Introdução à microbiologiaIntrodução à microbiologiamikrosmikros + + biosbios + + logoslogos

• Breve histórico• A diversidade microbiana• Classificação dos microrganismos

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O que são microrganismos?O que são microrganismos?

Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos

não são visíveis a olho nu.

Importância dos microrganismosImportância dos microrganismosno processo evolutivono processo evolutivo

Marcos na história da vida:

• 4,0 bilhões de anos: Origem da vida

• 3,8 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

Estromatólitos do Lago Thetis na Austrália: 3,5 bA

Responsáveis por alterações nas condições atmosféricas e pelo surgimento das formas de vida complexas

Os traços mais antigos de lipídios microbianos têm origem na Groenlândia, em sedimentos formados há 3,8 bilhões de anos, os mais antigos na Terra.

Importância dos microrganismos

Responsáveis pela manutenção da vida na Terra

Ciclagem dos elementos

Benefícios e prejuízos a saúde do homem, animais e outros seres vivos

Participam das atividades produtivas do homem

99%

1%

Benéficos ou inócuos P atogênicos

Porquê estudar Microbiologia? Porquê estudar Microbiologia?

São importantes para os animais, plantas e saúde do homem

São fonte de alimento e importantes na produção de alimentos

São fundamentais na reciclagem de resíduos

São úteis na produção de antibióticos, vitaminas, ... 

São importantes na aplicação da engenharia genética

tecnologia de DNA recombinante, terapia gênica

E muito mais ....

Terapia genética usando um Adenovírus como vetor:

Um gene é inserido no adenovírus, que é usado para introduzir o DNA modificado na célula humana. O novo gene poderá produzir uma proteína funcional.

Tratamento de doenças hereditárias

• As primeiras observaçõesAs primeiras observações

• A teoria da geração espontânea e biogêneseA teoria da geração espontânea e biogênese

• A idade de ouro da microbiologiaA idade de ouro da microbiologia

• A microbiologia no presenteA microbiologia no presente

HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA

EGÍPCIOS: protegiam tumbas com esporos de Aspergillus

BÍBLIA: descrição da lepra (Números – 1000 aC), proibição consumo

de certas carnes (Deuteronômio – 600 aC)

Grécia (~400 aC): Tucídides verificou que os pacientes que

sobreviviam à praga ficavam protegidos e podiam cuidar dos doentes

China (50 aC): uso de sandálias mofadas para controle de infecções

bacterianas nos pés

Roma (100 dC): Marcus Varro alertava que diminutas criaturas de

certos ambientes entravam no corpo e causavam doenças

As primeiras observações:

Yersinia pestis

A Praga (Peste Negra) foi uma epidemia que atingiu a Europa,

China e Oriente Médio, entre outras. Em 1347 (Idade Média), a

peste matou 1/3 população Européia, destruindo uma brilhante

civilização

A descoberta dos microrganismos

Leeuwenhoek (em 1677)

Lentes 200 a 300 X

Leeuwenhoek é considerado o fundador da microbiologia

• Observações relatadas a Sociedade Real de Londres

• Observou e descreveu os microrganismos (“animálculos“)

O MUNDO INVISÍVEL

A geração espontânea volta ao debate

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

Fez experimento que refutou a abiogênese

A descoberta dos microrganismos reaqueceu os debates:

- mais um século de controvérsias

Pasteur (1822-1895)

1850: Pasteur resolve problemas da indústria francesa de

vinhos

PASTEURIZAÇÃO

Teoria microbiana da fermentação

A teoria da geração espontânea é finalmente desacreditada

Teoria microbiana das doenças Robert Koch (1843-1910):

Descobriu que uma bactéria específica causava uma determinada doença (Antraz)

Revolucionou a medicina para diagnóstico e tratamento de doenças e aumentou a expectativa de vida em décadas

Alemães - conceito de meio de cultura:

colônias em batatas - isolamento

meios: caldos de carne, leite, frutas, etc.

Koch: ágar-ágar e a cultura pura

Petri: placa para cultura

Erlich: coloração das células

Lister: fenol primeiro desinfetante, técnicas

assépticas

Desenvolvimento de técnicas para estudos dos microrganismosDesenvolvimento de técnicas para estudos dos microrganismos

Necessidade de separar diferentes microrganismos Necessidade de separar diferentes microrganismos para estudos:para estudos:

A idade de ouro da Microbiologia A idade de ouro da Microbiologia (1875-1915)(1875-1915)

Estabelecimento da microbiologia como ciênciaEstabelecimento da microbiologia como ciência

Novos ramos:Novos ramos:

Ecologia MicrobianaEcologia Microbiana

Descoberta da importância das bactérias na ciclagem dos Descoberta da importância das bactérias na ciclagem dos nutrientes (C, N, S, P) (Winogradski e Beijerinck)nutrientes (C, N, S, P) (Winogradski e Beijerinck)

ImunologiaImunologia vacinas imunoglobulinas anticorpos monoclonais

IndústriaIndústria

Antibióticos (Fleming, 1941; Waksmam, 1952), alimentosAntibióticos (Fleming, 1941; Waksmam, 1952), alimentos

Virologia Virologia (1930): Iwanovski/Stanley(1930): Iwanovski/Stanley

Biologia MolecularBiologia Molecular (1970) (1970)

mapeamento de genes, recombinação e engenharia genética mapeamento de genes, recombinação e engenharia genética

O futuro da microbiologia

- Área médica

• Doenças emergentes

• Novos microrganismos

- Biotecnologia e Bioengenharia

- Bioinformática

- Processos industriais e na área ambiental

• Aplicação da diversidade microbiana

A classificação dos microrganismos (Taxonomia)

Aristóteles (~350 aC): Plantas e animais

Nos séculos XVII e XVIII começou-se a delinear o atual sistema de categorias, baseado em características anatômicas superficiais

Carl Linaeus (1758) criou a hierarquia atual (táxons):

- classe, ordem, gênero, espécie e variedade

- Sistema binomial

Em 1767, com a descoberta dos microrganismos, sugeriu-se:

- Protozoários: Reino Animal

- Outros: Reino Vegetal

- Muitos seres simples não se encaixavam na divisão Plantas x Animais

Em 1866 Haeckel propôs o 3º Reino e o conceito de “árvore da vida”

AnimalVegetalProtista (unicelulares)algas, fungos, protozoários e bactérias

Sugeriu ainda uma origem comum para todos os seres, concordando com as evidências moleculares atuais

No século XX a classificação mais aceita passou a ter 5 reinos

Whittaker (1960) adicionou um reino (Fungi) a visão de Aristóteles (plantas e animais)

Mas relegou os demais microrganismos para:

PROTISTA (MICRORGANISMOS EUCARIONTES)

MONERA (MICRORGANISMOS PROCARIONTES

1970-1980: Carl Woese

estuda o gene que

codifica a subunidade

16S e 18S dos

ribossomos:

rRNA contém os genes

mais conservados em

todas as células

”CRONÔMETRO

EVOLUCIONÁRIO”

Maior diversidade genética é microbiana

Classificação de WoeseClassificação de Woese

Protozoários, fungos, algas, plantas e animais

A análise genética levou a propor o estabelecimento dos super-reinos ou domínios

1977-1980: nova árvore da vida

Nomenclatura binomial

Atribuição de nomes científicos às espécies

• Formado por duas palavras – o nome do gênero e o restritivo

específico (adjetivo que qualifica o gênero)

Ex:

Escherichia coli ou Escherichia coli

nome do gênero homenageia Theodor Escherich

coli: lembra que habita o intestino grosso (cólon) humano

Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus

- Staphylé (cacho de uvas)

- aureo (dourado)

Lactococcus sp. = espécie de lactobacilo não identificada

Lactococcus spp. = várias espécies de lactobacilos