNA ou RNA, nunca pos-suem ambos em sua partícula.

As partículas virais, por não apresentarem natureza celular, possuem uma estrutura bastante simples, caracterizada pela pre-sença de seu material genético, composto por DnA ou RnA, que é revestido por uma cápsula proteica, denominada de capsídeo, a unidade proteica básica que forma o capsídeo é chamada de

cap-sômero.

Entretanto, alguns tipos de vírus, além de possuírem o ácido nucleico e do capsídeo, apresentam um revestimento adicional ex-terno, que é chamado de envelope, que é constituído por uma ca-mada bilipídica de fosfolipídios, proteínas, e glicoproteínas, muito

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semelhante à estrutura de uma membrana celular, estes vírus que possuem envelope são chamados de vírus envelopados.

O envelope pode possuir projeções externas de glicoproteí-nas, que são chamadas de espículas, que têm a função de se ligar a proteínas de superfície de membrana da célula hospedeira.

Alguns vírus são especializados em infectar bactérias, e por isso são chamados de bacteriófagos, estes apresentam uma estru-tura mais elaborada, com estruestru-turas especializadas para realiza-rem a fixação e a invasão das células bacterianas, e, por isso, são chamados de "vírus complexos". No bacteriófago, o capsídeo tem a forma poliédrica e é chamado de "cabeça", local onde o DnA fica abrigado. O restante da estrutura viral é chamado de "cauda", que é composta por uma bainha que possui estrutura helicoidal que é contrátil, e as fibras da cauda, que têm a função de reconhecer a célula hospedeira.

Replicação Viral

De modo geral, os vírus multiplicam-se em seis passos: 1) O primeiro passo consiste na adesão. Através de

molé-culas do envelope ou do capsídeo, a partícula viral ade-re-se à membrana celular da célula hospedeira.

2) Posteriormente, o vírus realizará a Penetração: que con-siste na introdução do vírus, ou de seu material genético no interior da célula hospedeira.

3) Após entrar na célula, o vírus realiza o terceiro passo, chamado de desnudamento – ou seja, perde a cobertu-ra que protege o material genético: se for o caso, o vírus perde o capsídeo, ou ele perde o envelope e o capsídeo. 4) Uma vez que o material genético fica exposto no interior

celular, ocorre o quarto passo chamado de síntese: nes-ta enes-tapa, ocorre a síntese de novas cópias do material genético viral e das proteínas virais.

5) Com a produção das biomoléuclas virais (ácido nucleico e proteínas, o vírus, as estruturas virais são montadas. Este passo é chamado de "montagem"). no caso dos

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ví-rus envelopados, a partícula viral só é finalizada durante a saída do vírus da célula por brotamento, quando ele utiliza parte da membrana da célula contendo proteínas virais para constituir seu envelope.

6) Finalmente, ocorre o útimo passo da replicação, que é chamado de liberação: neste momento, ocorre a libera-ção das partículas virais da célula hospedeira. Durante a saída da célula, as partículas virais podem lisar a célula, se fizer uma saída de forma coletiva. Porém, existem alguns casos em que a saída das partículas virais da célula ocorre por brotamento, que é uma saída de forma mais controla-da e discreta, não submetendo a célula hospedeira à lise. As bactérias são células procarióticas, constituídas de uma única célula, são desprovidas de envelope nuclear e possuem um cromossomo circular único, localizado em uma região chamada "nucleóide". As bactérias não possuem em seu citoplasma as or-ganelas membranosas, típicas das células eucarióticas.

A estrutura geral das bactérias é composta por:

1) Membrana celular – que realiza a permeabilidade seletiva. 2) Nucleóide – região citoplasmática onde se localiza o

cro-mossomo bacteriano.

3) Parede Celular – é uma estrutura semirrígida, localizada na parte externa da membrana celular, que tem como componente principal o peptídeoglicano.

4) Cápsula – algumas bactérias possuem um depósito de carboidratos, ao lado externo da parede celular, que está relacionado à adesão bacteriana às células do hospedei-ro. A cápsula também funciona como um mecanismo de escape ao sistema imune do hospedeiro, uma vez que ela encobre os antígenos bacterianos da parede celular. 5) Flagelo – consiste de uma estrutura longa e fina que, se

fixada na membrana celular e na parede celular, possui a função de promover a locomoção.

6) Pilli – (pili é plural de pilus, que significa "pêlo") são pro-longamentos externos pequenos e ocos, não associados com a promoção da locomoção bacteriana.

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Há dois tipos de pili:

1) Pili de ligação, também chamados de fímbrias, que são mais curtos e estão relacionados à adesão das bactérias nas superfícies de células dos hospedeiros, ou em outras superfícies como rochas.

2) Pili sexual, este é mais longo e promove uma conexão entre duas células bacterianas, além de funcionar como um canal de transferência de DnA plasmidial entre as bactérias. Os fungos compreendem um grupo diverso de organismos eucariotos, que podem sobreviver em habitat aquáticos e terres-tres. Por apresentar algumas características típicas, os fungos são classificados em um reino separado, o Reino fungi.

Os fungos são diferenciados de outros organismos eucariotos por possuírem na parede celular os polissacarídeos quitina e glucana, e porque em sua membrana celular o ergosterol substitui o colesterol.

Morfologicamente, os fungos podem ser leveduriformes (também chamado de leveduras), filamentosos ou dimórficos.

As leveduras são fungos unicelulares, com aspecto esférico, que na maioria das vezes se reproduzem assexuadamente por bro-tamento, quando uma célula mãe dá origem a uma protuberância, que cresce e posteriormente se separa da célula mãe, deixando cicatrizes. Uma levedura bastante útil para o homem é a do gênero Saccharomyces, que é utilizada na fabricação de pães e produção de bebidas alcoólicas.

Os fungos filamentosos, por sua vez, são multicelulares, são compostos por filamentos, estruturas tubulares, chamadas de

hi-fas, que se alongam em suas extremidades, que crescem ao longo

de uma superfície ramificando-se, formando uma massa compac-ta, que é chamada de micélio. Os fungos filamentosos podem se reproduzir assexuada e sexuadamente.

Fungos dimórficos – são aqueles que podem existir na forma de levedura ou na forma de filamentosa, de acordo com a tempe-ratura do ambiente.

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A importância dos fungos para o homem

Os fungos são decompositores para os ecossistemas, uma vez que sua sobrevivência está vinculada à excreção de enzimas que degradam a matéria orgânica. Eles podem ser considerados os grandes recicladores de matéria orgânica da natureza.

Para inibir seus competidores no meio ambiente, os fun-gos secretam algumas substâncias tóxicas como os antibióticos. A maioria dos antibióticos no mercado farmacêutico existente é derivada de fungos.

Os fungos que parasitam insetos podem ser extremamente úteis para o controle de pragas nas plantações, evitando o uso de pesticidas químicos.

na indústria de alimentos, tem-se a utilização dos fungos nos processos de fermentação, que leva à produção de bebidas alcoólicas, pães e queijos. Além de alguns serem utilizados na ali-mentação humana, como é o caso dos cogumelos, que apresen-tam alto teor de proteínas.

Em microbiologia, a palavra "crescimento" refere-se ao au-mento do número de células. O cresciau-mento microbiano, em la-boratório, pode ser monitorado através da contagem do número de células em uma cultura microbiana em função do tempo. Com esses dados, constrói-se um gráfico que é chamado de curva de

crescimento microbiano.

Partindo da análise da curva de crescimento microbiano, pode-se observar que há quatro fases distintas:

1) A primeira fase do crescimento microbiano é chamada de Lag: as células, quando colocadas em um meio de cul-tura novo, passam por um processo de adaptação. Nesta fase, as células aumentam seu volume e acumulam ATP (moléculas que armazenam energia), porém a multipli-cação celular é baixa.

2) Após essa fase de adaptação, vem a fase Log: chamada de logarítmica ou exponencial: onde as células se

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multi-Claretiano - Centro Universitário

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plicam em velocidade máxima, devido à grande dispo-nibilidade de nutrientes presentes no meio de cultura. 3) à medida que ocorre o gasto dos nutrientes no meio de

cultura, o crescimento microbiano entra na fase estácio-naria, em que o mesmo número de células que se mul-tiplicam é igual ao número de células que morrem, e o número de células vivas permanece constante.

4) Com a crescente escassez de nutrientes no meio de cul-tura, as células começam a morrer coletivamente, redu-zindo drasticamente o número de células viáveis, esta fase é chamada de "morte".

Para que haja êxito no crescimento microbiano, é necessá-rio estabelecer as condições ideais de temperatura, pH e pressão osmótica do meio de cultura, além de realizar o fornecimento dos nutrientes necessários para sua multiplicação.

O sistema imune é responsável por reconhecer os compo-nentes próprios e não próprios do corpo, e por consequência dis-so, efetua a defesa contra a invasão de patógenos e outras subs-tâncias estranhas ao corpo.

O sistema imune é composto por dois tipos de imunidade, que trabalham em cooperação, chamadas de imunidade inata ou natural e imunidade adquirida ou específica.

A imunidade inata corresponde à primeira linha de defesa contra agentes infecciosos. Os componentes da imunidade inata estão presentes desde o nascimento (a palavra "inato" significa "nascido com"), esta imunidade consiste de barreiras epiteliais, células especializadas e enzimas que bloqueiam a entrada dos mi-crorganismos. Exemplos: tecidos epiteliais que revestem as super-fícies internas e externas do corpo, as células fagocíticas (natural

killer – nK e macrófagos), enzima lisozima presente na saliva e na

lágrima, que tem capacidade de degradar a parede celular bac-teriana, os componentes do sistema complemento, que, quando ativado, promove a criação de poros na membrana de uma célula infectada. É importante enfatizar que as ações da imunidade inata

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são inespecíficas, isto é, elas atuam independentemente do tipo do patógeno (vírus, fungos, bactérias).

A imunidade adquirida é coordenada por linfócitos, células especializadas em reconhecer os antígenos, quando as barreiras da imunidade inata não são suficientes para conter o patógeno, ele consegue atingir os órgãos linfoides secundários (linfonodos, baço), e ali ele será reconhecido pelos linfócitos de uma forma es-pecífica.

Há dois tipos de imunidade adquirida:

1) A Imunidade humoral, que é coordenada pelos linfóci-tos B, células produtoras de anticorpos, que são glico-proteínas presentes no sangue e nas mucosas, elas agem contra patógenos extracelulares bloqueando a entrada destes agentes nos tecidos conjuntivos.

2) A Imunidade celular, por sua vez, é mediada pelos linfó-citos T, cujo alvo é eliminar patógenos intracelulares. Os linfócitos T ativam as células fagocíticas para eliminarem os patógenos por elas fagocitados. Existem alguns tipos de linfócitos T que possuem capacidade para destruir qualquer tipo de célula que abrigue um patógeno em seu citoplasma.

Duas características importantes da imunidade adquirida é a sua especificidade, os linfócitos (T ou B) possuem receptores que fazem o reconhecimento específico para antígenos distintos; e a memória imunológica, observou-se que a partir de exposições repetitivas de um determinado antígeno, as respostas imunes tornam-se mais acentuadas. isso ocorre porque nas respostas pri-márias são criados linfócitos de memória, que são células de vida longa, que, quando ativadas novamente pelo mesmo antígeno, tornam as respostas imunes mais eficazes.

De modo geral, as respostas imunes adquiridas seguem uma sequência de fases contínuas:

1) Reconhecimento: os linfócitos T ou B virgens (aque-les que ainda não interagiram com o seu antígeno

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es-Claretiano - Centro Universitário

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pecífico) utilizam seus receptores de membrana para reconhecerem o antígeno.

2) Ativação: a interação do receptor do linfócito com o antígeno, associados a sinais secundários (promovi-dos pelos patógenos ou por outras células do sistema imune, induzem a multiplicação dos linfócitos (pro-cesso chamado de expansão clonal – que gera um aumento numérico de linfócitos que reconhecem o antígeno).

3) Efetora: os linfócitos ativados, também chamados de "efetores", desenvolvem estratégias imunes para eliminação do antígeno. Por exemplo, produzem an-ticorpos, produzem substâncias mediadoras que es-timulam as células fagocíticas, ou se diferenciam em células que destroem células infectadas.

4) Declínio: com a eliminação dos antígenos, a maioria dos linfócitos efetores morre e é removida pelos fa-gócitos.

5) Memória: os linfócitos efetores sobreviventes per-manecem vivos por longos períodos e podem ser reativados rapidamente ao entrarem em contato com o antígeno específico.

Glossário de Conceitos

O Glossário de Conceitos permite a você uma consulta rá-pida e precisa das definições conceituais, possibilitando-lhe um bom domínio dos termos técnico-científicos utilizados na área de conhecimento dos temas tratados em Microbiologia e Imunologia. Veja, a seguir, a definição dos principais conceitos:

1) Células eucariotas: células caracterizadas por uma es-trutura interna baseada em organelas tal como o núcleo, derivado de eucario, ou núcleo verdadeiro (KARP, 2005). 2) Células procariotas: células estruturalmente simples de

bactérias, que não têm organelas envolvidas por mem-brana, derivado de prokarion, ou antes, do núcleo.

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3) Micróbios: são minúsculos seres vivos, pequenos para serem vistos a olho nu. O grupo inclui bactérias, fungos (leveduras e mofos), protozoários e algas microscópicas. 4) Organelas: as estruturas intracelulares organizacional e

funcionalmente diversas, ou seja, envolvidas por mem-branas, que são a característica definidora das células eucariotas.

5) Parede celular bacteriana: nas bactérias Gram negati-vas, é composta por uma camada de peptidioglicano e três outros componentes que a envolvem externamente: lipoproteína, mebrana externa e lipopolissacarídeo. Nas bactérias Gram positivas, a parede celular é composta por múltiplas camadas de peptidioglicano, que confere a sua rigidez e é reponsável pela manutenção da célula. 6) Príons: são proteínas anormalmente dobradas que

po-dem induzir uma mudança no formato de proteínas nor-mais, fazendo com que fiquem no formato de grumos. 7) Vírus: são parasitas intracelulares obrigatórios, possuem

um único tipo de ácido nucléico (DnA ou RnA); cober-tura protéica (às vezes, forma um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos); induzem a síntese de estrutu-ras especializadas capazes de transferir o ácido nucléico viral para outras células.

Para que você tenha uma visão geral dos conceitos mais importantes deste estudo, apresentamos, a seguir (Figura 1), um Esquema dos Conceitos-chave. O mais aconselhável é que você mesmo faça o seu esquema de conceitos-chave ou até mesmo o seu mapa mental. Esse exercício é uma forma de você construir o seu conhecimento, ressignificando as informações a partir de suas próprias percepções.

É importante ressaltar que o propósito desse Esquema dos Conceitos-chave é representar, de maneira gráfica, as relações en-tre os conceitos por meio de palavras-chave, partindo dos mais complexos para os mais simples. Esse recurso pode auxiliar você na ordenação e na sequenciação hierarquizada dos conteúdos de ensino.

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Com base na teoria de aprendizagem significativa, entende--se que, por meio da organização das ideias e dos princípios em esquemas e mapas mentais, o indivíduo pode construir o seu co-nhecimento de maneira mais produtiva e obter, assim, ganhos pe-dagógicos significativos no seu processo de ensino e aprendiza-gem.

Aplicado a diversas áreas do ensino e da aprendizagem es-colar (tais como planejamentos de currículo, sistemas e pesquisas em Educação), o Esquema dos Conceitos-chave baseia-se, ainda, na ideia fundamental da Psicologia Cognitiva de Ausubel, que es-tabelece que a aprendizagem ocorre pela assimilação de novos conceitos e de proposições na estrutura cognitiva do aluno. Assim, novas ideias e informações são aprendidas, uma vez que existem pontos de ancoragem.

Tem-se de destacar que "aprendizagem" não significa, ape-nas, realizar acréscimos na estrutura cognitiva do aluno; é preci-so, sobretudo, estabelecer modificações para que ela se configure como uma aprendizagem significativa. Para isso, é importante con-siderar as entradas de conhecimento e organizar bem os materiais de aprendizagem. Além disso, as novas ideias e os novos concei-tos devem ser potencialmente significativos para o aluno, uma vez que, ao fixar esses conceitos nas suas já existentes estruturas cog-nitivas, outros serão também relembrados.

nessa perspectiva, partindo-se do pressuposto de que é você o principal agente da construção do próprio conhecimento, por meio de sua predisposição afetiva e de suas motivações internas e externas, o Esquema dos Conceitos-chave tem por objetivo tor-nar significativa a sua aprendizagem, transformando o seu conhe-cimento sistematizado em conteúdo curricular, ou seja, estabele-cendo uma relação entre aquilo que você acabou de conhecer com o que já fazia parte do seu conhecimento de mundo (adaptado do

site disponível em:

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Microbiologia Fungos

Algas

Bactérias Vírus Mofos e Leveduras Gram positiva Crescimento microbiano Gram Negativa Capsídeo e Envelope Bacteriófagos Imunologia Doenças Protozoários

figura 1 Esquema dos Conceitos-chave de Microbiologia e Imunologia.

Como pode observar, esse Esquema oferece a você, como dissemos anteriormente, uma visão geral dos conceitos mais im-portantes deste estudo. Ao segui-lo, será possível transitar entre os principais conceitos desta obra e descobrir o caminho para construir o seu processo de ensino-aprendizagem.

Seguindo este fluxo crescente de conceitos, você gradativa-mente estará construindo um processo de aprendizado passando pelas biomoléculas, estrutura celular e posteriormente pelos teci-dos, aumentando o grau de complexidade do conteúdo e de inter-conexão com outras disciplinas.

O Esquema dos Conceitos-chave é mais um dos recursos de aprendizagem que vem se somar àqueles disponíveis no ambien-te virtual, por meio de suas ferramentas inambien-terativas, bem como àqueles relacionados às atividades didático-pedagógicas realiza-das presencialmente no polo. Lembre-se de que você, aluno EaD, deve valer-se da sua autonomia na construção de seu próprio co-nhecimento.

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Questões Autoavaliativas

No final de cada unidade, você encontrará algumas questões autoavaliativas sobre os conteúdos ali tratados, as quais podem ser de múltipla escolha, abertas objetivas ou abertas dissertativas.

Responder, discutir e comentar essas questões, bem como relacioná-las com a prática do ensino de Ciências Biológicas pode ser uma forma de você avaliar o seu conhecimento. Assim, mediante a resolução de questões pertinentes ao assunto tratado, você estará se preparando para a avaliação final, que será dissertativa. Além disso, essa é uma maneira privilegiada de você testar seus conhecimentos e adquirir uma formação sólida para a sua prática profissional.

As questões de múltipla escolha são as que têm como

respos-ta apenas uma alternativa correrespos-ta. Por sua vez, entendem-se por

questões abertas objetivas as que se referem aos conteúdos

matemáticos ou àqueles que exigem uma resposta determinada, inalterada. Já as questões abertas dissertativas obtêm por

res-posta uma interpretação pessoal sobre o tema tratado; por isso, normalmente, não há nada relacionado a elas no item Gabarito. Você pode comentar suas respostas com o seu tutor ou com seus colegas de turma.

Bibliografia Básica

É fundamental que você use a Bibliografia Básica em seus es-tudos, mas não se prenda só a ela. Consulte, também, as bibliogra-fias apresentadas no Plano de Ensino e no item Orientações para o

estudo da unidade.

figuras (ilustrações, quadros...)

Neste material instrucional, as ilustrações fazem parte inte-grante dos conteúdos, ou seja, elas não são meramente ilustra-tivas, pois esquematizam e resumem conteúdos explicitados no texto. Não deixe de observar a relação dessas figuras com os con-teúdos estudados, pois relacionar aquilo que está no campo visual com o conceitual faz parte de uma boa formação intelectual.

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Dicas (motivacionais)

O estudo desta obra convida você a olhar, de forma mais apu-rada, a Educação como processo de emancipação do ser humano. É importante que você se atente às explicações teóricas, práticas e científicas que estão presentes nos meios de comunicação, bem como partilhe suas descobertas com seus colegas, pois, ao com-partilhar com outras pessoas aquilo que você observa, permite-se descobrir algo que ainda não se conhece, aprendendo a ver e a notar o que não havia sido percebido antes. Observar é, portanto, uma capacidade que nos impele à maturidade.

Você, como aluno na modalidade EaD, necessita de uma for-mação conceitual sólida e consistente. Para isso, você contará com a ajuda do tutor a distância, do tutor presencial e, sobretudo, da interação com seus colegas. Sugerimos, pois, que organize bem o seu tempo e realize as atividades nas datas estipuladas.

É importante, ainda, que você anote as suas reflexões em seu caderno ou no Bloco de Anotações, pois, no futuro, elas poderão ser utilizadas na elaboração de sua monografia ou de produções científicas.

Leia os livros da bibliografia indicada, para que você amplie seus horizontes teóricos. Coteje-os com o material didático, discuta a unidade com seus colegas e com o tutor e assista às videoaulas.

No final de cada unidade, você encontrará algumas questões au-toavaliativas, que são importantes para a sua análise sobre os conteúdos desenvolvidos e para saber se estes foram significativos para sua forma-ção. Indague, reflita, conteste e construa resenhas, pois esses procedi-mentos serão importantes para o seu amadurecimento intelectual.

Lembre-se de que o segredo do sucesso em um curso na modalidade a distância é participar, ou seja, interagir, procurando sempre cooperar e colaborar com seus colegas e tutores.

Caso precise de auxílio sobre algum assunto relacionado a este estudo, entre em contato com seu tutor. Ele estará pronto para ajudar você.

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3. REfERênCIAS BIBLIOGRÁfICAS

GARTNER, L. P.; HIATT, J. L. Tratado de histologia em cores.3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.

KARP, G. Biologia celular e molecular: conceitos e experimentos. 3. ed. Barueri: Manole, 2005.

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1

EA

D

Introdução à Microbiologia

e Propriedades Gerais

dos Vírus

1. OBJETIVOS

• Compreender a importância dos microrganismos na na-tureza.

• Comparar os tipos de estruturas virais existentes. • Distinguir os tipos de ciclos de replicação viral.

2. COnTEúDOS

• Propriedades gerais dos microrganismos. • Propriedades gerais dos vírus.

• Príons e viroides.

• Tipos de replicação viral. • Vírus e tumores.

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3. ORIEnTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UnIDADE

Antes de iniciar o estudo desta unidade, é importante que você leia as orientações a seguir:

1) A Microbiologia dedica-se ao estudo dos organismos mi-croscópicos, um grande universo que não pode ser de-tectado pelos nossos olhos, mas que é extremamente importante para a manutenção da vida na Terra.

2) Queremos estimulá-lo a efetuar uma leitura desta uni-dade e enfatizar a importância de você também se de-dicar à consulta dos livros didáticos recomendados nas referências bibliográficas, que tratam do tema de uma forma mais enriquecedora e abrangente. Lembre-se de que você é o maior protagonista do seu processo de for-mação.

3) Leia os conteúdos com atenção, grifando os termos mais importantes, e anote suas dúvidas, para que elas sejam sanadas por intermédio do sistema de interatividade (Lista e Fórum) ou diretamente com o seu tutor, antes de você estudar a próxima unidade.

4. InTRODUÇÃO À UnIDADE

Nesta primeira unidade da obra Microbiologia e Imunologia, veremos uma breve introdução à Microbiologia, na qual você terá a oportunidade de conhecer os principais tipos de microrganismos existentes e o impacto que desempenham na natureza.

A segunda parte desta unidade será voltada ao estudo da biologia dos vírus, momento em que você poderá conhecer as pro-priedades gerais dos vírus, a estrutura viral e como eles se multi-plicam.

Espera-se que, ao final desta unidade, você seja capaz de re-conhecer a importância dos microrganismos para o meio ambien-te e domine os conceitos básicos sobre a estrutura e a replicação viral.

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© U1 - Introdução à Microbiologia e Propriedades Gerais dos Vírus

5. InTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA

A Microbiologia é um ramo da ciência que estuda os microrga-nismos, que são organismos muito pequenos, não visíveis a olho nu.

Os microrganismos compreendem um grupo amplo de seres vivos, que na maioria das vezes são encontrados na forma unice-lular e apresentam a propriedade de realizar suas funções vitais, como produção de energia, crescimento e reprodução, sem de-pender de outras células. Entre eles, estão as bactérias, os fun-gos, os protozoários, as algas e os vírus. Este último grupo possui natureza acelular e enquadra-se entre os seres vivos e a matéria inanimada.

Há uma enorme diversidade de microrganismos que possui um grande espectro de vias metabólicas, que permitiram sua so-brevivência em distintas condições ambientais, como nas fontes termais, nas geleiras, na água, no solo, na vegetação e em outros seres vivos. E, apesar de não serem vistos, eles desempenham im-portantes funções para a manutenção do meio ambiente.

Veja, a seguir, algumas funções importantes dos microrga-nismos.

1) Alguns microrganismos possuem a propriedade de cap-tar a energia do Sol e armazená-la em moléculas que são utilizadas como alimento para outros organismos. 2) Eles são os grandes recicladores da matéria orgânica.

Decompõem organismos mortos, produtos da excreção de outros seres vivos.

3) São utilizados na degradação de resíduos poluentes (como solventes, pesticidas, óleos), em um processo co-nhecido com biorremediação.

4) Por meio da decomposição da matéria orgânica, os mi-crorganismos disponibilizam nitrogênio, carbono e enxo-fre na forma acessível para as plantas absorverem. 5) As vias metabólicas dos microrganismos têm sido

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io-gurte, queijo, pão, cerveja, vinho, entre outros, e pela indústria farmacêutica na produção de hormônios, por meio de microrganismos manipulados geneticamente (Biotecnologia) e de antibióticos.

6) Na área da Saúde, o conhecimento da biologia dos mi-crorganismos permitiu a produção de vacinas, assim como o uso de bacteriófagos (vírus que infectam bacté-rias) para controle de infecções bacterianas.

7) Na agricultura, os microrganismos são utilizados para fa-zer o controle de pragas.

8) O conhecimento da genética dos microrganismos permitiu o desenvolvimento do Projeto Genoma, que atua no se-quenciamento do DNA genômico de diferentes espécies. 9) Na produção de energia, os microrganismos podem ser

utilizados em processos de fermentação para a produ-ção de biocombustíveis, como, por exemplo, o etanol, que é uma matriz energética menos poluidora. A maior parte do gás natural (metano) é de origem bacteriana. A frase do ilustre pesquisador francês Louis Pasteur (1822-1895) resume de maneira brilhante a atuação dos microrganismos na natureza: "O papel dos infinitamente pequenos na natureza é

infinitamente grande".

Apesar da grande biodiversidade dos microrganismos, eles podem ser classificados em quatro tipos principais:

1) Microrganismos patogênicos: são aqueles que causam doenças infecciosas. Estima-se que menos de 1% dos microrganismos existentes são patogênicos. Exemplos: vírus HIV, causador da AIDS; vírus Influenza, causador da gripe; e o Mycobacterium tuberculosis, causador da tuberculose.

2) Microrganismos não patogênicos: não causam infecções. 3) Microrganismos oportunistas: são aqueles que vivem na

superfície ou no interior dos seres vivos, inibindo o cresci-mento de microrganismos patogênicos na superfície onde estão. No entanto, quando a imunidade do hospedeiro di-minui, ou quando a superfície onde habitam sofre uma

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lesão, estes microrganismos podem penetrar outros teci-dos e causar infecção. Exemplos: Candida albicans causa monilíase, o popular "sapinho", em recém-nascidos; her-pes, que se manifesta em imunodeprimidos.

4) Microrganismos saprófitas: degradam material orgânico.

6. PROPRIEDADES GERAIS DOS VÍRUS

A palavra vírus vem do latim e significa "veneno", "toxina", e está relacionada à descoberta do primeiro vírus, o vírus mosaico

do tabaco, que ataca folhas dessa planta, deixando-a com

man-chas amareladas, conforme você pode observar na Figura 1.

Figura 1 Folha de tabaco infectada com vírus do mosaico do tabaco.

Na tentativa de realizar o isolamento do agente causador desta doença, o pesquisador Dmitri Iwanowski realizou a filtragem da seiva de uma planta doente e pretendia isolar a "suposta bac-téria" causadora da doença, uma vez que esperava que ela ficasse retida no filtro.

Para sua surpresa, ele descobriu que o agente causador da do-ença apresentava pequeno peso molecular, passando através dos poros do filtro, pois a seiva filtrada, ao ser aplicada nas folhas de uma planta de tabaco saudável, induzia a doença. Por causa desse fato, passou-se a denominar esses agentes filtráveis de "vírus".

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Somente após vários anos, e com o desenvolvimento da mi-croscopia eletrônica, foi possível isolar e visualizar o vírus mosaico do tabaco, que você pode observar na Figura 2.

Figura 2 Fotomicroscopia eletrônica do vírus do mosaico do tabaco.

Os vírus são partículas infecciosas muito pequenas, com for-mas e tamanhos variados (veja Figura 3), que não possuem na-tureza celular ou organelas intracitoplasmáticas; são desprovidos de maquinaria bioquímica para realizar a síntese macromolecular de proteínas e do seu ácido nucleico, impedindo sua autonomia para multiplicar-se. Dessa forma, devem, obrigatoriamente, estar dentro de uma célula para se multiplicar, utilizando a maquinaria bioquímica da célula hospedeira. Por essa razão, todos os vírus são

parasitas intracelulares obrigatórios.

Outra característica dos vírus é que eles apresentam um único tipo de ácido nucleico: ou DNA ou RNA, nunca possuindo ambos.

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Figura 3 Representação de diferentes tipos de vírus.

7. ESTRUTURA VIRAL

As partículas virais, por não apresentarem natureza celu-lar, possuem uma estrutura bastante simples, caracterizada pela presença de seu material genético (DnA ou RnA), que é revestido por uma cápsula proteica. Entretanto, em alguns tipos de vírus, há um revestimento externo adicional, que é chamado de envelope, constituído por uma camada bilipídica de fosfolipídios, proteínas e glicoproteínas, semelhante à membrana celular.

Os vírus que não possuem envelope são denominados vírus

não envelopados, enquanto os vírus que possuem envelope são

os vírus envelopados.

Alguns vírus especializados em infectar bactérias (bacterió-fagos) apresentam uma estrutura mais elaborada, com estruturas especializadas para realizar a fixação e a invasão das células

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bacte-rianas e, por isso, são chamados de vírus complexos. Uma partícu-la viral completa recebe o nome de vírion.

Nos vírus não envelopados, o capsídeo apresenta natureza proteica, como você pode observar na Figura 4. Cada unidade pro-teica do seu capsídeo é chamada de capsômero, que pode ser de um único tipo ou não. As proteínas do capsídeo possuem a função de reconhecer a célula hospedeira.

Figura 4 Representação esquemática de um vírus não envelopado.

Os vírus envelopados repetem a estrutura dos vírus não en-velopados, e são acrescidos do envelope, conforme demonstra a Figura 5. De acordo com o tipo de vírus, o envelope pode possuir projeções externas de glicoproteínas, as espículas, que têm a fun-ção de se ligar a proteínas de superfície de membrana da célula hospedeira.

O envelope é adquirido durante o processo de saída do vírus da célula, onde ele utiliza parte das membranas celulares (mem-brana nuclear ou plasmática), associadas a suas proteínas, para construir o envelope.

A estrutura do envelope, por ser parcialmente originada da célula hospedeira, protege as partículas virais do ataque do siste-ma imunológico e também facilita a disseminação das partículas virais para novas células, por intermédio da fusão com a membra-na celular das células hospedeiras.

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Figura 5 Representação esquemática de um vírus envelopado.

Há uma grande variedade de bacteriófagos, mas a maioria possui genoma de DNA. São desprovidos de envelope e possuem estruturas acessórias como bainha e fibras da cauda, que auxiliam no processo de fixação e invasão das bactérias.

Observe o esquema representativo de um bacteriófago na Fi-gura 6. Veja que o capsídeo ou cabeça possui uma forma poliédrica, onde se localiza o DNA. O restante da estrutura viral é a cauda, que é composta por uma bainha e possui estrutura helicoidal contrátil.

As células bacterianas apresentam uma estrutura semirrígida chamada de parede celular. É uma membrana celular externa, uma barreira que os bacteriófagos necessitam romper para invadir a célula.

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Aleatoreamente, um bacteriófago pode colidir com a parede celular de uma bactéria, na extremidade da cauda do bacteriófa-go. As fibras da cauda interagem com moléculas da parede celular bacteriana, promovendo a sua adesão. Posteriormente, as fibras da cauda liberam a enzima lisozima, que degrada a parede celular, produzindo um poro na parede celular, a bainha contrátil contrai e, por propulsão, o material genético viral é introduzido no citoplas-ma da bactéria hospedeira. Veja a sequência na Figura 7.

Figura 7 Representação esquemática de um bacteriófago invadindo uma célula bacteriana.

8. REPLICAÇÃO VIRAL

De modo geral, os vírus multiplicam-se em seis passos, como demonstra a Figura 8.

Figura 8 Esquema dos passos da replicação viral.

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Entenda, a seguir, cada um desses passos:

1) Adesão (adsorção): por meio de moléculas do envelope (espículas) ou do capsídeo (capsômero), a partícula viral adere-se à membrana celular da célula hospedeira. 2) Penetração: é a introdução do vírion ou de seu material

genético no interior da célula hospedeira.

3) Desnudamento (perda da cobertura): se for o caso, o vírus perde o capsídeo, ou também o envelope, para ex-por seu material genético.

4) Síntese:ocorre a síntese de novas cópias do material ge-nético viral e a síntese das proteínas virais.

5) Montagem (maturação): processo em que o vírion é mon-tado por meio das biomoléculas disponíveis (ácido nuclei-co e proteínas virais). no caso dos vírus envelopados, o vírion só é finalizado durante a saída do vírus da célula por brotamento, onde ele utiliza parte da membrana da célu-la contendo proteínas virais para constituir seu envelope. 6) Liberação: na saída da célula, as partículas virais podem

lisá-la ao saírem coletivamente. Existem alguns casos de saída da célula por brotamento em que as partículas vi-rais saem de maneira mais controlada, não submetendo a célula hospedeira à lise.

Os bacteriófagos podem se replicar por meio do ciclo

líti-co ou por meio do ciclo lisogênilíti-co. Ao fazer o ciclo lítilíti-co líti-como o

da Figura 9, os bacteriófagos seguem os passos da replicação viral descritos; porém, durante a fase de liberação, eles lisam a célula hospedeira, uma vez que liberam coletivamente a enzima lisozima, que rompe com a parede celular bacteriana, permitindo que as partículas virais escapem para invadir outras células.

Observe que no ciclo lisogênico, ainda na Figura 9, após o passo da penetração, o material genético viral é incorporado ao material genético bacteriano, e nesta condição ele é chamado de

prófago. O vírus pode permanecer latente como um prófago no

interior da célula bacteriana por um período longo de tempo. Cada vez que esta bactéria em lisogenia se multiplicar, as células des-cendentes levarão consigo uma cópia do prófago. Eventualmente, Aleatoreamente, um bacteriófago pode colidir com a parede

celular de uma bactéria, na extremidade da cauda do bacteriófa-go. As fibras da cauda interagem com moléculas da parede celular bacteriana, promovendo a sua adesão. Posteriormente, as fibras da cauda liberam a enzima lisozima, que degrada a parede celular, produzindo um poro na parede celular, a bainha contrátil contrai e, por propulsão, o material genético viral é introduzido no citoplas-ma da bactéria hospedeira. Veja a sequência na Figura 7.

Figura 7 Representação esquemática de um bacteriófago invadindo uma célula bacteriana.

8. REPLICAÇÃO VIRAL

De modo geral, os vírus multiplicam-se em seis passos, como demonstra a Figura 8.

Figura 8 Esquema dos passos da replicação viral.

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o prófago pode sofrer um estímulo externo (falta de nutrientes, presença de drogas) e iniciar o ciclo lítico. O vírus do herpes, que promove lesões bolhosas nos lábios, é um exemplo de vírus que faz ciclo lisogênico, ele permanece no interior das células do siste-ma nervoso. Porém, quando a imunidade do indivíduo enfraquece, este vírus entra no ciclo lisogênico, migra para as células epitelias dos lábios e multiplica-se causando as lesões bolhosas nos lábios.

Figura 9 Esquema dos ciclos de replicação lítico e lisogênico dos bacteriófagos.

9. VÍRUS E CÂnCER

Estima-se que 15% dos cânceres humanos sejam resultantes de infecções virais. Como no caso dos bacteriófagos que fazem o ciclo lisogênico, alguns vírus que infectam as células animais tam-bém podem inserir seu material genético no genoma humano em sítios aleatórios, transformando as células em um tumor maligno.

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Ao se integrar ao genoma humano, o vírus induz a síntese das proteínas virais; algumas destas proteínas interrompem o efei-to dos genes supressores de tumores e, dessa forma, a célula hos-pedeira passa a se dividir descontroladamente.

10. PRÍOnS E VIROIDES

Príons e viroides são agentes semelhantes aos vírus, porém não possuem a característica de um vírion completo.

O príon é uma proteína infecciosa que apresenta resistência a calor e a agentes químicos e replicação lenta. Acredita-se que esta proteína pode ser originada por mutação ou adquirida por meio da ingestão de alimento contaminado, uso de produtos médicos con-taminados (hormônios, sangue e transplantes) e transmissão por meio de instrumentos contaminados de procedimentos cirúrgicos.

Estudos indicam que o príon (proteína alterada) tem a ca-pacidade de atuar sob as proteínas de membrana de células ner-vosas, removendo-as da membrana celular e convertendo-as em príons (proteína com conformação alterada). Com isso, promovem alterações degenerativas no cérebro, como a encefalopatia espon-giforme, em que as células nervosas vão gradativamente morren-do, dando um aspecto esponjoso ao encéfalo.

A doença humana mais conhecida é a doença de

Creutzfeu-dt-Jacob, que tem sido associada à ingestão de carne infectada

de gado portador de encefalopatia espongiforme bovina, popular-mente conhecida como a "doença da vaca louca".

Os viroides, por sua vez, correspondem a moléculas de RNA de baixo peso molecular, que não contêm informação genética para a síntese de uma proteína, não possuindo capsídeo ou envelope.

Alguns viroides causam doenças em plantações de interesse comercial, como no caso de plantações de tomate, em que o príon induz a doença de atrofia apical do tomate.

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11. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS

Sugerimos que você procure responder, discutir e comentar as questões a seguir que tratam da temática desenvolvida nesta unidade.

A autoavaliação pode ser uma ferramenta importante para você testar o seu desempenho. Se você encontrar dificuldades em responder a essas questões, procure revisar os conteúdos estuda-dos para sanar as suas dúvidas. Esse é o momento ideal para que você faça uma revisão desta unidade. Lembre-se de que, na Edu-cação a Distância, a construção do conhecimento ocorre de forma cooperativa e colaborativa; compartilhe, portanto, as suas desco-bertas com os seus colegas.

Confira, a seguir, as questões propostas para verificar o seu desempenho no estudo desta unidade:

1) Quais são as propriedades que caracterizam os vírus? 2) Quais são os principais tipos de estrutura viral existente? 3) Quais são as etapas de replicação viral?

4) Diferencie ciclo de replicação lítica e ciclo de replicação lisogênico. 5) O que são príons e viroides?

12. COnSIDERAÇÕES

Chegamos ao final da primeira unidade da obra

gia e Imunologia. Vimos, aqui, uma introdução sobre

Microbiolo-gia e discorremos sobre as propriedades gerais de vírus e agentes semelhantes a eles.

É impressionante observar como estes agentes infecciosos, que não apresentam natureza celular e que são estruturalmente muito simples, promovem um forte impacto à saúde humana.

Na próxima unidade, estudaremos as propriedades das bacté-rias. Vamos continuar conhecendo estes fascinantes microrganismos!

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13. E-REFERÊNCIAS

Lista de figuras

figura 1 Folha de tabaco infectada com vírus do mosaico do tabaco. Disponível em: <http://albericomarcosbioifes.files.wordpress.com/2011/02/as-plantas-tambc3a9m-adoecem-4.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 2 Fotomicroscopia eletrônica do vírus do mosaico do tabaco. Disponível em: <http://pathmicro.med.sc.edu/mhunt/tobaccomos1.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2012. figura 3 Representação de diferentes tipos de vírus. Disponível em: <http:// portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1525>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 4 Representação esquemática de um vírus não envelopado. Disponível em: <http://3.bp.blogspot.com/-eJPQ9ta_0z8/TZT0SDkHhfi/AAAAAAAAAB4/o_ QuGuTHPvw/s1600/estr_virus+%25281%2529.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 5 Representação esquemática de um vírus envelopado. Disponível em:

<http://4.bp.blogspot.com/-zCqFvGnfY8Q/TZT0RyXLnDi/AAAAAAAAAB0/S2-YxhPa6vs/ s1600/fig01a.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 6 Representação esquemática de um bacteriófago. Disponível em: <http://i39. tinypic.com/fe1no2.jpg>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 7 Representação esquemática de bacteriófago invadindo uma célula

bacteriana. Disponível em: <http://2.bp.blogspot.com/_9Uduc1YGrd8/S_z- 913ABmi/

AAAAAAAACRi/467fRvhHFJA/s400/ciclo+l%C3%ADtico+de+los+virus+complejos.png>. Acesso em: 16 nov. 2012.

figura 8 Esquema dos passos da replicação viral. Disponível em: <http://www.nsf.gov/ news/mmg/media/images/full_life_cycle_h.jpg>. Acesso em: 17 nov. 2012.

figura 9 Esquema dos ciclos de replicação lítico e lisogênico dos bacteriófagos. Disponível em: <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Phage2. JPG/300px-Phage2.JPG>. Acesso em: 17 nov. 2012.

14. REfERênCIAS BIBLIOGRÁfICAS

BLACK, J. G. Microbiologia: fundamentos e perspectivas. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002.

MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M.; PARKER, J. Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2004.

TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. (Biblioteca Pearson)

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EA

D

Propriedades Gerais

das Bactérias

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1. OBJETIVOS

• Compreender a morfologia bacteriana.

• Reconhecer as formas e os arranjos bacterianos.

• Diferenciar bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e ácido-álcool-resistentes.

2. COnTEúDOS

• Estrutura bacteriana.

• Tipos de parede celular de bactérias. • Coloração de Gram.

• Formas e arranjos bacterianos.

3. ORIEnTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UnIDADE

Antes de iniciar o estudo desta unidade, é importante que você leia as orientações a seguir:

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1) As bactérias são procariotos unicelulares que possuem grande variedade de formas e arranjos e se distinguem pela diversidade de suas vias metabólicas.

2) Antes de iniciar o estudo desta unidade, sugerimos que você leia o tópico 6 da Unidade 2, da obra Biologia

Ce-lular e Tecidual, que trata sobre as principais diferenças

entre as células eucarióticas e as procarióticas.

4. InTRODUÇÃO À UnIDADE

Nesta unidade, iremos abordar os aspectos da morfologia in-terna e exin-terna das bactérias. Você terá a oportunidade de conhe-cer os principais tipos de bactérias existentes em relação à com-posição da parede celular, uma estrutura localizada externamente à membrana celular. Além disso, você aprenderá uma técnica de coloração, a coloração de Gram, que diferencia as bactérias Gram--positivas das Gram-negativas.

Espera-se que, ao final desta unidade, você seja capaz de re-conhecer a morfologia e a fisiologia das estruturas bacterianas e que seja apto a distinguir os tipos de bactérias em relação à com-posição da parede celular.

5. MORfOLOGIA BACTERIAnA

As bactérias são células procarióticas, constituídas de uma única célula e desprovidas de envelope nuclear. Possuem um cro-mossomo circular único, porém algumas bactérias podem possuir informação genética extracromossômica, que está presente em pequenas moléculas de DNA circular, chamadas de plasmídios.

As bactérias não possuem em seu citoplasma as organelas membranosas, típicas das células eucarióticas; possuem apenas os ribossomos, que realizam a síntese proteica.

As células procarióticas são muito pequenas em relação às células eucarióticas. Enquanto as células procarióticas possuem

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um diâmetro que varia de 0,1 µm a 60 µm, as células eucarióticas podem apresentar um diâmetro de 2 µm a 200 µm. Dessa forma, a relação superfície/volume é maior nas células procarióticas.

Ter uma elevada relação superfície/volume significa que nenhuma parte do interior da célula está distante da superfície e que os nutrientes externos podem chegar rapidamente a qualquer parte da célula, pois a velocidade com que os nutrientes ou as substâncias excretadas entram ou saem da célula é inversamente proporcional ao tamanho celular. Por essa razão, as células pro-carióticas, em condições favoráveis, se multiplicam rapidamente.

Para você ter uma ideia do impacto do tamanho celular em relação à velocidade do crescimento celular entre as células eu-carióticas e proeu-carióticas, basta avaliar o tempo médio que elas demoram a se dividir: uma bactéria, em média, demora 20 mi-nutos para se multiplicar, enquanto a média das células do corpo humano é de 24 horas.

Encontramos na natureza uma variedade muito grande em relação à forma da célula bacteriana. Veja, na Figura 1, as formas mais comuns:

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Figura 1 Representação de formas e arranjos bacterianos.

Repare na diversidade de formas: 1) coco: forma esférica;

2) bacilo: forma de bastão; 3) vibrião: forma de vírgula; 4) espirilo: forma ondulada; 5) espiroqueta: forma espiral.

Além de apresentarem formas típicas, algumas bactérias são encontradas em grupos, formando diferentes arranjos:

1) diplococo: dois cocos; 2) tétrade: 4 cocos em cubo; 3) sarcina: 8 cocos em cubo;

4) estreptococo: uma série de cocos em cadeia; 5) estafilococo: arranjo semelhante ao cacho de uva;

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6) diplobacilo: dois bacilos unidos;

7) estreptobacilo: vários bacilos em cadeia.

Veja, na Figura 2, a estrutura geral das bactérias, composta por: • membrana celular;

• citoplasma, que contém a região nucleoide, onde está o cromossomo único, ribossomos, grânulos e vesículas.

Figura 2 Esquema representativo da estrutura geral das bactérias.

Externamente à membrana, a bactéria possui parede celular e a presença facultativa de algumas estruturas, como cápsula, pili (pelos) e flagelo.

Essas estruturas serão estudadas a partir de agora com mais detalhes.

6. MEMBRAnA CELULAR

A membrana celular das bactérias é estruturalmente se-melhante à membrana das células eucarióticas. Ela segue o mo-delo mosaico fluido; é composta por uma camada bilipídica, pro-teínas e carboidratos. Sua principal função é a permeabilidade seletiva, isto é, fazer a seleção das moléculas que entram e saem da célula.

(48)

O diferencial da membrana celular das bactérias é que ela apresenta maior quantidade de proteínas, uma vez que esta cé-lula é desprovida das organelas membranosas, e as funções des-sas organelas são transferidas para a membrana celular, como por exemplo: a síntese de ATP e a síntese de componentes da parede celular. Ela também auxilia na replicação do DNA.

7. REGIÃO nUCLEAR OU nUCLEOIDE

As células bacterianas são desprovidas de envelope nuclear. Sua região nuclear, também chamada de nucleoide, localiza-se no centro da célula onde está a presença de um único cromossomo circular, conforme Figura 3. Algumas bactérias possuem ainda mo-léculas de DNA circular menores, chamadas de plasmídios, que complementam o DNA cromossômico e, geralmente, possuem ge-nes de resistência a antibióticos.

Figura 3 Esquema representativo da estrutura bacteriana nucleoide.

8. RIBOSSOMOS

Os ribossomos são abundantes no citoplasma bacteriano. Apre-sentam formato esférico e estão relacionados à síntese de proteínas.

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Os ribossomos das bactérias são ligeiramente menores que os ribossomos das células eucarióticas.

O coeficiente de sedimentação é a taxa que mede a velocidade de sedimentação em um tubo submetido à centrifugação, e é expres-so em unidades de Svedberg (S). Os ribosexpres-somos das células procarió-ticas possuem 70S, enquanto o das células eucarióprocarió-ticas é de 80S.

Alguns antibióticos têm a capacidade de se aderir exclusi-vamente aos ribossomos 70S, bloqueando a síntese proteica nas bactérias, sem exercer este efeito nas células eucarióticas, como a eritromicina e a estreptomicina.

9. InCLUSÕES

As inclusões servem para a célula armazenar substâncias importantes para o seu metabolismo. A quantidade das inclusões pode variar, dependendo da quantidade de nutrientes disponível no ambiente.

No citoplasma bacteriano, podem ser encontrados dois tipos de inclusões:

• grânulos: contêm um aglomerado de moléculas compac-tadas que ficam armazenadas no citoplasma. Os grânulos não são delimitados por uma membrana. Exemplo: grâ-nulos de glicogênio (um polímero de glicose, que serve como fonte de energia) e grânulos de pirofosfato (políme-ro de fosfato, importante para várias vias metabólicas). • vesículas: são estruturas que armazenam moléculas

(ga-ses e lipídios) que são delimitadas por uma membrana.

10. PAREDE CELULAR

A parede celular é uma estrutura semirrígida, localizada na parte externa da membrana celular, que tem como componente principal o peptideoglicano, que é um polímero formado por

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mo-léculas de n-acetilglicosamina e ácido n-acetilmurâmico. Essas moléculas se alternam na composição das cadeias e as moléculas de peptideoglicano se sobrepõem, formando uma rede que confe-re rigidez à paconfe-rede celular. Veja na Figura 4.

Figura 4 Esquema representativo de moléculas de peptideoglicano.

Mas por que razão as bactérias necessitam desta estrutura externa rígida?

Esta estrutura é necessária porque, como a pressão intra-citoplasmática é equivalente a 2 atmosferas, para suportar esta pressão sem estourar, as bactérias desenvolveram a parede ce-lular, que desempenha um importante papel na manutenção da forma da célula.

De acordo com a composição da parede celular, as bactérias podem ser divididas em três grupos:

bactérias Gram-positivas; bactérias Gram-negativas;

bactérias álcool-ácido-resistentes.

Estudaremos, a seguir, sobre cada tipo e bactéria.

11. PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS

A parede celular das bactérias Gram-positivas, conforme es-quema da Figura 5, caracteriza-se pela presença de uma camada