Arlindo Ugulino Netto MICROBIOLOGIA MEDICINA P3 2008.2

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FAMENENETTO, Arlindo Ugulino.MICROBIOLOGIA

INTRODUO(Professora Socorro Vieira)

A microbiologia (Mikros = pequeno + Bio = vida + logos = cincia) o ramo da biologia que estuda os microrganismos, incluindo eucariontes unicelulares e procariontes, como as bactrias, fungos e vrus. Atualmente, a maioria dos trabalhos em microbiologia feita com mtodos de bioqumica e gentica. Tambm relacionada com a patologia, j que muitos organismos so patogenicos.

Microbiologistas tm feito muitas contribuies biologia, especialmente nos campos da bioqumica, gentica, e biologia celular. Micrbios possuem caractersticas que os tornam os modelos de organismos ideais. Foi descoberta a origem das bactrias, tendo sido anterior a origem de outros corpos, tais como protozorios, eucariotes e vrus. Dentre os citados, o ltimo a se desenvolver foram os protozorios, por tratar-se de seres com uma complexidade maior.

So muito pequenos, ento eles no consomem muitos recursos Alguns possuem ciclos de vida bastante curtos (aprox. 30 minutos para E. coli, desde que esteja na presena

das condies timas de crescimento) Clulas podem sobreviver facilmente em isolamento das outras clulas Eles podem-se reproduzir por diviso mittica, permitindo a propagao de clones idnticos em populaes Eles podem ser congelados por longos perodos de tempo. Mesmo se 90% das clulas so mortas pelo

processo de congelamento, h milhes de clulas em um mililitro da cultura lquida.

Estes traos permitiram que Joshua e Esther Lederberg pudessem dirigir um elegante experimento em 1951demonstrando que adaptaes evolutivas surgem melhor da preadaptao do que da mutao dirigida. Para isto, eles inventaram a replicao em placa, que permitiu que eles transferissem numerosas colnias de bactrias para locais especficos de uma placa de petri preenchida com gar-gar para regies anlogas em diversas outras placas de petri. Aps a replicao de uma placa com E. coli, eles expuseram cada uma das placas a fagos. Eles observaram que colnias resistentes aos fagos estavam presentes em partes anlogas de cada placa, possibilitando-os concluir que os traos de resistncia aos fagos existiam na colonia original, que nunca havia sido exposta aos fagos, ao invs de surgirem aps as bactrias terem sido expostas aos vrus.A extensiva caracterizao dos micrbios tem nos permitido o uso deles como ferramentas em outras linhas da biologia:

Bactrias (especialmente Escherichia coli) podem ser usadas para reduplicar DNA na forma de um (plasmdeo). Este DNA frequentemente modificado quimicamente in vitro e ento inserido em bactrias para selecionar traos desejados e isolar o produto desejado de derivados da reao. Aps o crescimento da bactria e deste modo a replicao do DNA, o DNA pode ser adicionalmente modificado e inserido em outros organismos.

Bactrias podem tambm ser usadas para a produo de grandes quantidades de protenas usando genes codificados em um plasmdeo.

Genes bacteriais tem sido inseridos em outros organismos como genes reprteres. O sistema de hibridao em levedura combina genes de bactrias com genes de outros organismos j

estudados e os insere em uma clula de levedura para estudar interaes proticas em um ambiente celular.

HISTRICOEsta rea do conhecimento teve seu incio com os relatos de

Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, no sculo XVII, que desenvolveram microscpios que possibilitaram as primeiras observaes de bactrias e outros microrganismos, alm de diversos espcimes biolgicos. Leeuwenhoek descobriu por acidente uma maneira de observar seres microscpicos no leite: lustrando lentes no local onde trabalhava, observou que, associando algumas delas, era possvel observar elementos minsculos, como os microorganismos. Nesse momento, acontecia a descoberta do mundo microbiano, ou seja, o mundo de pequeninos animlculos (bactrias, fungos, protozorios), chamados assim por ele.

Embora van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a estrutura de um bolor, foram publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha fornecido importantes informaes sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta cincia. Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importncia de Robert Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia.

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TEORIA DA ABIOGNESECerca de 2 mil anos atrs, surgiu a idia de que a vida poderia se originar espontaneamente da matria

inanimada. Aristteles e outros sbios da poca acreditavam que larvas poderiam surgir "espontaneamente" do lixo, assim como outros seres poderiam aparecer na terra, da lama e de outros materiais. Aristteles admitia que, para um ser vivo se originar da matria bruta bastava apresentar o que ele chamou de "princpio ativo", que faria uma pedra se transformar num peixe, desde que as condies fossem favorveis. Entretanto, nunca ocorreu aos pesquisadores isolar sua experincia para que os microorganismos no pudessem "entrar" no recipiente que continha os ingredientes. Assim, tal experimento sofria abertamente a interferncia externa. A teoria da abiognese comeou a desmoronar quando essa possibilidade foi testada.

TEORIA DA BIOGNESEA vida s se origina de outra forma pr-existente e no de um "Principio ativo" que

segundo Aristteles, poderia ser um objeto inanimado. As experincias do mdico e bilogo italiano Francesco Redi e Louis Pasteur sepultaram definitivamente a teoria da abiognese.

Francesco Redi (1668), cientista italiano, foi um dos primeiros biogenistas a questionar a teoria da gerao espontnea. Em seu experimento, Redi colocou pedaos de carne em dois frascos abertos, cobrindo um deles com uma fina camada de gaze. Aps instantes da preparao, analisou que os dois frascos ficaram rodeados por moscas, mas elas s podiam pousar no pedao de carne contida no frasco descoberto. Transcorridos alguns dias, com a matria orgnica decomposta, notou o surgimento de larvas apenas no frasco aberto, concluindo ento que as larvas surgiram do desenvolvimento de ovos colocados pelas moscas, e no da carne em putrefao, dotada de fonte de vida. Mas que a carne somente contribua com um meio propcio para atrao de moscas, deposio de ovos e ecloso de larvas. Com este teste provou que a vida no surge espontaneamente em qualquer circunstncia, mas atestando que a vida somente se origina de outro ser vivente.

Em meados do sculo XVII, o holands Antonie van Leeuwenhoek com um microscpio descobriu o mundo dosmicroorganismos, os micrbios. Os abiogenitas acreditaram ainda mais na sua tese, afirmando que seres to pequenos no se reproduzia e sim surgiam espontaneamente.

O cientista ingls John Needham (1713-1481) realizou seus experimentos para provar que os micrbios surgiam de gerao espontnea. Diversos frascos contendo um caldo nutritivo foram submetidos fervura por 30 minutos. Depois Needham lacrava os frascos com rolhas e os deixava por repouso por alguns dias. Depois desse repouso ele examinou o caldo com a ajuda de um microscpio e notou a presena de microorganismos. A explicao dada foi que a fervura tinha matado todos os seres eventualmente presentes no caldo e nenhum microorganismo poderia entrar no frasco aps de ter sido lacrado com rolhas. Portanto, s havia uma explicao: os microorganismos surgiram por gerao espontnea ou abiognese.

Aps alguns anos o padre e pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu os experimentos de Needham com algumas modificaes. Spallanzani colocou caldo nutritivo em bales de vidro e fechou-os hermeticamente esses bales eram ento colocados em caldeires e fervidos por cerca de uma hora. Dias depois ele examinou os caldos e obteve resultados completamente diferentes aos de Needham: o caldo estava livre de microorganismos.

Spallanzani explicou que Needham submeteu a soluo fervura por um tempo curto de mais para esterilizar o caldo. Needham respondeu s crticas afirmando que o tempo longo usado pelo cientista destrua a fora vital ou princpio ativo que dava vida matria, e ainda tornava o ar desfavorvel ao aparecimento da vida. Em fins do sculo XVII pde-se entender porque o ar se tornava desfavorvel ao aparecimento da vida. Descobriu-se que o oxignio essencial vida. Segundo abiogenistas o aquecimento prolongado e a vedao hermtica excluam o oxignio tornando impossvel a sobrevivncia de qualquer forma de vida.

Foi por volta de 1860 que um grande cientista francs conseguiu provar definitivamente que seres vivos s podem se originar de outros seres vivos. Louis Pasteur (1822-1895) preparou um caldo de carne excelente meio de cultura para micrbios colocou ento, esse caldo em um frasco com pescoo de cisne e submeteu o lquido contido dentro desse frasco fervura para a esterilizao. Aps a fervura a medida que o lquido resfriava, gotculas de gua se acumulavam no pescoo do frasco agindo como uma espcie de filtro retendo os micrbios contidos no ar que penetrava no balo, impedindo a contaminao do caldo. Esse experimento mostrou que no era a falta de ar fresco que impedia a formao de microorganismos no caldo. Pateur provou tambm que no havia nenhuma fora vital que era destruda aps a fervura, pois se aquele mesmo caldo esterilizado fosse submetido ao ar sem a filtragem que o balo pescoo de cisne proporcionava, surgiriam sim microorganismos que advinham de contaminao. Com esse espetacular

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experimento Pasteur recebeu um prmio compensador da Academia Francesa de Cincias e derrubou de uma vez por todas a hiptese da gerao espontnea ou abiognese.

OBS1: Spallanzani durante seus experimentos submeteu seus caldos vedao hermtica, isto , livre de gazes. Um confeiteiro parisiense Franois Appert aproveitou as experincias de Spallanzani, notando que alimentos cozidos podiam ser guardados sob vedao hermtica sem se estragar, inventou a indstria de enlatados.OBS: Pasteur submeteu seus caldos a uma cuidadosa tcnica de esterilizao, com aquecimentos e resfriamentos bruscos. Hoje, essa tcnica conhecida como pasteurizao.

A partir destas descobertas e experincias que o mundo se viu voltado para um novo ramo da cincia. Lister (1867), por exemplo, viu-se preocupado em proteger as cirurgias desses seres microscpicos, desenvolvendo, assim, a cirrgia antissptica. Robert Koch (1876) e Pasteur se interessaram em estudar as possveis relaes desses seres com algumas doenas que acometiam populaes nesse tempo. Foi da que o primeiro observou bactrias no sangue de carneiro: bactrias causadoras da clera e tuberculose. Louis Pasteur foi requisitado para investigar a doena do bicho-da-seda e durante seis anos tentou provar que um protozorio causava a doena. Tambm estudou o papel dos microrganismos nas doenas dos seres humanos e dos animais. Em 1880 ele descobriu o que bactrias atenuadas conferiram proteo contra a clera aviria e em 1884, relatou que os vrus atenuados protegiam contra a raiva. Pasteur com a finalidade de matar esporos, iniciou a prtica de esterilizar as infuses empregando o vapor sob presso (15 libras a 121oC), enquanto que materiais estveis eram esterilizados em fornos com calor seco na temperatura de 160C.

Robert Koch provou que as bactrias eram responsveis pela doena do carbnculo. Foi o primeiro a provar que um tipo especfico de micrbio causa um tipo definido de doena. Em 1877 foi o primeiro a utilizar o cristal violeta com sucesso para a colorao do antraz, Paul Ehrlich utilizou o azul de metileno e F Ziehl e F. Neelsen desenvolveram a colorao pelo cido, permitindo que Koch observasse mais tarde o bacilo da tuberculose. Introduziu tambm o meio contendo gar, identificou o bacilo da tuberculose e foi o primeiro a isolar as bactrias causadoras do antraz e da clera asitica. Koch, por volta de 1880, organizou postulados baseado em quatro critrios necessrios para provar que um micrbio especfico causa uma doena particular.

OBS: Postulados de Koch: Um microrganismo especfico deve sempre estar associado a uma

doena. O microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura, em

condies laboratoriais. A cultura pura do microrganismo produzir a doena quando inoculada

em animal susceptvel. possvel recuperar o microrganismo inoculado do animal infectado

experimentalmente.

O ramo da imunologia desenvolveu-se dos estudos iniciais da bacteriologia. Porm os chineses, persas e brahmins j praticavam a variolizao, tcnica que consistia na exposio de um indivduo so s crostas secas de um indivduo que se recuperava da doena. Em 1776, Edward Jenner, introduziu a prtica de imunizao ativa, expondo indivduos a antgenos da varola humana mais branda, protegendo-os da forma mais agressiva.

Pasteur, aps 100 anos, estendeu o conceito de imunizao ativa, quando observou que a clera aviria podia ser evitada inoculando cultura velha de bacilos, com a sua virulncia reduzida. Em seguida ele aplicou este princpio de imunizao na preveno do carbnculo, denominando as culturas avirulentas de vacinas (do latim vacca, vaca) e o processo de imunizao, com tais culturas, de vacinao. Ele desenvolveu este mtodo atravs da utilizao de organismos atenuados e preparou vacinas protetoras contra o antraz, a erisipela suna e contra a raiva.

Koch iniciou estudos sobre as relaes celulares do hospedeiro s infeces, o clssico de imunidade mediada por clulas foi a observao, que o mesmo fez, quando injetou um antgeno derivado do organismo causador da tuberculose, ocasionando reaes inflamatrias tardias em seres humanos e animais quando expostos.

Alexander Fleming (1881 1955) trabalhou como mdico microbiologista no Hospital St. Mary de Londres at o comeo da Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra foi mdico militar nas frentes de batalha da Frana e ficou impressionado pela grande mortalidade nos hospitais de campanha causada pelas feridas de arma de fogo que resultavam em gangrena gasosa. Finalizada a guerra, regressou ao Hospital St. Mary onde buscou intensamente um novo anti-sptico que evitasse a dura agonia provocada pelas infeces durante a guerra. Os dois descobrimentos de Fleming ocorreram nos anos 20 e ainda que tenham sido acidentais demonstram a grande capacidade de observao e intuio deste mdico britnico. O descobrimento da lisozima ocorreu depois que o muco de seu nariz, procedente de um espirro, casse sobre uma placa de cultura onde cresciam colnias bacterianas. Alguns dias mais tarde notou que as bactrias haviam sido destrudas no local onde se havia depositado o fluido nasal. O laboratrio de Fleming estava

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habitualmente bagunado, o que resultou em uma grande vantagem para sua segunda importante descoberta. Em Setembro de 1928, Fleming estava realizando vrios experimentos em seu laboratrio e ao inspecionar suas culturas antigas antes de destru-las notou que a colnia de um fungo havia crescido espontaneamente, como um contaminante, numa das placas de Petri semeadas com Staphylococcus aureus. Fleming observou outras placas e comprovou que as colnias bacterianas que se encontravam ao redor do fungo (mais tarde identificado como Penicillium notatum) eram transparentes devido a uma lise bacteriana. A lise significava a morte das bactrias, e no caso, das bactrias patognicas (Staphylococcus aureus) crescidas na placa.

CLASSIFICAO GERAL DOS SERES VIVOSAt a metade do sculo XX, os seres vivos so classificados em apenas duas categorias: reino animal e reino

vegetal. Com o progresso da biologia, a classificao se amplia para incluir organismos primitivos que no tm caractersticas especficas s de animais ou de vegetais.

A partir da dcada de 60, o critrio internacionalmente aceito divide os organismos em cinco reinos: Moneras: seres unicelulares (formados por uma nica clula) procariontes (clulas sem ncleo organizado). O material

hereditrio constitudo por cido nuclico no citoplasma. So as bactrias e as cianfitas (algas azuis), antes consideradas vegetais primitivos.

Protistas: seres unicelulares ou pluricelulares eucariontes (que possuem ncleo individualizado). Seu material gentico est organizado nos cromossomos, dentro do ncleo. Representados por protozorios, como a ameba, o tripanossomo (causador do mal de Chagas) o plasmdio (agente da malria), que at a metade do sculo XX eram considerados animais primitivos e algas unicelulares e pluricelulares.

Fungos: seres eucariontes uni e pluricelulares como as leveduras, o mofo e os cogumelos. J foram classificados como vegetais, mas sua membrana possui quitina, molcula tpica dos insetos e que no se encontra entre as plantas. So hetertrofos (no produzem seu prprio alimento), por no possurem clorofila.

Animais: so organismos multicelulares e hetertrofos (no produzem seu prprio alimento). Englobam desde as esponjas marinhas at o homem, cujo nome cientfico Homo sapiens.

Plantas: caracterizam-se por ter as clulas revestidas por uma membrana de celulose e por serem auttrofas (sintetizam seu prprio alimento pela fotossntese). Existem cerca de 400 mil espcies de vegetais classificados.

PRINCIPAIS DOENAS CAUSADAS POR BACTRIAS Tuberculose: causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis. Hansenase (lepra): transmitida pelo bacilo de Hansen (Mycobacterium leprae). Difteria: provocada pelo bacilo diftrico. Coqueluche: causada pela bactria Bordetella pertussis. Pneumonia bacteriana: provocada, principalmente, pela bactria Streptococcus pneumoniae

(pneumococo). Escarlatina: provocada pelo Streptococcus pyogenes. Ttano: causado pela toxina produzida pelo bacilo do ttano (Clostridium tetani). Leptospirose: causada pela Leptospira interrogans. Tracoma: provocada pela Chlamydia trachomatis. Gonorria ou blenorragia: causada por uma bactria, o gonococo (Neisseria gonorrhoeae). Sfilis: provocada pela bactria Treponema pallidum. Meningite meningoccica: causada por uma bactria chamada de meningococo. Clera: doena causada pela bactria Vibrio cholerae, o vibrio colrico. Febre tifide: causada pela Salmonella typhi.